Cálculo de Alimentadores – Acometidas Neutros y Puestas a Tierra

Cálculo de Alimentadores – Acometidas Neutros y Puestas a Tierra
Escuela de Ingeniería Eléctrica IE – 0471 Diseño Eléctrico I Cálculo de Alimentadores – Acometidas Neutros y Puestas a Tierra Prof. Luis Fdo. Andrés Jácome Marzo, 2016

CONDUCTORES UNIDADES DE MEDIDA
SISTEMA INTERNACIONAL (SI): Unidades: milímetros cuadrados (mm2) Para los conductores trenzados, el área se basa en la suma del área de los hilos individuales. Sistema utilizado principalmente en Europa y los países que tienen adoptados las normas IEC. SISTEMA INGLÉS: Unidades: AWG y circular mil Sistema utilizado principalmente en Estados Unidos y los países que tienen adoptados el NEC como normativa.

COMPARACIÓN CALIBRES AWG/kcmil vs. mm2
CONDUCTORES COMPARACIÓN CALIBRES AWG/kcmil vs. mm2

CONDUCTORES La Resistencia
Finalmente, la resistencia de un conductor depende de tres factores: 1. El material de que está hecho. 2. El tamaño (calibre) del conductor. 3. La longitud del conductor.

Principales sistemas de tensión en aplicaciones residenciales, comerciales monofásicos

Art. 310.12: Identificación de conductores
Código de Colores Tabla 13 – RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas de Colombia)

Diseño Eléctrico Residencial
Circuitos Ramales Residenciales Los circuitos ramales para residencias se determinan de forma diferente a los circuitos ramales de instalaciones comerciales e industriales. Según la Sección (NEC 2005 – NEC 2008) “Las cargas de los circuitos ramales se deben calcular como se indica en las Secciones ; y ”. Sección Cargas de alumbrado para ocupaciones específicas (NEC 2005 – NEC 2008) “Una carga unitaria no inferior a la que se especifica en la Tabla para las ocupaciones específicas aquí debe constituir la carga de alumbrado mínima. El área del suelo de cada piso se debe calcular a partir de las dimensiones…

Circuitos Ramales Residenciales Sección Cargas de alumbrado para ocupaciones específicas (NEC 2005 – NEC 2008) (continuación) … exteriores del edificio, unidad de vivienda u otras áreas involucradas. Para las unidades de vivienda, la superficie calculada del suelo no debe incluir los pórticos abiertos, los garajes, ni los espacios no utilizados o sin terminar que no sean adaptables para su uso futuro.” Las cargas indicadas en la Tabla son consideradas a factor de potencia unitaria; por lo tanto, si existiese alguna carga considerable con un factor de potencia menor a uno, se debe determinar y adicionar a las cargas calculadas.

Circuitos Ramales Residenciales La Tabla indica que para Unidades de Vivienda (Dwelling Units), se debe considerar 33VA/m2 o 3VA/pie2 y se debe revisar lo indicado en la Sección (J) y en esta menciona: Sección Otras cargas para todo tipo de ocupaciones, (J) Ocupaciones para viviendas (NEC 2005 – NEC 2008) “En viviendas unifamiliares, bifamiliares y multifamiliares y en habitaciones de huéspedes o suites de huéspedes de hoteles y moteles las salidas específicas en (J)(1), (J)(2) y (J)(3) están en los cálculos de la carga de alumbrado general de la Sección No se deben exigir cálculos de carga adicionales para estas salidas…

Circuitos Ramales Residenciales … (1) Todas las salidas de receptáculos para uso general de 20 amperes nominales o menos, incluidos los receptáculos conectados a los circuitos, en la Sección (C)(3) Unidades de vivienda, circuitos ramales para cuartos de baño. (2) Las salidas de receptáculos especificadas en la Sección (E) Salidas Exteriores y (G) Sótanos y Garajes. (3) Las salidas de alumbrado especificadas en las secciones (A) Unidades de vivienda y (B) Habitaciones o suites de huéspedes.” Los temas adicionales que se presentan en la Sección se analizarán y detallarán por completo más adelante.

Circuitos Ramales Residenciales Dentro de la carga calculada se incluyen las cargas correspondientes a los cuartos de baño y la Sección (C)(3) Circuitos ramales para cuartos de baño, indica que debe existir un circuito separado. En el caso de los circuitos de tomacorrientes para el área de cocina se debe considerar lo indicado en la Sección (C)(1) (B). Para el caso de los circuitos de tomacorrientes para el área de lavandería se debe considerar lo indicado en la Sección (C)(2) (F). El valor de los 33VA/m2 o 3VA/pie2 es para determinar las cargas correspondientes a iluminación y tomacorrientes de uso general en una vivienda. Está claro que en este valor no se contempla cargas de electrodomésticos pequeños (como los de cocina), las cargas de la lavandería y equipos especiales que se tienen en una residencia, como: cocina, aire acondicionado, calefacción, etc.

