CASA SEGURAElaborado por: Ing. Lope Nelson Aguirre GmezMayo
/2011CURSO DE DISEO DE INSTALACIONES ELECTRICAS
DOMICILIARIASBASADAS EN EL REGLAMENTO TECNICO DE INSTALACIONES
ELECTRICAS RETIE Y EN LA NTC 2050
Este documento se ha desarrollado para los profesionales de la
electricidad (tcnicos, tecnlogos e ingenieros electricistas), que
tienen que ver con los diseos, construcciones elctricas, ejecutar
mantenimiento e inspeccionar las redes elctricas domiciliarias
internas, cumpliendo con la reglamentacin tcnica vigente.El
objetivo del presente documento que he elaborado, es poderles
ofrecer una explicacin clara, concisa, paso a paso del estudio
completo de una instalacin elctrica residencial, cumpliendo con el
Reglamento Tcnico de Instalaciones Elctricas. Considerando que el
entorno elctrico se hace cada vez mas complejo, especialmente
debido a las influencias electromagnticas y otro tipo de
perturbaciones, como la presencia de los armnicos impares, se hace
necesario mejorar la calidad de la energa para el buen
funcionamiento continuo de todos los equipos que reciban la
alimentacin de la instalacin elctrica, por consiguiente, los
diseadores, los instaladores y los consumidores, necesitan estar
bien documentados, con conocimiento de causa a la hora de
seleccionar y de instalar la a paramenta elctrica.Teniendo en
cuenta que a partir de la entrada en vigencia del RETIE (Reglamento
Tcnico de Instalaciones Elctricas), se establecen una serie de
medidas que garantizan la seguridad de las personas, minimizando o
eliminando el riesgo de origen elctrico y para el efecto, se hace
obligatorio que toda instalacin elctrica nueva, toda ampliacin de
una instalacin elctrica y toda remodelacin de una instalacin
elctrica, cumpla con lo establecido por el RETIE.El estudio de una
instalacin elctrica proyectada necesita una comprensin correcta de
todas las reglas y normas que la rigen. Par realizar un buen diseo,
es necesario calcular la demanda total de energa, y esto se logra a
partir de los datos de carga instalada y del factor de demanda que
ofrece como referente el RETIE, todo esto junto con los
conocimientos de los modos de funcionamiento (demanda en rgimen
nominal, condiciones de arranque de las maquinas, funcionamiento no
simultaneo, etc.); a partir de estos datos, se obtiene de modo
inmediato la potencia necesaria de la fuente de alimentacin, tambin
es necesario tener informacin sobre las estructuras tarifarias
locales para elegir la mejor opcin en cuanto al montaje de la
conexin a la red de alimentacin, que puede ser por MT o por BT.En
todo este compendio, lo que interesa finalmente es tener una
eficiencia energtica, implementando dispositivos de medida en las
instalaciones elctricas, lo cual puede generar grandes beneficios
al usuario, reduciendo el consumo energtico y en un mejor uso del
equipo elctrico. Tambin se debe ter en cuenta que es necesario
mejorar el factor de potencia, para disminuir los reactivos, ya sea
de forma local o global en la instalacin elctrica. La deteccin y el
filtrado de armnicos, es hoy en da de gran importancia en los
circuitos no lineales, ya que los armnicos en la red afectan la
calidad de la energa y forman parte de muchas contaminaciones, como
sobrecargas, vibraciones, desgaste del equipo, problemas con
equipos sensibles de redes de rea local. Redes telefnicas, etc.
CALIDAD Y SEGURIDAD DE UNA INSTALACION ELECTRICA:Siempre y
cuando se respeten los procedimientos de control, entonces podemos
decir que se han asegurado la calidad y la seguridad de una
instalacin elctrica, teniendo en cuenta lo siguiente: Si al inicio
de una obra elctrica se comprueba la conformidad de la instalacin
elctrica con la normatividad y las disposiciones legales vigentes.
El equipo elctrico a instalar cumple con la normatividad vigente,
respetando la comprobacin peridica de la instalacin recomendada por
el fabricante del equipo.CONCEPTOS BASICOS EN EL DISEO:
DEFINICIONES:1. CARGA INSTALADA O CARGA CONECTADALa mayor parte
de los dispositivos y aparatos elctricos, los fabricantes de los
mismos los marcan en su placa de datos, para indicar su potencia
nominal; la potencia instalada o carga conectada es la suma de las
potencias nominales de todos los dispositivos elctricos de la
instalacin. Esta no es en la prctica la potencia absorbida
realmente, que es lo que sucede en los motores elctricos, en la que
la potencia nominal se refiere a la potencia de salida en el eje
principal del motor, por lo tanto en un motor el consumo de
potencia de entrada es evidentemente superior. Las lmparas
fluorescentes y de descarga asociadas a resistencias de
estabilizacin es otro caso en la que la potencia nominal indicada
en la lmpara es inferior a la potencia consumida por la lmpara y su
resistencia; por lo tanto, los mtodos para evaluar el consumo real
de potencia de los motores y de los dispositivos luminosos son los
solicitados por el Reglamento Tcnico vigente.2. CAPACIDAD
INSTALADALa capacidad instalada se da en KVA o en MVA, y es la
cantidad significativa de potencia aparente que un sistema elctrico
en particular va a suministrar a la carga requerida; normalmente
asumimos que la potencia aparente instalada es la suma aritmtica de
los KVA de las cargas individuales, pero los KVA mximos estimados
que se van a proporcionar por lo general no son iguales a los KVA
totales instalados.3. DEMANDA PROMEDIOEs la carga promedio
solicitada a la fuente de suministro de una instalacin elctrica
tomada en un periodo de tiempo considerado. Enfatizamos el valor
promedio porque las cargas instantneas no son importantes, ya que
ellas se presentan durante un tiempo muy breve. 4. DEMANDA MAXIMA
REALTodas las cargas individuales no operan necesariamente a su
potencia nominal mxima ni funcionan necesariamente al mismo tiempo.
Esto es, la demanda mxima es la carga mxima que se presenta en un
sistema o instalacin durante un periodo de tiempo especifico;
usualmente, esta demanda es la que presenta mayor inters porque es
la ms severa condicin de carga normal impuesta al sistema ya sea
desde el punto de vista de la carga trmica o la cada de tensin. 5.
