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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

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

Ingeniero Mecánico Electricista -CIP 67424

CARGA DE CIRCUITOS, DEMANDA Y FACTORES DE

DEMANDA

Bibliografia: CNE-UTILIZACION SECCION 050; CARGAS DE CIRCUITOS Y

FACTORES DE DEMANDA

08/07/2014 Ing. César López Aguilar 1


CONTENIDO

I. INTRODUCCION

II. DEFINICIONES

III. EVALUACION DE LA DEMANDA

IV. EVALUACION DE LA CAIDA DE TENSION

V. CARGA MAXIMA EN CIRCUITOS

VI. DEMANDA Y FACTORES DE DEMANDA

VII. PRACTICA DE COMPROBACION


I. INTRODUCCION

En las sesiones anteriores se ha diseñado la Instalación eléctrica,

teniendo en cuenta el plano de arquitectura, los métodos de

alambrado, el tipo de alumbrado, las salidas de alumbrado,

tomacorrientes, interruptores, las cargas especiales, los circuitos

derivados, etc.

En esta sección debemos evaluar la Demanda (kW) de la

instalación Eléctrica, que nos servirá para:

1. Calcular la caída de tensión, (V).

2. seleccionar la sección del conductor alimentador (mm²)

3. Seleccionar la protección (A)

4. Determinar el consumo de energía (kW.h)


Los conductores eléctricos en una instalación eléctrica se

encuentran en tres formas;

1. ACOMETIDA

2. ALIMENTADOR

3. CIRCUITOS DERIVADOS

Es muy importante saber cual es la Demanda para determinar la

sección del conductor.


II. DEFINICIONES

Energía (eléctrica). Magnitud de un suministro de energía

eléctrica, expresada en kilowatt hora, kW.h

Potencia, Magnitud de un suministro de energía eléctrica,

expresada en kilowatt o kilovolt ampere, kW, kVA

Potencia instalada. Suma de las potencias nominales de los

aparatos eléctricos instalados en las instalaciones del cliente.

Potencia conectada. Parte de la potencia instalada del cliente

que puede ser suministrada por el suministrador.

Potencia suscrita (contractual). Potencia, establecida mediante

un acuerdo, que el cliente no debe exceder según lo establecido en

las condiciones específicas de la tarifa.

Nota: Un dispositivo automático de corte puede impedir que el

cliente supere el límite de potencia suscrita.


Factor de simultaneidad; factor de coincidencia. Relación,

expresada como un valor numérico o como un porcentaje, de la

potencia simultánea máxima de un grupo de artefactos

eléctricos o clientes durante un período determinado; y la suma de

sus potencias individuales máximas durante el mismo período.

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

la red se está haciendo referencia.

Factor de carga. Relación, expresada como un valor numérico o

como un porcentaje, de la potencia máxima de una instalación o

grupo de instalaciones durante un período determinado, y la carga

total instalada de la (s) instalación(es).

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

de la red se está haciendo referencia.


Potencia en el momento de la punta de carga; potencial en el

momento de carga punta (máxima demanda). Magnitud de la

potencia establecida por un cliente, clase de cliente, o categoría de

consumo determinado, en el momento de la máxima demanda de la

red de suministro o durante un período de máxima demanda.

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

de la red se relaciona


Factor de utilización o Factor de Demanda. Relación, expresada

como un valor numérico o como un porcentaje, del consumo

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

consumo que podría generarse debido al uso permanente de la

potencia máxima o de cualquier valor particular específico de

potencia observada durante este período. Por ejemplo el consumo

mensual de una instalación domiciliaria se registra en las

facturaciones mensuales de la concesionaria en kW.h y para

determinar el factor de demanda se tiene que saber la potencia

máxima que consumirían todos los artefactos prendidos.

Notas:

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

con el cual se relaciona.

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

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

mismo período.


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

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

tensión.

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

donde se encuentra instalado, en w/m²

Régimen de carga: Requerimiento de servicio que demanda el

grado de regularidad de una carga, se clasifica en:

•Régimen continuo: Requerimiento de servicio que demanda la

operación a una carga substancialmente constante por un período

de tiempo indefinidamente largo. Carga continua -Ver la Regla

050-104.

•Régimen de corta duración: Requerimiento de servicio que

demanda operación a una carga substancialmente constante

durante períodos de tiempo cortos y de duración definida.


Régimen intermitente: Requerimiento de servicio que demanda

la operación durante intervalos alternos específicamente definidos

de:

(a) Carga y en vacío;

(b) Carga y reposo;

(c) Carga, vacío y reposo.

Régimen periódico: Requerimiento de servicio de carga

intermitente en el cual las condiciones de carga son regularmente

recurrentes.