Circuitos Ramales Residenciales TABLA Cargas generales de iluminación por ocupación (NEC 2005 – NEC 2008) (NEC 2002 TABLA 220.3(A))

Circuitos Ramales Residenciales Área de Cocina En el caso de los circuitos de tomacorrientes para el área de cocina se debe considerar lo indicado en la Sección (C)(1) (B). (NEC 2005 – NEC 2008) Sección (C)(1) Circuitos ramales exigidos / Unidades de vivienda / Circuitos ramales de electrodomésticos pequeños Además del número de circuitos ramales exigidos en otras partes de esta sección, se deben suministrar dos o más circuitos ramales de 20 amperes para electrodomésticos pequeños, para todas las salidas de receptáculos especificadas en la Sección (B). Sección (B) Salidas de receptáculos en unidades de vivienda / Electrodomésticos pequeños Salidas de receptáculos alimentadas En el cuarto de cocina, despensa, comedor, desayunador o área similar de una unidad de vivienda, los dos o más circuitos ramales de …

Circuitos Ramales Residenciales Área de Cocina … 20 amperes para artefactos pequeños que exige la Sección (C)(1), deben alimentar todas las salidas de receptáculos de pared y de piso a las que se refiere la Sección (A), todas las salidas de mesón a las que se refiere la Sección (C) y las salidas para receptáculos de refrigeración. Excepción No. 1: Además de los receptáculos exigidos especificados en la Sección , se permitirán receptáculos con interruptor alimentados desde un circuito ramal de uso general, como se define en la Sección (A)(1) Excepción No. 1. Excepción No. 2: Se permitirá que la salida del receptáculo para equipos de refrigeración se alimente desde un circuito ramal independiente de 15 amperes nominales o más. …

Circuitos Ramales Residenciales Área de Cocina … (2) Ninguna otra salida Los dos o más ramales para electrodomésticos pequeños especificados en la Sección (B)(1) no deben tener otras salidas. Excepción No. 1: Un receptáculo instalado exclusivamente para la alimentación y soporte de un reloj eléctrico en cualquiera de los recintos especificados en la Sección (B)(1). Excepción No. 2: Los receptáculos instalados para conectar equipos e iluminación complementarios de estufas, hornos y parrillas sobre mesones, todas ellas a gas. (3) Requisitos para receptáculos para cocina Los receptáculos instalados en una cocina para conectar parrillas sobre mesones deben estar alimentados mínimo por dos circuitos ramales de …

Circuitos Ramales Residenciales Área de Cocina … de electrodomésticos pequeños, se permitirá que cada uno de estos circuitos, o ambos, también alimenten salidas de receptáculo en el mismo cuarto de cocina y en otros cuartos especificados en la Sección (B)(1). Se permitirá que circuitos ramales adicionales para pequeños electrodomésticos alimenten las salidas de receptáculo de la cocina y de otras habitaciones especificadas en la Sección (B)(1). Ningún circuito ramal de electrodomésticos pequeños debe alimentar más de un cuarto de cocina.” En resumen, para cocinas se requiere mínimo dos circuitos ramales de 20 amperes cada uno, pero siempre se debe comprobar esta regla porque perfectamente se pueden requerir más. También se puede alimentar un equipo de refrigeración con una salida individual de 15 o más amperes.

Circuitos Ramales Residenciales Área de Lavandería Para el caso de los circuitos de tomacorrientes para el área de lavandería se debe considerar lo indicado en la Sección (C)(2) (F). (NEC 2005 – NEC 2008) Sección (C)(2) Circuitos ramales exigidos / Unidades de vivienda / Circuitos ramales para lavandería Además del número de circuitos ramales exigidos en otras partes de esta sección, se debe suministrar al menos un circuito ramal de 20 amperes para alimentar la(s) salida(s) de receptáculos de la lavandería que se exigen en la Sección (F). Este circuito no debe tener otras salidas. Sección (F) Salidas de receptáculos en unidades de vivienda / Área de Lavandería …

Circuitos Ramales Residenciales Área de Lavandería Sección (F) Salidas de receptáculos en unidades de vivienda / Área de Lavandería En las unidades de vivienda se debe instalar como mínimo una salida de receptáculo para la lavandería. Excepción No. 1: En una unidad de vivienda que sea un apartamento o área de vivienda en un edificio multifamiliar, en la que haya instalaciones de lavado del mismo inmueble disponibles para todos los ocupantes del mismo, no se exigirá el receptáculo para lavandería. Excepción No. 2: En viviendas distintas de las unifamiliares en las que no haya o no estén permitidas instalaciones de lavandería, no es necesario un receptáculo para lavandería. En resumen, para el área de lavandería se requiere mínimo un circuito ramal de 20 amperes y al menos colocar un receptáculo (tomacorriente) para tal fin en un área definida.

Diseño Eléctrico Residencial Cargas continuas y cargas no continuas
Circuitos Ramales Residenciales Cargas continuas y cargas no continuas Carga continua: Carga cuya corriente máxima se prevé que circule durante tres horas o más. Para efectos de cálculo: a. Las cargas no continuas pueden coincidir con la capacidad nominal del circuito ramal. b. En el caso de las cargas continuas, estas se deben considerar al 125% de la carga. También existe el criterio de que la carga no debe exceder el 80% de la capacidad nominal del circuito ramal.