FACTOR DE DEMANDAEste factor permite la determinacin de los valores
de potencia mxima realmente necesaria para dimensionar la
instalacin. En condiciones normales de funcionamiento, el consumo
normal de potencia de una carga es a veces inferior a la indicada
como potencia nominal, este factor se debe aplicar de acuerdo al
tipo de instalacin requerida, tomando como base la norma tcnica; si
todos los dispositivos elctricos fueran accionados al mismo tiempo
a su carga nominal simultneamente, entonces, la demanda mxima de
los consumidores de energa, seria igual a la carga conectada en el
sistema, pero como casi generalmente, la demanda mxima de los
consumidores es menor que la carga conectada, porque todos los
aparatos no sern accionados simultneamente a plena carga, en otras
palabras, este factor significa, que la simultaneidad de todas las
cargas instaladas en una instalacin determinada, nunca se presenta
en la practica, es decir, siempre hay cierto grado de variabilidad
y este hecho se tiene en cuenta a nivel de estimacin mediante el
uso del factor de demanda. El diseador es responsable de la
determinacin de este factor, aplicando a cabalidad la norma tcnica,
ya que precisa de un conocimiento detallado de la instalacin y en
las condiciones en que se van a explotar los circuitos
individuales. Por este motivo, no es posible proporcionar valores
precisos para la aplicacin general.6. FACTOR DE CARGAEl grado de
variacin de la carga sobre un periodo determinado es medido a travs
del factor de carga, definido por la relacin entre la carga
promedio a la demanda mxima. Tambin lo podemos definir como la
relacin que hay entre el area bajo la curva de la potencia a la
demanda mxima en el periodo dado. Como el usuario tiene sus
necesidades propias, como son su demanda mxima y el consumo diario
de energa, entonces, para satisfacer estas necesidades es necesario
proporcionar una capacidad generadora de por lo menos de igual
magnitud a la demanda mxima. Si el consumidor emplea toda su
capacidad de consumo a travs del da, su factor de carga ser
entonces, del 100%, por lo que el costo en estas condiciones de la
energa elctrica por Kwh podra ser mnimo. Por lo tanto, lo ideal es
mantener el factor de carga al 100% de tal manera que el equipo sea
usado plenamente, pero en la prctica esto no es posible debido al
carcter variable de las caractersticas de la carga. En conclusin,
podemos decir que, cuando un numero determinado de consumidores con
diferentes requerimientos de carga a tiempos diferentes durante el
da, para que el sistema funcione en condiciones optimas, el factor
de carga debe estar muy cerca del valor ideal del 100%. El factor
de carga en porcentaje me indica cual es la energa usada por el
consumidor, lo ideal para que el sistema sea lo mas eficiente
posible es que este factor se acerque la 100%.7. FACTOR DE
DIVERSIDADPara poder definir este factor, consideremos por ejemplo
cuatro consumidores que tengan igual demanda mxima y su carga que
consiste de circuitos de iluminacin y aparatos electrodomsticos;
cada usuario tiene diferentes hbitos de vida, por lo tanto sus
curvas de energa son diferentes y sus demandas mximas no coinciden
en el tiempo, presentndose de esta manera una diversidad de carga.
El factor de diversidad se define como la relacin entre la suma de
las demandas mximas de los consumidores individuales a la demanda
mxima simultanea de todo el grupo durante un periodo de tiempo en
particular.
Ejemplo 1 de estudio de carga de una instalacin elctrica:Una
fbrica tiene 10 cargas de 50 vatios cada una, su demanda se
establece de la siguiente manera:PERIODO DE USOCONSUMO (vatios)
De 12 p.m. a 5 a.m.100
De 5 a.m. a 6 p.m.0
De 6 p.m. a 7 p.m.350
De 7 p.m. a 9 p.m.450
De 9 p.m. a 12 p.m.180
Se pide realizar y hallar los siguientes puntos:a) Graficar la
curvab) Hallar la carga promedioc) Hallar la carga mximad) Hallar
el factor de cargae) Hallar la carga instaladaf) Hallar el factor
de demandag) Hallar la energa consumida durante el da
SOLUCION: La energa consumida durante un periodo T (T = 24
Horas)(5 x 100) + (13 x 0) + (1 x 350) + (2 x 450) + (3 x 180) =
2.290 w-h (rea bajo la curva)La carga mxima se da en el periodo de
tiempo de 7 p.m. a 9 p.m., que corresponde a 450 vatios.La carga
instalada es: 10 x 50 vatios = 500 vatios.
Demanda Promedio = = 95.41 vatiosFACTOR DE DEMANDA = FD =
Ejemplo 2: Se tienen tres cargas A, B y C compuestas por
alumbrado, aparatos domsticos y motores, supongamos que tenemos la
siguiente distribucin durante las 24 horas del da.PERIODO DE
TIEMPOCARGA A (Kw)CARGA B (Kw)CARGA C (Kw)
12 p.m. a 4 a.m.0510
4 p.m. a 6 a.m.5515
6 p.m. a 8 a.m.101030
8 a.m. a 12 m.401015
12 m. a 2 p.m.303020
2 p.m. a 4 p.m.204010
4 p.m. a 8 p.m.151025
8 p.m. a 12 p.m.0040
a) Realizar la curva representativa de estas cargasb) Hallar el
factor de diversidadc) Hallar la demanda mxima simultanead) Hallar
el factor de carga e) Hallar carga promedio
SOLUCION:
FACTOR DE DIVERSIDAD = FDiv = = = 1.5Donde Dmax Total = 30 + 30
+ 20 = 80 KwEnerga Consumida en 24 Horas = 4(15) + 2(25) + 2(50) +
4(65) + 2(80) + 2(70) + 4(50) + 4(40) = 1.130 KwhFACTOR DE CARGA =
FC = DEMANDA PROMEDIO = DPROMEDIO = Realicemos un ejemplo prctico
paso a paso, donde vamos describiendo los procedimientos y clculos,
haciendo las anotaciones respectivas de los artculos del RETIE y la
norma NTC 2050.Una casa unifamiliar que tiene un rea de 16 x 8 =
128 m2, el rea del antejardn es de 1.39 x 8 = 11.12 m2, la
acometida ser monofsica bifilar a 120 voltios, con 14 salidas de
iluminacin, 17 tomacorrientes, un toma para lavadora y plancha, un
toma especial para la estufa y un toma para la ducha.