Régimen variable: Requerimiento de servicio que demanda la

operación para cargas variables en intervalos de tiempo variables

en amplio grado.


III. EVALUACION DE LA DEMANDA

ART. 4 NORMA EM-010 RNE

Los proyectos deberán incluir un análisis de la potencia instalada y

máxima demanda de potencia que requerirán las instalaciones

proyectadas.

La evaluación de la demanda podrá realizarse por cualquiera de los

dos métodos que se describen:

Método1. Considerando las cargas realmente a instalarse, los

factores de demanda y simultaneidad que se obtendrán durante la

operación de la instalación.

Método 2. Considerando las cargas unitarias y los factores de

demanda que estipula del Código Nacional de electricidad o las

Normas DGE correspondientes; el factor de simultaneidad entre las

cargas será asumido y justificado por el proyectista.


EJEMPLO

Mediante el Método 1, evaluar la Demanda de las siguientes

cargas a instalarse en una Vivienda Unifamiliar.

ARTEFACTOPOTENCIA

(W)ARTEFACTO

POTENCIA

(W)

FOCO 100 FLUORESCENTE RECTO 40

FOCO 50 LUSTRADORA 50

FLUORESCENTE CIRCULAR 22 PLANCHA 1000

TELEVISOR 14" 60 TERMA AGUA 1500

TELEVISOR 21" 81 COCINA 4 HORNILLAS 7000

RADIO 20 BOMBA AGUA 380

FLUORESCENTE RECTO 36 OLLA ARROCERA 1000

MINICOMPONENTE 251 COMPUTADORA 300

DVD 20 IMPRESORA 200

MICROONDAS 1100 CARGADOR CELULAR 20

COCINA 2 HORNILLAS 2000 VENTILADOR 150

FLUORESCENTE CIRCULAR 32 FLUORESCENTE COMPACTO 18

ASPIRADORA 600 FLUORESCENTE COMPACTO 12

REFRIGERADOR 300 LAPTOP 150UN PLASMA 300 LICUADORA 800


Para calcular la Demanda o Máxima Demanda o Máxima Potencia,

debemos confirmar lo siguiente

• Si todos los artefactos se utilizan a la vez

• Si no se utilizan a la vez, que artefactos funcionan al mismo

tiempo.

• Cuál es el tiempo de coincidencia .

• Es la carga contínua, es decir si funciona más del 50% en dos

horas.

Responder éstas preguntas es complicado, debido a la variedad del

uso de artefactos

Entonces, para determinar la Demanda, es necesario realizar un

cuadro por artefacto, desde las 00 hasta las 24 horas, ver la

coincidencia de funcionamiento o asumir factores de Demanda y de

simultaneidad.


Por ejemplo, cuál es el factor de demanda del foco de 100 W.

La respuesta es 1, debido a que funciona solamente a 100 W.

Cuál es el factor de Demanda del Ventilador, la respuesta podría ser

0.75, es muy posible que este artefacto solo funcione al 75 % de su

máxima potencia.

Cuál es el factor de Demanda de una refrigeradora, la respuesta

podría ser 0.8, debido a que funcionaría sólo al 80% de su potencia

máxima.

Una vez obtenidos las demandas individuales, debemos determinar

el Factor de Simultaneidad, es decir la potencia máxima de un grupo

de artefactos y la suma de potencias individuales de todos los

artefactos.

A continuación se muestra los factores de Demanda por cada

artefacto, asumidos por la experiencia del proyectista.


ARTEFACTOPOTENCIA

(W)

FACTOR DE

DEMANDADEMANDA

FOCO 100 1 100

FOCO 50 1 50

FLUORESCENTE CIRCULAR 22 1 22

TELEVISOR 14" 60 1 60

TELEVISOR 21" 81 1 81

RADIO 20 1 20

FLUORESCENTE RECTO 36 1 36

MINICOMPONENTE 251 1 251

DVD 80 1 80

MICROONDAS 1100 0.75 825

COCINA 2 HORNILLAS 2000 0.8 1600

FLUORESCENTE CIRCULAR 32 1 32

ASPIRADORA 600 0.8 480

REFRIGERADOR 300 0.8 240UN PLASMA 300 1 300

5032 4177

Nótese que para los artefactos de iluminación, el factor de

demanda se asume el valor de 1, para los artefactos motores que

contienen regulador, se asume 0.75 o 0.8, para los televisores

también 1. TABLA 1

Para este grupo de

artefactos, la Potencia

instalada o carga instalada

es 5 032 W y la suma de las

Máximas Demandas es

4177 W.

Asumiendo el factor de

simultaneidad de un valor

de 0.5, entonces la Máxima

Demanda es:

4177*0.5 = 2088.5 W.

