ElectricalWireSizes 0.1.22

Module for dimensioning copper electrical conductors

Python Electrical Wire Sizes

Electrical Wires Sizes es una librería hecha en el lenguaje de programación Python y fue 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.

Esta idea nace debido a la popularidad del lenguaje de programación Python y buscar una aplicación de este lenguaje dentro del área de ingeniería eléctrica en la especialidad de diseño de instalaciones eléctricas. En la práctica esta librería le será útil cuando trate de dimensionar una cantidad considerable de alimentadores como circuitos derivados.

La librería cuenta por el momento con 9 módulos que internamente son llamados para realizar el dimensionamiento de conductores en baja tensión para conductores comerciales de 600 V hasta 2000 V, los resultados obtenidos se muestran en forma matricial o tabla para una mejor comprensión de los resultados.

La dependencia de este lenguaje de otros paquetes es baja únicamente usa tabulate en primer grado y en forma muy secundaría numpy y matplotlib no encontrándose limitado por el momento a una versión. Estas últimas dos librerías se usan para graficar las pérdidas de tensión de los conductores de corriente alterna.

La versión disponible la puedes consular mediante :

import PyEWS
PyEWS.version()

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Instalación

La instalación del paquete se realiza mediante la instrucción siguiente :

pip install ElectricalWireSizes

Iniciar paquete de instalación

El módulo tiene dependencias siendo necesario instalar tabulate el cual da una mejor apariencia al momento de mostrar los resultados, la instalación es automática de este paquete. La información que se muestra en el bloque son algunas de las variables de llenado para cada uno de los módulos.

#VF: Tensión de fase o en su defecto tensión de línea para sistemas de 1F2H, 2F.
#VL: Tensión de línea.
#In: Corriente nominal total de una de las fases.
#Nc: Número de conductores por fase.
#L : Longitud en metros.
#FA: Número de conducrtores activos en el tubo conduit.
#Type: Tipo de tubo conduit (1:PVC,2:AL,3:ACERO)
#Ta: Temperatura ambiente en centigrados.
---- Valor númerico de temperatura, por ejemplo 30°C.
#Vd: Caída de tensión (porcentual de 2, 3, 5)
---- 2,3,5	
#S:  Seleccione el sistema que desea propner en base a este se muestran los resultados.
---- 1:(1F-2H) 2:(2F-3H) 3:(3F-3H) 4:(3F-4H)
#Fp: Factor de potencia
#Op: Opción para mostrar resultados
	 1: Mostrar los resultados adecuadamente estructurado en una tabla. 
	 2: Mostrar los resultados como datos acumulados. Esta opción es necesario cuando se activa
	 	la función para múltiples cargas.
#Fsc: Factor de sobrecorriente (1.25,1.0)

Esta es la estructura básica de llenado de los módulos de bata tensión para conductores de cobre y aluminio en corriente alterna.

import PyEWS
#Para conductores de cobre
PyEWS.mbtcu(VF,VL,In,Nc,L,FA,Type,Ta,Vd,S,Fp,Op,Fsc)
#Para conductores de aluminio
PyEWS.mbtal(VF,VL,In,Nc,L,FA,Type,Ta,Vd,S,Fp,Op,Fsc)

El módulo de corriente directa necesita la información siguiente :

#modbtcustd(Vcd,In,Nc,L,Class,Ta,Vd,View,Fsc):

#Vcd   :  Tensión en corriente directa.
#In    :  Corriente directa del circuito.
#Nc    :  Número de conductores en corriente directa.
#L     :  Longitud del circuito en metros.
#Class :  Clase de conductor A:1 B:2 y C:3.
#Ta	   :  Temperatura ambiente 
#Vd	   :  Caída de tensión.
#View  :  Mostrar los resultados adecuadamente en una tabla con 1 para multiples cargas debe ser 2.
#Fsc   :  Factor de sobrecorrriente

PyEWS.mbtcustd(1200,145,1,100,1,25,3,1,1.25)

PyEWS Módulos

Los módulos disponibles por el momento son los siguientes :

