Ayuda con cable/conexión de 7 lámparas DC a larga distancia

[alexmkt]

Por favor su ayuda,
Necesito conectar 7 lámparas que funcionan a 12 Voltios con una potencia de 50 Watts cada una. Las lámparas son exteriores y funcionarán solo una encendida a la vez por 5 minutos máximo cada una.
Las lámparas están ubicadas a las siguientes distancias, desde un cuarto de control:
1) 60mts
2) 120 mts
3) 160 mts
4) 200 mts
5) 300 mts
6) 375 mts
7) 525 mts

Pensaba pasar cable conectado a la red de 120 voltios, y en el lugar de cada lámpara colocar un adaptador a 12 Voltios y con ese adaptador conectar la lámpara. Cada lámpara usará su propio adaptador a 12 voltios.

Las preguntas son:

1) Como dimensiono los adaptadores, serán suficientes adaptadores de 12Voltios y 5 Amperios, tomando en cuenta que los datos de cada lámpara son (12V-50W) Entonces I=50W/12V= 4.166 A
2) Cómo dimensiono el cable de alimentación de 120 Voltios en AC que alimentará a cada adaptador de cada lámpara, de acuerdo a las distancias dadas????

Está es la pregunta (2), qué no tengo idea.

Cómo solo una lámpara estará encendida a la vez, será que por protección asumo que estarán encendidas 4 a la vez. => Consumo = 4*50=200 Watts => I = 200W/110Vac= 1.81A => Uso cable 20AWG que es el que soporta hasta 2A

Pero aquí no estoy tomando en cuenta la resistencia del cable en los 525 metros, que es la distancia más larga.

3) Deberé usar cable sólido ó cable de filamentos??

Por favor su ayuda...

Muchas Gracias y Saludos,

 

[djnanno]

Siempre te recomendarian que utilices multifilar. Si me dices que solo encenderá una por vez yo dimensionados un máximo de 3encendidas.
Creo la mejor opción es la que comentas tu de trabajar con la red de 120v, ya que para 12v y 250w en 525m necesitarías un cable bastante grueso.

Si quieres calcular toda la cuestión, busca una tabla donde se exprese la resistividad de los conductores multifilares y calcula la caída de tensión que habrá al final del alambre. Yabque puedes calcular la caída en cada tramo, sabiendo V= IxR. Te recomiendo que calcules todo para que la tensión al final del alambre no caiga mas de un 10%. En algun lado debo tener la vieja formula donde se tenían todos estos factores y se sacaba directo pero ni idea donde. Recuerda que el cable recorre dos veces la distancia, es decir que al punto mas alejado tienes 1050 metro. Saludos y suerte

 

[alexmkt]

Muchísimas Gracias por responder djnanno,
Realmente lo aprecio mucho.

Puedo preguntar porque sería mejor el cable multifilar?

Y muchas gracias por la respuesta y la información, no había tomado encuenta que el cable recorre dos veces la distancia, ya que como se necesita pasar 2 cables (c/u 525m) ese era el dato que usaba (525m).

Y como no sé como dimensionar el grosor del cable a usar, realmente aprecio tus enseñanzas.

Algunos me dicen por cable 20, otros no 18, otros mejor 10.

Y yo dije, prefiero calcular cuál necesito, pero no sé como

Muchas Gracias y saludos,

 

[DOSMETROS]

Estoy pensando que quizás te convenga usar fuentes conmutadas de 12 Vdc y no las fuentecitas típicas de dicroicas , ¿por que? , porque las fuentes conmutadas darán salida de 12 Vdc aunque la entrada sea algo menor a los 120Vac (presupongamos caida en cables largos) ya que tienen realimentación . . . en cambio los de dicroica son proporcionales a la tensión de entrada y a menor alimentación , menor salida

Saludos !

 

[alexmkt]

Muchísimas gracias por responder DOSMETROS !

Si de hecho, yo pensaba usar fuentes conmutadas de 12V que son parecidas a fuentes de poder de computadoras portátiles, en esas fuentes yo tenía la duda de usar fuentes de 4A o de 5A, ya que como son de 12V-50W => I=50W/12V= 4.166 A.

En lo que si estoy perdido en el dimensionamiento del grosor del cable para 120Vac a usar.

Ya que mi formación es en electrónica y no en eléctrica, nunca considerabamos la resistencia del cable.

Hasta que hice una prueba tratando de enviar los 12Vdc desde el cuarto de control, y en la lámpara ubicada a 100mts, en vez de llegar 12Vdc, llegaba 7.6Vdc. Por lo que nunca se encendió.
Y ahí me dí cuenta que era mejor enviar 120Vac y conectar allá en la lámpara una fuente conmutada de 12Vdc

Pero en lo que si estoy perdido, es en el cálculo del grosor del cable a usar.

