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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947

SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO INDUSTRIALES

MSC. ING. HUBER MURILLO MANRIQUE

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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947

COORDINACION EN LA ASOCIACIÓN DE APARATOS 1.-

Definición de la coordinación.-La coordinación de las protecciones consiste en asociar un dispositivo de protección contra los cortocircuitos (fusibles o disyuntor magnético) con un contactor y un dispositivo de protección contra las sobrecargas, con el fin de interrumpir las corrientes de sobrecarga (1 a 10 veces la corriente nominal del motor) o de cortocircuito (> 10 veces la corriente nominal) lo más rápidamente posible y sin riesgo para las personas y las instalaciones. Las cuatro funciones básicas del arrancador(seccionamiento, protección contra los cortocircuitos, protección contra las sobrecargas y conmutación)El calibre de los aparatos que se asocian para formar un arrancador debe elegirse teniendo en cuenta la potencia del receptor controlado y la coordinación de las protecciones cuando se produzca un cortocircuito.

2.- Riesgo de soldadura de los contactos.-Cuando se produce un cortocircuito, los esfuerzos electrodinámicos son tales que repelen los contactos del contactor originando un arco eléctrico. La energía disipada produce una fusión local del metal delos contactos. Si los contactos se cierran cuando el metal aún está en fusión, existe riesgo de soldadura. 3.- Asociación de aparatos en la coordinación.-La norma IEC 947 exige que la coordinación de os equipos ITM, contactor y relé térmico sea ambivalente para: – una corriente de cortocircuito asignada convencional “Iq”, que define el fabricante del material (por ejemplo 50 kA en 400 Vpara un arrancador con fusibles + contactor + relé térmico). – una corriente de cortocircuito presumible “Ir”, que depende del calibre de empleo AC-3 del aparato, donde r 10 veces la corriente nominal del motor). La corriente presumible de cortocircuito caracteriza la instalación en un punto determinado. Es el resultado de un cálculo en el que intervienen la potencia de la red, la tensión ylas impedancias en línea (cables, conexiones, transformadores, etc.). El ensayo de coordinación se realiza con una corriente asignada de cortocircuito convencional “Iq” definida por el fabricante del material (por ejemplo, 50 kA a 380 V para una salida-motor fusibles + contactor + relé térmico). La norma introduce una nueva corriente de cortocircuito presumible “Ir” que depende del calibre de empleo AC-3 del aparato, Ir

……… ……… ………. ………

KM1

DIMENSIONAMIENTO KM1

M 3 In Vn RPM HP/KW

1.1 In.

Tienen una tolerancia de 10%.

Datos técnicos nominales del motor trifásico.

DIMENSIONAMIENTO Idiseño = 1.25 In Para conductores y platinas

PROBLEMA N° 1.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes en ducto del sistema de arranque directo coordinación tipo II del MATJA, marca WEG, de 50 HP, 6 Polos, 230 V, 60 Hz. L = 58 m, cable THW triple al aire, tiempo de arranque 10 segundos CENTRO DE CONTROL DE MOTORES

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Selección del cable de fuerza: 1. 2. 3. 4.

Capacidad. I diseño = 1.25xIn Caída de tensión a corriente nominal Scu = (0.0309xLxInxFP)/2.5%xVn Caída de tensión por corriente de arranque Scu = (0.0309xLx3.5xInxFP)/10%xVn Esfuerzo térmico de cable (todavía no se aplica – no hemos estudiado corto circuito)

El cable seleccionado tiene que cumplir con 1,2 y 3 al mismo tiempo. SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO INDUSTRIALES

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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947 Luego la con figuración final de los cables es: 3-1x70 mm² THW + 1x 16 mm² TW + PVC SAP Ø 55 mm. En la tabla PVC SAP se cruza con 5 elementos PROBLEMA N° 1.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO II ARRANQUE DIRECTO ITEM 1

DESCRICION GENERAL MATJA 50 HP 6 POLOS

PARAMETROS ELECTRICOS CABLE THW - AL AIRE P Pin EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In HP KW V m A A A mm² A % 50 41 0.91 0.80 230 58 129 977 161 70 270 1.15

CARCATERISTICAS DE GM, K

G.M

ΔV Iarr Idisen % 8.70

Ip/In = 7.6

A 129 RT RM

K

Icomer Imax Idisen Comer A A A A 100 - 220 220 141 150 0.58 CAT. AC3 5.3 120V 60 HZ