CTONo.DESCRIPCIONALUMBRADOTOMASCARGA INSTALADA (W)CORRIENTE
(A)PROTECCIONESCALIBREAWG
1Iluminacin707005.81 x 2012
2Iluminacin707005.81 x 2012
3Electrodomsticos081440121 x 2012
4Electrodomsticos09162013.51 x 2012
5Plancha y Lavadora01150012.51 x 2012
6Estufa01200016.71 x 2012
7Ducha013000251 x 3010
TOTAL142010960
CALCULO DE LOS CIRCUITOS RAMALES:Cules son los circuitos ramales
en la vivienda?: Los circuitos ramales son los conductores de un
circuito entre el dispositivo final de proteccin contra sobre
corriente y las salidas. Esto con las especificaciones de la norma
NTC 2050 en sus artculos 220 3 y 220 4.Criterio de la carga mnima
por unidad de rea: La norma NTC 2050 establece este criterio para
la carga mnima del alumbrado por metro cuadrado de superficie del
suelo y dice que: la carga mnima no debe de ser menor a lo
especificado en la tabla 220 3 b). Para las unidades de vivienda,
la superficie calculada del suelo no debe incluir los porches
abiertos, los garajes, ni los espacios no utilizados o sin terminar
que no sean adaptables para uso futuro.Para aplicar el criterio
tenemos que ceirnos a la norma, hallando la carga mnima
calculada.128m2 11.12 m2 = 116.9 m2Carga mnima calculada de
alumbrado y tomas = 116.9 m2 x 32 = 3740 VAPor lo tanto: 4460 VA
> 3740 VA, que significa un total cumplimiento de lo establecido
en la norma NTC 2050, articulo 220 3 inciso b). Si el resultado de
la carga de alumbrado y tomas (4460 VA) hubiera sido menor que la
carga mnima calculada, seria necesario verificar en el plano del
diseo elctrico si se tiene la cantidad de carga adecuada
(bombillos, tomacorrientes de uso general), de tal manera que
tendramos que re calcular, hasta cumplir con el requisito.
CALCULO DEL CIRCUITO ALIMENTADOR (ACOMETIDA):EQUIPOCANTIDADCARGA
INSTALADA (KVA)FACTOR DECARGA DE OBSERVACIONES
UNITARIOPARCIALDE MANDACALCULO (KVA)
1. ILUMINACION Y UTENSILIOS MENORES:
Vivienda unifamiliar15.965.961 0.354.04TABLA 220- 11
2. CALEFACCION:
Estufa 1220.801.6TABLA 220- 19
Ducha1330.802.4TABLA 220 - 19
TOTAL10.968.04
Se denomina alimentador a todos los conductores de un circuito
entre el equipo de acometida, la fuente de un sistema derivado
independiente u otra fuente de suministro de energa elctrica y el
dispositivo de proteccin contra sobre corriente del circuito ramal
final. Para el clculo del circuito alimentador, es necesario
establecer un factor de demanda: como todos los aparatos en la
instalacin no funcionan a la vez, se debe establecer un factor que
ajuste la carga (carga instalada) a un valor real o consumo.El
artculo 100 de la NTC 2050 define como factor de demanda a la
relacin entre la demanda mxima de una instalacin y la carga total
conectada a la instalacin o parte de la instalacin considerada.Segn
la norma NTC 2050, cuando un alimentador suministra corriente a
cargas continuas y no continuas, la capacidad de corriente del
dispositivo de proteccin contra sobre corriente no debe ser menor a
la carga no continua ms el 125% de la carga continua.CARGA
CONTINUA: Cuando la corriente mxima de una carga se prev que
circule durante tres horas o mas, se denomina carga continua.CARGA
NO CONTINUA: Es la carga que se prev estar conectada menos tiempo
que lo especificado para una carga continua (menos de tres horas).
En las unidades de vivienda, las cargas son consideradas
generalmente, no continuas. El ejemplo que venimos desarrollando,
asumiremos las cargas en la unidad de vivienda como cargas no
continuas.En el artculo 220 16 de la norma NTC 2050 se indica que
se debe considerar una carga de 1500 VA por cada circuito derivado
de los conductores para pequeos artefactos, lavandera y planchado.
Se permite que estas cargas se incluyan en las cargas de alumbrado
general y se apliquen los factores de demanda de la tabla 8 (tabla
NTC 2050 220 11). De tal forma, que para el ejemplo la carga total
tratada como alumbrado general es igual a: 4460 VA + 1500 VA = 5960
VA.Tabla 220 11 norma NTC 2050 Factores de demanda para alumbrado
general en unidades de vivienda.TIPO DE OCUPACIONPARTE DE LA CARGA
DEL ALUMBRADO A LA QUE SE LE APLICARA EL FACTOR DE DEMANDA
(VA)FACTOR DE DEMANDA%
Unidades de viviendaPrimeros 3000 o menosDe 3001 a 120000 A
partir de 1200001003525
Para el ejemplo, la parte de la carga de alumbrado a la que se
le aplicara el factor de demanda es de 5960 VA, aplicando la tabla
tenemos:5960 VA0 VA
3000 VA
Los primeros 3000 VA al 100% ------------------------ 3000 VALa
cantidad restante (5960 3000) al35% ------------ 1036 VASubtotal
---------------------------------------------------------- 4036
VAPara los elementos de calefaccin como la estufa y la ducha,
aplicamos el artculo 220 19 de la norma NTC 2050, el factor de
demanda para calefaccin segn la columna B de la tabla 220 19 es del
80% de la carga, entonces:2000 VA + 3000 VA = 5000 VA x 80% = 4000
VALa suma de las cargas continuas y no continuas, nos dar la
demanda mxima, as:Demanda mxima = 4036 VA + 4000 VA = 8036 VA =
80.36 KVACALCULO DE LA CORRIENTE DEL CIRCUITO ALIMENTADOR:El valor
de demanda mxima calculada de 8036 VA, es la necesaria para
energizar la vivienda, como el sistema es monofsico bifilar,
conductor no puesto a tierra (fase) y conductor puesto a tierra
(neutro), la tensin ser de 120 voltios, la corriente ser:I =
En este circuito por ser monofsico bifilar, toda la corriente
circula por una sola fase y regresa por en conductor puesto a
tierra (neutro), es decir, los dos conductores se consideran como
activos (energizados o portadores de corriente). Segn la corriente
que va por el alimentador, la proteccin de sobre corriente que
