orlando diaz muñoz informe

Universidad de Puerto Rico

Recinto Universitario de Mayagüez

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computadoras

Proyecto

Por:

Orlando Díaz Muñoz (843-10-2184)

Para:

Agustín A. Irizarry Rivera

Fecha:

6 de noviembre de 2015

Procesos a realizar

1. Calcular área residencial del primer y segundo piso para obtener carga general. Luego

decidir en cuantos circuitos ramales se va a dividir.

2. Determinar las cargas continuas y no continuas. Luego aplicar factor de 125% a cargas

continuas.

3. Asignar la carga correspondiente del “laundry”.

4. Calcular la potencia, voltaje y corriente de los equipos que no están dentro de las cargas

de la cocina, “laundry” y general.

5. Determinar tamaño de los conductores de cada ramal.

6. Determinar conductor del alimentador, “grounding” y “grounded” del panel de

distribución.

7. Escoger la protección de sobre corriente para el panel.

8. Escoger lugar del panel y contador.

9. Determinar si la conexión del contador con la autoridad va a ser soterrada o aérea

considerando el reglamento complementario al código eléctrico nacional.

10. Determinar cantidad y tipo de cajas para luces, interruptores y receptáculos de 120 V y

240 V.

11. Escoger lugar a ubicarse los compresores de los aires y futura instalación del calentador

de agua solar.

Parte 1

El artículo 220.12 establece que el área calculada con las dimensiones exteriores y no incluye

“open porches”, garajes ni cualquier otro espacio sin utilizar o espacio para uso fututo.

Area1 = (23.43*48.43) + (6.58+24.33) = 1294.81 𝑓𝑡2

Area2 = (45.75*12) + (5.525*4.69*3) + (8.75*5.83) + (4.35*5.08) = 699.847 𝑓𝑡2

PA1 = 1294.81 * 3 = 3884.43 VA

PA2 = 699.847*3 = 2099.54 VA

P = PA1 + PA2 = 5983.97 VA ≈ 6000 VA

Cargas Continuas y No Continuas

En el artículo 100 se define una carga continua aquella en donde se espera que el máximo

de corriente del equipo este continuamente durante tres horas o más. En el artículo 210.19

(A) (1) dice que los conductores del equipo deben soportar el máximo amperaje y de ser

carga continua deben soportar el 125% de la corriente máxima del equipo.

Equipos de carga continua:

1. Nevera

2. Secadora

3. Estufa

4. Calentador

5. “Laundry”

6. Aires acondicionados

Equipos de carga no continua:

1. Lavaplatos

2. Cocina

3. Motor de garaje

4. Trituradora

Secadora

En el artículo 220.54 establece que se le asigna un mínimo de 5000 VA a toda secadora

eléctrica siempre y cuando el “nameplate” no especifique un consumo mayor. En este caso se

considera un factor de demanda de 100% ya que es solo una secadora. El porciento de demanda

para este este equipo se encuentra en la tabla 220.54. La corriente seria 5000/240 = 20.83 A.

Según el artículo 210.8 A (10) establece que los receptáculos en el “laundry” tienen que ser

“ground fault” pero para 240 V en Puerto Rico hasta el momento no están disponibles. Este

equipo es de carga continua por lo tanto la ampacidad mínima del cable que lo alimenta es de

20.83*1.25 = 26A. Por lo tanto utiliza un disyuntor de 30A. El conductor es 10 AWG para vivo,

neutral y “grounding”.

Enseres # Ramales Potencia

(VA)

Voltaje

(V)

Corriente

(A)

Tamaño del

disyuntor

(A)

Secadora 1 5000 240 20.83 30

Nevera

Según el artículo 210.8 (B) (2) dice que los receptáculos en la cocina deben ser GFCI y

en el artículo 210.52 (B) (1) dice que el receptáculo no tiene que ser GFCI. Para la nevera se

utiliza un circuito ramal aparte al de la cocina de 15 A o 20 A. La carga de la nevera está incluida

en la carga de los ramales de la cocina. Este equipo es de carga continua por lo tanto la

ampacidad máxima del cable que lo alimenta es de 8.33*1.25 = 10.41A. El conductor es 14

AWG para vivo, neutral y “grounding”.