CONFIGURACION DEL CABLE: (3-1x70 mm² THW triple) + 1x16 mm² TW(T) + PVC SAP Φ 55 mm )

Elección del Guarda Motor: Idiseño = In Vamos a la tabla elegimos: GM : 100 - 220 A

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Rango máximo = 220 A

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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947 RT (regulación térmica) = In motor / In GM = 129/220 = 0.73

Regular a 0.73

RT solicitado (0.5 -- 1) In RM (regulación magnética) = 1.2 x 7.6 x In motor / In GM = 5.3

Regular a 5.3

RM solicitado (2 -- 10) In Selección del contactor: De la tabla mostrada se elige:  La categoría AC3  Corriente del contactor K = 1.1*129 = 141 según CAT: 3x150 A  Tensión de la bobina: 120 V, 60Hz, 1NO + 1NC PROBLEMA N° 2.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes en ducto del sistema de arranque directo coordinación tipo II del MATJA, marca WEG, de 150 HP, 8 Polos, 380 V, 60 Hz. L = 45 m, cable NYY triple, tiempo de arranque 13 segundos. Para la selección de los cables, GM y K siga el procedimiento realizado en el problema N° 1. PROBLEMA N° 2.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO II ARRANQUE DIRECTO ITEM 1

DESCRICION GENERAL MATJA 150 HP 8 POLOS

PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY - EN DUCTO P Pin EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In HP KW V m A A A mm² A % 150 124 0.90 0.80 380 45 236 1842 295 120 301 0.58

CARCATERISTICAS DE GM, K

G.M

ΔV Iarr Idisen % 4.49

Ip/In = 7.8

A 236 RT RM

K

Icomer Imax Idisen Comer A A A A 160 - 320 320 260 309 0.74 CAT. AC3 6.7 120V 60 HZ

CONFIGURACION DEL CABLE: (3-1x120 mm² N2XH triple) + 1x25 mm² NH-80(T) + PVC SAP Φ 65 mm )

PROBLEMA N° 3.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes en ducto del sistema de arranque directo coordinación tipo II del MATJA, marca WEG, de 12.5 HP, 6 Polos, 220 V, 60 Hz. L = 35 m, cable N2XH triple, tiempo de arranque 4 segundos. Para la selección de los cables, GM y K siga el procedimiento realizado en el problema N° 1. PROBLEMA N° 3.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO II ARRANQUE DIRECTO PARAMETROS ELECTRICOS CABLE N2XH TRIPLE - DUCTO P Pin EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen HP KW V m A A A mm² A % % A 1 MATJA 12.5 HP, 6 POLOS 12.5 11.1 0.84 0.80 220 35 36 233 46 10 95 1.43 9.17 36 RT CARCATERISTICAS DE GM Y K Ip/In = 6.4 RM ITEM

DESCRICION GENERAL

G.M Comer A 30 - 40 0.91 7.0

K Imax Idisen Comer A A A 40 40 3x40 CAT AC3 120V 60 HZ

CONFIGURACION DEL CABLE: (3-1x10 mm² N2XH triple) + 1x6 mm² NH-80 (T) + PVC SAP Φ 25 mm )

PROBLEMA N° 3.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes enterrado del sistema de arranque directo coordinación tipo II del MATJA, marca WEG, de 250 HP, 2 Polos, 380 V, 60 Hz. L = 95 m, utilice cable NYY triple de 3-1x50 mm², tiempo de arranque 10 segundos. Para la selección de los cables, GM y K siga el procedimiento realizado en el problema N° 1.

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PROBLEMA N° 4.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO II ARRANQUE DIRECTO ITEM 1

DESCRICION 250 HP 2 POLOS

CARCATERISTICAS DE GM Y K CALCULOS DE LOS CABLES NYY ENTERRADOS

PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY TRIPLE ENTERRADO G.M K P P EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen Comer Imax Idisen Comer HP KW V m A A A mm² A % % A A A A A 250 205 0.91 0.91 380 95 342 2772 428 200 590 1.20 9.74 342 250-500 500 376 420 RT 0.68 CAT AC3 Ip/In = 8.1 RM 6.65 120V 60 HZ 230 x 2 x 0.8 = 368 A 50 x 2 = 100 mm² 230 x 3 x 0.7 = 483 A 50 x 3 = 150 mm² 230 x 4 x 0.7 = 644 A 50 x 4 = 200 mm²

