CURSO: INSTALACIONES ELECTRICAS MODULO...

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

CURSO: INSTALACIONES ELECTRICAS MODULO 9Profesor del Curso : Msc. César L. López Aguilar

Ingeniero Mecánico Electricista -CIP 67424

I. CARGA Y FACTORES DE CARGA, FACTORES DE

DEMANDA

II. Practica 9

III. Bibliografia: CNE-UTILIZACION SECCION 050;

CARGAS DE CIRCUITOS Y FACTORES DE DEMANDA

23/07/2013 Ing. César López Aguilar 1


INTRODUCCION

En los módulos anteriores se ha diseñado la Instalacióneléctrica, teniendo en cuenta el plano de arquitectura, losmétodos de alambrado, el tipo de alumbrado, las salidas dealumbrado, tomacorrientes, interruptores, las cargasespeciales, el método de alambrado, etc.

En esta sección debemos calcular cual es la máximademanda de la instalación Eléctrica para después, evaluar lacaída de tensión, seleccionar la sección del conductor y laprotección.

Para lo cual es necesario representar una instalación eléctricaen tres partes principales;

1. ACOMETIDA

2. ALIMENTADOR

3. CIRCUITO DERIVADOS

A continuación de muestra la figura con esta tres partes


DEFINICIONES

Energía (eléctrica). Magnitud de un suministro de energía

eléctrica, expresada en kilowatt hora, kW.h

Potencia, Magnitud de un suministro de energía eléctrica,

expresada en kilowatt o kilovolt ampere, kW, kVA

Potencia instalada. Suma de las potencias nominales de los

aparatos eléctricos instalados en las instalaciones del cliente.

Potencia conectada. Parte de la potencia instalada del

cliente que puede ser suministrada por el suministrador.

Potencia suscrita (contractual). Potencia, establecida

mediante un acuerdo, que el cliente no debe exceder según lo

establecido en las condiciones específicas de la tarifa.

Nota: Un dispositivo automático de corte puede impedir que el

cliente supere el límite de potencia suscrita.


DEFINICIONES

Factor de simultaneidad; factor de coincidencia. Relación,

expresada como un valor numérico o como un porcentaje, de

la potencia simultánea máxima de un grupo de artefactos

eléctricos o clientes durante un período determinado; y la

suma de sus potencias individuales máximas durante el

mismo período.

Nota: Al utilizar este término es necesario especificar a qué nivel de la red

se está haciendo referencia.

Factor de carga. Relación, expresada como un valor

numérico o como un porcentaje, de la potencia máxima de

una instalación o grupo de instalaciones durante un período

determinado, y la carga total instalada de la (s)

instalación(es).

Nota: Al utilizar este término, es necesario especificar a qué nivel de la red

se está haciendo referencia.


DEFINICIONES

Potencia en el momento de la punta de carga; potencial

en el momento de carga punta (máxima demanda).

Magnitud de la potencia establecida por un cliente, clase de

cliente, o categoría de consumo determinado, en el momento

de la máxima demanda de la red de suministro o durante un

período de máxima demanda.

Nota: Al utilizar este término, es necesario especificar con qué nivel de la

red se relaciona


DEFINICIONES

Factor de utilización o Factor de Demanda. Relación, expresada

como un valor numérico o como un porcentaje, del consumo

durante un período determinado (año, mes, día, etc.), y el

consumo que podría generarse debido al uso permanente de la

potencia máxima o de cualquier valor particular específico de

potencia observada durante este período. Por ejemplo el consumo

mensual de una instalación domiciliaria se registra en las

facturaciones mensuales de la concesionaria en kW.h y para

determinar el factor de demanda se tiene que saber la potencia

máxima que consumirían todos los artefactos prendidos.

Notas:

1. Este término no debe utilizarse sin especificar la potencia y el período

con el cual se relaciona.

2. El factor de utilización para una potencia dada también es igual a la

relación entre la duración de utilización y la duración en horas dentro del

mismo período.