Enseres # Ramales Voltaje (V) Tamaño del disyuntor

(A)

Nevera 1 120 15

Lavaplatos

En el artículo 210.8 (A) (6) dice que los enseres como lavaplatos, trituradora y enseres de

desecho no requieren que sean GFCI ya que no son “countertop”, pero en el artículo 210.8 (D)

dice que receptáculos para lavaplatos en la cocina tienen que ser GFCI. Nuestro lavaplatos

consume 1200 VA y trabaja con 120 V. Por lo tanto consume 10 A. Pero en el artículo 210.8 (B)

establece que los receptáculos en la cocina tienen que ser de 15 A o 20 A. El conductor es 14


Enseres Potencia (VA) Voltaje (V) Corriente (A) Tamaño del

disyuntor (A)

Lavaplatos 1200 120 10 15

Cocina

El articulo 220.52 (A) establece que las cargas en la cocina tiene que ser calculado a 1500 VA

para cada circuito ramal de dos cables para enseres pequeños. En el 210.52 (B) (1) y 210.52 (B)

(2) establece que la cocina, despensa, comedor, área de desayuno o áreas de comida deben estar

conectadas en al menos dos circuitos ramales y no pueden conectarse con otros receptáculos

fuera de estas especificaciones. Por lo tanto tendría una carga total de 2*1500 = 3000 VA ya que

sería uno para cocina, otro para comedor y otro para la nevera solamente. Los disyuntores a

utilizarse para los circuitos ramales de cocina y comedor serian de 20 A y 15 para la nevera. Se

escoge 20 A porque la realidad es que las personas conectan más de lo que deben en los

receptáculos por lo que si se escoge el de 15 A el disyuntor estará activando su mecanismo de

protección más de lo que se quisiera. El conductor es 12 AWG para vivo, neutral y “grounding”.

Enseres # Ramales Potencia

(VA)

Voltaje (V) Corriente (A) Tamaño del

disyuntor (A)

Cocina 2 3000 120 8.33 20

“Laundry”

El articulo 220.52 (B) dice que una carga de no menos de 1500 VA se debe asumir para cada dos

cable de un circuito ramal. En el 210.52 (F) establece que el circuito ramal del “laundry” es de

20 A. Según el artículo 210.8 A (10) establece que los receptáculos en el “laundry” tienen que

ser “ground fault”. Este es de carga continua por lo tanto la ampacidad mínima del cable que lo

alimenta es de 12.5*1.25 = 15.62A. Por lo tanto utiliza un disyuntor de 20A. El conductor es 12



disyuntor (A)

“Laundry” 1500 120 12.5 20

Estufa

El articulo 220.55 nos permite calcular la carga de estufas, hornos de pared, “counter – mounted

cooking units” y otros aparatos de cocina individualmente de más 1.75 KW con la tabla 220.55.

Nuestro caso es para una estufa de 14 KW a la cual ni la columna A, B y C le aplica, pero si la

nota 1. La misma nos explica que para estufas de 12 KW – 27 KW se va a utilizar los 8000 KW

de los primeros 12 KW y adicional 5% de los 8000 KW por cada kilowatts adicional de los 12

KW. Por lo tanto tendremos 8000 + (.05*8000*2) = 8800 VA. El 220.55 nos establece KVA va a

ser equivalente a KW. El receptáculo de la estufa es 240V y 40 A mínimo según el artículo 210

(A) (3). En nuestro caso 8800/240 = 36.67 A. Este equipo es de carga continua por lo tanto la

ampacidad máxima del cable que lo alimenta es de 36.67*1.25 = 45.83A. Por lo tanto utiliza un

disyuntor de 50A. El conductor es 14 AWG para vivo, neutral y “grounding”. El conductor es 8



disyuntor (A)

Estufa 8800 240 36.67 50

A/C 24,000 BTU

Una consola de aire marca “Ductless” de 24,000 BTU consume 7.9 A y 240 V. Por lo tanto tiene

una carga de 240*7.9 = 1896 VA. Por lo tanto usar tres circuitos ramales individuales de 15 A.