determina la norma NTC 2050debe de ser de 70 Amperios o la
inmediatamente superior disponible en el mercado. En el caso de que
la alimentacin sea bifsica o trifsica, se debe realizar un balanceo
de cargas, es decir, se debe la conexin de las cargas entre el
nmero de conductores activos (fases) de forma equilibrada. FACTOR
DE DEMANDA = = 0.73 = 73%DISEO DE LA PROTECCION DE LOS CIRCUITOS
RAMALES Y ALIMENTADOREl articulo 210 3 de la norma NTC 2050 indica
que los circuitos ramales de los que trata este articulo se deben
clasificar segn la capacidad de corriente mxima o segn el valor de
ajuste del dispositivo de proteccin contra sobre corriente. La
clasificacin de los circuitos ramales que no sean individuales debe
ser de: 15, 20, 30, 40 y 50 A ( ver norma NTC 2050 para informacin
completa).El articulo 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, mas el 125 % (factor de 1.25) de la carga
continua.El articulo 210 24 de la norma NTC 2050 indica en la tabla
210 24 los requisitos de los circuitos que tengan dos o mas salidas
distintas a los circuitos de tomacorriente del articulo 220 4 b) y
c) como se ha especificado anteriormente.Para los circuitos
alimentadores, monofsicos trifilares y trifsicos de 3 y 4 hilos, se
debe calcular la corriente de proteccin (Ip), que se define en el
articulo 220 10 b) de la norma NTC 2050, es decir, Ip = 1.25 x In,
con este valor y el valor de la corriente del conductor activo,
obtenido en tablas, llamada corriente de AMPACIDAD (Ia), podemos
aplicar el siguiente criterio para calcular las protecciones de los
circuitos alimentadores: Ip ITERMICA Ia. Por lo tanto, dentro del
valor de este rango, selecciono el valor del termomagntico por
sobrecarga para un alimentador. Nunca se debe escoger una proteccin
que este por encima del valor de la corriente de ampacidad
(corrientes nominales normalizadas para los interruptores), artculo
240 6 de la norma NTC 2050; tambin, con la corriente de proteccin
calculo los conductores activos (de fase). NOTAS IMPORTANTES:En
toda instalacin elctrica, se debe tener en cuenta:1) Los
tomacorrientes que vayan a ser colocados en la cocina, deben
ofrecer proteccin a las personas mediante interruptor de circuito
por falla a tierra (GFCI), cuando estn instalados para alimentar
artefactos situados en los mesones y ubicados a menos de 1.80
metros del borde exterior del lavaplatos, articulo 210 8, inciso
a), subinciso 6) de la norma NTC 2050.2) En el diseo elctrico las
salidas para iluminacin se toman de un valor de 100 vatios por
salida.3) En el diseo elctrico las salidas de tomacorrientes de de
uso general utilizadas en los circuitos elctricos, se toman de un
valor de 180 vatios cada uno.4) Los tomacorrientes que vayan a ser
colocados en el garaje y parte de edificaciones en contacto directo
con la tierra situada a nivel del suelo que se utilizan como zona
de trabajo, deben ofrecer proteccin a las personas mediante
interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI), articulo 210 8
inciso a), subinciso 2) de la NTC 2050.5) El articulo 210 70 inciso
a) de la NTC 2050 indica que en cada cuarto habitable se debe
instalar al menos una salida para alumbrado con un interruptor de
pared, as como en los cuartos de bao, recibidores, escaleras,
garajes anexos y garajes independientes con instalacin elctrica, y
en el exterior de las entradas o salidas al exterior. No se
considera entrada o salida exterior la puerta para vehculos de un
garaje, a menos que se tenga como acceso obligatorio al interior de
la vivienda. 6) El articulo 210 50 inciso c) de la NTC 2050 indica
que las salidas con tomacorrientes, para artefactos especficos como
equipos de lavandera, debern instalarse a menos de 1.80 metros del
lugar destinado para el artefacto.7) El articulo 210 52 inciso a)
de la NTC 2050 indica que se debe instalar salidas de
tomacorrientes de modo que ningn punto a lo largo de la lnea del
suelo en ninguna pared est a mas de 1.80 metros de un tomacorriente
en ese espacio, medidos horizontalmente incluyendo cualquier pared
de 60 centmetros o mas de ancho. Siempre que sea posible, las
salidas de tomacorrientes deben estar a la misma distancia. Si no
estn a menos de 50 centmetros de la pared, las salidas de
tomacorrientes en el piso no se deben contar como parte del nmero
exigido de salidas.8) El articulo 210 52 inciso d) de la NTC 2050
indica que las salidas de tomacorrientes en los cuartos de bao,
deben estar alimentadas por lo menos por un circuito ramal de 20 A.
El articulo 210 8 inciso a) subinciso 1) de la NTC 2050 indica que
los tomacorrientes de los lavamanos, estn o no en un cuarto de bao,
deben ofrecer proteccin a las personas mediante interruptor de
circuito por falla a tierra (GFCI).9) El articulo 220 4 inciso b)
de la NTC 2050 indica que debe existir uno o mas circuitos ramales
de 20 A para pequeos artefactos, para todas las salidas de
tomacorrientes especificadas en el articulo 210 52.10) El articulo
220 4 inciso b) subinciso 3) de la NTC 2050 indica que los
tomacorrientes instalados en la cocina para conectar artefactos
sobre mostradores debern estar alimentados por uno o mas circuitos
ramales de pequeos artefactos, cada uno de los cuales podr tambin
alimentar salidas de tomacorrientes en la cocina y otras reas de
las especificadas en el articulo 210 52 b) 1).11) El articulo 220 4
inciso c) de la NTC 2050 indica que debe existir al menos otro
circuito ramal de 20 A para conectar las salidas de tomacorrientes
para lavandera y planchado, exigidas por el articulo 210 52 f).