Cálculo de Circuitos Ramales
Definiciones Sección (c) Límites de temperatura: Para circuitos de 100 A nominales o menos, o marcados para conductores No. 14 a 1 AWG, los conductores deben seleccionarse para 60 o C. Para circuitos de mayores 100 A nominales, o marcados para conductores mayores que el No. 1 AWG, los conductores deben seleccionarse para 75 o C. Los equipos son marcadas las temperaturas de operación

Capacidad nominal de los circuitos ramales Sección Dispositivos de salida Tabla (B)(2) (NEC 2005 – NEC 2008)

Capacidad nominal de los circuitos ramales Sección Dispositivos de salida Tabla (B)(3) (NEC 2005 – NEC 2008)

Corrientes nominales normalizadas:
Cálculo de Circuitos Ramales Sección 240.6(a) Corrientes nominales normalizadas: Las capacidades de corriente nominal normalizadas de los fusibles e interruptores automáticos de circuito de tiempo inverso, son: 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 (No son comerciales los interruptores : 25, 35, 45 amperios) 100, 110, 125, 150, 175 200, 225, 250 300, 350 400, 450 500, 600, 700, 800 1000, 1200, 1600 2000, 2500 3000, 4000, 5000, 6000

CONDUCTORES Sección Capacidad de corriente para conductores con tensión nominal de 0 – 2000 V. (a) Generalidades (1) Tablas o supervisión de expertos. Se permitirá calcular la capacidad de corriente de los conductores mediante las Tablas o bajo la supervisión de expertos, como se establece en (b) y (c). (2) Selección de la capacidad de corriente Cuando se pueda aplicar más de una capacidad de corriente de las Tablas o calculada, a un circuito de una longitud dada, se debe usar la de menor valor.

Cálculo de Circuitos Ramales Sección 310.15 (continuación)
(b) Tablas La capacidad de corriente de los conductores de 0 – 2000 V. nominales debe ser la especificada en las Tablas de capacidad permisible de corriente a y en las Tablas y según se modifiquen de (1) y (7). … (2) Factores de ajuste (a) Más de tres conductores portadores de corriente en una canalización o cable. Cuando el número de conductores portadores de corriente en una canalización o cable es mayor de tres, o cuando los conductores sencillos o cables multiconductores están agrupados o empaquetados más de 600 mm (24 pulgadas) sin mantener separación y no están instalados en canalizaciones, la capacidad de corriente permisible de cada conductor se debe reducir como se ilustra en la Tabla (b)(2)(a).

CONDUCTORES

TABLA (continuación)

Cálculo de Conductores en baja tensión Para seleccionar los conductores de un circuito ramal o derivado o alimentador, se procede de la siguiente manera: Por capacidad de corriente Se calcula la corriente en amperes a partir de la Ley de Ohm. A la corriente calculada se le aplica el factor de agrupamiento, si es que lo requiere Tabla (b)(2)(a) A la nueva corriente se le aplica el factor de temperatura de acuerdo a la Tabla , según el tipo de instalación (canalización o al aire libre) A la corriente resultante, se le llama corriente corregida y es la obtenida después de aplicar los factores de agrupamiento y de temperatura. Con la corriente corregida se consulta la Tabla (conductores en canalizaciones) ó la Tabla (conductores al aire libre) y tomando la siguiente consideración:

Cálculo de Conductores en baja tensión Por capacidad de corriente (continuación) a. Para cargas de 0 a 100 A, el conductor se selecciona de acuerdo a la columna de 60° C y esto es debido principalmente a la capacidad de soporte de temperatura de los dispositivos conectados en el circuito. b. Para cargas mayores a 100 A, el conductor se selecciona de acuerdo a la columna de 75° C y esto es debido principalmente a la capacidad de soporte de temperatura de los dispositivos conectados, como tableros e interruptores (breaker´s) tienen la capacidad de soportar 75° C. c. Importante no utilizar la columna C a 90° C de la Tabla ó Tabla directamente para seleccionar el conductor por capacidad de corriente.

Cálculo de Conductores en baja tensión I. Por capacidad de corriente (continuación) Para utilizar la columna a 90° C, primeramente el conductor se debe seleccionar a 60° C ó 75° C, según lo indicado; si el circuito eléctrico es afectado por cualquier factor de temperatura o agrupamiento o ambos, se permite utilizar la columna a 90° C, siempre y cuando se respete el tamaño del conductor seleccionado a 60° C ó 75° C de acuerdo a la carga. En otras palabras no se podrá seleccionar un conductor de menor tamaño. II. Por caída de tensión Se debe tomar en consideración la longitud del circuito eléctrico, de acuerdo a la corriente que circulará por los conductores, la caída de tensión se calcula según el tipo de circuito, considerando la resistencia y reactancia del conductor.

