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Cálculo de las Cargas Totales
¿Cuáles son los Circuitos Ramales en la Vivienda?
Los circuitos ramales son los conductores de un circuito entre el dispositivo final de protección contra sobre corriente y las salidas. De acuerdo con las especificaciones de la norma NTC 2050 en sus artículos 220-3 y 220-4 los circuitos ramales pueden tener:
a) Circuitos de alumbrado general.
b) Circuitos para aparatos específicos (motores, alumbrado empotrado, avisos, etc.).
c) Circuitos de 20 A para pequeños aparatos eléctricos.
d) Circuitos de 20 A para lavado y planchado.
De acuerdo con el RETIE deben existir por lo menos: un circuito para pequeños artefactos, un circuito para conexión de plancha y lavadora y un circuito para iluminación y fuerza.
a) Circuitos de Alumbrado General
Son las bombillas y tomacorrientes de uso general: todas las salidas para tomacorrientes de uso general de 20 A nominales o menos en unidades de vivienda se deben considerar como tomacorrientes para alumbrado general, a excepción de los tomacorrientes de los circuitos para pequeños aparatos eléctricos y los destinados a la lavadora y plancha.
b) Circuitos para aparatos específicos
Estos circuitos tienen sus características determinadas por la norma NTC 2050 y RETIE, como por ejemplo: motores, avisos, equipos de trabajo pesado, aire acondicionado, entre otros. Para este ejemplo no se incluyen este tipo de circuitos.
c) Circuitos de 20 A para Pequeños Aparatos Eléctricos
Además del número de circuitos ramales ya determinado, deben existir uno o más circuitos ramales de 20 A (se refiere a la capacidad de corriente del circuito, asociado a su protección de sobrecorriente), para pequeños artefactos en la cocina, despensa o comedor auxiliar de una unidad de vivienda, incluyendo las salidas de tomacorrientes para refrigeradores.
d) Circuitos de 20 A para Lavadora y Plancha
Debe existir al menos otro circuito ramal de 20 A para conectar las salidas de tomacorrientes para lavandería y planchado, este circuito no debe tener otras salidas.
DISEÑO DE LOS CIRCUITOS RAMALES Y SUS PROTECCIONES
En los circuitos ramales se ubican las cargas y se clasifican de acuerdo con su corriente y propósito. Cada uno de estos circuitos ramales tendrá asociado un dispositivo de protección en el pánel de distribución. La siguiente tabla proporciona la información de la capacidad de protección en corriente de los circuitos ramales y del calibre mínimo de los conductores (Tabla 210-24 de la norma NTC 2050). Por ejemplo: si se tiene un circuito definido de corriente nominal igual a 20 A, le corresponde una protección de 20 A y un calibre mínimo de conductores de cobre para el circuito de 12 AWG.
Los circuitos deben estar protegidos contra sobrecorriente por medio de un dispositivo cuya capacidad nominal no exceda la capacidad de conducción de corriente del circuito. Para circuitos de alumbrado general se utilizarán protecciones de 15 A y 20 A.
El artículo 210-3 de la norma NTC 2050 indica que los circuitos ramales de los que trata este artículo se deben clasificar según la capacidad de corriente máxima o según el valor de ajuste del dispositivo de protección contra sobrecorriente. La clasificación de los circuitos ramales que no sean individuales deben ser de 15, 20, 30, 40 y 50 A (ver norma NTC 2050 para información completa).
El artículo 220-3 inciso a) de la norma NTC 2050 indica que la capacidad nominal del circuito ramal no debe ser menor a la carga no continua, más el 125% (factor de 1.25) de la carga continua.
El artículo 210-24 de la norma NTC 2050 indica en la tabla 210-24 los requisitos de los circuitos que tengan dos o más salidas distintas a los circuitos de tomacorriente del artículo 220-4 b) y c) como se ha especificado anteriormente.
CUADRO DE CARGAS
Cuadro en el cual se señalan los diferentes circuitos ramales con las correspondientes cargas que lo componen, así como la potencia total, fases y protección de cada uno de ellos. A tener en cuenta:
•Los circuitos ramales normales no deben superar los 1500 W.
•En sistemas monofásicos, no se pueden tener menos de 9 circuitos cuando la carga total instalada es la máxima, es decir 9KW.
•Por esta razón comercialmente se encuentran cajas de distribución monofásicas únicamente hasta 12 circuitos. A partir de ese número se encuentran básicamente cajas para sistemas trifásicos.
•Las tomas especiales (para estufas, calentadores, etc) deben constituir circuitos ramales independientes.
COMO ELABORAR EL CUADRO DE CARGAS
- básica Generar una tabla en la cual los nombres de las columnas deben contener la información acerca de las cargas o elementos de consumo de potencia que hay en la instalación. (No. Del circuito, bombillos, tomas, total en potencia, total de corriente y valor del breaker).
Circuito N°
Bombillo 100w
Tomas 180 w
Toma especial 1500
TOTAL
A
TOTAL
W
BREAKER LUGAR
TOTALES
- Determinar el No. de circuitos con los que contará la instalación. Este depende en gran medida de la carga total.
