CALCULO DE CARGAS OSCAR IVAN GOMEZ
SENA
INSTALACIONES ELECTRICAS DOMICILIARIAS
SEGUNDA SEMANA CARGA DE TRABAJO ELECTRICA
2015 MARZO
MEMORIAS
DE
CÁLCULO
PARA
UN
PLANO
DE
VIVIENDA
RESIDENCIAL
1. Aplicar el diseño recomendado de acuerdo al RETIE y referenciando también el material de apoyo (tomar cada sección de la vivienda y plantear detalladamente el diseño eléctrico (proyección carga) de acuerdo a la normatividad). a. Cargas de alumbrado para la vivienda: La carga mínima de alumbrado por metro cuadrado de superficie del suelo, no debe ser menor a la especificada en la Tabla 220.3.b de la NTC2050: Carga
total
de
alumbrado
=
Área
*
Carga
unitaria
La carga unitaria de una vivienda está establecida en 32VA/m2 según la tabla 220.3.b) d la
NTC2050.
140m2
*
En 32VA/m2
este =
caso: 4480
VA
b. Número de circuitos ramales de alumbrado: Según el artículo 220-4.a “El número mínimo de circuitos ramales se debe establecer a partir de la carga total calculada y la capacidad nominal de los circuitos utilizados. En todas las instalaciones, el número de circuitos debe ser suficiente para alimentar la carga conectada.” En el caso de iluminación: La
capacidad
nominal
de
los
circuitos
ramales
se
considera
en
1500VA.
o sea 3. Se aproxima al valor más cercano (en este caso, 3). Esto quiere decir que tendremos 3 circuitos ramales de iluminación general. a. b. c. Carga de pequeños artefactos: b. De acuerdo al artículo 220.4.b) de la NTC2050 se debe instalar por lo menos dos circuitos ramales de 20A para tomacorrientes de artefactos pequeños.
c.
Habitaciones:
De acuerdo al CIDET en las habitaciones, por cada 9 m2 debe haber 2 tomacorrientes dobles. Para la habitación principal d. sería: o sea 5 Como las otras dos habitaciones tienen la misma área, tendrán el mismo número de tomas:
o
sea
3
c.ii.
Baños:
El CIDET indica que debe haber una toma adyacente a cada lavamanos estén o no en un baño, ésta debe ser GFCI y estar a más de 60 cm. de la puerta de la cabina de la ducha. Como en este caso hay dos baños, cada uno con una cabina de ducha y un lavamanos, habrán dos tomas GFCI en los baños (una en cada uno). c.iii.
Cocina:
“Se deben instalar tomas GFCI a cada lado del lavaplatos a una distancia máxima de 60 cm; en espacios de pared de mínimo 30 cm debe haber una toma, en los mesones debe haber una distancia de 1,2 m. máximo entre las tomas; en las penínsulas e islas mayores de 60 x 30 cm deben ir por lo menos un tomacorriente. Adicionalmente debe ir una toma obligatoria para el refrigerador, no es necesario que ésta sea GFCI”: CIDET. De acuerdo a esto: La
medida
de
cada
mesón
es
de
aproximadamente
3
m.
En el mesón donde está ubicado el lavaplatos solamente están ubicadas las 2 tomas GFCI. En el otro mesón se pueden ubicar 3 tomas a 0,5 m de altura del mesón. La isla tiene una medida mucho mayor que la mínima indicada por la norma, por esto se le instalan 2 tomas más (una a cada lado de la isla), y adicionalmente se instala una toma para el refrigerador. En c.iv.
total
se
instalaron
8
tomas
en
la
cocina. Patio:
Se destina este espacio como patio de ropas, así que de acuerdo al artículo
220.4.c) de la NTC 2050 debe haber un circuito independiente para lavandería y planchado. Para dar cumplimiento a esto, se instalan 2 tomas en el patio (una para planchado y la otra para lavadora). c.v.
Sala
–
comedor:
De acuerdo al CIDET, la distancia entre tomas debe ser de 3,6 m. sin contar espacios de puertas ni ventanas. Teniendo en cuenta esto, se logran ubicar 4 tomas a lo largo de toda la sala. c.vi.
