Ampacidad de la barra colectora de cobre: guía de dimensionamiento, gráficos y factores de compra para ingenieros

Contenido

1 La cuestión de la ampacidad es también una cuestión de temperatura.
2 ¿Qué significa realmente la ampacidad de la barra colectora de cobre?
- 2.1 Capacidad de carga de corriente frente al máximo calculado
- 2.2 ¿Por qué no hay una respuesta universal?
3 factoreses que cambian la ampacidad de la barra colectora de cobre.
4 Estimación de la ampacidad de la barra colectora de cobre: un enfoque práctico
- 4.1 Valores de primer paso para tamaños de barras colectoras comunes
5 Cómo aplicar la ampacidad de la barra colectora de cobre en un proyecto real
6 Errores comunes en la ampacidad de las barras colectoras de cobre
7 Ampacidad de la barra colectora de cobre: preguntas comunes
8 Utilice la ampacidad correcta y luego deje que el sistema se construya a su alrededor.

La cuestión de la ampacidad es también una cuestión de temperatura.

Una barra colectora de cobre de 100x10 mm puede parecer una opción segura para un tablero de distribución de 1000 A hasta que se instala en un gabinete sellado con otras barras empaquetadas a su alrededor. El mismo bar puede tener mucha menos corriente en ese espacio abarrotado que al aire libre.

La conclusión es sencilla: La ampacidad de la barra colectora de cobre no es un número fijo impreso en el certificado de material. Es una clasificación del sistema que depende de la sección transversal, el aumento de temperatura, el recinto, la condición de la superficie, los efectos de la CA y la calidad de las juntas. Si toma una tabla de ampacidad genérica y la aplica sin verificar esas variables, la barra colectora puede sobrecalentarse antes de que funcione el dispositivo de protección.

Esta guía brinda a los ingenieros y compradores de proyectos una manera práctica de pensar sobre la ampacidad de las barras colectoras de cobre: qué significa la clasificación, cómo hacer una estimación de primer paso y qué verificar antes de ordenar una barra colectora o un sistema de electroductos.

¿Qué significa realmente la ampacidad de la barra colectora de cobre?

La ampacidad es la cantidad de corriente que un conductor puede transportar continuamente sin exceder su temperatura nominal. Para una barra plana de cobre, el factor limitante casi siempre es térmico, no eléctrico. Una corriente más alta genera más calor, y ese calor debe eliminarse lo suficientemente rápido para mantener estables el conductor, los componentes cercanos y el aislamiento.

Capacidad de carga de corriente frente al máximo calculado

Algunas tablas llaman a este valor "capacidad de carga de corriente", mientras que otras lo llaman "ampacidad". Ambos se refieren a una corriente continua bajo un conjunto definido de condiciones. La misma barra física puede aparecer como 600 A en una tabla y 900 A en otra, dependiendo del aumento de temperatura asumido en la prueba. Lea siempre la línea de condición: temperatura ambiente, aumento permitido, emisividad, CA o CC y montaje abierto o cerrado.

¿Por qué no hay una respuesta universal?

Una barra de cobre clasificada al aire libre con alta emisividad no funcionará de la misma manera dentro de un electroducto compacto. Un gráfico que supone un aumento de temperatura de 30 °C dará una corriente menor que uno que supone un aumento de 65 °C, aunque la barra sea idéntica. el aumento de temperatura nominal es el primer número a verificar al comparar las especificaciones del proveedor.

factoreses que cambian la ampacidad de la barra colectora de cobre.

Dos ingenieros pueden calcular valores diferentes para la misma barra de cobre porque suponen condiciones de instalación diferentes. La siguiente tabla muestra por qué sucede esto.

