Calculo de ocupación de conductores en tuberías: PVC, EMT, IMC, RMC, SCH 40/80, FMC, LT¡¡¡ PREMIUM !!!

El propósito de este articulo es explicar el calculo de ocupación de tuberías eléctricas, que es solo uno de los factores a considerar en el dimensionamiento de tuberías.

Una de las razones para limitar el llenado de las tuberías es permitir que el aire circule dentro del conducto y por lo tanto, permitir el enfriamiento de los conductores.

Los cálculos de llenado de tubería, también conocidos como cálculos de ocupación de conductores, se realizan para determinar el tamaño mínimo de la tubería requerida para un conjunto dado de conductores.

Los diagramas eléctricos a menudo describen un circuito ejemplo como: 3No 12 +1No 12N + 1No 12T, ¾ ”, sin mencionar el tipo de conductores o el tipo de tubería. Por lo general, la especificación de construcción es donde se indican el tipo de conductor y el tipo de tubería para cada aplicación.

La razón por la que tenemos que conocer el tipo de conductor y tubería es porque las dimensiones físicas son diferentes para diferentes tipos de conductores y tubos.

Los diferentes tipos de conductores con diferentes tipos de aislamiento tendrán diferentes diámetros exteriores para el mismo tamaño de cable, esto se puede ver en la figura 6, la cual muestra diferentes diámetros de un conductor 4/0 AWG con cuatro tipos de aislamiento diferentes.

La Tabla 5 del Capítulo 9 del NEC/NFPA70/NTC2050 proporciona los diámetros y áreas aproximados de diferentes tipos de conductores, esta tabla se presenta en este articulo como la Tabla 3 y muestra el diámetro de conductores con diferente aislamiento.

Los diferentes tipos de tuberías tendrán diferentes diámetros internos para el mismo tamaño de tubo. La Tabla 4 del Capítulo 9 del NEC/NFPA70/NTC2050 proporciona los diámetros internos nominales y las áreas de sección transversal para diferentes tipos y tamaños de tuberías. Estos valores se reproducen en las Tablas 2 de este articulo para EMT, IMC, RMC, PVC Schedule 40 y PVC Schedule 80. Consulte la Figura 5 para ver una ilustración de la diferencia en dimensiones de un tubo de 1 ” de diferentes materiales.

Ocupación de tubería eléctrica con conductores de igual aislamiento y calibre

La ocupación de tuberías a menudo se explica mediante un ejemplo en el que todos los conductores son del mismo tamaño y tipo. A veces, todos los conductores dentro de una tubería eléctrica son del mismo tamaño (como 12 AWG) y del mismo tipo de aislamiento (como THHN), pero a menudo y casi siempre los conductores serán de diferentes tamaños y ocasionalmente, habrá más de un tipo de conductor en el mismo tubo eléctrico.

El Anexo C en el NEC da el número máximo de conductores del mismo tamaño que se permitirán en varios tipos y tamaños de tubos. El Anexo C se basa en el caso general de que todos los conductores son del mismo tamaño y tipo, por lo que este anexo no se puede utilizar para diferentes tipos de conductores y diferentes tamaños, por ello en este articulo trabajaremos cables de diferentes tipos en tuberías de diferentes materiales, con lo cual abarcamos tanto los cables de igual calibre como los que tienen diferente calibre en la misma tubería.

Porcentajes máximo de ocupación y llenado de tuberías

La Tabla 1 del NEC/NFPA70/NTC2050 en el Capítulo 9 brinda los porcentajes para el llenado u ocupación de tuberías:

Al dar un vistazo rápido a la Tabla 1 anterior, puede parecer que la instalación de 2 conductores está siendo tratada injustamente,…

Las figuras 1, 2, 3 y 4 ilustran y comparan el llenado de la tubería para una cantidad de conductores igual a: 1, 2, 3 y 4, 5 y 6.

Nota: El caso del 60% de llenado para “niples” no se incluye en estas cuatro ilustraciones.

Figura 2. Llenado u ocupación máxima tubería eléctrica con dos conductores.

Tipos de tuberías

La tubería metálica eléctrica (EMT), como se muestra en la Figura 5, tiene paredes delgadas. Cuando se utiliza, normalmente se encuentra en lugares protegidos, como el interior de paredes huecas o sobre techos suspendidos.

El tubo de metal intermedio (IMC) como se muestra en la Figura 5, se llama intermedio porque está entre EMT y RMC en espesor y resistencia de pared. En ocasiones, se utiliza IMC en lugar de RMC, cuando se aprueba según la NEC/NFPA70/NTC2050.

El tubo de metal rígido (RMC) como se muestra en la Figura 5 puede ser de aluminio o acero rígido galvanizado (GRS) y tiene paredes más gruesas que el IMC. El RMC es posiblemente el tipo de tubería para todo uso y muy popular para sistemas de conducción sobre el nivel del suelo y en exteriores.

Tubo rígido no metálico (RNC) El PVC SCH 40 como se muestra en la Figura 5 tiene paredes más gruesas que el RMC, pero está hecho de cloruro de polivinilo (PVC), no de metal. El PVC Schedule 40 se usa a menudo para bancos de conductos subterráneos para teléfono, datos y energía.

La tubería rígida no metálica (RNC) El PVC SCH 80 como se muestra en la Figura 5 tiene paredes más gruesas que el PVC SCH 40, además tiene las paredes más gruesas de todos los tipos de conductos discutidos en este documento.

