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CONTENIDO I. TABLEROS Y CENTROS DE CARGA 1. Definición. 2. Características de Centros de Cargas Monofásicos. 3. Recomendaciones para la Instalación y Mantenimiento de Centros de Carga.
II. BALANCEO DE CARGAS ELÉCTRICAS 1. Definición. 2. Cuadro de Cargas. 3. Procedimiento para balancear cargas eléctricas.
III. EJERCICIOS 1. Diseños de Cuadros de Carga.
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I. TABLEROS Y CENTROS DE CARGA 1. Definición En cualquier instalación eléctrica, el punto de conexión después del medidor de energía eléctrica, lo constituye el tablero de distribución, también conocido como “Centro de Carga” . Todo tablero de distribución debe de cumplir con las siguientes funciones: ⇒
Distribuir la energía eléctrica en varios circuitos
⇒
Proteger cada circuito ramal contra cortos circuitos y sobre cargas.
⇒
Proveer de un medio de desconexión, para cada circuito ramal, o todos los circuitos que forman parte de la instalación eléctrica.
2. Características de Centros de Cargas Monofásicos Características
Especificaciones Técnicas del Fabricante
1∅ / 3 hilos, 240/120 VAC No. Fases y Voltaje
No. Espacios
1, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 20, 24, 30 y 40.
Capacidad en barras (Amp.)
40, 70, 100, 125, 150 y 200
Protección Principal
Si la corriente demandada ≥ 100 Amp.
Capacidad de la Protección, circuito ramal de 1P ^ 2P
15, 20, 30, 40 y 50 Amp.
Vmáx aislamiento en barras
600 VAC
Tipo de Montaje
Superficial y empotrado
Las partes más características de un tablero son el número de espacios de que dispone para colocar las protecciones y la capacidad en amperios, que pueden soportar sus barras. Con el objeto de poder interpretar el esquema de una instalación, es necesario presentar los tableros de una forma simple, sin lugar a confusiones. La forma de representar un tablero es como se muestra en la siguiente figura:
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Figura 1: Modelo esquemático de Centro de Carga
Las partes del modelo esquemático son: a. Main: Protección general del tablero. Se recomienda en aquellas instalaciones cuyo consumo sea superior o igual a los 100 Amperios. b. Barra: Llamada “Barra de Distribución”, literalmente es una barra de aluminio que posee el tablero, a esta se conectan internamente todas las protecciones. Los tableros pueden ser de 1, 2 ó 3 barras; se designan según la corriente máxima que soportan. c. Espacios: Lugar donde se colocan las protecciones termo magnéticas en el tablero. d. Neutro: Llamada “Barra de Neutro” ó “Tierra” es la bornera donde se conecta la línea neutra que viene de la compañía distribuidora de electricidad y se distribuye hacia la instalación. e. Polo: Se designa así a cada una de las fases ó el neutro; para este último caso se dice “Polo Tierra” .
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3. Recomendaciones para la Instalación y Mantenimiento de Centros de Carga a. El centro de carga debe estar ubicado lo más cerca posible de la red de distribución eléctrica comercial. b. La altura de montaje del centro de carga no deberá ser mayor a 1.8 mt. comprendido desde el nivel de piso terminado (NPT) hasta la ubicación de la protección eléctrica más alta del tablero seleccionado. c. El número de espacios del tablero debe ser adecuado a las necesidades de la carga proyectada, dejando una cantidad de espacios libres para futuras ampliaciones (Dejar 1 espacio libre por cada 5 espacios ocupados). d. Todo centro de carga al menos debe tener 3 rutas de canalización para conducir el alimentador principal, circuitos ramales y puestas a tierra. e. Se debe proyectar centros de carga de al menos 4 espacios en viviendas como mínimo, para el manejo de cargas de iluminación, artefactos, carga inductiva y calor; si el servicio es a 120 VAC, y 8 espacios si el servicio es a 240 VAC, todos debidamente aterrizados y referenciados a la puesta del centro de carga. f.