Este circuito no debe tener otras salidas.12) La tensin en los
circuitos monofsicos es de 12Voltios, y que se permite una
acometida monofsica bifilar siempre y cuando la carga instalada de
la construccin no sobrepase los 9 KW.13) El calibre de fase y
neutro en los circuitos monofsicos bifilares, debe ser el mismo, y
se calcula de acuerdo a la carga total instalada, teniendo en
cuenta el factor de demanda (Consumo = FD x Carga instalada), as
como los tomas especiales para calefaccin, pero en ningn caso puede
ser un conductor con un calibre inferior a No. 8 AWG con el
aislamiento adecuado.14) Los conductores de entrada de la acometida
deben soportar las condiciones atmosfricas y otras circunstancias
de uso, sin que se produzcan fugas perjudiciales de corriente.
Estos conductores deben estar aislados, con excepcin del conductor
de continuidad, el cual puede ser desnudo.15) En una acometida
trifsica tetrafilar, el usuario puede disponer de dos tensiones,
una tensin de fase 120 V, y una tensin de lnea de 208 V. El sistema
trifsico tetrafilar se usa cuando la carga instalada supera los 9
KW, teniendo en cuenta lo siguiente: Si la carga esta entre 9 y 25
KW la acometida puede ser area Si la carga es mayor de 25 KW la
acometida debe ser subterrnea.16) En una acometida trifsica
tetrafilar el calibre mnimo de los conductores de fase ( si se usa
aislamiento THW) debe ser el No. 8 AWG, por otra parte, el
conductor de neutro normalmente es un nmero inferior a los
conductores activos.17) El clculo de los conductores activos se
realiza teniendo en cuenta, los factores de demanda, temperatura,
nmero de conductores por ducto, y la cada de tensin. 18) Los
conductores de la acometida debern ser continuos, desde el punto de
conexin de la red hasta los bornes de la entrada del equipo de
medida; no se aceptaran empalmes, ni derivaciones en ningn tramo de
la acometida. La instalacin de la acometida ser realizada nicamente
por personal autorizado por el operador de red.19) De acuerdo con
el numeral 230 2, de NTC 2050, un inmueble solo puede estar servido
por una acometida, salvo casos de suplencia en la industria para
diferentes niveles de tensin.20) Las acometidas para cuentas
bifamiliares pueden ser nicas, compartida o independiente.Es
necesario de finir que tipo de conductor es el que se va a usar en
la instalacin, la norma NTC 2050 en su artculo 110 -5 establece que
los conductores normalmente utilizados para transportar corriente
deben ser de cobre, a no ser que dentro de la norma se especifique
otro material, en tal caso se debern calcular nuevamente los
calibres. Los alambres y cables de cobre que se utilizan en las
instalaciones elctricas residenciales, en circuitos alimentadores y
ramales de hasta 600 voltios nominales, especiales para
instalaciones en sitios abrasivos, en ductos, tuberas y tableros.La
norma NTC 2050 articulo 310 3 indica que cuando los conductores van
instalados en canalizaciones, los calibres iguales o mayores a 8
AWG deben ser cableados (conductores compuestos por varios
hilos).De lo anterior se concluye que para una instalacin elctrica
residencial con conductores de cobre, se utilizaran conductores con
calibre mnimo 14 AWG (para retornos), y en general para los
conductores activos, el calibre mnimo debe ser el 12 AWG y mayores,
los cuales pueden ser de un solo hilo (alambres) o compuesto de
varios hilos (cables), siendo stos ltimos mas flexibles.La seleccin
del calibre de los conductores que transportan corriente, en el
caso de un sistema monofsico bifilar (dos conductores), los
portadores de corriente son la fase y el conductor puesto a tierra
(neutro), su seleccin del calibre necesariamente tiene que cumplir
las siguientes condiciones: De acuerdo con la capacidad de carga de
cada circuito, el calibre mnimo de los conductores, est
referenciado en la tabla de la norma NTC 2050 articulo 210 24. La
capacidad de conduccin de corriente de los conductores de circuitos
ramales deben tener una capacidad de corriente no menor a la carga
mxima que van a alimentar. Adems, los conductores de circuitos
ramales con varias salidas para alimentar tomacorrientes para
cargas porttiles conectadas con cordn y clavija, deben tener una
capacidad de corriente no menor a la corriente nominal del circuito
ramal. La cada de tensin de los conductores en alimentadores y
circuitos ramales, se recomienda tener para los conductores un
calibre que evite una cada de tensin elctrica superior al 3% en la
salida (tomacorriente) mas lejano, lo mismo para potencia,
calefaccin, alumbrado o cualquier combinacin de ellas. La cada de
tensin mxima de los circuitos ramales ms el circuito alimentador,
hasta la salida ms lejana, se recomienda que no supere el 5%.En el
artculo 310 15 de la norma NTC 2050 se encuentran los lineamientos
para la capacidad de corriente de los conductores.En toda
instalacin elctrica, para el clculo del conductor se deben tiene en
cuenta los siguientes pasos:1) Calcular la capacidad de corriente
nominal del circuito alimentador o del circuito ramal en
consideracin.2) Observar cuantos conductores van por ducto o en una
canalizacin, si van ms de tres conductores/ducto, se debe hacer una
correccin utilizando los factores de correccin por agrupamiento,
ver notas artculo 310 16 de NTC 2050.3) Si la temperatura ambiente
es superior a 30 centgrados, se debe hacer correccin por
temperatura, segn el articulo 110 14 c) para no mas de tres
conductores/ducto.Factores de correccin por agrupamiento Factores
de correccin por temperaturaNUMERO DE CONDUCTORES PORTADORES DE
CORRIENTE% AJUSTADO PARA LA TEMPERATURA AMBIENTE SI FUERA
NECESARIO
De 4 a 680%
De 7 a 970%
De 10 a 2050%
TEMPERATURA AMBIENTE EN CFACTORES DE CORRECCION
21 251.08
26 301.00
31 350.91
36 400.82
41 - 450.71
Siguiendo con el ejemplo del diseo y clculo de una vivienda
unifamiliar monofsica bifilar, con una temperatura ambiente de 30C,
el aislamiento es THW y para el alimentador 3 conductores por
ducto, utilizando las tablas anteriores, aplicaremos los factores
de correccin correspondientes para determinar el calibre del
conductor apropiado. Como la corriente nominal del alimentador nos
dio In = 67 AFt: factor de correccin por temperatura = 100 %Fa:
factor de correccin por agrupamiento de conductores = 80%Para 67 A
y con aislamiento THW la corriente de Ampacidad es de 85
A.Aplicando los factores de correccin:85 x x = 68 A 67 x x = 85
AComo este valor de (68 A) est por encima de la corriente requerida
(67 A), el conductor elegido es correcto, tanto para la fase como
para el neutro, ya que el circuito es monofsico bifilar.El calibre
del conductor para la acometida es un No. 4 AWG THW, cobre de 600
voltios.
