Electrical Wire Sizes
Electrical Wires Sizes es un paquete hecho en el lenguaje de programación Python, creada con la finalidad de acortar el tiempo en el dimensionamiento de conductores eléctricos u obtención de las secciones de los conductores de una instalación eléctrica, específicamente en baja tensión.
Esta idea nace debido a la popularidad del lenguaje de programación Python y en la búsqueda de una aplicación en relación a este lenguaje dentro del área de ingeniería eléctrica. En la práctica esta librería le será útil cuando trate de dimensionar una cantidad considerable de alimentadores como circuitos derivados.
El paquete cuenta por el momento con 10 módulos que internamente realizan el dimensionamiento de conductores en baja tensión, especialmente conductores comerciales con aislamiento de 600V y 2000V.
Te preguntarás como se muestran los resultados de este paquete, la respuesta es sencilla, estos se muestran en arreglo matricial y tabla estructurada, esta última depende de una librería conocida como tabulate.
Las dependencias de este paquete en comparación con otros es baja, tabulate es una dependencia de primer grado y numpy con matplotlib en segundo grado, no limitándose a una versión en especifico de estos paquetes y librería.
Se utiliza numpy y matplotlib para graficar las pérdidas de tensión en los conductores comerciales cuando se utiliza corriente alterna en cualquiera de los sistemas establecidos.
La versión disponible de este paquete puede ser consultada con el bloque siguiente:
version()
Este programa se basa en el Sistema Métrico Decimal y NOM-001 del país México, en futuras versiones se incluirá el Sistema Imperial y el NEC-2020 de Estados Unidos. Si deseas realizar un donativo y apoyar la causa de este paquete puedes hacerlo mediante el enlace que se proporciona abajo.
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Instalación
La instalación del paquete se realiza mediante la instrucción siguiente:
pip install ElectricalWireSizes
Módulos
La tabla siguiente contiene los módulos disponibles de este paquete los cuales son:
| Id | Descripción | Módulo |
|---|---|---|
| 1 | Módulo de baja tensión (c.a.) para dimensionar conductores de cobre clase B, C y D, tensión máxima en servicio de 600V y 2000V. | mbtcu() |
| 2 | Módulo de baja tensión (c.a.) para dimensionar conductores de aluminio clase B, C y D, tensión máxima en servicio de 600V y 2000V. | mbtal() |
| 3 | Módulo de baja tensión (c.d.) para dimensionar conductores de cobre clase B, C y D, tensión máxima en servicio hasta 2000 V. | mbtcustd() |
| 4 | Módulo de impedancia en conductores de cobre. | zpucu() |
| 5 | Módulo de impedancia en conductores de aluminio. | zpual() |
| 6 | Módulo para dimensionar múltiples conductores de cobre y aluminio en tensión alterna. | dbcircuit() |
| 7 | Módulo para dimensionar múltiples conductores de cobre en tensión de directa. | dbcircuitcd() |
| 8 | Módulo de gráficas de barras. | graph() |
| 9 | Módulo de corto circuito (Icc) para conductores de cobre y aluminio. | icc() |
| 10 | Módulo de baja tensión para calcular pérdidas de tensión en una red de baja tensión con conductores de material cobre. | rebtcu() |
Base de datos de conductores
Para poder ampliar el paquete se agregó la tabla de conductores donde se incluye las resistencias, reactancias y ampacidades. Ingrese el bloque de código mostrado para visualizar la tabla completa.
dbc(1)
Graficar resultados
Mediante el uso de matplotlib ynumpy es posible obtener un gráfico de las pérdidas de tensión para los conductores comerciales de cobre o aluminio, cuando se utiliza tensión de corriente alterna, no aplica para conductores en corriente directa.
El gráfico que se muestra a continuación presenta las pérdidas de tensión de los conductores del calibre #6 hasta el calibre #4/0 cuando se utiliza el sistema de una fase dos hilos y conductores comerciales de material aluminio.
El procedimiento para generar el gráfico anterior es usando el bloque de código siguiente:
mydata=mbtal(127,220,55,1,45,1,1,35,3,1,0.9,2,1,60,1.25,1.25)
graph(mydata,"6 AWG","4/0 AWG", 8, 5, 2,"k",1,3)
El llenado del módulo es un poco complejo
- Se realiza un cálculo con el módulo
mbtcuombtaly el resultado se guarda en una variable, por ejemplo,mydata. - Llamamos al módulo
graphcomo se muestra a continuación:
graph(mydata,"Calibre Inicial","Calibre Final", Ancho, Alto, Aluminio/Cobre, "Color",Sistema)
Los calibres deben ir como se muestra en el bloque anterior y entre comillas dobles indicando un conductor inicial y final dentro del rango disponible, el ancho y alto del gráfico debe estar en pulgadas en formato integer o float. Dependiendo el material del conductor (1:Cobre, 2:Aluminio) el color de las barras puede ser k: negro, b: azul, g:verde, r:rojo, estos son estándar en reportes, no obstante puede usar otros disponibles en la paleta de colores de matplotlib. Finalmente, seleccione el sistema 1:1F-2H,2:2F-3H,3:3F-3H y 4:3F:4H.