Si no se cuenta con una barra física en el centro de carga para la puesta a tierra principal y de circuitos ramales, es factible ubicarlos en la barra del neutro (tanto el hilo de puesta a tierra como los hilos ramales para su conexión física a la red).
g. Todo centro de carga debe poseer puesta a tierra lo más cerca posible a su lugar de montaje, uniéndose físicamente el hilo de neutro con el hilo de puesta a tierra principal, el cual se establece que sea cable THHN # 8 AWG, unido por medio de cepo a la barra de conexión 5/8” x 8 pies, dispuesta por debajo del piso, a 30 cm. de profundidad. h. Si la instalación demanda una corriente mayor ó igual a 100 Amp. es necesario que el centro de carga posea interruptor principal “Main”.
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II. BALANCEO DE CARGAS ELÉCTRICAS 1. Definición Balancear las cargas en los tableros de distribución es de gran importancia en el diseño de toda obra eléctrica, porque permite cargar la fuente de potencial en una forma equitativa. El balanceo consiste en distribuir las cargas de tal forma que cada una de las fases demande un valor de corriente similar. Un balanceo de cargas eficiente, representa economía en la adquisición de equipos de distribución y protección, ya que la carga determina la capacidad de los equipos. El balanceo de cargas se hace a través de un “Cuadro de Cargas”.
2. Cuadro de Cargas El Cuadro de Cargas es la representación esquemática del tablero de distribución de una instalación eléctrica, en el que se colocan las características de cada uno de los circuitos y del tablero mismo. Poder entender e interpretar la información del cuadro de carga, es entender toda la parte de la instalación. Las partes del cuadro de carga son: a. Tablero: TGLT indica el tipo de cargas que controla el tablero, para este caso TGLT son las siglas de “Tablero General de Luces y Tomas”. Otra designación puede ser TGLF que significa “Tablero General de Luces y Fuerza”. El dibujo en el cuadro en esta columna representa la conexión física de los espacios del tablero a las barras. b. No. de Ckto. (Número de Circuito): Es el número correlativo que el diseñador electricista asigna a cada uno de los circuitos de la instalación. c. Espacios Ocupados: son los números de espacios que utiliza el circuito. Los números se asignan correlativamente de izquierda a derecha y de arriba abajo. d. No. de Polos: Se refiere al número de polos ó fases que emplea el circuito ramal. e. Voltaje: Es el voltaje al que opera en circuito ramal. f.
No. de hilos: Es el número de conductores, incluidos el neutro y la polarización,
que salen
del tablero para el circuito.
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g. Carga Instalada (Watts): Es el total de la potencia instalada. h. Amperios (A y B): Es la corriente demandada por el circuito por cada una de las fases. En cada columna (A ó B) se colocan los amperios que demanda cada fase de acuerdo a la posición del circuito, según el espacio seleccionado. Por ejemplo si el espacio ocupado es el número 2, la corriente demandada será ubicada en la barra A; si el espacio es el número 8, la corriente se ubicará en la barra ó fase B. Para saber a que fase corresponde la corriente del circuito de acuerdo al espacio ocupado, debe referirse al esquema ubicado en la columna ‘Tablero”. i.
Protección: En esta parte se coloca el valor empleado por la protección del circuito, indicando el número de polos con que cuenta (1, 2 ó 3).
j.
Calibre de Conductor: Se coloca el tipo y calibre de conductor que sale del tablero al circuito ramal (alimentador del circuito ramal).
k. Descripción de la Carga: Se hace una breve descripción de la carga indicando, de ser posible, la ubicación física de la misma (habitación, piso, sector, etc.). l.