Capacidad de corriente para conductores de cobre segn el artculo
110 14 c), EN DUCTOLa seleccin del calibre del conductor debe
hacerse segn la norma NTC 2050 articulo 110 14 c), sin embargo, la
tecnologa de los diferentes aislamientos que los fabricantes de
conductores hacen, mejoran la capacidad de conduccin y de
temperatura de un conductor elctrico para un mismo calibre y con
diferentes de aislamientos. Por tanto, se pueden incluir ms
conductores por ducto y con un menor riesgo de rasgado, gracias a
la chaqueta exterior de nylon la cual resiste mucho ms las
exigencias de la instalacin.
CALIBRE AWGTWTHWTHHW
14202025
12252530
10303540
8405055
6556575
4708595
385100110
295115130
1110130150
1/0125150170
2/0145175195
3/0165200225
4/0195230260
El artculo 220 10 inciso a), indica: Los conductores del
alimentador deben tener una capacidad de corriente suficiente para
alimentar las cargas conectadas. En ningn caso la carga calculada
para un alimentador debe ser menor a la suma de las cargas de los
ramales conectados, tal como se establece en la parte A de esta
seccin 220 y despus de aplicar cualquier factor de demanda
permitido en las partes B, C o D. VERIFICACION DEL CALIBRE DEL
CONDUCTOR ELECTRICO POR CAIDA DE TENSIONLa cada de tensin de los
circuitos (alimentador y ramales) deben cumplir con los criterios
estipulados por la norma NTC 2050.Regulacin de tensin ( r ): r(%) =
La cada de tensin V es: Para un sistema monofsico: V = 2RI = 2 ,
por consiguiente = Para un sistema trifsico: V = RI = , teniendo en
cuenta que: La constante K de un sistema monofsico es: K = La
constante K de un sistema trifsico es: K =
TABLA PARA LA CONSTANTE K DE REGULACION TENSION CONDUCTOR
(THW)CALIBREMONOFASICOTRIFASICO
AWG120 V240 V208 V
141,1923E-42,98096E-053,4370-05
127,4929E-051,87323E-052,1598E-5
104,7151E-051,17878E-051,3591E-5
82,9632E-057,40788E-068,5412 E-6
61,8647E-054,66195E-065,3792E-6
41,1726E-052,93162E-063,3817E-6
39,2994E-062,32485E-062,6805E-6
27,3748E-061,84371E-062,1264E-6
15,8480E-061,46201E-061,6858E-6
1/04,6375E-061,15938E-061,3368E-6
2/03,6786E-069,19667E-071,0604E-6
3/02,9168E-067,29201E-078,4076E-7
4/02,3129E-065,78233E-076,6669E-7
r(%) = K.L.P
K: constante de regulacin 1 3L: Longitud en metrosP: Potencia en
Vatios
Si el resultado de la regulacin de tensin hubiera sido mayor que
el mximo permitido por la norma, se debe elegir un calibre superior
y re calcular nuevamente hasta encontrar un valor menor al 3%. Debe
tenerse tambin en cuenta que la suma de la regulacin del circuito
ramal, mas la del alimentador no sea mayor que la mxima permitida
del 5%.
La siguiente tabla es el resumen de la seleccin de los
conductores de los circuitos ramales y alimentador, calculados
siguiendo rigurosamente la norma.CTONo.DESCRIPCIONCONDUCTOR DE
CONTINUIDAD (TIERRA)CORRIENTE (A) POR TEMPERATURA Y
AGRUPAMIENTOREGULACION %PROTECCIONESCALIBREAWG
1Iluminacin12201 x 2012
2Iluminacin12201 x 2012
3Electrodomsticos12201 x 2012
4Electrodomsticos12201 x 2012
5Plancha y Lavadora12201 x 2012
6Estufa12201 x 2012
7Ducha10301 x 3010
ALIMENTADOR8851 X 1004
Seleccin del calibre de los conductores de continuidad (SPT):La
puesta a tierra del sistema elctrico y de los equipos tiene como
finalidad la proteccin de las personas en el momento de una falla o
un mal funcionamiento elctrico, la proteccin de las instalaciones y
la compatibilidad electromagntica.Algunas de las funciones que el
RETIE establece para un sistema de puesta a tierra (SPT) son:
Garantizar condiciones de seguridad a los seres vivos. Permitir a
los equipos de proteccin despejar rpidamente las fallas. Servir de
referencia al sistema elctrico. Conducir y disipar las corrientes
de falla con suficiente capacidad.El articulo 250 23 inciso a) de
la norma NTC 2050 indica que un sistema alambrado de la propiedad
que se alimenta por medio de un sistema de distribucin de energa
elctrica conectado a tierra, debe tener en cada acometida un
conductor conectado a un electrodo de puesta a tierra que cumpla lo
establecido en la parte H de la seccin 250.La puesta a tierra de
los equipos comprende la interconexin efectiva de todos los
encerramientos y canalizaciones metlicas.El sistema de puesta a
tierra esta compuesto normalmente por:a) Conductor de puesta a
tierra de equipos.b) Conductor de electrodo de puesta a tierra.c)
Electrodo de puesta a tierra.SELECCIN DEL CONDUCTOR DE PUESTA A
TIERRA DE EQUIPOS:Como cada circuito ramal obtiene como resultado
un calibre de conductor calculado, entonces en la norma NTC 2050 se
encuentra la tabla 250 95 en el cual se determina el calibre mnimo
de los conductores del sistema de puesta a tierra.