Cálculo de Conductores en baja tensión considerando la caída de tensión En el cálculo de conductores por caída de tensión viene involucrada la longitud del circuito eléctrico y el tipo de circuito alimentador o circuito derivado. Al seleccionar los conductores eléctricos debe tenerse cuidado de asegurar la sección transversal del conductor de que sea capaz o lo suficientemente grande para evitar una caída de tensión excesiva, porque sino se afecta la operación en el punto de carga, se pueden dañar los equipos o no se brinda el servicio requerido o esperado. Diagrama fasorial caída de tensión

Cálculo de Circuitos Ramales Cálculo de ductos (tubos o conductos)
1 conductor 3 conductores o más 2 conductores

DEMANDA Factor de Demanda (definición del NEC) Relación entre la demanda máxima de un sistema o parte de un sistema y la carga total conectada al sistema o parte del sistema considerado. Factor de demanda = Demanda Máxima Carga Instalada Factor de demanda ≤ 1 Para la determinación de la demanda máxima existen dos métodos o formas para calcularlo. Uno de estas metodologías parte de la carga instalada en el sistema y el otro es a través del consumo de energía.

DEMANDA Con el segundo método, normalmente, se obtienen resultados más precisos y confiables y serán más exactos si se tiene desagregado el consumo de energía eléctrica por sector o por área geográfica. La demanda máxima, a través del consumo de energía, se determina según lo indicado en la siguiente ecuación:

DEMANDA Factor de Diversidad La diversidad entre las demandas máximas se mide por el factor de diversidad, que se puede definir como la relación entre la suma de las demandas máximas individuales entre la demanda máxima del grupo de cargas. El factor de diversidad se puede referir a dos o más cargas separadas o se pueden incluir todas las cargas de cualquier parte de un sistema eléctrico o de un sistema complejo; esto se puede expresar matemáticamente como sigue: Factor de diversidad ≥ 1:

DEMANDA Factor de Coincidencia o Simultaneidad El factor de coincidencia puede considerarse como el porcentaje promedio de la demanda máxima individual de un grupo que es coincidente en el momento de la demanda máxima del grupo, o la contribución de cada carga individualmente, en porciento de su demanda, para la demanda total combinada. También se puede considerar como la relación inversa del factor de diversidad Factor de simultaneidad = o coincidencia Factor de diversidad

Cálculo de Demandas Sección : Iluminación general Los factores de demanda especificados en la Tabla se deben aplicar a la parte de la carga total calculada del circuito ramal para iluminación general. Esos factores no se deben aplicar para calcular el número de circuitos ramales para la iluminación general. Sección Cargas receptáculo en unidades diferentes de las viviendas Se permitirá que las cargas de receptáculo calculadas de acuerdo con las secciones (H) y (I) se calculen sujetas a los factores de demanda de la Tabla o la Tabla

IV. Cálculos opcionales del alimentador y de la acometida
Sección Generalidades Se permitirán los cálculos opcionales de las cargas del alimentador y de la acometida de acuerdo con la parte IV. Sección Unidades de vivienda (NEC 2005: ) (A) Cargas del alimentador y la acometida Esta sección se aplica a unidades de vivienda cuya carga conectada total es abastecida por un conjunto de conductores de acometida o del alimentador, trifilar, de 120/240 V ó 208Y/120 V con una capacidad de corriente de 100 A ó superior. Se permitirá calcular las cargas del alimentador y de la acometida de acuerdo con esta Sección, en lugar del método especificado en la parte III de este Artículo. La carga calculada debe ser el resultado de sumar las cargas de la Sección (B) y (C). Se permitirá que los conductores del alimentador y de entrada de la acometida cuya carga calculada sea determinada mediante este cálculo opcional, tengan la carga del neutro determinada por la Sección

Sección Unidades de vivienda (B) Cargas generales La carga general calculada no debe ser inferior al 100% de los primeros 10 kVA más el 40% del remanente de las siguientes cargas: 33 volt-amperes/m2 o 3 volt-amperes/pie2 para alumbrado general y tomacorrientes de uso general. El área del suelo de cada piso se debe calcular a partir de las dimensiones exteriores de la unidad de vivienda. La superficie calculada del suelo no debe incluir los pórticos abiertos, los garajes ni los espacios no utilizados o sin terminar que no sean adaptables para su uso futuro. 1500 volt-amperes por cada circuito ramal bifilar de 20 A para pequeños electrodomésticos y por cada circuito ramal para lavandería contemplados en la Sección (C)(1) y (C)(2).

Sección Unidades de vivienda (B) Cargas generales El valor nominal de la placa de características de los siguientes elementos: Todos los electrodomésticos que estén fijos en su sitio, conectados permanentemente o localizados para conectarlos a un circuito específico Estufas (cocinas), hornos de pared y parrillas de mesón Secadoras de ropa que no estén conectadas a un circuito ramal de lavandería que se especifica en el numeral (2) Calentadores de agua. El valor nominal de la placa de características en Ampers o kVA de todos los motores conectados permanentemente que no se incluyen en el numeral (3).