EJEMPLO 1

Una Vivienda Unifamiliar tiene los siguientes artefactos:

Una refrigeradora

Dos televisores

06 lámparas fluorescentes de 40 W.

04 focos ahorradores de 18 W.

02 computadoras.

03 cargadores de celulares.

01 licuadora.

01 plancha

01 electrobomba.

Determinar la Potencia Instalada, la carga instalada, el factorde demanda si el consumo mensual facturado es de 70 kW.hy el factor de simultaneidad si en dos horas solo funciona elalumbrado y una computadora.


DEFINICIONES

CARGA, es la corriente de un circuito, Se mide en A. Para

determinar la carga es necesario conocer la potencia y el nivel de

tensión.

Carga Unitaria, es la relación entre el valor de la carga y el área

donde se encuentra instalado, en w/m²

Régimen de carga: Requerimiento de servicio que demanda el

grado de regularidad de una carga, se clasifica en:

•Régimen continuo: Requerimiento de servicio que demanda la

operación a una carga substancialmente constante por un período

de tiempo indefinidamente largo. Carga continua -Ver la Regla

050-104.

•Régimen de corta duración: Requerimiento de servicio que

demanda operación a una carga substancialmente constante

durante períodos de tiempo cortos y de duración definida.


DEFINICIONESRégimen intermitente: Requerimiento de servicio que demanda

la operación durante intervalos alternos específicamente definidos

de:

(a) Carga y en vacío;

(b) Carga y reposo;

(c) Carga, vacío y reposo.

Régimen periódico: Requerimiento de servicio de carga

intermitente en el cual las condiciones de carga son regularmente

recurrentes.

Régimen variable: Requerimiento de servicio que demanda la

operación para cargas variables en intervalos de tiempo variables

en amplio grado.

EJEMPLO 2.

Para los artefactos del ejemplo 1, cual de ellos puede ser una

carga contínua o discontínua, porque?


ART. 4 NORMA EM-010 RNE

EVALUACION DE LA DEMANDA

Los proyectos deberán incluir un análisis de la potenciainstalada y máxima demanda de potencia que requerirán lasinstalaciones proyectadas.

La evaluación de la demanda podrá realizarse por cualquierade los dos métodos que se describen:

Método1. Considerando las cargas realmente a instalarse,los factores de demanda y simultaneidad que se obtendrándurante la operación de la instalación.

Método 2. Considerando las cargas unitarias y los factoresde demanda que estipula del Código Nacional de electricidado las Normas DGE correspondientes; el factor desimultaneidad entre las cargas será asumido y justificado porel proyectista.


050-104 Carga Máxima de Circuitos (ver Anexo B)

(1)La corriente nominal de una acometida, alimentador o circuito

derivado debe ser la que resulte menor entre la capacidad

nominal del dispositivo de protección contra sobrecorrientes del

circuito y la capacidad nominal de los conductores.

(2) La carga calculada para un circuito no debe exceder a la

corriente nominal del circuito.

(3) La carga calculada para una acometida, alimentador o circuito

derivado debe ser considerada como una carga continua, a

menos que pueda demostrarse que tal valor no persistirá por

más de:

(a) Un total de una hora en períodos de dos horas, si la corriente

no excede de 225 A; o

(b) Un total de tres horas en períodos de seis horas, si la

corriente es mayor que 225 A.


Un sistema de iluminación en una tienda comercial u oficina caería

bajo la designación de continua, al igual que un calentador

comercial de agua, ya que durante uso normal está encendido por

más del 50% del tiempo, a pesar de que es termostáticamente

controlado.