Id	Descripción	Módulo
1	Módulo de baja tensión para conductores de cobre clase B, C y D tensión de 600V a 2000V.	mbtcu()
2	Módulo de baja tensión para conductores de aluminio clase B, C y D, tensión 600V a 2000V.	mbtal()
3	Módulo de baja tensión para conductores de cobre clase B, C y D en CD hasta 2000 V.	mbtcustd()
4	Módulo para el cálculo de la impedancia para conductores de cobre.	zpucu()
5	Módulo para el cálculo de la impedancia para conductores de aluminio.	zpual()
6	Módulo para dimensionar múltiples conductores de cobre y aluminio., corriente alterna.	dbcircuit()
7	Módulo para dimensionar múltiples conductores de cobre, corriente directa.	dbcircuitcd()
8	Módulo para graficar resultados	graph()
9	Módulo de Icc para conductores de cobre y aluminio	icc()

Test

En el ejemplo siguiente vamos a realizar un pequeño calculo donde es usado el módulo mbtcu.

from PyEWS import mbtcu
mbtcu(127,220,15,1,22,1,1,35,3,1,0.9,1,1.25)

Los resultados se muestran con la iteración de todos los conductores tanto para tensión monofásica como trifásica, recordando que debe seleccionar el sistema como la cantidad de pérdida de tensión permitida.

• Vd (Voltage Drop) es la pérdida de tensión porcentual

• 60,75,90 la ampacidad real de los conductores.

• Nc es el número de conductores por fase.

• Op muestra si el resultado es correcto al aparecer en la columna la palabra en ingles Yes .

• ITM es la protección del circuito.

  Se puede observar en la columna %VD 1F-2H seleccionada, la pérdida de tensión es aceptable con respecto a la mínima ingresada del %3. La confirmación de un resultado aceptable se visualiza en la columna OP . Al utilizar la opción de múltiples cargas podrá mostrar el resumen y el desglose como se muestra en la tabla.

El circuito marcado en amarillo es la solución para realizar un resumen use la opción múltiples cargas.

Base de datos de conductores

Para poder ampliar el módulo se agregó la tabla de conductores donde incluye las resistencias y reactancias como ampacidades. Ingrese el código mostrado para visualizar la tabla completa.

import PyEWS
#1 Conductores de cobre, 
#2 conductores de aluminio, 
#3 conductores de cobre estandar para corriente directa.
PyEWS.dbc(1)

Múltiples cargas en corriente alterna

Para implementar una gran variedad de cargas se organizan como se muestra en el bloque de código.

from PyEWS import mbtcu, dbcircuit
carga=[
     ["1",127,220,15,1,22,1,1,35,3,1,0.9,2,1.25],
     ["2",127,220,12,1,10,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["3",127,220,22,1,15,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["4",127,220,22,1,15,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["4",127,220,22,1,20,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["6",127,220,22,1,10,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["7",127,220,22,1,30,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["8",127,220,22,1,25,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["9",127,220,15,1,31,1,1,35,3,1,0.9,2,1.25],    
     ["10",127,220,22,1,14,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["11",127,220,15,1,20,1,1,35,3,1,0.9,2,1.25],
     ["12",127,220,22,1,32,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["13",127,220,22,1,25,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["14",127,220,22,1,24,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["15",127,220,22,1,18,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["16",127,220,22,1,17,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["17",127,220,22,1,12,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],    
     ["18",127,220,22,1,10,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["19",127,220,22,1,21,1,1,25,3,1,0.9,2,1.25],
     ["20",127,220,196,3,55,0.8,3,75,3,3,0.9,2,1.25]
    ]
#Una forma sencilla de mostrar el total de cargas
print("Total de cargas : ",len(carga))
#Para mostar completo el desarrollo
#----------dbcircuit(carga,1,1) #Cobre
#----------dbcircuit(carga,1,2) #Aluminio
#Para mostar el resumen únicamente 
#----------dbcircuit(carga,2,1) #Cobre
#----------dbcircuit(carga,2,2) #Aluminio