Sección Unidades de vivienda (C) Cargas de calefacción y aire acondicionado Se debe incluir la mayor de las seis posibilidades siguientes (carga en kVA): % de el (los) valor(es) nominal(es) de la placa de características del aire acondicionado y la refrigeración. % de el (los) valor(es) nominal(es) de la placa de características de las bombas de calor cuando la bomba de calor se utiliza sin ningún calentador eléctrico complementario. 3. 100% de el (los) valor(es) nominales de la placa de características del compresor de la bomba de calor y 65% del calentador eléctrico complementario, para los sistemas eléctricos centrales de calefacción de ambiente. Si se evita que el compresor de la bomba de calor funcione al mismo tiempo que el calentador complementario, no es necesario sumarlo al calentador complementario para la carga total de la calefacción central del ambiente.

Sección Unidades de vivienda (C) Cargas de calefacción y aire acondicionado 4. 65% de el (los) valor(es) nominal(es) de la placa de características de la calefacción eléctrica de ambiente, si son menos de cuatro unidades controladas separadamente. 5. 40% de el (los) valor(es) nominal (es) de la placa de características de la calefacción eléctrica de ambiente, si es de cuatro o más unidades controladas separadamente. 6. 100% de el (los) valor(es) nominales de la placa de características del compresor del almacenamiento térmico eléctrico y otros sistemas de calefacción en los que se espera que la carga usual sea continua al valor total de la placa de características. Los sistemas que califican según esta selección no se deben calcular bajo ninguna otra selección en la sección (C).

Sección Unidades de vivienda existentes Se permitirá utilizar esta sección para determinar si el alimentador o la acometida existentes tienen capacidad suficiente para alimentar cargas adicionales. Cuando la unidad de vivienda es alimentada por una acometida trifilar de 120/240 V ó 208Y/120 V, se permitirá el cálculo de la carga total de acuerdo con la Sección (A) o (B). (A) Cuando no se va a instalar equipo adicional de aire acondicionado o de calefacción eléctrica de ambiente: Se debe usar la siguiente fórmula para carga existentes y nuevas cargas adicionales.

Sección Unidades de vivienda existentes En los cálculos de la carga se debe incluir lo siguiente: 1. Iluminación general y receptáculos de uso general a 33 volt-amperes/m2 o 3 volt-amperes/pie2 determinados según la Sección volt-amperes por cada circuito ramal bifilar de 20 A para pequeños electrodomésticos y por cada circuito ramal para lavandería, como se especifica en la Secciones (C)(1) y (C)(2). 3. El valor nominal de la placa de características de los siguientes elementos: a. Todos los electrodomésticos que estén fijos en su sitio, conectados permanentemente o localizados para conectarlos a un circuito específico. b. Estufas (cocinas), hornos de pared y parrillas de mesón. c. Secadoras de ropa que no estén conectadas a un circuito ramal de lavandería que se especifica en el numeral (2). d. Calentadores de agua.

Sección Unidades de vivienda existentes (B) Cuando se va a instalar equipo adicional de aire acondicionado o de calefacción eléctrica de ambiente: Se debe usar la siguiente fórmula para carga existentes y nuevas cargas adicionales. Se debe usar la mayor carga conectada de aire acondicionado o de calefacción de ambiente, pero no ambas.

Sección Unidades de vivienda existentes Las otras cargas deben incluir las siguientes: 1. Receptáculos de alumbrado general y uso general a 33 volt-amperes/m2 o 3 volt-amperes/pie2 determinados según la Sección volt-amperes por cada circuito ramal bifilar de 20 A para pequeños electrodomésticos y por cada circuito ramal para lavandería como se especifica en las Secciones (C)(1) y (C)(2). 3. El valor nominal de la placa de características de los siguientes elementos: a. Todos los electrodomésticos que estén fijos en su sitio, conectados permanentemente o localizados para conectarlos a un circuito específico. b. Estufas (cocinas), hornos de pared y parrillas de mesón. c. Secadoras de ropa que no estén conectadas a un circuito ramal de lavandería que se especifica en el numeral (2). d. Calentadores de agua.

Sección Viviendas multifamiliares (A) Cargas del alimentador o de la acometida. Se permitirá calcular la carga del alimentador o de la acometida que alimenta tres o más unidades de una vivienda multifamiliar de acuerdo con la Tabla , en lugar de la Parte III de este Artículo, cuando se cumplan todas las siguientes condiciones: Ninguna unidad de vivienda esté alimentada por más de un alimentador. Cada unidad de vivienda tenga equipo eléctrico de cocción. Excepción: Cuando la carga calculada para viviendas multifamiliares sin equipos de cocción eléctricos, de acuerdo con la parte III de este Artículo, supera la calculada de acuerdo con la parte IV para carga idéntica, más los equipos de cocción eléctricos a cocina eléctrica (con base en 8 kW por unidad), se permitirá aplicar la menor de las dos cargas.