TABLA 250 95 DE LA NORMA NTC 2050, TAMAO NOMINAL MINIMO DE LOS
CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA PARA CANALIZACIONES Y
EQUIPOSCAPACIDAD O AJUSTE MAXIMO DE LA PROTECCION DEL
CIRCUITOCALIBRE MINIMO DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE
EQUIPOS
(A)(AWG)
1514
2012
3010
4010
6010
1008
Adicionalmente cuando se quiere disminuir el ruido elctrico se
requiere de un conductor de puesta a tierra de equipos, aislado e
independiente, adems del conductor de puesta a tierra de proteccin
de los equipos del circuito ramal, instalado con los conductores
del circuito.Este conductor de puesta a tierra de equipos
independiente puede pasar a travs de uno o ms paneles de
distribucin sin necesidad de conectarlo a los terminales de puesta
a tierra de equipos de dichos paneles. El uso del conductor de
puesta a tierra de equipos independiente no excluye el requisito de
poner a tierra el ducto y la caja de salida si stos son metlicos.
Como resultado de lo anterior existirn: dos conductores activos
(fase y neutro), una tierra de proteccin (aislada o desnuda) y una
tierra aislada o independiente para equipos con ruido elctrico
(circuitos no lineales), adems de los retornos y otros
conductores.Es importante recalcar que se deben aterrizar las cajas
y dems elementos metlicos, como carcasas, lo que implica un
conductor de tierra de proteccin en cada canalizacin que las
contenga, paralelos a las lneas de fase (por el mismo
ducto).SELECCIN DEL CONDUCTOR DEL ELECTRODO DEL SISTEMA DE PUESTA A
TIERRA (SPT)Un articulo 250 94 de la norma NTC 2050 indica que el
tamao nominal del conductor del electrodo de `puesta a tierra de
una instalacin de c.a. puesta o no puesta a tierra, no debe ser
inferior a lo especificado en la tabla 250 94.El conductor del
electrodo de puesta a tierra o su encerramiento debe sujetarse bien
a la superficie sobre la que va instalado. Un conductor de cobre
calibre 4 AWG o superior se debe proteger si est expuesto a daos
fsicos graves. Se puede llevar un conductor de puesta a tierra No.
6 AWG que no est expuesto a daos fsicos, a lo largo de la
superficie de la edificacin, sin tubera o por proteccin metlica,
cuando est bien sujeto al edificio; si no, debe ir en un tubo
coundit metlico rgido, o intermedio, o no metlico, o en tubera
elctrica metlica, o en un cable blindado. Los conductores de puesta
a tierra de calibre menor a 6 AWG deben alojarse en tubo coundit
metlico rgido, o metlico intermedio, o conduit rgido no metlico, o
tubera elctrica metlica o en cable blindado. ELECTRODO DEL SISTEMA
DE PUESTA A TIERRAEl electrodo es un elemento que se introduce en
el terreno y que facilita el paso al, o desde el suelo de cualquier
carga elctrica operando como el medio de contacto o empalme entre
el sistema elctrico y los equipos con la tierra fsica o suelo.La
seccin 250 de la norma NTC 2050, parte H, describe las condiciones
de instalacin del electrodo de puesta a tierra, el articulo 250 81
describe la relacin entre los distintos componentes metlicos de la
edificacin o estructura con los electrodos de puesta a tierra.El
artculo 250 83 c) establece una longitud mnima para electrodos de
barras y tuberas de 2.40 metros y una seccin transversal
dependiendo del material y forma del electrodo, as: Para barras de
hierro o acero el dimetro mnimo ser de 15.87 mm, para tubos o
conductos el dimetro mnimo ser de 19 mm y para metales no ferrosos
(cobre) de 12.7 mm.No se permiten electrodos de Aluminio.El
electrodo de puesta a tierra debe cumplir con los requisitos
citados en la norma NTC 2050articulo 250 81, 250 83 y 250 84. La
tabla 22 en el RETIE muestra los requisitos para electrodos de
puesta a tierra.El RETIE establece que: Los fabricantes de los
electrodos de puesta a tierra deben garantizar que la resistencia a
la corrosin de cada electrodo, sea de mnimo 15 aos contados a
partir de la fecha de instalacin, e informar al usuario si existe
algn procedimiento especifico que debe ser tenido en cuenta para su
instalacin. METODO DE IDENTIFICACION DE LOS CONDUCTORESEl articulo
11, numeral 4 del RETIE indica el cdigo de colores para conductores
aislados con el fin de evitar accidentes por errnea interpretacin
de los niveles de tensin (tensin elctrica) y unificar los criterios
para las instalaciones elctricas como se indica en la tabla 13 en
el RETIE.SISTEMAMONOFASICOTRIFASICO
TENSIOINES NOMINALES120 V240/120 V208/120 V
CONDUCTORES ACTIVOS1 FASE, 2 HILOS2 FASE, 3 HILOS3 FASE, 4
HILOS
FASESNEGRONEGRO Y ROJOAMARILLO, AZUL Y ROJO
NEUTROBLANCOBLANCO BLANCO
TIERRA DE PROTECCIONDESNUDO O VERDEDESNUDO O VERDEDESNUDO O
VERDE
TIERRA AISLADAVERDE AMARILLOVERDE AMARILLOVERDE AMARILLO
Para el RETIE es valido como requisito el color propio de cada
acabado exterior del conductor o en su defecto, su marcacin debe
hacerse en las partes visibles con pintura, con cinta o rtulos
adhesivos del color respectivo. Este requisito es tambin aplicable
para conductores desnudos, como barrajes.En el ejemplo que hemos
venido desarrollando de una vivienda unifamiliar se identificar la
fase de todos y cada uno de los circuitos ramales e incluso el del
alimentador con color negro, y para el conductor de neutro con
color blanco.El conductor de continuidad o tierra de proteccin su
color ser verde, esto segn la norma NTC 2050 310 12.Los cables o
alambres aislados utilizados en baja tensin deben ser marcados segn
el RETIE en forma indeleble y legible (ver norma NTC 1332), con la
siguiente informacin: Calibre del conductor en Kcmil, AWG o en mm2
Material del que esta hecho el conductor Tipo de aislamiento Tensin
nominal Razn social o marca registrada del fabricanteEsta marca se
debe repetir a intervalos no mayores de 63 centmetros, se acepta en