Para mostrar el resumen de los resultados utilizando conductores de cobre (ca) se utiliza el código :

dbcircuit(carga,2,1)

Para mostrar el resumen de los resultados utilizando conductores de aluminio (ca) se utiliza el código :

dbcircuit(carga,2,2)

Múltiples cargas en corriente directa

Para implementar una gran variedad de cargas se organizan como se muestra en el bloque de código.

from PyEWS import dbcircuitcd
#(Vcd,In,Nc,L,Class,Ta,Vd,View):
cargacd=[
    ["1",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["2",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["3",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["4",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["5",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["6",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["7",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["8",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["9",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["10",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["11",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["12",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["13",1200,30,1,100,1,25,3,2,1],
    ["14",1200,30,1,100,1,25,3,2,1]
    ]
print("Total de cargas : ",len(cargacd))
dbcircuitcd(cargacd,2,1)

#Para mostar completo el desarrollo
#----------dbcircuitcd(carga,1,1) #Cobre Estándar
#----------dbcircuitcd(carga,1,2) #Aluminio No disponible
#Para mostar el resumen únicamente 
#----------dbcircuitcd(carga,2,1) #Cobre Estándar
#----------dbcircuitcd(carga,2,2) #Aluminio No disponible

Para mostrar el resumen de los resultados utilizando conductores de cobre estándar se utiliza el código :

dbcircuitcd(cargacd,2,2)

Impedancia unitaria

Para obtener las constantes únicamente utilice las líneas siguientes

from PyEWS import zpucu, zpual
#ZpuCu(Type,Ta,Fp,View)
zpucu(1,10,0.9,1) 
#ZpuAl(Type,Ta,Fp,View)
zpual(1,10,0.9,1) 

Graficar resultados

Mediante matplotlib ynumpy es posible obtener gráficos, la instalación de esta librería es automática al instalar ElectricalWireSizes.

Es posible graficar los resultados de pérdida de tensión de un único cálculo por el momento como se muestra en la figura siguiente :

Esta limitado para conductores en corriente alterna, el procedimiento para generar la figura es mediante :

from PyEWS import mbtal, graph
mydata=mbtal(127,220,55,1,45,1,1,35,3,1,0.9,2,1)
graph(mydata,"6 AWG","4/0 AWG", 8, 5, 2,"k",1)

El llenado del módulo es un poco complejo

• Realice un cálculo para conductores de cobre, en el ejemplo se guardo en mydata .
• Llamamos al módulo llenamos como se indica

graph(mydata,"Calibre Inicial","Calibre Final", Ancho, Alto, Aluminio/Cobre, "Color",Sistema)

Los calibres deben ir como se muestra en los resultados y entre comillas dobles indicando un conductor inicial y final disponible, el ancho y alto son pulgadas en formato integer o float. Dependiendo el material del conductor (1:Cobre, 2:Aluminio) y el color de las barras puede usar k: negro, b: azul, g:verde, r:rojo que son estándar en reportes, finalmente 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.

Nivel de corto circuito en conductores

En esta versión (0.1.22) se incluye el cálculo del corto circuito de los conductores de cobre y aluminio en corriente alterna. Únicamente por el momento sirve de consulta para determinar si el conductor.

Una forma sencilla de ingresar a este módulo usando la línea 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

icc(1,75,200,60,1)

En forma práctica los termoplásticos como lo son el PVC tienen temperatura en corto circuito de 105,130,150 para las temperaturas de operación continua de 60,75,90. Los termoestables XLPE y EPR en corto circuito usan temperaturas de 250 cada uno para una temperatura de operación continua de 90 °C.

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)

Desarrollador y versión

La presente versión tiene corrección de entrada de parámetros como ampliación de la base de datos y corrección de errores mínimos dentro de algunas estructuras del paquete.

[Packqge]: ElectricalWireSizes 0.1.21
[Autor]: Marco Polo Jácome Toss
[Licencia]: GNU General Public License v3.0