Factores clave que influyen en la ampacidad de una barra colectora de cobre.
Factor	Efecto	Que comprobar
sección transversal	Un área más grande aumenta la capacidad calorífica y la trayectoria de la corriente, pero las tolerancias mecánicas cambian el área real.	Ancho, espesor y tolerancia de la barra en mm.
Aumento de temperatura	Un aumento nominal más alto aumenta la corriente calculada, pero reduce el margen de seguridad para el aislamiento y las conexiones.	Aumento de 30 °C, 50 °C o 65 °C en la tabla de clasificación.
Temperatura ambiente	Una habitación más calurosa deja menos margen antes de que la barra alcance su temperatura máxima.	Temperatura ambiente máxima alrededor del recinto.
Cerramiento y ventilación	Los carriles para buses sellados funcionan a mayor temperatura que las barras ventiladas o abiertas.	Montaje abierto versus ducto bus cerrado, con o sin ventilación.
Espaciado y agrupación	Las barras instaladas muy juntas atrapan el calor y reducen la clasificación efectiva.	Espaciado de fases, número de barras paralelas y entrehierro.
Acabado superficial	El estado de la superficie cambia la emisividad y la radiación térmica; El estañado afecta principalmente a la corrosión y la resistencia al contacto.	Barra colectora de cobre desnudo, cobre estañado o revestida.
frecuencia CA	Los efectos de piel y proximidad reducen la sección efectiva de barras planas grandes a 50 o 60 Hz.	Clasificación de CC frente a clasificación de CA de 50/60 Hz.

Estimación de la ampacidad de la barra colectora de cobre: un enfoque práctico

Para una primera pasada, las guías de diseño suelen utilizar una densidad de corriente por milímetro cuadrado de sección de cobre. En un diseño de vía barra cerrada, un valor de trabajo conservador es de 1,0 a 1,2 A por mm² para cobre y aproximadamente 0,8 A por mm² para aluminio. La fórmula es sencilla:

I = densidad de corriente x ancho x espesor

Para una barra de cobre de 100 x 10 mm, eso da 1,2 x 1000 = 1200 A. Esto es una estimación, no un sustituto de una prueba de tipo, un cálculo de código o un informe de prueba del fabricante.

Valores de primer paso para tamaños de barras colectoras comunes

Sólo estimaciones de primer paso. La ampacidad final de la barra colectora debe confirmarse con la norma, el diseño del gabinete y la clasificación de temperatura correspondientes.
Tamaño de la barra (mm)	Sección transversal (mm²)	Estimación de cobre (A)	Estimación de aluminio (A)
50x5	250	300	200
50x10	500	600	400
80x8	640	768	512
100 x 10	1000	1200	800
120x10	1200	1440	960
160x10	1600	1920	1280

Capacidad de transporte de corriente estimada utilizando 1,2 A/mm² para cobre y 0,8 A/mm² para aluminio en condiciones de electroducto cerrado.

Esta comparación también explica por qué la elección del material no se trata únicamente de costes. El aluminio necesita una sección mayor para la misma corriente y sus conexiones necesitan una ingeniería cuidadosa. Si está evaluando barras colectoras para exteriores o relacionadas con la transmisión, las notas de la aplicación sobre barras colectoras tubulares de aleación de aluminio en infraestructura energética muestre dónde el aluminio puede ser una opción práctica.

Cómo aplicar la ampacidad de la barra colectora de cobre en un proyecto real

La selección de la barra colectora no se trata solo de leer el mayor número de ampacidad. El enfoque correcto es comenzar desde la carga y luego trabajar con las restricciones térmicas, mecánicas y de instalación.

Partir de la temperatura terminal

Cada sistema de barras colectoras tiene una temperatura máxima de funcionamiento. Por lo general, esto lo establece la clase de aislamiento, el material de la conexión o la clasificación de la carcasa. Si el diseño permite un mayor aumento de temperatura, la misma barra de cobre puede tener una clasificación más alta, pero también aumenta el riesgo de conexiones sueltas y aislamiento degradado.

Aplicar un entorno realista.

No se debe utilizar una tabla de ampacidad para una barra desnuda al aire libre para un electroducto sellado. De manera similar, no se debe utilizar una clasificación de CC para CA de 60 Hz sin verificar el efecto en la piel. Las barras planas de cobre grandes pueden perder parte de su sección transversal efectiva a frecuencias de potencia, así que pregunte si el cuadro ya incluye la reducción de potencia de CA.

Qué comprobar antes de realizar el pedido

Grado del material y conductividad eléctrica mínima.
El aumento de temperatura exacto utilizado para calificar la barra colectora.
Ya sea que la clasificación sea CC, 50 Hz CA o 60 Hz CA.
Condiciones del gabinete: electroducto abierto, ventilado, sellado o compacto.
Diseño térmico de juntas, terminaciones y puntos de conexión.
Tolerancia mecánica del ancho y espesor.

