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Boletín Técnico

8/09

SELECCIÓN DE CONDUCTORES PARA MOTORES DE GRUAS VIAJERAS

Debido a la problemática que representa la selección adecuada de conductores para la alimentación eléctrica de grúas viajeras presentamos a continuación una forma sencilla para seleccionar el calibre adecuado en una instalación eléctrica donde se deberán seguir estos sencillos pasos:

Paso 1. Paso 2. Paso 3. Paso 4.

Encontrar la “Corriente a Plena Carga de los motores” (FLC = Full Load Current). Determinar el tamaño del circuito del conductor. Determinar el factor de acuerdo a la clase de servicio, según CMAA, de nuestra grúa viajera. Selección del tamaño del conductor y factor de corrección por temperatura.

Paso 1. Encontrar la “Corriente a Plena Carga de los motores” (FLC = Full Load Current).

El FLC es la cantidad de corriente requerida para producir el momento de torsión (Torque) a plena carga sobre la flecha del motor en su velocidad nominal. En la siguiente tabla proporcionada por la NEC 430.250 encontraremos los valores de corriente a plena carga de motores con características, velocidades y torque estándares. Los motores fabricados para bajas velocidades (1200 RPM o menores) o de alto torque tal vez requieran mayor corriente de arranque, los motores de varias velocidades tendrán una corriente de arranque variable dependiendo de la velocidad que se utilice. En éstos casos se deberán usar las corrientes nominales de sus respectivas placas. Los voltajes señalados son voltajes nominales. Las corrientes podrán ser utilizadas para los diferentes rangos o variaciones de voltaje, de 110 a 120, 220 a 240, 440 a 480 y 550 a 600 Voltios.

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Ejemplo:

¿Cuál será la FLC de un motor trifásico, 7.5 H.P., 220 Voltios? Según la tabla 430.250 FLC = 22 Amp.

Paso 2. Determinar el tamaño del circuito del conductor.

Cuando tenemos más de un motor, como es el caso de las grúas viajeras y polipastos, la NEC nos dice que para el cálculo del circuito de nuestro conductor deberemos considerar 1.25 veces la FLC de nuestro motor más grande y 1.0 veces la FLC de los demás motores, es decir, multiplicar por 1.25 la corriente del motor más grande y utilizar la corriente que nos indica la tabla 430.250 para los demás motores. Ejemplo:

¿Cuál será la corriente que debemos considerar para el cálculo de nuestro conductor de un polipasto con carro de traslación con las siguientes características: polipasto 7.5 H.P., carro 0.5 H.P., 220 Volts? Según la tabla 430.250 FLC polipasto = 22 Amp. FLC carro = 2.2 Amp.

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Entonces la corriente a considerar será: (22 x 1.25) + 2.2 = 27.5 + 2.2 = 29.7 Amp. Paso 3. Determinar el factor de acuerdo a la clase de servicio, según CMAA, de nuestra grúa viajera.

Ya obtenido el valor de la corriente que vamos a utilizar para el cálculo del conductor, es necesario el determinar el tipo de trabajo de acuerdo a la información que a continuación se presenta: Servicio Ligero – Clasificación de Grúa: A y B. Uso no frecuente o de emergencia. Donde más de dos motores arrancan al mismo tiempo. De dos a cinco elevaciones por hora. Use el 90% del amperaje calculado. Servicio Medio – Clasificación de Grúa: C. Uso moderado durante la jornada. De cinco a diez elevaciones por hora. Sin exceder el 50% de la capacidad de izaje. Use el 100% del amperaje calculado. Servicio Pesado – Clasificación de Grúa: D. Uso continuo durante la jornada y usualmente para más de un turno. Cargas del 50% de la capacidad o más, requeridas constantemente durante el periodo de trabajo. Use el 110% del amperaje calculado. Servicio Severo – Clasificación de Grúa: E y F. Manejo de cargas acercándose al 100% de la capacidad durante todo el día y por más de un turno. Este tipo incluye a unidades grandes como grúas con almeja, grúas de magneto o para manejo de cemento o acero liquido. Use el 120% del amperaje calculado.