Este equipo es de carga continua por lo tanto la ampacidad mínima del cable que lo alimenta es

de 7.9*1.25 = 9.87A. El conductor es 14 AWG para vivo, neutral y “grounding”.


disyuntor (A)

A/C 1896 240 7.9 15

Calentador de agua eléctrico de 60 galones

Este equipo es de carga continua por lo tanto la ampacidad mínima del cable que lo alimenta es

de 18.75*1.25 = 23.43A. Por lo tanto utiliza un disyuntor de 30A. El conductor es 10 AWG para

vivo, neutral y “grounding”.


disyuntor (A)

Calentador de

agua

4500 240 18.75 30

A/C 18,000 BTU

Las consolas de 16,000 BTU no pude encontrarlas en consolas por lo tanto utilice la más

cercana. Esta consola utilizada consume 6.7A y 240V. Por lo tanto tiene una potencia de 6.7*240

= 1608VA. Este equipo es de carga continua por lo tanto la ampacidad mínima del cable que lo

alimenta es de 6.7*1.25 = 8.37A. Por lo tanto utiliza un disyuntor de 15A. El conductor es 14



disyuntor (A)

A/C 1608 240 6.7 15

Motor del garaje y Trituradora

La tabla 430.248 provee la corriente de un motor según su caballaje con carga completa. Esta

tabla es para motores monofásicos. Para un motor de .5hp, 120V y 60 Hz, la corriente es 9.8 A.

El conductor es 14 AWG para vivo, neutral y “grounding”.


disyuntor (A)

Motor de garaje 1176 120 9.8 15

Cargas

Enser Potencia (VA)

Secadora 5000

Lavaplatos 1200

Cocina 3000

“Laundry” 1500

Estufa 8800

A/C 24,000 BTU (3) 5688

Calentador eléctrico 60 gal 4500

A/C 18,000 BTU (2) 3216

Trituradora 1176

Motor de garaje 1176

TOTAL 35256

Cables

El 240.4 (D) (1-7) establece los protectores de corrientes máxima para cable 18, 16, 14, 12 y 10.

(1) 18 AWG cobre. 7 A





Enser AWG cobre Disyuntor (A)

Secadora 10 30

Lavaplatos 12 15

Cocina 12 20

“Laundry” 12 20

Estufa 8 50

A/C 24,000 BTU (2) 12 15

Calentador eléctrico 60 gal 10 30

A/C 18,000 BTU (3) 12 15

Trituradora 12 15

Motor de garaje 12 15

El artículo 240.5 establece las condiciones de protección para enseres como la trituradora, el

motor de garaje y todos aquellos con cables para conectarse a un receptáculo. Los disyuntores

para 240 V son de dos polos y para 120 V de un polo.

Por lo tanto para ramales de 15 A y 20 A utilizar 12AWG, para ramales de 25 A y 30 A utilizar

10 AWG y para ramales de 50 A utilizar 8 AWG.

Nota: Dejar en cada empalme al menos 6 pulgadas de largo desde el borde de la caja hacia

afuera.

Nota: Los conductores, los neutrales y los “grounding” serán del mismo tamaño según la

tabla 250.122, 240.4 (D) (1-7) y tabla 250.102(C) (1).

Porción de cargas de luces a los cuales les aplica el factor de demanda

La tabla 220.42 establece que para viviendas los primeros 3,000 VA son a 100% pero de 3,001-

120,000 son 35% y de 120,000 en adelante son a 25%.

Las cargas de luces son “laundry”, cocina y carga general de luces y receptáculos.