Para proyectos de media tensión, la elección va más allá de la ampacidad. El aislamiento, el espacio libre y la resistencia mecánica también son importantes. Una visión práctica de cómo elegir la barra colectora adecuada para proyectos de media tensión puede ayudarle a comparar esos requisitos antes de finalizar la especificación.

En diseños donde el espacio es reducido, el espaciado de fases se convierte en un problema térmico grave. un electroducto compacto de alta densidad está diseñado con espaciado de conductores controlado y disipación de calor, lo que facilita mantener una clasificación predecible.

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Errores comunes en la ampacidad de las barras colectoras de cobre

Los errores más frecuentes ocurren cuando un comprador trata la ampacidad de la barra colectora como una propiedad independiente del conductor en lugar de una propiedad del sistema.

Usando un gráfico al aire libre para una vía de autobús cerrada.
Ignorar la temperatura ambiente dentro de la sala de distribución.
Olvidándonos de que las juntas y puntos de terminación suelen estar más calientes que la propia barra.
Suponiendo que dos barras paralelas transportan doble corriente sin dejarles suficiente espacio.
Utilizar herrajes de conexión de aluminio directamente sobre cobre sin componentes bimetálicos adecuados.

Estos errores tienden a aparecer como puntos calientes durante la obtención de imágenes térmicas, mucho antes de que se produzca un cortocircuito o una sobrecarga. El enfoque más seguro es trabajar con un fabricante que pruebe la barra colectora como parte de un conjunto completo. Una calificación adecuada electroducto comienza con el tamaño del conductor, pero también controla la calidad de las juntas, los materiales de aislamiento, el enfriamiento del gabinete y la sujeción mecánica.

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Ampacidad de la barra colectora de cobre: preguntas comunes

¿Cuál es la ampacidad de una barra colectora de cobre de 100 x 10 mm?

Una estimación de primer paso para una barra colectora de cobre cerrada es de aproximadamente 1200 A utilizando 1,2 A por mm². El valor final depende del aumento de temperatura, la temperatura ambiente, el tipo de gabinete y si la clasificación es CA o CC.

¿Pueden dos barras de cobre duplicar la clasificación actual?

No linealmente. Las barras paralelas atrapan el calor y pueden compartir la corriente de manera desigual a menos que tengan la misma longitud, conexiones idénticas y suficiente espacio. Se debe aplicar un factor de reducción conservador cuando se montan varias barras juntas.

¿El estañado reduce la ampacidad de la barra colectora de cobre?

La capa de estaño es delgada, por lo que no reduce significativamente la ampacidad del cobre en sí. El estañado se utiliza principalmente para proteger la superficie contra la corrosión y la oxidación en ambientes húmedos o contaminados. Siempre solicite datos de prueba del producto chapado real si la clasificación es crítica.

¿Debo elegir cobre o aluminio?

El cobre proporciona mejor conductividad, resistencia mecánica y estabilidad de la conexión en una sección más pequeña. El aluminio es más ligero y, a menudo, menos costoso, pero necesita una sección transversal más grande y un tratamiento de juntas más cuidadoso. La elección correcta depende del espacio, el costo, la corriente de falla y el entorno de instalación.

Utilice la ampacidad correcta y luego deje que el sistema se construya a su alrededor.

El mejor resultado se obtiene al hacer coincidir el material de la barra de cobre, la sección transversal, el aislamiento, el recinto y el método de conexión con el perfil de carga real. Un fabricante de barras colectoras puede probar el sistema completo en lugar de dejar que usted combine una tabla de ampacidad genérica con un diseño de gabinete no probado.

Para un paquete de distribución completo, un sistema de electroductos de alta y baja tensión se puede especificar en torno al rendimiento verificado en lugar del cobre en bruto únicamente. Si está diseñando un tablero de distribución, un electroducto o un sistema de distribución de energía industrial, póngase en contacto con nuestro equipo de ingeniería con el perfil de carga, la temperatura ambiente, el diseño del gabinete y la frecuencia. Esa información es la diferencia entre una instalación de barra colectora segura y duradera y una que falla porque el número de ampacidad se tomó de una tabla incorrecta.