Muchas Gracias y Saludos,

 

[DOSMETROS]

Googleá que hay tablas de Ohms por metro , no te olvides de calcular el doble de largo (cable que va y cable que vuelve)

https://www.google.com.ar/search?q=...v&sa=X&ei=FNBtVZeFMorXoASPjoLgBw&ved=0CCYQsAQ

 

[Scooter]

Pon la fuente/ transformador al lado de la lámpara y lleva en "alta tensión" la energía.
Con 525m y cerca de 5A puede que te salga una sección de 50mm²
Y eso mas o menos significa dos bobinas de unos 250kg de cobre cada una. Osea que si o si tienes que llevar 110V por el cable.

Edito, efectivamente he acertado en la estimación a bulto, calculando 1V de caída de tensión (que es mucho mas de un 3%) salen 44 y pico mm² osea una aberración aberrante, he recalculado la estimación del peso y eso anda por los 400kg por cada hilo. No coments.

 

[DOSMETROS]

Las fuentes switching podrian funcionar tranquilamente con un 15 y tal vez un 20% menos de tensión

 

[alexmkt]

Muchas Gracias por sus respuestas!
En este momento estoy mirando esas tablas de resistencias por km de cable.
Para poder calcular, así: con la potencia de todo el sistema calculo la corriente
A esa corriente, le multiplico por la resistencia del cable y tengo la caida de voltaje

Y de ahí... a seguir investigando...

Muchísimas gracias!

 

[alexmkt]

Una pregunta:

Para calcular el grosor del cable de alimentación AC, ¿debo tomar el valor del consumo de c/lámpara y de c/fuente conmutada?

Pero cuánto puede consumir una fuente conmutada de 120Vac a 12Vdc-5A ?



Es decir, la potencia total del sistema con 4 lámparas simultáneas (por precaución):
4 x 50W = 200W
+
5 x Potencia de Consumo de Fuente Conmutada = ?



____________________________________________________________
Una Pregunta:
Estará bien hecho este cálculo:
De las 7 lámparas supongo que por seguridad esten 4 encendidas =>
4 x 50W=200W
=>
I = 200W/120Vac = 1.6667 A
Longitud del cable = 525m*2 = 1050m

De acuerdo a las tablas, si AWG 12 => R=5.21ohm/km
=> R = 5.21ohm/km * 1050m / 1000 = 5.4705 ohm

=> Vcaida = I*R = 1.6667 A * 5.4705ohm = 9.11932V

=> 120V - 9.11932V = 110.88V

=> como 110.88V es ligeramente mayor que 110V entonces se cumple con la norma de no bajar los 110 V, por lo que el calibre idoneo por caida de tensión para este sistema es el calibre No. 12 AWG

Estoy correcto?????

Favor confirmar............

Gracias y saludos,

 

[djnanno]

No se como serán las instalaciones en su país, aca en argentina el cable que yo utilizaría para dicha instalación en las distancias mas largas es de 2.5mm² multifilar como se ve en la imagen.


Para las lámparas cuya distancia sea < 200 metros puedes bajar a 1,5mm² sin problema.

Con este cable la caida de tensión será despreciable, al menos en 220V utilizados aqui.
Según la normativa vigente por estos lados las medidas de cables utilizables son 1;1,5;2,5;4;etc (todo en mm²)

Saludos, espero haber sido de utilidad!

P/D: No es necesario de que sea mallado como ese, pueden ser los 3 hilos sueltos.

 

[alexmkt]

Muchísimas gracias por tu respuesta djnanno !

Yo vivo en Ecuador, y aquí se trabaja a 120Vac 60Hz. Y los cables en medidas AWG

Tengo pequeñas dudas:

* Porqué recomendarías usar cable multifilar, en lugar de cable sólido de cobre??

Estaba buscando en google acerca de las capacidades de cables en mm²
Y en una gráfica dice que el cable de 2,5mm² soporta hasta 15A
Y el cable de 1,5mm² soporta hasta 11A

De ser así, eso sería como cables 14AWG y 18AWG

pero como las lámparas que están a mayor distancia se conectan de las que están a menor distancia. Entonces todo el cable de transmisión sería el más grueso(2.5mm²)

Como se indica en la gráfica:

Ahora, lo único que falta en mi diagrama es la parte de control y encendido,
en donde el encendido se controla desde el cuarto de control.
Y lo pienso hacer mediante un circuito de control transistor-relay. Con el objeto de ahorrar más cable para conexión AC (el de 2.5mm²), por que sino, tocaría mandar un cable por cada interruptor.
Entonces, con el pequeño circuito de control, al presionar el interruptor, llega corriente a la base del transistor, este al conducir
activa el relé, el cuál permite el paso de corriente a la fuente conmutada que prende la lámpara.