Sección Viviendas multifamiliares Cada unidad de vivienda esté equipada con calefacción eléctrica de ambiente, aire acondicionado o ambos. Los conductores de los alimentadores y las acometidas cuya carga calculada sea determinada mediante este cálculo opcional, podrán tener determinada la carga del neutro tal como lo establece la Sección (B) Cargas en la vivienda. Las cargas en la vivienda se deben calcular de acuerdo con la parte III de este Artículo y se deben sumar a las cargas de unidades de vivienda calculadas de acuerdo con la Tabla (C) Cargas conectadas. La carga calculada las que se aplica los factores de demanda de la Tabla , deben incluir las siguientes:

Sección Viviendas multifamiliares Las otras cargas deben incluir las siguientes: 33 volt-amperes/m2 o 3 volt-amperes/pie2 para alumbrado general y receptáculos para uso general 1500 volt-amperes por cada circuito ramal bifilar de 20 A para pequeños electrodomésticos y por cada circuito ramal para lavandería como se especifica en las Secciones (C)(1) y (C)(2). El valor nominal de la placa de características de los siguientes elementos: a. Todos los electrodomésticos que estén fijos en su sitio, conectados permanentemente o localizados para conectarlos a un circuito específico. b. Estufas (cocinas), hornos de pared y parrillas de mesón. c. Secadoras de ropa que no estén conectadas a un circuito ramal de lavandería que se especifica en el numeral (2). d. Calentadores de agua.

Sección Viviendas multifamiliares El valor nominal en A o kVA de la placa de características de todos los motores conectados permanentemente y que no se incluyen en el numeral (3). La mayor de las cargas del equipo de aire acondicionado o de la carga fija eléctrica de calefacción de ambiente. Sección Dos unidades de vivienda. Cuando dos unidades de vivienda están alimentadas por un solo alimentador y la carga calculada en la parte III de este artículo supera la de tres unidades idénticas, calculada de acuerdo con la Sección , se permitirá aplicar la menor de las dos cargas.

Tabla No 220.84 Factores de demanda para vivienda multifamiliar

Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida
Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida (A) Cálculo básico. La carga del neutro del alimentador o de la acometida debe ser el máximo desequilibrio de la carga determinado por este artículo. La carga máxima no equilibrada debe ser la carga neta máxima calculada neta entre el conductor neutro y cualquier otro conductor no puesta a tierra. Excepción: Para sistemas bifásicos trifilares o bifásicos pentafilares, la carga máxima no equilibrada debe ser la carga neta máxima calculada entre el conductor neutro y cualquier otro conductor no puesto a tierra multiplicado por 140%.

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida (B) Reducciones permitidas. Se permitirá que una acometida o un alimentador que alimente las siguientes cargas tenga un factor de demanda adicional del 70% que se aplica a la cantidad indicada en (B) (1) o una parte de la cantidad indicada en (B) (2) determinada según el cálculo básico: (1) Para un alimentador o acometida que alimente estufas eléctricas domésticas, hornos de pared, parrillas de mesón y secadoras eléctricas, cuando la carga eléctrica no equilibrada se ha determinado según la Tabla para estufas y la Tabla para secadoras.

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida (B) Reducciones permitidas. (2) Aquella parte de la carga en desequilibrio superior a 200 amperes cuando la alimentación de la acometida o del alimentador proviene de un sistema de corriente continua trifilar o corriente alterna monofásico; o de un sistema trifásico tetrafilar o bifásico trifilar; o de un sistema bifásico pentafilar.

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida (C) Reducciones prohibidas No debe haber reducción alguna de la capacidad del conductor neutro o del conductor puesto a tierra que se aplique a la cantidad indicada en (C) (1), o aparte de la cantidad en (C) (2), con respecto a la determinada mediante el cálculo básico: (1) Ninguna parte de un circuito de trifilar que conste de dos conductores no puestos a tierra y el conductor neutro de un sistema trifásico tetrafilar conectado en estrella. (2) Aquella parte que conste de cargas no lineales alimentadas por un sistema tetrafilar conectado en estrella.

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida En Resumen: 1. El neutro debe dimensionarse para que transporte la corriente máxima de desbalance. 2. Se puede aplicar un factor de demanda al neutro bajo ciertas circunstancias. 3. El neutro se dimensiona para que transporte la misma corriente que los conductores de fase hasta 200 A. 4. Cuando la corriente excede 200 A y la carga es de tipo lineal, al neutro se le puede aplicar un factor de demanda del 70% sobre el exceso de 200 A. 5. En el caso de que la carga sea de tipo no lineal, no se aplica ningún factor de reducción para calcular la corriente del neutro; por lo tanto, la corriente del neutro coincide con la corriente de fase.