Pasillo:
Según la norma 210.52.h) se debe instalar una toma en los pasillos y vestíbulos de más de 3m. Ya que este pasillo tiene 11m. de largo, se decide instalar una toma cada 3,6m de pared sin contar con zonas de puertas ni ventanas. Con base en esto, se añaden 3 tomas en el pasillo. Con Habitación Habitación Habitación Baño Baño Cocina: Sala Pasillo: Total:
base
en
lo
anterior
principal: 1: 2: 1: 2: –
5 3 3 1 1
8 comedor: 3 28
4
se
obtiene: tomacorrientes tomacorrientes tomacorrientes tomacorriente tomacorriente tomacorrientes tomacorrientes tomacorrientes tomacorrientes
Para este caso el requerimiento de la casa nos pide usar 28 tomacorrientes monofásicos, sin contar con las tomas de lavandería y planchado, duchas ni secadora. Adicional a esto, la potencia estimada (nominal) en cada toma es de 250 VA. Con esto:
Esto quiere decir que la potencia nominal de las tomas generales es de 7000 VA. Según el artículo 220.16.a) “En cada unidad de vivienda, la carga del alimentador se debe calcular a 1500 VA por cada circuito ramal de pequeños artefactos.” El número de circuitos ramales destinados a electrodomésticos pequeños se determina igual que la cantidad de circuitos ramales de iluminación. o
sea
5
Con esto se determina que serán 5 circuitos ramales de pequeños artefactos. d. Circuito de
lavandería
y
planchado:
El artículo 220.4.c) determina que debe haber otro circuito ramal de 20A para lavandería y planchado y no debe existir otras salidas adicionales. Además el artículo 220.16.b) determina que este circuito debe ser de mínimo 1500 VA. Con esto se determina que el consumo nominal del circuito de lavandería es 1500 VA. e.
Tomas
especiales:
Adicional a lo anterior, se requiere conectar una estufa trifásica, una ducha en cada baño y una secadora en el patio. e.i.
Duchas
baño
1
y
2:
De acuerdo al CIDET, las duchas deben ser conectadas en un circuito exclusivo y además la conexión debe ser a prueba de agua. Se considera que la potencia de cada ducha es de 3,5 kW. En
total
el
consumo
e.ii.
nominal
de
las
duchas
Secadora
es
de
7
kVA
eléctrica:
La NTC 2050 en el artículo 220.18 determina las condiciones para la conexión de secadoras eléctricas, la cual dice que la potencia nominal es de mínimo 5000 VA, o según la descripción de la placa de la secadora conectada. Además se aplican los factores de demanda de la tabla 220-18 de la NTC 2050. De
acuerdo
a
esto
tenemos:
En este caso solamente se instalará una secadora, el consumo básico es 5000 VA y de acuerdo a la tabla 220-18, el factor de demanda es el 100%. Esto quiere decir que el circuito ramal de la secadora tendrá una capacidad de 5000 VA. En este caso la secadora es bifásica. e.iii.
Estufa
eléctrica:
En la instalación se debe adicionar una toma para una estufa eléctrica con una potencia
nominal de 8000 W (8kVA o kW), de acuerdo al artículo 220.19 de la NTC 2050: “Se permite calcular el factor de demanda del alimentador para estufas eléctricas y otros artefactos de cocina de capacidad nominal superior a 1,75kW, según la Tabla 220-19 de la NTC 2050. Para las cargas calculadas de acuerdo con lo indicado en este Artículo, los kVA equivalen a kW.”. La tabla 220-19 indica que cuando la estufa tiene una potencia nominal mayor de 3,5 kW y menor a 8,75 kW, el factor de demanda aplicado a una sola estufa conectada es el 80%, con esto se obtiene:
Este
resultado
también
se
adiciona
a
la
potencia
total
de
la
instalación.
2. Formular el cuadro de cargas, teniendo presente el balanceo respectivo para las fases y manejando promedio de 1500 W a 1800 W por circuito ramales monofásicos. Para circuitos trifásicos o bifásicos, los circuitos ramales son independientes.
3. Presentar de manera clara, detallada, completa, ordenada el cálculo para cada uno de los circuitos ramales planteados en el cuadro de cargas, teniendo en cuenta las condiciones de cálculo de intensidad de acuerdo al sistema. A partir de los resultados obtenidos, determinar apoyados en la tabla 310-16 de la NTC 2050, el conductor a emplear, el ducto y la protección requerida para cada circuito ramal. a.
Circuito
1:
Iluminación
1:
Son 3 conductores THW no. 12, se recomienda usar este calibre mínimo para una instalación eléctrica. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. Adicionalmente, según el artículo 220.22.c) de la NTC 2050: “La corriente nominal de los dispositivos de protección contra sobrecorriente de los circuitos ramales que alimentan cargas continuas, como la iluminación de las tiendas y otras cargas similares, no debe ser menor a la carga no continua más el 125% de la carga continua. El calibre mínimo de los conductores del circuito ramal, sin aplicación de ningún factor de ajuste, deberá tener una capacidad de corriente igual o superior al de carga no continua más el 125 % de la carga continua”. Es decir: ,
protección
de
20
A
b.