El PVC Schedule 80 se usa a menudo para llevar un servicio de alimentación eléctrico subterráneo desde un poste hasta debajo del nivel de suelo, que luego va a un edificio o un transformador montado en pedestal (Pad mounted).

Los valores de espesor de pared en la próxima tabla…

Tipos de conductores

Hay muchos tipos de conductores aislados. En este articulo se considerarán algunos de los tipos más comunes.

• THHW tiene una clasificación de 75 ° C para lugares húmedos y 90 ° C para lugares secos y no tiene recubrimiento exterior en su aislamiento.
• THHN está clasificado a 90 ° C para lugares secos y húmedos y tiene una chaqueta de nailon sobre su aislamiento.
• THWN tiene una clasificación de 75 ° C para lugares secos y húmedos y tiene una chaqueta de nailon sobre su aislamiento.
• XHHW tiene una clasificación de 75 ° C para lugares húmedos y 90 ° C para lugares secos y húmedos y no tiene recubrimiento exterior en su aislamiento.

El tipo de conductor requerido generalmente se define en las especificaciones de construcción y por el tipo de instalación: húmedo, húmedo o seco.

Por ejemplo,…

El tipo de conductor XHHW no siempre es más delgado que el tipo de conductor THHN / THWN; depende del tamaño del cable.

Revise la próxima Tabla 3. En los tamaños 14 a 6 AWG, por ejemplo, XHHW es más grueso que THHN / THWN. La Tabla 3 de este documento se basa en la Tabla 5 del Capítulo 9 del NEC.

Como calcular el llenado u ocupación de tuberías

Comencemos con un ejemplo simple de 3 No 10 (THHN) en un conducto RMC o GRS. Estos ejemplos serán para tramos de tubería mayores a 60cm, no “niples“, a menos que se mencionen específicamente los “niples”.

Un consejo es que siempre se debe verificar las especificaciones de construcción con respecto al tamaño mínimo del tubo, en muchas ocasiones se facilita el cableado al utilizar un valor de tubería superior al mínimo calculado.

Ejemplo No 1. Encuentre el tamaño mínimo de tubería de acero rígido galvanizado (GRS) o (RMC) para 3No 10 AWG (THHN)

Para calcular el tamaño mínimo del tubo, sumamos las áreas de sección transversal de los conductores de la Tabla 3.1 Anterior, como estamos trabajando con conductores THHN, tenemos lo siguiente:

Ejemplo 2. Encuentre el tamaño mínimo de tubería eléctrica de PVC Schedule 80 para 3 No 500 KCMIL + 1/0 AWG Tierra, todos los conductores tipo XHHW.

Revisando la Tabla 3.3 para conductores XHHW, tenemos:

3No 500 kCMIL XHHW x Área de cada conductor

1 No 1/0 AWG XHHW x Área de cada conductor

3 x 0,6984 in² = 2,0952 in² (De tabla 3.3)
1 x 0.1825 in² = 0.1825 in² (De tabla 3.3)

Ejemplo 3. ¿Cuál sería el tamaño mínimo de tubería eléctrica PVC Schedule 80 para 3 No 8 AWG + 2 No 10 AWG, todos tipo THWN?

Ejemplo 4. ¿Cuál sería el tamaño mínimo de un tubo eléctrico EMT para 2 No 8 AWG THWN?

2 No 8 THWN x Área de cada conductor

2 x 0.0366 in² = 0.0732 in²

Ejemplo 5. ¿Cuál sería el tamaño mínimo de una tubería PVC Schedule 40 para un conductor de tierra XHHW calibre 3/0 AWG?

El área total para un conductor XHHW 3/0 AWG es 0.2642 in²

Al observar la columna del 53% en la Tabla 2.4 para PVC Schedule 40, encontramos que necesitamos un tamaño de tubo mínimo de ¾ ”.

Ejemplo 6. ¿Cuál sería el tamaño mínimo de un tubo PVC Schedule 40 para 5 No 3 / 0 AWG XHHW?

¿Qué tamaño de tubería IMC se necesitaría para un cable multiconductor de 5No 14,?, como se muestra en la siguiente figura:

¿Cuántos cables multiconductores de 5 No 14 cabrían en un “niple” de aluminio de 2” que va de una caja a otra?

Un “niple” de aluminio de 2 ”(RMC) tiene un área disponible de llenado del 60% osea 2.045 in² (de la columna del 60% para niples en la Tabla 1  y tabla 2), y el área de la sección transversal de un cable multiconductor de 5No 14 es 0.119 in², por lo tanto:

¿Qué tamaño de tubería PVC Schedule 40 se necesitaría para un cable de 12/2 NM (Internamente 3 cables, F,N y T)?

El cable con revestimiento no metálico (NM) también se conoce como cable Romex®.

Este tipo de cable multiconductor se utiliza en un gran porcentaje de cableado residencial y normalmente se instala sin tubería.

En este ejemplo, consideraremos un cable NM de 2 conductores mas tierra con una sección transversal elíptica y examinaremos cómo afectaría eso los cálculos de llenado de tubería.

¿Qué tamaño de tubo PVC Schedule 40 se necesitaría para un cable de 12/2 tipo M?

Tablas de ocupación de cableado mas común THHN, THWN-2 y XHHN para tubería EMT, RMC, IMC, SCH40, SCH80, FMC, LT.