P= 6,000+3,000+1,500=10,500 VA

PL=3,000+ (7500*.35)=5625 VA

Alimentador Método estándar

Enser Potencia (VA)

Cocina 3000

“Laundry” 1500

Carga general 6000

lavaplatos 1200

Secadora 5000

Estufa 8800

A/C 24,000 BTU (3) 5688


A/C 18,000 BTU (2) 3216

Trituradora 1176


Porción de cargas de luces 5625

“fastened in place” @ 75% 6039

TOTAL 34368

Alimentador Método opcional

Enser Potencia (VA)

Cocina 3000

Carga general 6000

Secadora 5000

Lavaplatos 1200

Cocina 3000

“Laundry” 1500

Estufa 14000


Trituradora 1176


Primeros 10000 VA 100% + restante @ 40 % 18620.8

A/C 24,000 BTU (3) 5688

A/C 18,000 BTU (2) 3216

TOTAL 27524.8

El conductor para el alimentador es escogido según el método opcional ya que este aplica para

alimentadores con más de 100 A y mejora el estimado del estándar. El estándar es

preferiblemente mejor utilizarlo para un alimentador de menos de 100 A. Por lo tanto el tamaño

del alimentador es AWG #3/0 ya que la ampacidad máxima de la carga total es 114.687A y se

toma el #3/0 para que haya un margen amplio por posibles cargas futuras no consideradas y por

la capacidad máxima del panel de distribución.

Panel de distribución

Según el artículo 408.3 (B) se debe estar en un lugar que no lo sobre caliente. El articulo 408.4

(A) notifica que el panel debe estar identificado con sus ramales y sus distinciones. Los paneles

no deben tener menos capacidad de amperaje que el alimentador. Para carga general e

iluminación son 16 circuitos ramales donde la ampacidad de cada uno está dada por 6000/16=

375, 375/120=3.125A. El panel de distribución debe ser instalado en un lugar céntrico por lo cual

se eligió el pasillo del primer piso.

# disyuntor Voltaje Tipo de dispositivo Ampacidad

disyuntor

Corriente

de la carga

“Bus

A”

“Bus

B”

B-1 120 Iluminación/baño2/pasillos 20 3.125 x

B-2 120 Iluminación/cuarto2/comedor/sala 20 3.125 x

B-3 120 Iluminación/cuarto1/baño1/master 20 3.125 x

B-4 120 Iluminación/”laundry”/marquesina/

cocina/porch2 20 3.125 x

B-5 120 Iluminación/recibidor/porch1 20 3.125 x

B-6 120 Receptáculo/cuarto1 20 3.125 x

B-7 120 Receptáculo/cuarto2 20 3.125 x

B-8 120 Receptáculos/pasillos 20 3.125 x

B-9 120 Receptáculos/GFCI/baño2 20 3.125 x

B-10 120 Receptáculos/master 20 3.125 x

B-11 120 Receptáculos/GFCI/baño1 20 3.125 x

B-12 240 Receptáculo/calentador de agua 30 23.43 x

B-13 240 Receptáculo/secadora 30 26 x

B-14 120 Receptáculo/lavadora 20 15.62 x

B-15 120 Receptáculo/GFCI/nevera 15 10.41 x

B-16 120 Receptáculo/sala 20 3.125 x

B-17 120 Receptáculo/GFCI/motor de garaje 15 9.8 x

B-18 120 Receptáculo/GFCI/trituradora 15 9.8 x

B-19 120 Receptáculo/GFCI/lavaplatos 15 10 x

B-20 120 Receptáculos/GFCI/cocina 20 8.33 x

B-21 240 “Junction box” A/C #1 15 9.87 x


B-23 120 Receptáculos/GFCI/garaje 20 3.125 x


B-25 120 Receptáculos/GFCI/”porch” 20 3.125 x



B-28 120 Receptáculos/comedor 20 8.33 x

B-29 240 Receptáculo/estufa 50 45.83 x

Total

espacios 18 19

Total

ampacidad 131.4 126.2

El panel de distribución a utilizarse es de 200 A y 54 espacios ya que hay 8 circuitos ramales de

240 V y estos ocupan 2 espacios para un total de 16 espacios y 22 espacios sencillos. Esto para

un total 38 espacios. Para corroborar que el panel está bien organizado el mismo debe tener un

porciento de desbalance máximo de 10%. Para esto se suman las corrientes de cada circuito

ramal del “bus A” y “bus B”. Luego se suman y se dividen entre dos para sacar el promedio.

