Guía de tamaño de bandejas portacables perforadas: cómo calcular la carga y la capacidad de llenado

Por qué el tamaño de la bandeja portacables perforada requiere dos cálculos separados

La capacidad de carga y la capacidad de llenado a menudo se confunden, pero responden a preguntas diferentes. La capacidad de carga pregunta: ¿pueden la estructura de la bandeja y sus soportes soportar físicamente el peso de los cables sin combarse o fallar excesivamente? La capacidad de llenado pregunta: ¿hay suficiente espacio utilizable dentro de la bandeja para que los cables se coloquen sin amontonarse, lo que afecta tanto la practicidad de la instalación como la disipación de calor?

Una bandeja puede aprobar un cálculo y fallar el otro. Una bandeja del tamaño correcto para el peso del cable pero llena en exceso más allá del 50% de su capacidad puede atrapar calor alrededor de los cables, reduciendo su capacidad de transporte de corriente (ampacidad) y creando un riesgo de incendio con el tiempo. Ambos cálculos deben verificarse de forma independiente antes de finalizar la especificación de una bandeja.

Paso 1: Calcular la capacidad de carga

Comprensión de las clases de carga NEMA VE1

En Norteamérica, las clasificaciones de carga de las bandejas portacables se especifican comúnmente utilizando el estándar NEMA VE1, que clasifica las bandejas según la carga de trabajo por pie lineal en un tramo de soporte determinado. Los fabricantes publican tablas de amplitud de carga que muestran la carga máxima distribuida uniformemente que la bandeja puede transportar en varios espacios de soporte, generalmente 8, 10 o 12 pies.

Ejemplo resuelto: cálculo de la clase de carga requerida

Suponga que un tramo de bandeja necesita transportar 20 cables, cada uno con un peso de 0,8 lb/pie, a través de soportes espaciados a 10 pies de distancia. El peso total del cable es 20 × 0,8 = 16 libras/pie . Al agregar un factor de seguridad estándar, la mayoría de los ingenieros diseñan para al menos el doble de la carga calculada, lo que lleva el objetivo a aproximadamente 32 lb/ft. En este caso, una bandeja Clase A con una capacidad nominal de 50 lb/pie en un tramo de 10 pies aún proporcionaría un margen adecuado, aunque es esencial verificar la tabla de carga-envergadura específica del fabricante para conocer el ancho y el calibre exactos de la bandeja antes de finalizar la elección.

Factores que afectan la clasificación de carga

Más allá de la clase NEMA, la capacidad de carga real depende del calibre del material de la bandeja, la profundidad del riel lateral y la extensión del soporte. Reducir el espacio entre soportes generalmente aumenta la capacidad de carga efectiva , por lo que una bandeja clasificada para una clase determinada con un espacio de 12 pies a menudo puede soportar más peso si se colocan soportes cada 8 pies.

Paso 2: Calcular la capacidad de llenado

Comprender las reglas de porcentaje de llenado

La mayoría de los códigos eléctricos, incluido el artículo 392 del NEC en los Estados Unidos, establecen porcentajes máximos de llenado según el tipo de cable y la profundidad de la bandeja para garantizar una disipación de calor adecuada y una accesibilidad futura. Una pauta general ampliamente utilizada limita el llenado de cables de control y alimentación de un solo conductor al 50 % del área de sección transversal utilizable de la bandeja. , aunque los porcentajes exactos permitidos varían según el diámetro del cable, la profundidad de la bandeja y si los cables son multiconductores o monoconductores.

Ejemplo resuelto: cálculo de la capacidad de llenado

Considere una bandeja perforada de 12 pulgadas de ancho y 4 pulgadas de profundidad, lo que da un área transversal utilizable de aproximadamente 48 pulgadas cuadradas . Con una regla de llenado máximo del 50%, el área utilizable del cable tiene un límite de 24 pulgadas cuadradas. Si cada cable tiene un área de sección transversal de 0,5 pulgadas cuadradas, la bandeja puede contener aproximadamente 48 cables (24 ÷ 0,5) antes de alcanzar el límite de llenado, suponiendo un embalaje uniforme y sin espacios significativos debido a la rigidez o agrupamiento del cable.