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida En el capítulo 3 del Código: Métodos de Alambrado y Materiales, específicamente en: Sección : Ampacidad para conductores con tensión nominal de voltios, en el apartado (B) (4) Conductor neutro indica lo siguiente: (a) No se exigirá tomar en cuenta el conductor del neutro que transporte solo la corriente de desequilibrio de otros conductores del mismo circuito, cuando se aplican las disposiciones de la sección (B)(2)(a). En otras palabras no se considera transportador de corriente cuando solo lleva corrientes de desbalance, por ejemplo:

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida 1. ¿Cuál es la corriente de neutro para un circuito trifilar (casa de habitación: 2 fases + 1 neutro), si las corrientes en las fases son: Ia = 45 amperes e Ib = 53 amperes? In = 53 – 45 = 8 amperes (este es un circuito ramal a 240 V.) 2. ¿Cuál es la corriente de neutro para un circuito ramal de iluminación (1 fase + 1 neutro), si la corriente en la fase es: Ia = 12 amperes? In = 12 amperes (este es un circuito ramal a 120 V.) Esto es debido a que es un circuito de 2 hilos, monofásico y la corriente de fase coincide con la corriente de neutro.

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida (b) En un circuito trifilar que consta de dos conductores de fase y el conductor del neutro de un sistema tetrafilar conectado en estrella, un conductor común transporta aproximadamente la misma corriente que la de la carga línea a neutro de los otros conductores, y se debe tener en cuenta al aplicar lo establecido en la sección (B)(2)(a). Ejemplo: 3. ¿En un sistema trifásico tetrafilar, 4 hilos en estrella 120/208 voltios (3 fases + 1 neutro), se deriva un ramal monofásico de tres hilos (2 fases + 1 neutro), cuál es la corriente de neutro, si en las corrientes en las fases son: Ia = 125 amperes e Ib = 145 amperes? In = 136,1 amperes

Sección : Cálculo del Neutro del Alimentador o la Acometida (c) En una instalación trifásica tetrafilar conectada en estrella en la cual la mayor parte de la carga consiste en cargas no lineales, circulan corrientes armónicas por el conductor del neutro, por lo que el conductor del neutro se debe considerar como un conductor portador de corriente. En otras palabras el conductor de neutro debe ser igual al conductor de las fases y el conductor de neutro deber ser considerado como un conductor portador de corriente para efecto de cálculos.

Sistemas de puesta a tierra NEC 250
¿Por qué aterrizar los sistemas y circuitos? Protección del personal (Tierra de Seguridad) Protección del equipo (Tierra Aislada) Razones básicas para el aterrizamiento Limitación de las tensiones causados por la rayería o por contacto accidental de conductores de la empresa distribuidora con conductores de alta/media/baja tensión. Estabilización de la tensión bajo condiciones normales de operación (lo cual mantiene la tensión a un nivel relativo a tierra, con lo cual cualquier el equipo conectado al sistema será sometido solamente a una diferencia de potencial). Facilitar la operación de un dispositivo de sobrecorriente, tales como fusibles, disyuntores termomagnéticos o reles, bajo una condición de falla a tierra (brindar un camino de baja impedancia).

Electrodos de puesta a tierra
Sección Electrodos de puesta a tierra (A) Electrodos permitidos para puesta a tierra. 1. Tubería metálica subterránea para agua. 2. Armazón metálico de un edificio o estructura. 3. Electrodo encerrado en concreto. 4. Anillo de puesta a tierra. 5. Electrodos de varilla y tubo Los electrodos de varilla y tubo no deben medir menos de 2,44 m (8 pies) de longitud y deben estar compuestos de los siguientes materiales: (a) Los electrodos de puesta a tierra de tubo o conduit no deben ser menores que el indicador métrico 21 (tamaño comercial ¾) y, si son de acero , su superficie exterior debe ser galvanizada o debe tener otro recubrimiento metálico para la protección contra la corrosión.

Sección Electrodos de puesta a tierra (A) Electrodos permitidos para puesta a tierra. 5. Electrodos de varilla y tubo (b) Los electrodos de puesta a tierra de acero inoxidable o de acero recubierto con cobre o zinc deben medir como mínimo mm (5/8 pulgada) de diámetro, a menos que estén listados y deben medir como mínimo 12,70 mm (1/2 pulgada) de diámetro. 6. Otros electrodos listados. 7. Electrodos de placa. 8. Otros sistemas o estructuras locales subterráneas de metal.

Sección Electrodos de puesta a tierra (B) NO permitidos para su uso como electrodos de puesta a tierra. Los siguientes sistemas y materiales NO se deben utilizar como electrodos de puesta a tierra: (1) Sistemas de tubería metálica subterránea para gas. (2) Aluminio.

Calibre del conductor del electrodo de
Sección Calibre del conductor del electrodo de puesta a tierra de corriente alterna El calibre del conductor del electrodo de puesta a tierra en la acometida, en cada edificio o estructura alimentada por alimentador(es) o circuito(s) ramal(es) o en un sistema derivado separadamente de un sistema de corriente alterna puesto a tierra o no, no debe ser inferior al dado en la Tabla excepto como se permite en las secciones (A) hasta (C). (A) Conexiones a los electrodos de varilla, tubo o placa – Sección (A)(5) o (A)(7) (B) Conexiones de electrodos encerrados en concreto – Sección (A)(3) (C) Conexiones a anillos de puesta a tierra – Sección (A)(4)

Calibre del conductor del electrodo de
Tabla Calibre del conductor del electrodo de puesta a tierra de corriente alterna

Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos
Sección Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos (A) Generalidades Los conductores de puesta a tierra de equipos de cobre, aluminio, o aluminio recubierto de cobre, de tipo alambre, no deben ser de calibre inferior a los presentados en la Tabla , pero en ningún caso se exigirá que sean que los conductores de los circuitos que alimentan el equipo. Cuando se usa una bandeja portacables, canalización, blindaje o armadura de cable como conductor de puesta a tierra de equipos, como se establece en las secciones y (A) debe cumplir con las secciones (A)(5) o (B)(4).