CONFIGURACION DEL CABLE: 4(3-1x50 mm² NYY triple) + 1x25 mm² TW-80(T) + 04 PVC SAP Φ 55 mm )

Tarea: Hallar los componentes del sistema de accionamiento de los MATJA siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

175 HP, 2 polos, 460 V, 60 Hz. 40HP, 04 polos, 230 V, 60 Hz 125 HP, 8 polos, 380 V, 60 Hz 60 HP, 2 polos, 460 V, 60 Hz. 210HP, 04 plos, 230 V, 60 Hz 189 HP, 8 polos, 380 V, 60 Hz

CARGAS DEL CCM KARLA N° 1 - 460 VOLTIOS 60 HZ ITEM CODIGO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

B - 10 a B - 10 b B - 10 c B - 40 a B - 40 b B - 40 c B - 40 d B - 41a B - 41 b B - 42 a B - 42 b DP30 DP31 FP - 01 FP - 02 POZO 1 T - 24 T - 31

DESCRIPCION DE LA UNIDAD

Bomba de licor Bomba de licor Bomba de licor Bomba de lodos F1 Bomba de lodos F1 Bomba de lodos F2 Bomba de lodos F2 Bomba agua lavado F1 Bomba agua lavado F2 Bomba lavado telas F1 Bomba lavado telas F2 Tanque lodos - Agitación Tanque licor - Agitación Sistema hidráulico FP1 F1 Sistema hidráulico FP2 F2 Electrobomba pozo N° 1 Fajas transportadoras F1 Fajas transportadora F2

HP MOTOR

N° P

150 150 30 100 100 100 100 50 50 15 25 15 20 20 20 60 50 50

4 4 4 4 4 4 4 2 2 4 4 6 6 6 6 4 4 4

FP

EF

AMP. IN

L m

SCU mm²

DV %

CAP AMP

152 135 70 60 55 85 60 115 85 48 50 55 75 60 45 55 50 58

VARIADOR VELOCIDAD SOFT STARTER LOS DEMAS ARRANQUE DIRECTO

FACTOR DE CARGA : 0.65 LOS ALIMENTADORES DE FUERZA SON: NYY. TRIPLE LOS ALIMENTADORES DE CONTROL SON: NLT LOS CABLES DE CONTROL DENTRO TABLERO GPT

LOS ALIMENTADORES DE FUERZA SALEN POR BORNERA.

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CARGAS DEL CCM KARLA N° 2 460 VOLTIOS 60 HZ ITEM 1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 24 25 26

CODIGO C - 16 C - 19 PM - 01 PM - 2 T - 25 T - 26 T - 27 T - 28 T - 30 T - 32 T - 33 T - 34 T - 35 T - 36 T - 37 T - 38 VR22 - a VR22 - b VR - 23

DESCRIPCION DE LA UNIDAD Exhaustor sercado F2 Compresor ensacadora N° 3 Pin Mixer F1 Pin Mixer F2 Trans. Finos - reciclo F1 Transportador reciclo F1 Mezclador transportador F1 Mezclador transportador F1 Transportador ciclón F1 Mezclador transportador F2 Mezclador transportador F2 Transport. alimentador F2 Transportador ciclón F2 Tranportador producto F2 Transpor. finos - reciclo F2 Transportador reciclo F2 Valvula rotatoria ciclón F2 Valvula rotatoria reciclo F2 Valvula rotatoria reciclo F2

HP MOTOR 250 100 200 200 15 15 15 15 10 15 15 30 30 25 25 50 5 5 5

N° P 4 2 6 6 4 4 4 4 4 2 2 4 4 4 4 4 2 4 4

FP

EF

AMP. IN

L m 60 60 55 45 60 45 48 48 50 55 75 60 45 55 50 43 75 78 65

Scu mm²

DV %

CAPAC. AMP

VARIADOR VELOCIDAD COORDINACION TIPO II

FACTOR DE CARGA : 0.78 CONDICIONES: LOS ALIMENTADORES DE FUERZA SON: NYY TRIPLE. LOS ALIMENTADORES DE CONTROL SON: NLT LOS CABLES DE CONTROL DENTRO TABLERO GPT