El factor de carga es:

2088.5/5032 = 0.415


ARTEFACTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

FOCO

FOCO

FLUORESCENTE CIRCULAR

TELEVISOR 14"

TELEVISOR 21"

RADIO

FLUORESCENTE RECTO

MINICOMPONENTE

DVD

MICROONDAS

COCINA 2 HORNILLAS

FLUORESCENTE CIRCULAR

ASPIRADORA

REFRIGERADOR

UN PLASMA

Un método más exacto para determinar el factor de simultaneidad

es colocar la demanda individual de cada artefacto durante las

horas de funcionamiento, tal como se muestra en el cuadro

adjunto, luego sumar la demanda de coincidencia y dividirla entre

la suma de las demandas individuales. TABLA 2


EJEMPLO : Mediante el Método 2, evaluar la Demanda de una

Vivienda Unifamiliar.

Para evaluar la Demanda mediante este método, debemos contar

con:

1. El área de la vivienda o edificación

2. La carga unitaria consignada en la tabla 14 del CNE

UTILIZACION.

Si el área de la edificación es de 90 m² y, de acuerdo a la tabla 14,

la carga unitaria es de 25 W/m², entonces la Demanda será de:

90 x 25 = 2250 W

De igual manera podemos calcular las Demandas de otras

edificaciones


IV. EVALUACION DE LA CAIDA DE TENSION

050-102 Caída de Tensión

(1) Los conductores de los alimentadores deben ser

dimensionados para que:

(a) La caída de tensión no sea mayor del 2,5%; y

(b) La caída de tensión total máxima en el alimentador y los

circuitos derivados hasta la salida o punto de utilización más

alejado, no exceda del 4%.

(2) Los conductores de los circuitos derivados deben ser

dimensionados para que:

(a) La caída de tensión no sea mayor del 2,5%; y

(b) La caída de tensión total máxima en el alimentador y los

circuitos derivados hasta la salido o punto de utilización más

alejado, no exceda del 4%.


De modo que se tiene una caída de tensión de 11 V (220x0,5) en

toda la instalación con suministro de 220V, desde el punto de

entrega hasta el último punto de utilización.

La máxima caída de tensión para cualquier alimentador o circuito

derivado es 2,5%, en este caso 5,5 V (220 x 0,025). Sin embargo,

las Subreglas (1) y (2) establecen los parámetros para la

distribución del 4% (8,8 V) de la caída de tensión entre el

alimentador y el circuito derivado. Es decir, si el alimentador (b)

tiene una caída de tensión de 2,5%, entonces el circuito derivado

(c) pueden tener como máximo una caída de tensión de 1,5% (o

viceversa), de modo que la caída de tensión total no debe ser

mayor del 4%.


Un cálculo aproximado de la caída de tensión, se efectúa utilizando

la siguiente relación, donde solo se considera la resistencia del

conductor.

∆V = 2.ρ.L.I.cosØ Si el circuito es monofásico

S

∆V = √3.ρ.L.I.cosØ Si el circuito es trifásico

S

Donde:

∆V = Caída de tensión en V

ρ = resistividad del conductor(Ω x mm2 / m) = 0.01754

L = longitud del circuito (m)

I = Corriente de la carga a su Máxima Demanda (A)

S = sección transversal del conductor (mm2)


EJEMPLO

Calcular la caída de tensión en V y en %, de un alimentador monofásico TW

2.5 mm², que tiene una Demanda de 2500 W y una longitud de 10 metros.

La corriente, se obtiene por la potencia y la tensión nominal de 220 V

I=2500/220*0.9 = 12,62 A.

La caída de tensión lo calculamos

∆V= 2.ρ.L.I.cosØ = 2*0,01754*12.62*10*0.9 =1.59 V. %=1.59x100 = 0,72%

S 2.5 220

Para el ejemplo anterior, el alimentador es trifásico 380/220 V, calcular la

caída de tensión en V y en %.

I=2500/1.73*380*0.9 = 4.22 A

La caída de tensión lo calculamos

∆V=√3.ρ.L.I.cosØ= 1.73*0,01754*4.22*10*0.9 =0.46 V, %=0.46x100 = 0.12%

S 2.5 380


V. CARGA MAXIMA EN CIRCUITOS

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

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

derivado debe ser la que resulte menor entre la capacidad

nominal del dispositivo de protección contra sobrecorrientes del

circuito y la capacidad nominal de los conductores.

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

corriente nominal del circuito.

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

derivado debe ser considerada como una carga continua, a

menos que pueda demostrarse que tal valor no persistirá por

más de:

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

corriente no excede de 225 A; o

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

corriente es mayor que 225 A.