Y la parte de control la pienso hacer con un cable utp cat5e, que viene con 8 hilos, de los cuales usaría 5 para las lámparas, y los otros tres los conecto a tierra de la fuente conmutada de 12 voltios que voy a usar para alimentar el circuito de control.
Como hay grandes pérdidas de voltaje por la distancia al usar el cable UTP cat5e, no importaría que de los 12 Vdc, lleguen 8 Vdc o menos, ya que solo necesito vencer el umbral de 0,7V de la base del transistor, para que este se sature y el relé se active y encienda la fuente conmutada que alimenta a la lámpara.


Muchas Gracias y Saludos,
AT

 

[DOSMETROS]

Te faltaría calcular las caidas de tensión por sector !

 

[Scooter]

Podrías haber puesto ese esquema desde el principio. No es lo mismo si está "en bus" que "en estrella"

 

[yosimiro]

La pregunta que surge, es ¿Qué tipo de lámpara vas a utilizar?.

Sospecho (por lo típico de la tensión y consumo), que son halógenas(dicroicas).


Si esto es así, te sugeriría cambiar por lámparas led, que con una fracción de la potencia, iluminarían igual.

Y de ese modo, podrías ahorrar mucho en tamaño de fuentes, y en sección de cable.

 

[alexmkt]

Muchísimas Gracias por sus respuestas!

Las lámparas son unas de alerta que funcionan a 12Vdc-50W, son para acompañar a un circuito de TV ya instalado, se supone que si el guardia ve algo sospechoso, el las activa desde su cuarto de control. Por eso son de activación manual desde el cuarto de control y no de encendido automático por horas(tiempo) ni tampoco mediante sensores de presencia. Precisamente por esa misma razón, no se las enciende todas al mismo tiempo.

Para responder a Scooter, la conexión está "en bus" debido a que son para cubrir una parte de un perímetro externo en donde no hay tomas de AC en ningún lado, digamos que es uno de los lados de un rectángulo. Y están ubicadas en las distancias marcadas de acuerdo a las necesidades de los dueños del lugar.

Agradezco también la respuesta de DOSMETROS, sin embargo no entiendo a que se refiere con calcular las caidas de tensión por sector, ya que serían dos cables largos, que van juntos sin separación entre ellos y que llevan la alimentación AC hacia las lámparas.

La distancia que existe entre las tomas eléctricas a instalar para cada lámpara en AC y la fuente conmutada es menor a 1 metro, por lo que esa distancia no la tomé en cuenta. Y la distancia desde la fuente conmutada hasta la lámpara es de 5 metros, por lo que tampoco la tomé en consideración.

Por favor DOSMETROS, me podrías ayudar un poquito con eso de las caidas de tensión por sector, que no entiendo...

El problema es que mi formación es en Electrónica y no en Eléctrica. Y por eso no entendía eso de las caidas de voltage por la distancia, y el cálculo de la caida de tensión, que gracias a su gran ayuda lo resolví en el post#10

Muchas Gracias y Saludos,

 

[Scooter]

Si van de una en una da igual que sea "en bus o no"
Pon lamparas led, seguramente con el cable que te ahorres te salgan "gratis".
Las " decentes" ya llevan una fuente conmutada dentro; otro ahorro
Te ahorraa el tiempo y el dolor de cabeza, el cable, la energía, la fuente...
Al 99,999999999999999% LED

 

[alexmkt]

Gracias por responder Scooter,
Es como que fuera una gran extensión en AC para conectar en cada toma eléctrica una lámpara y la siguiente extensión, y cada toma corriente va conectado en la toma anterior, y así suscesivamente.
Como una conexión en paralelo.
Ya que, ya pude comprobar que no se puede transmitir en corriente directa por las caidas de tensión.

Lo que si tengo la duda todavía, es porqué se recomendaría usar cable multifilamento en lugar de cable sólido? Y lo de las caidas de tensión por sector como mencionó DOSMETROS en el post#13

Gracias y saludos,

 

[Scooter]

Aquí está prohibido el cable rígido hace ya bastantes años.
Tiene muchos problemas de fatiga si se manipula y se dobla y desdobla.
Lo que proponen se llama linea telescópica, la sección disminuye en cada tramo ya que la corriente también lo hace en caso de encenderse simultáneamente.

 

[DOSMETROS]

- El mejor consejo es el de Lámparas led ya que consumen muchísimo menos , entonces se puede poner cable mas fino y mas barato.

- El alambre aqui en Argentina está prohibido , se marca sin querer al pelar el cable y se corta solo ahí

- En cuanto a las caidas de tensión , además de las de 12 V por los 5 metros de cable , hay que considerar la de los tendidos largos :

1) 60mts
2) 120 mts
3) 160 mts
4) 200 mts
5) 300 mts
6) 375 mts
7) 525 mts

Se calcula por ley de Ohm

V = 110V

I = la que consuma cada primario de cada fuente , supongamos 70 Watts para salida de 50 Watts.

R = El doble de la calculada para ese tramo de cable ya que es bifilar.

Saludos !