LOS ALIMENTADORES DE FUERZA SALEN POR BORNERA. EXISTE PARA TODAS LA MAQUINAS ON/OFF LOCAL Y REMOTO

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SOLUCIONARIO EXÁMEN 25 DE SETIEMBRE 2014 PROBLEMA N° 1.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes del sistema de arranque del MATJA, marca DELCROSA – EBERLE, de 200 HP, 2 Polos, 380 V, 60 Hz. L = 117 m, cable NYY triple en ducto, tiempo de arranque 7.5 segundos. Coordinación tipo I PROBLEMA N° 1.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO I ARRANQUE DIRECTO PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY TRIPLE - DUCTO ITM K R.T P Pin EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen Comer Idisen Comer Idisen Comer HP KW V m A A A mm² A % % A A A A A A 1 MATJA 200 HP 2 POLOS 200 166 0.90 0.90 380 117 280 2127 350 185 367 1.30 9.84 280 400 308 3x309 280 XX RT 0.70 CAT AC3 NO TIENE CARCATERISTICAS DE ITM, K Y RT Ia = 2094 A, In = 276 A 380 V Ia/In = 7.6 RM 6.38 120V 60 HZ SOLUCION ITEM

DESCRICION

CALCULO DE TC

1.15

x

280

=

322

TC COMERCIAL

350

A

350 280 RT

CON ESTOS RESULTADOS IR AL CATALOGO DE TCs

=

1 X 0.65 - 1.1

X

=

0.80

CLASE 10A

CONFIGURACION DEL CABLE: (3-1x185 mm² NYY triple) + 1x25 mm² TW (T) + PVC SAP Φ 80 mm

PROBLEMA N° 2.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes del sistema de arranque del MATJA, marca DELCROSA – EBERLE de 400 HP, 4 Polos, 460 V, 60 Hz. L = 120 m, cable NYY triple enterrado, tiempo de arranque 6.5 segundos. Utilice cable tipo NYY de 70 mm² Coordinación tipo I

PROBLEMA N° 2.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO I ARRANQUE DIRECTO PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY TRIPLE ENTERRADO ITM K R.T P P EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen Comer Idisen Comer Idisen Comer HP KW V m A A A mm² A % % A A A A A A 1 400 HP 04 POLOS 400 317 0.94 0.91 460 120 438 3240 547 280 790 1.15 8.49 525 630 482 3x550 438 XX RT 0.69 CAT AC3 CLASE 10A CARCATERISTICAS DE ITM, K Y RT cable 70 mm² Ia = 3840 A, In = 520 A 380 V Ia/In = 7.4 RM 6.17 120V 60 HZ ITEM

DESCRICION

CALCULO DE TC

1.15

x

438

=

503

TC COMERCIAL

500

A

CON ESTOS RESULTADOS IR AL CATALOGO DE TCs CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LOS CABLES

282 282 282

x x x

2 3 4

x x x

0.8 0.7 0.7

= = =

451 592 CALCULO DE LA SECCION 790 DE LOS CABLES

70 70 70

500 438 RT

=

x x x

2 3 4

1 X 0.65 - 1.1 = = =

X

=

0.88

CLASE 10A

140 210 280

CONFIGURACION DEL CABLE: 4(3-1x70 mm² NYY triple) + 1x50 mm² TW(T) + 04 PVC SAP Φ 55 mm

PROBLEMA N° 3.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes del sistema de arranque del MATJA, marca DELCROSA – EBERLE, de 175 HP, 6 Polos, 380 V, 60 Hz. L = 87 m, cable NYY triple en canaleta ranurada, tiempo de arranque 9.5 segundos. Coordinación tipo II

PROBLEMA N° 3.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO II ARRANQUE DIRECTO PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY TRIPLE CANALETA RANUR. G.M P P EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen Comer Imax HP KW V m A A A mm² A % % A A A 1 175 HP 06 POLOS 175 140 0.93 0.86 380 87 248 1488 310 120 356 1.26 7.54 248 160-320 320 RT 0.77 CARCATERISTICAS DE GM Y K Ia = 1452 In = 243 A 380 V Ia/In = 6.0 RM 5.58 ITEM

DESCRICION

K Idisen Comer A A 273 309 CAT AC3 120V 60 HZ

CONFIGURACION DEL CABLE: (3-1x120 mm² NYY triple) + 1x25 mm² TW-80(T) + PVC SAP Φ 65 mm

PROBLEMA N° 4.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes del sistema de arranque del MATJA, marca DELCROSA – EBERLE de 250 HP, 8 Polos, 380 V, 60 Hz. L = 115 m, cable NYY SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO INDUSTRIALES