Carga Instalada: Se realiza la suma de las columnas “Carga Instalada” y “Amperios”, los resultados se ubican en estas casillas.
m. Reserva: Toda instalación se diseña con un margen de reserva para las futuras ampliaciones, usualmente se emplea un 20% ó 25% extra de reserva. n. Total Instalado: Es la suma de las casillas “Carga Instalada” y “Reserva”. o. Factor de Demanda: Es la ubicación que existe entre la demanda máxima de una instalación ó parte de ella, y la carga total conectada en dicha instalación o parte de la misma. Para simplificar los cálculos se emplea un valor fijo del 80%. En esta casilla por tanto se colocará el valor de 0.8. p. Total Demandado: Es la demanda total de la instalación. Se obtiene multiplicando el “Total Instalado” por el “Factor de Demanda”. q. Servicio: Indica el tipo de servicio que alimenta a la instalación, por ejemplo: Sistema Monofásico (1∅) Trifilar 120/240 VAC.. r.
Espacios: Es el número de espacios que tiene el tablero.
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s. Terminales: Se coloca el tipo de terminales que emplea el tablero. t.
Barras: Se indica la capacidad en amperios de las barras del tablero.
u. Gabinete: Se coloca el modelo de gabinete del tablero. v. Sello: Este espacio se reserva para colocar el sello de la empresa ó de la persona que realiza el diseño ó la obra. w. Alimentador: Se especifican las características de los conductores empleados en el alimentador.
3. Esquema de Cuadro de Cargas Monofásico Trifilar 120/240 VAC
3. Procedimiento para balancear Cargas Eléctricas Para balancear la carga en el Cuadro de Carga, se verifica que la diferencia entre las corrientes de las fases A y B no exceda el 10%, del valor menor de las corrientes.
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La formula para calcular este desbalance es:
Ejemplo: Si la suma de todas las corrientes de los circuitos instalados en la fase A es 30 Amp, y la suma de todas las corrientes de los circuitos instalados en la fase B es 10 Amp, verificar si estas barras están balanceadas.
Solución: Aplicando la fórmula anterior: % ���������� = �(30 A�� � 10 A��) � (10 A��)� � 100 �� ���������� �� �� 200%, ��������������� ��� ��� ��������� ��� ������, �� ��� �� ����� ����������� ��� ��������� �� ��� ������. ���� ���� ���� �� ���������� �� ������� �������� ���� �� ��������, ����� �� ����� A ����� �� ����� �; ��� ���� �� ������� �� �� ��������� ������.
A���� ��� ���������� �� ��� ����� A � � ����� �����������, �� ���������� �� ���������� �� 0 %.
�������� ��� �� % �� ���������� ������ ��������� �� ����� ��� ����� ��� ������� �� �� ��%�
Para calcular la Corriente del Alimentador del tablero, con el valor final de las corrientes de barras, primero se realiza el siguiente cálculo:
El valor resultante de corriente, se multiplica por 1.25, para obtener un valor de seguridad del 25%, luego se busca en la tabla correspondiente, el conductor capaz de conducir esta corriente.
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III. EJERCICIOS DISEÑO DE CUADROS DE CARGA Realizar los siguientes ejercicios de cálculo de cuadros de carga.
A. Construir un cuadro de carga, para una instalación eléctrica que contiene lo siguiente: ��� ����
����������
��� ��������
1
���A����������
9
2
���A����������
5
3
���A����������
8
4
�����A��A� �� 100 �
10
5
�����A��A� �� 100 �
9
6
��������A���
1
�����A��A� �� 100 �
3
���A����������
2
�����A
1
7 8�9
B. Construir un cuadro de carga, para una instalación eléctrica que contiene lo siguiente: ��� ����
����������
�������� (�����)
1
���A����������
2600
2
�����A��A� �� 100 �
1000
3
�����A��A� �� 200 �
2000
����������
��� ��������
4
��������A���
�
5�6
���A���A
1
7�8
�����A
1
���� ������� �������
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C. Según el diseño de una instalación eléctrica residencial, se tienen proyectadas las siguientes potencias instaladas, completar el diseño, construyendo el cuadro de carga y balancear las cargas de modo que no haya una diferencia mayor al 10% entre las barras del tablero.
Iluminación (12 luminarias de 200 w)
6800 w
Tomacorrientes
5000 w
Circuitos combinados (5 luminarias de 100 w y 5 tomacorrientes)
1100 w
Cocina
8000 w
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