alto relieve o impreso, tambin se acepta en bajo relieve siempre y
cuando no se reduzca el espesor del aislamiento por debajo del
mnimo establecido en el reglamento. SELECCIN DE LA TUBERIA
CONDUITLa canalizacin es el sistema diseado y empleado para
contener (alojar) los conductores, mediante la utilizacin de ductos
o tuberas.DUCTO TUBERIA es un cuerpo cilndrico cerrado, diseado
especialmente para que pasen por su interior los conductores.Los
ductos pueden ser metlicos y no metlicos.No es conveniente pasar
por un tubo un solo conductor o un haz de conductores de la misma
fase, ya que se puede producir en el ducto corrientes inducida, que
generen calor hasta daar el aislamiento de los conductores, sino
que deben colocarse conductores pertenecientes a diferentes fases,
que anulen mutuamente sus campos magnticos, eliminando as el
peligro sealado.En el diseo elctrico es necesario saber dimensionar
la cantidad mxima de conductores que pueden ir dentro de una
canalizacin, par poder ser transportados con comodidad sin
atascamientos, y por ende producir una elevacin de la temperatura,
entre otros. Adems, la norma tcnica Colombiana lo exige y es de
obligatorio cumplimiento realizar bien esta prctica.Los conductores
estn limitados en su capacidad de conduccin de corriente por los
siguientes factores Calentamiento en aislamiento, por lo tanto hay
limitaciones de tipo trmico. Numero de conductores por ductoDebido
a estas limitaciones trmicas, el nmero de conductores por ducto se
limita, permitiendo un arreglo de conductores de acuerdo a la
seccin del tubo conduit y a la seccin total de los conductores, a
esta relacin se le llama FACTOR DE RELLENO O FACTOR DE FORMA.FACTOR
DE FORMA = FF = SCONDUCTORES: sumatoria de la seccin de los
conductores en mm2 en Pulgadas2.STUBO: seccin del tubo conduit en
mm2 en Pulgadas2.En el capitulo 9, tabla 1 de la norma NTC 2050, se
indica la mxima ocupacin que los conductores pueden utilizar de
espacio en un ducto; a esto se le llama FACTOR DE FORMA.NUMERO DE
CONDUCTORESUNODOSTRES4 O MAS
TODOS LOS TIPOS DE CONDUCTORES53%31%43%40%
De acuerdo con este criterio de ocupacin o llenado, el apndice
C, tabla 11, de la norma NTC 2050 indica el nmero mximo de
conductores segn el tipo de aislamiento para tubo conduit rgido de
PVC tipo A.DUCTOS DE PVC Dimetro Nom. En pulgDimetro interno en
mmSeccin en mm2
18254
23415
130707
1 381133
1 441519
2552374
3825278
CONDUCTORES TW y THW (CONDUCTOR MAS AISLAMIENTO)No. AWGDimetro
en mmrea interior en mm2Ejemplo: Debemos pasar por un ducto tres
conductores No. 10 AWG y dos conductores No. 12 AWG. Qu dimetro
nominal debe tener el ducto correcto?Debemos hallar primero que
todo el rea de los conductores.
143.157.80
123.5710.00
104.1113.30
85.5424.10
67.1540.20
48.2353.20
29.5872.00
1/012.31119.00
2/013.33140.00
rea de los conductores N. 10 AWG: rea de los conductores N. 12
AWG:3 x 13.30 = 39.90 mm2 2 x 10.00 = 20.00mm2El rea total de los
conductores es: 39.90 mm2 + 20.00mm2 = 59.90 mm2Aplicando la norma
tenemos: Como son cinco conductores, el rea total hallada debe
corresponder al 40% del rea interna del tubo. Este porcentaje en un
ducto de es:FF = 0.40 = , despejando tenemos: S conductores
calculada = 0.40 x 254 = 101.60 mm2 mm2 % 254100 X= = 40%
101.6X
En conclusin un ducto de pulgada, en principio es suficiente. Un
tcnico debe saber decidir, teniendo presente otras variables que se
le puedan presentar (como el numero de curvas que pueda haber entre
una caja y otra), si debe dejar los clculos obtenidos de acuerdo a
la norma, o es mejor tomar como rea interna utilizable solamente el
30% o un 35%, eso va de acuerdo a su criterio.Ejemplo:Calcular el
tamao del tubo conduit necesario para contener a los siguientes
conductores con aislamiento THW: 2 NUMERO 10 AWG, 4 NUMERO 8 AWG, 3
NUMERO 6 AWG.Solucin:CALIBRE AWGCANTIDAD
CONDUCTORESAREA/CONDUCTORMAS AISLAMIENTOAREA TOTAL
10213.3026.60
8424.1096.40
6340.20120.60
TOTAL9243.60
Con 9 conductores en total que van por un ducto, entonces
utilizamos el factor de relleno para mas de 4 conductores por ducto
que corresponde a un 40%.S tubo = = = 708 mm2, el dimetro ser: d =
= 30 mm. S conductores calculada = 0.40 x 707 = 283 mm2 mm2 %
707100 X= = 40% 283XEl tamao del tubo conduit requerido equivalente
de 1 pulgada, es decir 30 mm de dimetro.CONCLUSIONES El
cumplimiento de los requisitos del reglamento tcnico de
instalaciones elctricas RETIE y de las especificaciones del cdigo
elctrico colombiano, norma NTC 2050, minimiza o elimina los riesgos
de origen elctrico y garantiza la seguridad de las instalaciones,
de las personas, de la vida animal y vegetal, como objetivo
fundamental del RETIE. Las nuevas instalaciones, las ampliaciones y
remodelaciones deben hacerse de tal forma que cumplan con
lineamientos del RETIE y provean la seguridad requerida. Este
documento que he elaborado es un compendio y resumen de muchas
fuentes de investigacin tomadas de textos, seminarios y sobre todo
de la experiencia personal. Este documento se desarroll con un
documento, tomando como base un ejemplo tpico de una vivienda
unifamiliar, en donde se hicieron clculos de protecciones, tanto
del alimentador como de los circuitos ramales, calibre de
conductores, sistema de puesta a tierra, regulacin de tensin, etc,
los cuales tienen como requisito de carcter obligatorio y de
estricto cumplimiento segn el RETIE. Los diferentes tpicos que se
tocaron a la hora de realizar un proyecto de instalaciones
elctricas domiciliarias son de informacin y formacin y por lo
tanto, el documento es simplemente una gua, es decir, su utilizacin
y aplicaciones son responsabilidad del personal encargado del diseo
y/o la construccin de la obra elctrica.