Un sistema de iluminación en una tienda comercial u oficina caería

bajo la designación de continua, al igual que un calentador

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

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

controlado.


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

interruptor automático o el tablero estén marcados para una

operación continua al 100% de la corriente nominal del

dispositivo de sobrecorriente, la carga continua calculada no

debe exceder de:

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

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

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

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



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

interruptor automático o el tablero estén marcados para una

operación continua al 80% de la corriente nominal del dispositivo

de sobrecorriente, la carga continua calculada no debe exceder

de:

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

los conductores está basada en la Tabla 2; o

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

los conductores está basada en la Tabla 1;

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

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

subterráneos no debe exceder la determinada por las Subreglas

(4)(b) y 5(b), en ningún caso.


EJEMPLO

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

operación continua al 100% de la capacidad de la corriente

nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que los

conductores de este interruptor van a ser tendidos en una

canalización, ¿qué tamaño de carga continua puede alimentar?

Respuesta:

Este interruptor con fusible puede alimentar a una carga continua de

1 000 A sí es que:

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

corriente nominal de 70 ºC o 90 ºC; y

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

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


EJEMPLO

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

operación continua al 100% de la capacidad de la corriente

nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que los

conductores de este interruptor van a ser tendidos al aire libre,

¿Qué magnitud de carga continua puede alimentar?

Respuesta: Este interruptor con fusible puede alimentar a una carga

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

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

corriente nominal de 70 ºC o 90 ºC; y

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

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

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

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

conductores que alimentan esta carga continua de 850 A, deberán ser

evaluados en 1 000 A según la Tabla 1.


VI. DEMANDA Y FACTORES DE DEMANDA

050-106 Utilización de Factores de Demanda

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

edificios de vivienda para las que sea de aplicación la Regla 050-

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

conductores de la acometida y del alimentador, no deben ser

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

sección mínima de dichos conductores debe ser 4 mm2 para

acometidas y 2,5 mm2 para alimentadores.

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

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

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

suministro monofásico y 15 A con suministro trifásico 380/220

V.


050-108 Espacio en Tableros para Circuitos Derivados

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

suficiente espacio en el tablero, para al menos cuatro

interruptores automáticos bipolares contra sobrecorrientes.

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

el tablero para dos dispositivos de protección adicionales para

futuras ampliaciones.

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

interruptor automático contra sobrecorrientes tripolar.

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

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

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

menos, la siguiente cantidad de interruptores automáticos contra

sobrecorrientes:

a) Tres interruptores automáticos contra sobrecorrientes bipolares

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

monofásico.


050-108 Espacio en Tableros para Circuitos Derivados

b) Cinco interruptores automáticos contra sobrecorrientes bipolares,

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

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

c) Siete interruptores automáticos contra sobrecorrientes, de los

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

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

15 A con suministro trifásico.

d) Donde se corra el neutro se admiten dispositivos de

sobrecorriente unipolares sobre los conductores de fase, aunque

con la finalidad de elevar el nivel de seguridad durante el

proceso de instalación y posterior mantenimiento se debe utilizar

preferentemente dispositivos de sobrecorriente automáticos que

protejan y corten simultáneamente todos los conductores,

incluido el neutro.


050-110 Determinación de Áreas y Previsión Opcional de la

Demanda Máxima Total Cuando No Se Dispone de Información

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

202 deben ser determinadas por las dimensiones interiores

(áreas techadas) e incluyen:

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

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

(c) 75% del área del sótano.

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

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

área total habitable de la vivienda?

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

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

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

Total 306,24 m²


050-110 Determinación de Áreas y Previsión Opcional de la

Demanda Máxima Total Cuando No Se Dispone de Información

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

departamentos en edificios de vivienda, cuando no se dispone

de información específica sobre las cargas, la demanda máxima

total a prever no será inferior a:

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

interiores.

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

según dimensiones interiores.

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

según dimensiones interiores.


VII. PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION

1. Para su proyecto de la instalación eléctrica de una vivienda

unifamiliar, determinar.

a) El factor de simultaneidad

b) Demanda mediante el método 1 y un factor de simultaneidad

de 0.5. Calcular el factor de carga.

c) La Demanda mediante el método 2.

d) La demanda de previsión opcional

2. Calcular la caída de tensión en V y en %, de un alimentador

monofásico TW 12 AWG, que tiene una Demanda de 7500 W y

una longitud de 10 metros.

3. Calcular la caída de tensión en V y en %, de un alimentador

trifásico 220 V, TW 12 AWG, que tiene una Demanda de 7500 W y

una longitud de 10 metros.

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