(4) Cuando la caja de conexión, el interruptor con fusibles, el

interruptor automático o el tablero estén marcados para una

operación continua al 100% de la corriente nominal del

dispositivo de sobrecorriente, la carga continua calculada no

debe exceder de:

(a) El 100% de la corriente nominal del circuito si la capacidad de

los conductores está basada en la Tabla 2; (CANALIZADO)

(b) El 85% de la corriente nominal del circuito si la capacidad de

los conductores está basada en la Tabla 1. (AIRE LIBRE)



(5) Cuando la caja de conexión, el interruptor con fusibles, el

interruptor automático o el tablero estén marcados para una

operación continua al 80% de la corriente nominal del dispositivo

de sobrecorriente, la carga continua calculada no debe exceder de:

(a) El 80% de la corriente nominal del circuito, si la capacidad de los

conductores está basada en la Tabla 2; o

(b) El 70% de la corriente nominal del circuito si la capacidad de los

conductores está basada en la Tabla 1;

(7) No obstante lo requerido por las Reglas 030-004(1)(a) y 030-

004(2)(d), la capacidad de conducción de los conductores

subterráneos no debe exceder la determinada por las Subreglas

(4)(b) y 5(b), en ningún caso.


EJEMPLO 3

(a) Un interruptor con un fusible de 1 000 A esta marcado para

operación continua al 100% de la capacidad de la corriente

nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que los

conductores de este interruptor van a ser tendidos en una

canalización, ¿qué tamaño de carga continua puede alimentar?

Respuesta:

Este interruptor con fusible puede alimentar a una carga continua de

1 000 A sí es que:

(1) los conductores tienen una temperatura de aislamiento de la

corriente nominal de 70 ºC o 90 ºC; y

(2) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es de 1

000 A determinada a partir de la Tabla 2 (en canalizaciones).


EJEMPLO 4

(b) Un interruptor con un fusible de 1 000 A está marcado para

operación continua al 100% de la capacidad de la corriente nominal

de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que los conductores de

este interruptor van a ser tendidos al aire libre, ¿Qué magnitud de

carga continua puede alimentar?

Respuesta: Este interruptor con fusible puede alimentar a una carga

continua de 1 000x85% = 850 A, sí es que:

(1) los conductores tienen una temperatura de aislamiento de la

corriente nominal de 70 ºC o 90 ºC; y

(2) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es de 1

000 A determinada a partir de la Tabla 1 (al aire libre).

Nota: La reducción de la capacidad de la corriente nominal en la

Subregla 050-104(4)(b) se aplica al circuito completo. Esto significa

que los conductores que alimentan esta carga continua de 850 A,

deberán ser evaluados en 1 000 A según la Tabla 1.


050-106 Utilización de Factores de Demanda

(9) En el caso de viviendas unifamiliares o departamentos en

edificios de vivienda para las que sea de aplicación la Regla 50-

110(2) de esta Sección, las corrientes a considerar en los

conductores de la acometida y del alimentador, no deben ser

menores a las que se indican a continuación; sin embargo, la

sección mínima de dichos conductores debe ser 4 mm2 para

acometidas y 2,5 mm2 para alimentadores.

(a) 15 A, para cargas de hasta 3 000 W.

(b) 25 A, para cargas mayores de 3 000 W hasta 5 000 W.

(c) 40 A, para cargas mayores de 5 000 W hasta 8 000 W con

suministro monofásico y 15 A con suministro trifásico 380/220

V.


050-108 Espacio en Tableros para Circuitos Derivados

(1) Para una unidad de vivienda unifamiliar se debe proveer

suficiente espacio en el tablero, para al menos cuatro

interruptores automáticos bipolares contra sobrecorrientes.

(2) No obstante la Subregla (1), debe proveerse suficiente espacio en

el tablero para dos dispositivos de protección adicionales para

futuras ampliaciones.

(3) Donde se prevea cocina o equipo trifásico se deben proveer

interruptor automático contra sobrecorrientes tripolar.