Ejemplo:

¿Cuál será la corriente a considerar para el cálculo de nuestro conductor para un polipasto con las siguientes características? Polipasto: Carro: Voltaje: Grúa Clase:

7.5 H.P. 0.5 H.P. 220 Volts. D

Según la tabla 430.250 FLC polipasto = FLC carro = Para el cálculo de nuestro circuito:

22 Amp. 2.2 Amp.

(22 x 1.25) + 2.2 = 27.5 + 2.2 = 29.7 Amp. Utilizando el factor por el tipo de trabajo para grúa clasificación D, la corriente será: 29.7 x 110% = 32.67 Amp. POLIPASTOS ELECTRICOS Y MANUALES, GRUAS: VIAJERAS, BANDERAS, PLUMAS, MONORRIELES ELEVADORES DE CARGA ACCESORIOS PARA MANEJO DE CARGA ASISTENCIA TECNICA-SERVICIO-REFACCIONES

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Paso 4. Selección del tamaño del conductor y factor de corrección por temperatura.

Por último, tenemos un factor más para el cálculo de la corriente antes de seleccionar el calibre del conductor en el cual todos los circuitos se verán afectados por éste factor de corrección: “la temperatura”. Por medio de la tabla 310.16 donde nos indican las ampacidades de los conductores y los factores de corrección por temperatura proporcionada por la NEC, seleccionaremos el conductor para el circuito eléctrico. Los cables planos para grúas viajeras son normalmente del tipo THW-2 y su diseño para una temperatura de 90º, por lo tanto nos referiremos siempre a la tercer columna de la derecha.

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Table 310.16 (Cont.)

Ejemplo:

¿Cuál será el calibre a utilizar para electrificar un polipasto y carro de traslación en un puente de una grúa viajera para trabajar en una temperatura ambiente de 38ºC? Polipasto: Carro: Voltaje: Grúa Clase:

7.5 H.P. 0.5 H.P. 220 Volts. D

Según la tabla 430.250 FLC polipasto = FLC carro =

22 Amp. 2.2 Amp.

Para el cálculo de nuestro circuito: (22 x 1.25) + 2.2 = 27.5 + 2.2 = 29.7 Amp. Utilizando el factor por el tipo de trabajo para grúa clasificación D, la corriente será: 29.7 x 110% = 32.67 Amp.

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Si seleccionamos el calibre del conductor por medio de la tabla 310.16 para un cable con características similares al cable utilizado para la alimentación eléctrica de una grúa viajera (Cable Plano), seleccionaremos un THW-2 con recubrimiento para soportar 90ºC para una corriente de 32.67 Amp., el cual será: 10 AWG con ampacidad nominal de 40 Amp. Utilizando el factor de corrección por temperatura para un cable THW-2 a 90ºC, el factor por temperatura será 0.91 por lo tanto la corriente del conductor será: 40 x 0.91 = 36.4 Amp. Por lo tanto 36.4 Amp > 32.67 Amp, entonces:

SI CUMPLE CON LAS NECESIDADES

No es fácil el determinar el calibre o tamaño de un conductor eléctrico ya que depende de muchos factores, según nuestra experiencia en la selección de conductores para la electrificación de nuestros equipos es importante el no estar al límite de ampacidad en un conductor, por lo que nosotros recomendamos el siempre estar entre 10% y 15% abajo de dicho límite, es decir, en el ejemplo del paso 4 nosotros estamos muy cerca del límite de ampacidad del conductor (10 AWG), por lo que nosotros recomendamos en este caso el seleccionar un calibre inmediato más grande (8 AWG en éste caso), para evitar problemas con la caída de voltaje y las variaciones de voltaje que se pudiesen tener durante el funcionamiento de los motores. Aunado a todo esto debemos considerar que todas las tablas donde se presentan ampacidades de conductores, consideran 3% de caída de tensión máxima en una distancia de 100 Ft (30 Mts.) por lo que esta guía para la selección del calibre de los conductores son para una distancia máxima de 30 Mts. Si se requiere hacer el cálculo para la selección de algún calibre con distancias mayores a 30 Mts. se deberán considerar otros factores distintos a los mencionados en este documento. Favor de consultarnos si ese es su caso.

Referencias: “Article 310 for Conductors for General Wiring, publicado por la National Electric Code (NEC). “Article 430 for Motors, Motor Circuits, and Controllers, publicado por la National Electric Code (NEC). “Article 610 for Cranes and Hoists, publicado por la National Electric Code (NEC). “Artículo 610- Grúas y Polipastos” publicada por el Diario Oficial de la Federación de los Estados Unidos Mexicanos. 5) “Catálogo FE-01-S” publicado por Duct-o-Wire. 6) “Catálogo FC-00” publicado por Duct-o-Wire. 1) 2) 3) 4)

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