Tabla Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos

Sección Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos (B) Incremento en el calibre Cuando se incrementa el calibre de los conductores no puestos a tierra, se debe incrementar el calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos si están instalados, proporcionalmente al área mils circulares de los conductores no puestos a tierra. (Ver ejemplo) (C) Circuitos múltiples Cuando un solo conductor de puesta a tierra de equipos se tiende con circuitos múltiples en la misma canalización, cable o bandeja portacables, se debe dimensionar para el mayor dispositivo contra sobrecorriente que protege los conductores en la canalización, cable o bandeja porta-cables. Los conductores de puesta a tierra instalados en bandejas portacables deben cumplir con los requisitos mínimos de la sección (B)(1)(c).

Sección Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos (D) Circuitos de motor … (D1) Generalidades … (D2) Interruptor automático de disparo instantáneo y protección contra corto circuito de motor. (E) Cordón flexible y alambre de artefactos El conductor de puesta a tierra de equipos en un cordón flexible con el mayor conductor de circuito de calibre #10 AWG o menor y el conductor de puesta a tierra de equipos usado con alambre para artefactos de cualquier calibre acorde con la sección 240.5, no debe ser inferior al #18 AWG de cobre ni menor a los conductores del circuito. El conductor de puesta a tierra de equipos en un cordón flexible con un conductor de circuito superior al #10 AWG se debe dimensionar de acuerdo con la Tabla

Sección Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos (F) Conductores en paralelo Cuando los conductores están tendidos en paralelo en canalizaciones o cables múltiples, como se permite en la sección 310.4, los conductores de puesta a tierra del equipo, si se usan, se deben tender en paralelo en cada canalización o cable. Cada conductor en paralelo de puesta a tierra del equipo se debe dimensionar con base en el valor normal en amperes, del dispositivo de sobrecorriente que protege los conductores del circuito en la canalización o cable, de acuerdo con la Tabla

Sección Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos (G) Derivaciones del alimentador Los conductores de puesta a tierra del equipo tendidos con derivaciones del alimentador no deben ser menores que los indicados en la Tabla , con base en el valor nominal del dispositivo de sobrecorriente delante del alimentador, pero no se exigirá que sean mayores que los conductores de derivación.

Sección Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos (B) Incremento en el calibre - Ejemplo: Un circuito ramal que está alimentado por conductores de cobre # 1/0 AWG que están protegidos por un breaker de 125 A y por problemas de caída de tensión se debe incrementar el calibre de conductor a #2/0 AWG. ¿Cuál es el calibre del conductor de puesta a tierra de este ramal? R./ Debido a que la protección es de 125 A, el conductor de puesta a tierra debe ser #6 AWG, cobre. Ahora bien, como se incrementó el calibre de las fases, se debe valorar el conductor de puesta a tierra.

Sección Calibre de los conductores de puesta a tierra de equipos (B) Incremento en el calibre - Ejemplo: Área de los conductores en circular mils (Tabla 8 – Cap. 9) # 1/0 AWG # 2/0 AWG # 6 AWG Con los datos anteriores se procede al cálculo de la corrección del calibre del conductor de puesta a tierra: = 1,2604 105600 26240 * 1,2604 = 33073,331 circular mils Dado este resultado se busca el calibre de conductor en mils circular que se aproxime más al valor encontrado y en este caso es el calibre # 4 AWG y este sería el conductor para la puesta a tierra.

Conductores en paralelo
Cuando los conductores de un proyecto, de una acometida, de un alimentador , de un ramal, etc. tiene que llevar una corriente que supere los 250 amperes, se recomienda la instalación de conductores en paralelo por varios motivos, entre los cuales se indican los siguientes: Aspectos económicos. Aspectos constructivos, tales como el peso, el manejo del conductor en sí, etc. Al tener conductores en paralelo se incrementa la sección o área total, con lo cual se logra aumentar la capacidad de la ampacidad. Al indicar la cantidad de 250 amperes, se podría decir que a partir del calibre 300 MCM, se podría pensar mejor en usar conductores en paralelo.

Escuela de Ingeniería Eléctrica IE – 0471 Diseño Eléctrico I
Cálculo de Alimentadores – Acometidas Neutros y Puestas a Tierra ¿Consultas o Dudas? Prof. Luis Fdo. Andrés Jácome Marzo, 2016

Cálculo de Alimentadores – Acometidas Neutros y Puestas a Tierra

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