(4) En el caso de viviendas unifamiliares o departamentos en edificios

de vivienda, donde sea aplicable la Regla 110(2) de esta Sección,

se debe prever en el tablero el espacio necesario para por los

menos, la siguiente cantidad de interruptores automáticos contra

sobrecorrientes:

a) Tres interruptores automáticos contra sobrecorrientes bipolares de

15 A, para carga de hasta 3 000 W, con suministro monofásico.


050-108 Espacio en Tableros para Circuitos Derivados

b) Cinco interruptores automáticos contra sobrecorrientes bipolares,

de los cuales uno debe ser de 20 A, para cargas mayores a 3

000 W y hasta 5 000 W, con suministro monofásico.

c) Siete interruptores automáticos contra sobrecorrientes, de los

cuales dos deben ser de 30 A, para cargas mayores de 5 000 W

y hasta 8 000 W, con suministro monofásico, o dos tripolares de

15 A con suministro trifásico.

d) Donde se corra el neutro se admiten dispositivos de

sobrecorriente unipolares sobre los conductores de fase, aunque

con la finalidad de elevar el nivel de seguridad durante el

proceso de instalación y posterior mantenimiento se debe utilizar

preferentemente dispositivos de sobrecorriente automáticos que

protejan y corten simultáneamente todos los conductores,

incluido el neutro.


050-110 Determinación de Áreas y Previsión Opcional de la

Demanda Máxima Total Cuando No Se Dispone de Información

(1) Las áreas de vivienda designadas en las Reglas 050-200 y 050-

202 deben ser determinadas por las dimensiones interiores

(áreas techadas) e incluyen:

(a) 100% del área del primer piso; más

(b) 100% del área de los pisos superiores, dedicada a vivienda; más

(c) 75% del área del sótano.

Ejemplo 5: Una vivienda unifamiliar de dos pisos tiene 10 m x 12 m

con un sótano que tiene paredes de 200 mm de grosor. ¿Cuál es el

área total habitable de la vivienda?

(1) Área primer piso [10 – (2 x 0,200)] x [12 – (2 x 0,200)] = 111,36 m²

(2) Área de los pisos superiores [10 - (2 x 0,200)] – [12 - (2 x 0,200)] = 111,36 m²

(3) Área del sótano [10 (2 x 0,200)] – [12 - (2 x 0,200)] x 75 % = 83,52 m²

Total 306,24 m²


050-110 Determinación de Áreas y Previsión Opcional de la

Demanda Máxima Total Cuando No Se Dispone de Información

(2) Opcionalmente, en el caso de viviendas unifamiliares o

departamentos en edificios de vivienda, cuando no se dispone

de información específica sobre las cargas, la demanda máxima

total a prever no será inferior a:

(a) 3 000 W, para viviendas de hasta 90 m2, según dimensiones

interiores.

(b) 5 000 W, para viviendas de más de 90 m2 hasta 150 m2,

según dimensiones interiores.

(c) 8 000 W, para viviendas de más de 150 m2 hasta 200 m2,

según dimensiones interiores.


ACOMETIDAS Y ALIMENTADORES

050-200 Viviendas Unifamiliares (ver Anexo B)

(1) La mínima capacidad de conducción de corriente de los

conductores de acometidas o alimentadores debe ser la mayor

que resulte de la aplicación de los párrafos (a) y (b) siguientes:

(a) (i) Una carga básica de 2 500 W para los primeros 90 m2 del

área de vivienda (ver Regla 050-110); más

(ii) Una carga adicional de 1 000 W por cada 90 m2, o fracción,

en exceso de los primeros 90 m2; más

(iii) Las cargas de calefacción, con los factores de demanda

previstos en la Sección 270, más cualquier carga de aire

acondicionado con factor de demanda de 100%, según la

Regla 050-106(4); más

(iv) Cualquier carga de cocina eléctrica, como sigue: 6 000 W

para cocina única más 40% de la cantidad en la que la

potencia de dicha cocina exceda los 12 Kw; más


ACOMETIDAS Y ALIMENTADORES

050-200 Viviendas Unifamiliares (ver Anexo B)

(v) Cualquier carga de calentadores de agua para piscinas y

baños individuales o comunes; más

(vi) Cualquier carga adicional a las mencionadas en los párrafos

(i) a (v), al 25% de su potencia nominal, si ésta excede los

1500 W y si se ha previsto una cocina eléctrica; o al 100% de

la potencia nominal de cada una, si ésta excede los 1 500 W

hasta un total de 6 000 W, más 25% del exceso sobre los 6

000 W, si no se ha previsto una cocina eléctrica.

(b) 40 amperes.