Por qué las perforaciones son importantes para los cálculos de relleno

A diferencia de las bandejas de fondo sólido, las bandejas perforadas permiten el flujo de aire a través de la base, lo que mejora la disipación de calor y pueden soportar una ampacidad ligeramente mayor para el mismo porcentaje de llenado en comparación con los tipos de bandejas cerradas. Esta es una de las principales razones por las que la bandeja perforada sigue siendo el estilo de bandeja más comúnmente especificado para el enrutamiento general de cables de control y alimentación.

Cómo elegir el ancho y la profundidad de la bandeja adecuados

1. Calcule primero el área transversal total del cable

Sume el área de la sección transversal de cada cable planeado para la bandeja, incluidos los cables que se espera agregar en un futuro cercano. Este total, dividido por el porcentaje de llenado máximo permitido, da el área transversal mínima requerida de la bandeja.

2. Cree espacio para una futura expansión

Muchos ingenieros dimensionan las bandejas a solo el 40 % de la capacidad de llenado calculada en la instalación inicial, en lugar del máximo permitido del 50 %, específicamente para dejar espacio para futuras adiciones de cables sin necesidad de actualizar la bandeja. Este margen de 10 puntos porcentuales es una forma común y rentable de evitar modificaciones disruptivas posteriores.

3. Seleccione anchos estándar para lograr rentabilidad

La bandeja perforada normalmente se fabrica en anchos estándar de 6, 9, 12, 18, 24 y 36 pulgadas. Elegir un ancho estándar en lugar de un tamaño personalizado generalmente reduce el tiempo de entrega y el costo, por lo que se debe redondear al tamaño estándar más cercano una vez que se calcula el ancho mínimo requerido.

4. Verifique la clase de carga frente a las restricciones de espacio entre soportes

Una vez que el ancho y la profundidad estén establecidos para la capacidad de llenado, verifique la clase de carga requerida con el espacio práctico de soporte del sitio. Si las restricciones estructurales solo permiten soportes cada 12 pies, es posible que se necesite una clase de carga más alta incluso si la capacidad de llenado por sí sola hubiera permitido una bandeja de uso más liviano.

Errores comunes de tamaño que se deben evitar

• Dimensionamiento solo para el número de cables actual , sin tener en cuenta futuras adiciones, lo que obliga a una actualización temprana de la bandeja.
• Confundir capacidad de carga con capacidad de llenado y comprobar solo una antes de finalizar la especificación de la bandeja.
• Usar un porcentaje de llenado genérico sin verificar el requisito del código específico para el tipo de cable y la profundidad de la bandeja involucrada.
• Ignorar la extensión de los soportes al evaluar la clase de carga, lo que lleva a una flexión excesiva entre soportes muy espaciados.
• Pasar por alto la rigidez del cable y el radio de curvatura, lo que puede impedir que se alcance en la práctica la capacidad de llenado teórica.

Dimensionar correctamente una bandeja de cables perforada significa resolver dos problemas relacionados pero distintos: si la bandeja puede soportar estructuralmente el peso del cable a lo largo de sus tramos de soporte y si hay suficiente área de sección transversal utilizable para los cables sin exceder los límites de llenado del código. Calcule el peso total del cable en comparación con la clase de carga NEMA VE1 y el tramo de soporte, calcule el área de la sección transversal total del cable en comparación con la regla de llenado del 50% y redondee a anchos de bandeja estándar con espacio para crecimiento futuro. Hacer ambos cálculos correctamente la primera vez evita inspecciones fallidas, actualizaciones de bandejas a mitad del proyecto y degradación del cable relacionada con el calor a largo plazo.