- Lo primero que vamos a ubicar en el cuadro de cargas son la toma especial, dado que a cada una le corresponde un circuito. Ubicamos entonces la cantidad y la potencia total
- Luego terminamos de ubicar los elementos de forma que tengamos una carga equilibrada
- Para el cálculo de las protecciones emplearemos las siguientes formulas
Monofásico: P = V*I
- Trifásico tendremos:
Factor de demanda
Es la relación entre la demanda de corriente máxima de una instalación eléctrica y la carga total conectada a la instalación, es decir COMO TODOS LOS APARATOS NO ESTARAN CONECTADAS AL MISMO TIEMPO, se debe establecer un factor que ajuste la carga a un valor real de consumo (carga conectada). Se usa para calcular el alimentador principal de la instalación. La norma NTC2050 establece la siguiente relación en instalaciones eléctricas residenciales y comerciales:
Cálculo de conductores activos
Sistema trifásico
Los conductores activos, fase y neutro o tres fases y neutro en suministros trifásicos tendrán la misma sección a no ser que para el tipo de línea se permita una reducción en el neutro. La sección de la fase se dimensiona de forma que cumpla con las tres condiciones siguientes:
- Intensidad máxima admisible
- Caída de tensión
- Mínimos del reglamento.
Cálculo a intensidad máxima:
A partir de la potencia que alimenta la línea encontramos la intensidad que soportará
Suministro monofásico Suministro trifásico
Caída de tensión
La caída de tensión en el conductor se origina debido a la resistencia eléctrica al paso de la corriente. Esta resistencia depende de la longitud del circuito, el material, el calibre y la temperatura de operación del conductor. El calibre seleccionado debe verificarse por la caída de tensión en la línea. Al suministrar corriente a una carga por medio de un conductor, se experimenta una caída en la tensión y una disipación de energía en forma de calor.
La Norma NTC 2050 en la nota 2 de la tabla 9 del capítulo 9, establece que “multiplicando la corriente por la impedancia eficaz se obtiene un valor bastante aproximado de la caída de tensión entre fase y neutro”, adicionalmente define la impedancia eficaz así:
ZEF = R Cos 0 + X Sen 0
Donde:
0 es el ángulo del factor de potencia del circuito. R es la resistencia a corriente alterna de conductor. X es la reactancia del conductor.
Tabla para los valores fp
La Caída de Tensión (∆V=Vs-Vr) se calcula mediante las siguientes fórmulas:
Para circuitos monofásicos:
∆V FASE-NEUTRO = ZEF · 2 · L · I
Para circuitos trifásicos:
∆V FASE-FASE = · ∆V FASE-NEUTRO
∆V FASE-FASE = 1.732 · ∆V FASE-NEUTRO
∆V FASE-NEUTRO = ZEF · L · I
Donde:
DIAGRAMA UNIFILAR TRIFASICO
EJEMPLO CUADRO DE CARGAS
CTO. No. DESCRIPCION TOMAS LAMPARAS POTENCIA VATIOS
I(A) AMPERIOS A W G
PROT. 1 Φ 2 Φ 3 Φ FLUO AMP. .
BALAS L1 L2 L
1 ILUMINACION SEGUNDO PISO
3 10 600 5 5 12 1x 3 TOMAS 2º PISO, PRINCIPAL, NIÑA, BAÑO
10 1800 15 15 12 1X
5 TOMAS 2º PISO, HUESPED, ESTAR
9 2 1680 14 14 12 1X
7 KIOSKO 1 2 240 2 2 12 1X 9-11 ESTUFA 1 2000 9.1 9.1 9.1 10 2X 13 ARTEFACTOS PEQUEÑOS DE COCINA
7 1500 12.5 12.5 12 1X
15 ILUMINACION Y TOMAS PRIMER PISO
2 3 15 1110 9.3 9.3 12 1X
17 LAVADORA Y PLANCHA
2 1500 12.5 12.5 12 1X 2-4-6 CALENTADOR 1 2000 5.6 5.6 5.6 5.6 10 3X 8 TOMAS PRIMER PISO
10 1800 15 15 12 1X 10 ALARMA 1 200 1.7 1.7 12 1X
12 RESERVA 14-16-18 RESERVA 42 1 1 6 29 14430 101.7 40.1 40.7 41.
Total carga instalada 14430W
Aparatos de calefacción 4000W (Factor de demanda dado por la tabla 220-19 de la NTC2050) Horno-Estufa 2000W Calentador 2000W 4000W al 65%............................ 2600W
Alumbrado general 14430W-4000W=10430W (Factor de demanda dado por la tabla 220-11 de la NTC2050)
Primeros 3000W al 100% .................................... 3000W 10430W-3000W=7430W al 35%.......................................... 2600.5W Neto alumbrado... 4760.5W Más lo de aparatos de calefacción 2600.0W Carga total 8200.5W
La Acometida sería un número 10 AWG, pero según los requerimientos de la norma la acometida será No 8AWG.
Ahora con mucho cuidad observe el siguiente cuadro de cargas y compárelo con el diagrama unifilar mostrado en la hoja anterior y compruebe la correspondencia.
Desequilibrio, para ello se toma el valor más alto como referencia: Desequilibrio aceptable por ser menor que 5% Desequilibrio aceptable por ser menor que 5%