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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947 triple enterrado, tiempo de arranque 12.5 segundos. Utilice cable tipo NYY de 120 mm2. Coordinación tipo II

PROBLEMA N° 4.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO II ARRANQUE DIRECTO PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY TRIPLE ENTERRADO G.M P P EF F.P T L Inom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen Comer Imax HP KW V m A A A mm² A % % A A A 1 250 HP 08 POLOS 250 198 0.94 0.84 380 115 359 2404 449 240 611 1.17 7.87 359 250-500 500 RT 0.72 CARCATERISTICAS DE GM Y K Cable 120 mm² Ia = 2350 In = 353 A 380 V Ia/In = 6.7 RM 5.77 CALCULOS DE LOS CABLES 382 x 2 x 0.8 = 611 A 120 x 2 = 240 mm² NYY ENTERRADOS 382 x 3 x 0.7 = 802 A 120 x 3 = 360 mm² ITEM

DESCRICION

K Idisen Comer A A 395 420 CAT AC3 120V 60 HZ

CONFIGURACION DEL CABLE: 2(3-1x240 mm² NYY triple) + 1x25 mm² TW-80(T) + 02 PVC SAP Φ 65 mm )

PROBLEMA N° 5.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes del sistema de arranque Y – Δ del MATJA marca DELCROSA – EBERLE , de 450 HP, 6 Polos, 380 V, 60 Hz. L = 95 m, cable NYY triple en ducto, tiempo de arranque 10.5 segundos. Utilice cable tipo NYY de 150 mm2. Coordinación tipo I PROBLEMA N° 5.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO I ARRANQUE ESTRELLA - TRIANGULO ITEM DESCRICION GENERAL 1

450 HP 06 POLOS

PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY - TRIPLE - DUCTO P P EF F.P T L Inom I fase Iarr Idisen Scu Capac. DV In HP KW V m A A A A mm² A % 450 353 0.95 0.85 380 95 632 366 2211 458 300 611 0.80

CARCATERISTICAS DE: ITM, K, RT CALCULOS DE LOS CABLES NYY ENTERRADOS

382 382

Cable 150 mm² x x

1 2

x x

Ia = 3775 In = 625 A 380 V 1 0.8

= =

382 611

A A

150 150

DV Iarr % 4.84

Ia/In = 6.0 x x

1 2

= =

150 300

ITM K1 = K2 K3 R.T Idisen Comer Idisen Comer Idisen Comer Idisen Comer A A A A A A A A 758 800 404 420 215 250 366 250 - 400 RT 0.79 CAT AC3 CAT AC3 CLASE 10 RM 5.74 120V 60 HZ 120V 60 HZ mm² mm²

CONFIGURACION DEL CABLE: 2(3-1x150 mm² NYY triple) + 1x50 mm² TW(T) + 02 PVC SAP Φ 80 mm )

PROBLEMA N° 6.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes del sistema de arranque del MATJA, marca DELCROSA – EBERLE EG, de 300 HP, 4 Polos, 440 V, 60 Hz. L = 75 m, cable NYY triple en bandeja cerrada, tiempo de arranque 8.5 segundos. PROBLEMA N° 6.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO I ARRANQUE ESTRELA - TRIANGULO PARAMETROS ELECTRICOS CABLE NYY - TRIPLE - BANDEJA CERRADA ITM K1 = K2 K3 R.T P P EF F.P T L Inom IFnom Iarr Idisen Scu Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen Comer Idisen Comer Idisen Comer Idisen Comer HP KW V m A A A A mm² A % % A A A A A A A A 1 300 HP 4 POLOS 300 238 0.94 0.90 440 75 347 201 1215 252 95 265 1.00 6.06 417 630 222 3x250 128 3x150 201 XX RT 0.55 CAT AC3 CAT AC3 CARCATERISTICAS DE: ITM, K, RT Ia = 2690 In = 395 A 380 V Ia/In = 6.8 CLASE 10 RM 4.01 120V 60 HZ 120V 60 HZ ITEM DESCRICION GENERAL

CONFIGURACION DEL CABLE: (3-1x95 mm² NYY triple) + 1x25 mm² TW(T) + PVC SAP Φ 65 mm ) CALCULO DE TC

1.15

x

201

=

232

TC COMERCIAL

250

CON ESTOS RESULTADOS IR AL CATALOGO DE TCs

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A

250 201 RT

=

1 X 0.65 - 1.1

X

=

0.80

CLASE 10A

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