Pasos a seguir para calcular la capacidad mínima de los

conductores de la acometida o del alimentador que

suministra energía eléctrica a una unidad de vivienda

unifamiliar:

(1) de 050-110 - Calcular el área total techada en m2. Área techada

que se encuentra indicada en el Plano de Ubicación de

Arquitectura. Recomendación: Si la fracción de área en exceso es

menor o igual que 1 m2, se recomienda no considerar esta

fracción.

(2) de 050-200(1)(a)(i) - 2 500 W para los primeros 90 m2 de área

techada; más

(3) de 050-200(1)(a)(ii) - 1 000 W para cada 90 m2 o fracción en

exceso de los primeros 90 m2; más

Nota: La carga básica 050-200(1)(a)(i) y la carga adicional 050-200(1)(a)(ii)

consideran las cargas correspondientes al alumbrado y tomacorrientes

de la unidad de vivienda.


Se deberá tener en cuenta que las cargas para tomacorrientes

sólo son para las que no sobrepasen de los 1 500 W o aquellas

cargas que se caracterizan por ser instalaciones que tienen

circuitos derivados independientes. Para estos casos véanse las

notas del paso (7).

(4) de 050-200(1)(a)(iii) - A. Calcular la cantidad de carga de

calefacción ambiental eléctrica usando los factores de demanda

de la Regla 270-116(2)(a) y (b). Los primeros 10 kW al 100% y el

resto al 75%;

B. Calcular la cantidad de carga del aire acondicionado con un

de factor demanda al 100%;

Nota: Usar el mayor de A o B según la Regla 050-106(4); más

Las cargas de calefacción, entre otras similares corresponden a:

- Calefacción de superficies, pisos, zócalos.

- Calefacción de tuberías.

- Calefacción para fusión de hielo. - Sauna (Regla 279-500).


(5) de 050-200(1)(a)(iv) - Calcular la carga requerida para una cocina

eléctrica. Usar 6 000 W para la corriente nominal de la cocina

eléctrica, mas 40% de la corriente nominal de la cocina eléctrica

que exceda los 12 kW; más

(6) de 050-200(1)(a)(v) - Calcular la carga requerida para

calentadores de agua para piscina y baños individuales o

comunes con un factor de demanda al 100%; más

Nota: Las cargas de calentadores de agua, entre otros similares

corresponden a:

- Calentador de agua para baño (therma). - Ducha eléctrica.

-Calentador de hidromasaje. - Calentador de piscina.

(7) de 050-200(1)(a)(vi) - Calcular para las cargas restantes mayores a 1

500 W con un factor de demanda de 25%, si se ha previsto una cocina

eléctrica. Si no se ha previsto cocina eléctrica debe considerarse la

suma de las cargas que exceden los 1 500 W hasta un total de 6 000 W

al 100%, y el exceso de los 6 000 W al 25%.


Nota 1: Las cargas adicionales superiores a 1 500 W, entre otros

similares corresponden a:

- Secadora de ropa. - Iluminación exterior especial.

- Iluminación de jardines. - Iluminación de fachada.

-Iluminación de piscinas. - Ascensores (aplicar la Sección 160).

Nota 2: Las cargas adicionales menores o iguales a 1 500 W, deben ser

consideradas con factor de demanda de 100%. Estas cargas entre otros

similares corresponden a:

- Lavavajillas. - Electrobomba de agua.

- Electrobomba de desagüe. - Electrobomba de piscina.

- Puerta levadiza. - Hidromasaje.

- Triturador de desperdicios.

(Se caracterizan por ser instalaciones que tienen circuitos derivados

independientes).