Finalmente el promedio se le restan a cada total de cada “bus” y se escoge la desviación máxima.

El resultado será la desviación sobre el promedio y multiplicado por 100. En este caso es:

128.82, 2.64 y 2.05%.

Toma de Tierra

El 250.2 establece que todo equipo metálico requiere que esté protegido por una toma de Tierra.

La toma de Tierra para el panel de cargas es obtenido con una varilla galvanizada de 8ft y no

menos de 5/8 pulgadas de diámetro incrustada en la tierra justo debajo de donde se instalara el

contador según el 250.53. Según la tabla 250.66 el tamaño del cable toma de Tierra debe ser

AWG 4 de cobre ya que el cable del alimentador es AWG 3/0 y la tabla 250.102(C) (1) nos da el

conectado a Tierra (“grounded”).

Cajas para dispositivos

Tipos de cajas según el uso serán establecidas a continuación. La tabla 314.16 (A) nos da la

capacidad máxima de conductores por caja. Se utilizaran cajas metálicas por lo que deben estar

protegidas por “grounding”.

Iluminación Octagonal (4 x 1 ½)

Interruptores y receptáculos 120 V Device (3 x 2 x 2 ½)

Estufa Cuadrada (4 x 1 ½)

Secadora Cuadrada (4 x 1 ½)

Calentador de agua eléctrico Cuadrada (4 x 1 ½)

A/C Cuadrada (4 x 4 x 2) junction box weatherproof

Materiales

Material Cantidad Precio Total

“lamp holder” 23 1.64 37.72

Receptáculos GFCI 15A 4 13.97 55.88

Receptáculos GFCI 20A 15 15.98 239.7

Receptáculo 240 V 30 A 2 9.34 18.68

Receptáculo 240 V 50 A 1 9.78 9.78

Receptáculo 120 V 20 A dúplex 27 3.97 107.19

Homeline 200 A 40 espacios 1 229 229

Interruptor 3vias 15/20A 12 5.47 65.64

Interruptor doble 15A 1 9.34 9.34

Interruptor 3vias 15 A doble 2 15.98 31.96

Interruptor 4vias 15/20A 1 10.98 10.98

Caja Cuadrada (4 x 1 ½) 3 1.25 3.75

Caja Device(3 x 2 x 2 ½) 72 2.48 178.56

Caja Octagonal (4 x 1 ½) 21 2.94 61.74

Junction box weatherproof 5 8.97 44.85

Caja device (3 x 2 x 2 ½) 31 2.85 88.35

3/0 AWG stranded THHN negro 90.5 ft 3.09 279.65

12 AWG stranded THHN negro 500 ft 48.57 48.57

12 AWG stranded THHN blanco 1000 ft 97.14 97.14

12 AWG stranded THHN verde 1000 ft 97.14 97.14

12 AWG stranded THHN rojo 200 ft 40 40

12 AWG stranded THHN amarillo 200 ft 40 40










total 2139.15

NOTA: A los aires no se les instalo disconectivo ya que el disyuntor trabaja como uno.