Circuito
2:
Artefactos
pequeños
1:
Son 3 conductores THW no. 12, se recomienda usar este calibre mínimo para una instalación eléctrica, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. , c.
protección Circuito
de 3:
Artefactos
20 pequeños
A 2:
Son 3 conductores THW no. 12, se recomienda usar este calibre mínimo para una instalación eléctrica, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. , d.
protección Circuito
de 4:
Artefactos
20 pequeños
A 3:
Son 3 conductores THW no. 12, se recomienda usar este calibre mínimo para una instalación eléctrica, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. , e.
protección Circuito
de 5:
Artefactos
20 pequeños
A 4:
Son 3 conductores THW no. 12, se recomienda usar este calibre mínimo para una instalación eléctrica, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. , f.
protección Circuito
de 6:
20
Lavandería
y
A planchado:
Son 3 conductores THW no. 12, se recomienda usar este calibre mínimo para una instalación eléctrica, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. , g.
protección
de
Circuito
7:
20
A
Ducha
1:
Son 3 conductores THW no. 10, ya que este calibre soporta un máximo de 35 A, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. Protección h.
de Circuito
30 8:
A. Ducha
2:
Son 3 conductores THW no. 10, ya que este calibre soporta un máximo de 35 A, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de
½‘’. Protección i.
de Circuito
30 9:
A.
Secadora
eléctrica:
Son 3 conductores THW no. 10, ya que este calibre soporta un máximo de 35 A, además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 3 conductores se debe utilizar un ducto de ½‘’. Como la conexión es bifásica, la protección será de 2 breakers cada uno de 30 A. j.
Circuito
10:
Estufa
eléctrica:
Son 4 conductores THW no. 8, ya que este calibre soporta un máximo de 50 A, y se le aplica un factor de ajuste del 80% ya que por el ducto pasan 4 conductores, quedando cada conductor con una capacidad máxima de 40A. Además de acuerdo al artículo 210.21.b)2), el circuito se debe diseñar para el 80% de la corriente admisible. Según la tabla C9 de la NTC 2050, para THW y 4 conductores se debe utilizar un ducto de ¾‘’. La conexión a la estufa es trifásica, por lo tanto se determina que la protección serán 3 breakers de 40 A cada uno. 4. Teniendo presente el factor de demanda, presentar los cálculos respectivos y descriptivos para determinar la carga a utilizar y el respectivo cálculo del pin de corte (totalizador) y acometida parcial. a.
Carga
total
de
los
circuitos
de
alumbrado
y
artefactos
pequeños:
Carga de alumbrado: 4.480 Carga de pequeños artefactos: 7.000 Carga de lavandería y planchado: 1.500 Carga de duchas eléctricas: 7.000 __________ Total carga de alumbrado y artefactos pequeños: 19.980
VA VA VA VA VA
b. Cálculo del factor de demanda de alumbrado general y pequeños artefactos: La tabla 220-11 indica los factores de demanda que se deben aplicar a la carga total de alumbrado general; adicionalmente el artículo 220-16.b) indica que: “Se permite que estas cargas se incluyan con la carga de alumbrado general y se apliquen los factores de demanda permitidos en la Tabla 220-11 para las cargas de alumbrado general”. Como la carga total es de 19.980 VA, a los primeros 3000 VA se les aplica un factor del 100%, y a la carga restante (de 3.001 a 120.000 VA) un factor del 35%. Es decir: Aplicando
lo
Primeros 19.980 – ___________ Carga neta c.
3.000 3000 por
Carga neta Carga de Carga de ___________ CARGA
por
VA
la al
=
16980
alumbrado
Tamaño
La
Calculamos
mencionado
VA
y
artefactos:
alimentador
carga
220-11
tenemos:
100%: 3.000 al 35%: 5.493
pequeños
del
por alumbrado y la secadora la estufa
tabla
8.493
será:
pequeños artefactos: 8.493 (tabla 220-18): 5.000 (tabla 220-19): 6.400 20.343 la
VA
(acometida):
total
TOTAL:
VA VA
VA VA VA VA
acometida:
Adicionalmente de acuerdo a la tabla 310-16 de la NTC 2050 el calibre de los conductores para la acometida es: El alambre THW no. 6 AWG soporta máximo 65A cuando solamente hay 3 conductores o menos en el ducto. En este caso, en la acometida van 5 hilos (3 fases, 1 neutro y 1 tierra). Por esto, se aplica un factor de ajuste del 80% (cuando hay en un mismo ducto entre 4 y 6 conductores), es decir:
Como la corriente total que pasa por el totalizador es mayor que la soportada por el conductor, aumenta el grosor del conductor (disminuye el número del calibre), es decir, utilizamos un alambre THW no. 4 AWG:
Con esto definimos que utilizaremos para la acometida alambres THW no. 4 AWG y determinamos el valor del pin de corte (totalizador) que serán 3 cada uno de 60A. Según
la
tabla
C11
el
ducto
a
utilizarse
será
de
1¼”.