(8) de 050-200(1) - Para determinar la capacidad de los conductores

de la acometida o del alimentador usar la mayor de las cargas

calculadas en 050-200(1)(a) o la carga mínima estipulada en el

párrafo (b).

Nota: Las cargas son no continuas según la Regla 040-200(3), y no se

necesita aplicar el factor de reducción de la capacidad de corriente

nominal.

(9) Seleccionar un conductor de las Tablas 1 o 2, y tomar en cuenta

las otras tablas relacionadas.

(10) Determinar la capacidad de los dispositivos de protección contra

sobrecorrientes.


Ejemplo 6: Usando los pasos previos, calcular la carga para Una

vivienda unifamiliar de dos pisos, con calefacción no eléctrica, con

las dimensiones externas de 12 m x 10 m y un sótano con las

paredes externas con grosor de 200 mm .

Equipo eléctrico instalado: 4 000 W secadora de ropa

4 000 VA unidad de aire acondicionado

Pasos: (1) ÁREA: 050-110 Área de la unidad de vivienda 306 m2

CARGAS DE ALUMBRADO Y TOMACORRIENTES:


Ejemplo 7 : Usando los pasos previos, calcular la carga para Una

vivienda unifamiliar de dos pisos, con calefacción no eléctrica, con

las dimensiones externas de 12 m x 10 m y un sótano con las

paredes externas con grosor de 200 mm .

Equipo eléctrico instalado:

25 000 W calentador eléctrico de zócalos

3 000 VA unidad de aire acondicionado (Regla 050-106 (4))

14 000 W cocina eléctrica

3 000 W calentador de agua para baño

4 000 W calentador de tina caliente

4 000 W secadora de ropa.

Respuesta. La carga de la unidad de vivienda es de 39 300 W lo

que equivale a 103,26 A con suministro trifásico de 220 V y

considerando factor de potencia 1.


Ejemplo 8: Unidad de Vivienda de tres pisos - Con Cocina

Eléctrica más sótano (4 niveles), que tiene un área techada de 470

m² .

100% del área del 1º, 2º y 3r piso 390 m²

75% del área del sótano 80 m² 60 m²

Área techada total 450 m²

Respuesta. La carga de la unidad de vivienda es 37 040 W lo que equivale

a 97,32 A, con suministro trifásico de 220 V y considerando un factor de

potencia 1.

Ejemplo 9: Unidad de Vivienda de tres pisos - Sin Cocina Eléctrica más

sótano (4 niveles), que tiene un área techada de 470 m² .

100% del área del 1º, 2º y 3r piso 390 m²

75% del área del sótano 80 m² 60 m²



a 91,28 A, con suministro trifásico de 220 V y considerando un factor de

potencia 1.


Ejemplo 10: Unidad de Vivienda de dos pisos - Sin Cocina

Eléctrica sin sótano, que tiene un área techada de 180 m² .

100% del área del 1er piso 85 m²

100% del área del 2o piso 95 m²


Respuesta. La carga de la unidad de vivienda es 18 367 W, lo que equivale

a 48,26 A con suministro trifásico de 220 V y considerando un factor de

potencia 1

Ejemplo 11: Unidad de Vivienda de dos pisos - Con Cocina



100% del área del 2o piso 95 m²




potencia 1.


Ejemplo 12: Unidad de Vivienda de un piso - Con Cocina





potencia 1.

Ejemplo 13: Unidad de Vivienda de Un piso - Sin Cocina Eléctrica sin

sótano, que tiene un área techada de 90 m² .


Respuesta. El cálculo de la carga de la vivienda es 5 120 W lo que equivale

a 23,27 A con suministro monobásico de 220 V y considerando un factor de

potencia 1.


ACTIVIDAD DOMICILIARIA INDIVIDUAL

Desarrollar y sustentar los ejemplos 1, 2, 7 al 13.

Se presentará durante las prácticas de laboratorio, después de

expuesta la teoría.

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