No olvide que el arreglo de datos mydata debe ser correcto y definido.
Corto circuito en conductores
Desde la versión (0.1.22) se incluye el cálculo del corto circuito para los conductores de cobre y aluminio en tensión de corriente alterna, este sirve para dimensionar un conductor en estado de corto circuito, por tanto, se incluye este módulo desfasado para evitar dimensionamientos excesivos, la información de un estudio de corto circuito es un poco tardada y a menudo se inventan la información de referencia.
Una forma sencilla de ingresar a este módulo se especifica en el bloque de código siguiente:
icc(conductor,t1,t2,fhz,view)
#conductor: Material conductor.
---- 1:(1F-2H) 2:(2F-3H) 3:(3F-3H) 4:(3F-4H)
#t1: Temperatura de operación en °C.
#t2: Temperatura de corto circuito en °C.
#fhz: Frecuencia 50hz o 60hz.
#view: Modo de visualizar
---- 1:(Tabla) 2:(Lista)
Un ejemplo práctico de las corriente de corto circuito para los conductores comerciales de material de cobre se muestra en el bloque siguiente:
icc(1,75,200,60,1)
Los termoplásticos aplicados para el aislamiento de conductores más utilizado es el PVC, este tiene una temperatura de operación en corto circuito de 105, 130 y 150 grados centígrados, en condiciones normales o de operación continua las temperaturas del aislamiento termoplástico son de 60, 75 y 90 grados centígrados, por tanto, la temperatura de corto circuito se relaciona con la temperatura en condiciones normales. En el caso de los termoestables que son de XLPE y EPR, se aplican a conductores de baja y media tensión, la temperatura de corto circuito a usar para estos aislamientos es de 250 grados centígrados y se relaciona con la temperatura operación continua de 90 °C.
Desarrollador y versión
La versión 0.1.30 es por el momento la más reciente.
[Packqge]: ElectricalWireSizes 0.1.30
[Autor]: Marco Polo Jácome Toss
[Licencia]: GNU General Public License v3.0
[Fecha]: 18-Noviembre-2022
[Páis]: México
Control de versiones (Changelog)
0.1.30: Versión liberada. Incluye un nuevo módulo para calcular pérdidas de tensión para distintos puntos de caga y se agrega la opción de capacidad corriente en conductores para los módulos mbtcu() y mbtal().[18.11.2022]
0.1.30rc1: Se modifica y clasifica las protecciones por sistema descartando las no comerciales. [10.07.2022]
0.1.29: Versión estable, en esta nueva actualización se agrega al módulo graph una línea indicadora de pérdida de tensión.[07.07.2022]
0.1.29rc1: Se modifican los módulos mbtcu, mbtal, mbtcustd, dbcircuit, dbcircuitcd adicionando un nuevo argumento Fcond y condiciones para el cumplimento del 125% de ampacidad en alimentadores y circuitos derivados sin considerar cualquier factor de ajuste, todas las versiones anteriores no cuentan con esta condición y esto puede causar error cuando se tienen las condiciones ideales en un conductor, sin agrupar y a temperatura ambiente de 30°C. [03.07.2022]
0.1.28: Versión estable.[15.06.2022]
0.1.28rc2: Separación de operaciones, conductor y protección.[02.06.2022]
0.1.28rc1 - En esta versión se actualiza las protecciones y se actualiza la fórmula de corriente incluyendo el factor de sobrecorriente en la versión 0.1.27 no se logra ver la actualización de la corriente nominal. [01.06.2022]
0.1.27 - Versión estable. [20.04.2022]
0.1.27rc3 - En esta versión los módulos se han clasificado e independizado en distintos archivos, además se mejora la salida de datos del módulo dbcircuit para funciones futuras. [20.04.2022]
0.1.27rc2 - Corrección de fechas de actualización de módulos. Los módulos mbtcustd, dbcircuitcd fueron modificados conforme a los requerimientos de protección y capacidad de corriente de los conductores. [19.03.2022]
0.1.27rc1 - Presenta un nuevo campo para el ajuste de la protección conforme a la NOM-001-SEDE-2012 de instalaciones eléctricas. Los módulos que sufrieron cambios son: mtbcu ,mbtal, dbcircuit conforme a los requerimientos de protección y capacidad de conductores. [13.03.2022]
Referencias
[1] Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Eléctricas (utilización)
[2] Thue, W., 1978. Electrical Power Cable Engineering. 2nd ed. New York, Basel: Marcel Dekker Inc., p.34.
[3] Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2018, Instalaciones Eléctricas (utilización)
Copyright
Copyright © 2020 en adelante, Marco Polo Jácome Toss (http://electricalwiresizes.org).
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