Conductos

El conducto que conecta al contador con la toma de servicio es PVC SCH-40 ya que va por

dentro de la pared y el de la parte soterrada es PVC. El código complementario dice: “La

acometida soterrada desde la columna hasta la estructura a servirse podrá ser del largo necesario,

siempre que se mantenga la debida regulación de voltaje y se provea la protección eléctrica del

cable. La ruta de la acometida soterrada será dentro del terreno del solicitante del servicio. Tanto

la acometida soterrada como la columna permanecerán propiedad del solicitante del servicio. La

tubería de la acometida tendrá un mínimo de dos (2) pulgadas de diámetro.”, a diferencia de la

aérea que pide un largo máximo de 50 ft. La toma secundaria debe ir a una profundidad de 36

pulgadas. El calibre mínimo para acometida en sistemas soterrados es como sigue: Voltaje

secundario (600 voltios) — #2 AWG cobre, XLP o EPR; Voltaje primario (2,000-15,000 voltios)

— #2 AWG cobre, shielded, 15 KV, TRXLP o EPR. El largo de la toma secundaria soterrada, en

proyectos de desarrollo (ejemplo: urbanizaciones, etc.), no excederá de 150 pies desde el punto

de entrega hasta el contador.

La casa al ser de madera los conductos para los conductores de los enseres deben ser EMT para

ahorrarse el uso de disyuntores “arc fault” según el artículo 210.12(A) (5). Según el artículo

358.22 el porcentaje de llenado en el conducto será acorde con la Tabla 1 del Capítulo 9; para

esto también debemos conocer el área aproximada y diámetro aproximado del conductor dada en

la Tabla 5, pero con la Tabla C.1 del apéndice C del NEC determinamos cuantos conductores se

pueden poner por cada conducto dependiendo del tamaño del mismo ya que en esta tabla se

toman en cuenta ya las tablas 1,4 y 5 del Capítulo 9 del NEC.

Tamaño del

conductor

Tamaño del

conducto

Tipo de

conducto

Cantidad de

conductores por

conducto

14 ½” EMT 12

12 ¾” EMT 16

10 ¾” EMT 10

8 1” EMT 9

Acometida

3/0 1 ½ PVC SCH40 3

Soterrado

3/0 1 ½ PVC 3

Caída de voltaje

#

disyuntor

Corriente

de la

carga

Ampacidad

disyuntor largo r x %vd

B-1 3.125 20 44.5 0.178 0.006052 0.556571

B-2 3.125 20 47 0.188 0.006392 0.587839

B-3 3.125 20 55 0.22 0.00748 0.687897

B-4 3.125 20 124.7 0.4988 0.0169592 1.559651

B-5 3.125 20 97 0.388 0.013192 1.213201

B-6 3.125 20 62.5 0.25 0.0085 0.781701

B-7 3.125 20 58.5 0.234 0.007956 0.731673

B-8 3.125 20 31.5 0.126 0.004284 0.393978

B-9 3.125 20 27 0.108 0.003672 0.337695

B-10 3.125 20 65 0.26 0.00884 0.812969

B-11 3.125 20 38 0.152 0.005168 0.475274

B-12 23.43 30 32.5 0.078 0.004095 1.830057

B-13 26 30 12.5 0.03 0.001575 0.781074

B-14 15.62 20 16 0.064 0.002176 1.000258

B-15 10.41 15 28.25 0.1752 0.0041245 1.823817

B-16 3.125 20 48 0.192 0.006528 0.600347

B-17 9.8 15 48.5 0.3007 0.007081 2.947677

B-18 9.8 15 26.75 0.1659 0.0039055 1.625781

B-19 10 15 18 0.1116 0.002628 1.116309

B-20 8.33 20 24.5 0.098 0.003332 0.816812

B-21 9.87 15 33.75 0.2093 0.0049275 2.06587

B-22 9.87 15 50.25 0.3116 0.0073365 3.075851

B-23 3.125 20 26.75 0.107 0.003638 0.334568

B-24 9.87 15 27.5 0.1705 0.004015 1.683302

B-25 3.125 20 105.25 0.421 0.014314 1.316385

B-26 8.37 15 27.25 0.169 0.0039785 1.414504

B-27 8.37 15 15.75 0.0977 0.0022995 0.817557

B-28 8.33 20 50.25 0.201 0.006834 1.675297

B-29 45.83 50 15 0.0234 0.00195 1.076139

ALIMENTADOR

corriente largo R x %vd

114.687 44.5 0.01424 0.005073 1.733683

Apéndice

orlando diaz muñoz informe

Design