5. Elaborar diagrama unifilar simplificado con cada uno de los circuitos ramales determinados 6. Plantear detalladamente a través de un cuadro (ítem, elemento, unidad, características, valor unitario, valor total) la cantidad de obra para la instalación eléctrica para la vivienda residencial. Ítem Elemento Unidad Características Valor unitario Valor total 1 Tubería conduit 7 1¼'' 3m. PVC $ 5.300 $ 37.100 2 Tubería conduit 2 ¾" 3m. PVC $ 2.700 $ 5.400 3 Tubería conduit 80 ½'' 3m. PVC $ 1.990 $ 159.200 4 Terminales 112 ½'' PVC $ 160
$ 5 Terminales 2 ¾" $ $ 6 Terminales 2 1¼'' $ $ 7 Curvas 1 1¼'' $ $ 8 Curvas 81 ½'' $ $ 9 Curvas 2 ¾" $ $ 10 Uniones 31 ½'' $ $ 11 Uniones 5 1¼'' $ $ 12
17.920
PVC 200 400
PVC 800 1.600 90° PVC 1.000 1.000 90° PVC 350 28.350 90° PVC 800 1.600
PVC 150 4.650
PVC 900 4.500
Uniones 1 ¾" $ $ 13 Caja 15 PVC $ $ 14 Caja 47 PVC $ $ 15 Caja 1 PVC $ $ 16 Rosetas 15 4,5" $ $ 17 Interruptor 8 $ $ 18 Interruptor 2 $ $ 19 Pulsador 1
PVC 250 250 octagonal
1.100 16.500 rectangular
690 32.430 cuadrada
1.800 1.800
porcelana 1.100 16.500 sencillo
3.200 25.600 conmutable
3.800 7.600
$ $ 20 Tomacorriente 1 50A $ $ 21 Tomacorriente 1 50A $ $ 22 Tomacorriente 28 15A $ $ 23 Tomacorriente 4 20A $ $ 24 Toma 2 RJ11 $ $ 25 Toma 2 Impedancia: $ $ 26 Timbre 1 110 $
3.800 3.800 trifásica -
250V 40.600 40.600 bifásica
-
250V 32.950 32.950 monofásica
-
250V 3.500 98.000 monofásica
-
120V
GFCI 18.380 73.520
telefónica
sencilla
2
hilos 4.000 8.000
coaxial
TV 75Ω 2.900 5.800
bitonal -
din 150V;
don 79
dB 14.900
$ 27 Varilla 1 Cobre-cobre $ $ 28 Medidor 1 20-100A $ $ 29 Breaker 6 20A $ $ 30 Breaker 2 30A $ $ 31 Breaker 1 30A $ $ 32 Breaker 1 40A $ $ 33 Tablero 1 18 $ $ 34
14.900 polo
a
tierra 2,4m 89.900 89.900
trifásico
electromagnético calibrado 215.050 215.050 monopolar enchufable 6.900 41.400 monopolar enchufable 6.900 13.800 bipolar enchufable 22.900 22.900 tripolar enchufable 53.900 53.900
de circ.
distribución -
trifásico 194.900 194.900
Alambre 1 #12 $ $ 35 Alambre 1 #12 $ $ 36 Alambre 1 #12 $ $ 37 Alambre 1 #12 $ $ 38 Alambre 1 #12 $ $ 39 Alambre 1 #12 $ $ 40 Alambre 2 #12 $ $ 41 Alambre 1
THW 600V
amarillo rollo
THW 600V
amarillo rollo
THW 600V
THW
THW
THW
THW
20m 22.900 22.900 blanco
rollo
THW
50m 55.900 55.900 rojo
rollo
600V
100m 90.900 90.900 rojo
rollo
600V
50m 55.900 55.900 rojo
rollo
600V
20m 22.900 22.900 azul
rollo
600V
50m 55.900 55.900
100m 90.900 181.800 blanco
#12 $ $ 42 Alambre 11 #10 $ $ 43 Alambre 11 #10 $ $ 44 Alambre 20 #4 $ $ 45 Alambre 20 #4 $ $ 46 Alambre 20 #4 $ $ 47 Alambre 20 #4 $ $ 48 Cable 10 RG6 $
600V
rollo
THW 600V
THW 600V
THW 600V
THW 600V
THW 600V
THW 600V
50m 55.900 55.900 amarillo metro 1.400 15.400 azul metro 1.400 15.400 amarillo metro 4.755 95.100 azul metro 4.755 95.100 rojo metro 4.755 95.100 blanco metro 4.755 95.100 coaxial
blanco
metro 700
$ 49 Alambre 15 2 $ $ 50 Pin 1 60A $ $ TOTAL $ Mano $ Imprevistos $ TOTAL $ 3.321.617
7.000 ATT hilos 450 6.750 de
corte -
de
obra
tripolar atornillable 51.900 51.900 MATERIALES 2.290.770 (40%) 916.308 (5%) 114.539 OBRA
