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. En este caso:

140m2 * 32VA/m2 = 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 5Como 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 total se instalaron 8 tomas en la cocina.

c.iv. 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 base en lo anterior se obtiene:

Habitación principal: 5 tomacorrientesHabitación 1: 3 tomacorrientesHabitación 2: 3 tomacorrientesBaño 1: 1 tomacorrienteBaño 2: 1 tomacorrienteCocina: 8 tomacorrientesSala – comedor: 4 tomacorrientesPasillo: 3 tomacorrientesTotal: 28 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. Circuitode 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 nominal de las duchas es de 7 kVA

e.ii. Secadora 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‘’. 

, protección de 20 A

c. Circuito 3: Artefactos pequeños 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‘’. 

, protección de 20 A

d. Circuito 4: Artefactos pequeños 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‘’. 

, protección de 20 A

e. Circuito 5: Artefactos pequeños 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‘’. 

, protección de 20 A

f. Circuito 6: Lavandería y 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‘’. 

, protección de 20 A

g. Circuito 7: 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 de 30 A.

h. Circuito 8: 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 de 30 A.

i. Circuito 9: 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 VACarga de pequeños artefactos: 7.000 VACarga de lavandería y planchado: 1.500 VACarga de duchas eléctricas: 7.000 VA__________

Total carga de alumbrado y artefactos pequeños: 19.980 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 mencionado por la tabla 220-11 tenemos:

Primeros 3.000 VA al 100%: 3.000 VA19.980 – 3000 = 16980 VA al 35%: 5.493 VA___________Carga neta por alumbrado y pequeños artefactos: 8.493 VA

c. Tamaño del alimentador (acometida):

La carga total será:

Carga neta por alumbrado y pequeños artefactos: 8.493 VACarga de la secadora (tabla 220-18): 5.000 VACarga de la estufa (tabla 220-19): 6.400 VA___________CARGA TOTAL: 20.343 VA

Calculamos la 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. Planteardetalladamente 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.ÍtemElementoUnidadCaracterísticasValor unitarioValor total1Tubería conduit71¼'' 3m. PVC$ 5.300$ 37.1002Tubería conduit2¾" 3m. PVC$ 2.700$ 5.4003Tubería conduit80½'' 3m. PVC$ 1.990$ 159.2004Terminales112½'' PVC

$ 160$ 17.9205Terminales2¾" PVC$ 200$ 4006Terminales21¼'' PVC$ 800$ 1.6007Curvas 90°11¼'' PVC$ 1.000$ 1.0008Curvas 90°81½'' PVC$ 350$ 28.3509Curvas 90°2¾" PVC$ 800$ 1.60010Uniones31½'' PVC$ 150$ 4.65011Uniones51¼'' PVC$ 900$ 4.500

12Uniones1¾" PVC$ 250$ 25013Caja octagonal15PVC$ 1.100$ 16.50014Caja rectangular47PVC$ 690$ 32.43015Caja cuadrada1PVC$ 1.800$ 1.80016Rosetas154,5" porcelana$ 1.100$ 16.50017Interruptor sencillo8 $ 3.200$ 25.60018Interruptor conmutable2 $ 3.800$ 7.60019Pulsador

1 $ 3.800$ 3.80020Tomacorriente trifásica150A - 250V$ 40.600$ 40.60021Tomacorriente bifásica150A - 250V$ 32.950$ 32.95022Tomacorriente monofásica2815A - 250V$ 3.500$ 98.00023Tomacorriente monofásica420A - 120V GFCI$ 18.380$ 73.52024Toma telefónica sencilla2RJ11 2 hilos$ 4.000$ 8.00025Toma coaxial TV2Impedancia: 75Ω$ 2.900$ 5.80026Timbre bitonal din don1110 - 150V; 79 dB

$ 14.900$ 14.90027Varilla polo a tierra1Cobre-cobre 2,4m$ 89.900$ 89.90028Medidor trifásico electromagnético120-100A calibrado$ 215.050$ 215.05029Breaker monopolar620A enchufable$ 6.900$ 41.40030Breaker monopolar230A enchufable$ 6.900$ 13.80031Breaker bipolar130A enchufable$ 22.900$ 22.90032Breaker tripolar140A enchufable$ 53.900$ 53.90033Tablero de distribución118 circ. - trifásico$ 194.900$ 194.900

34Alambre THW amarillo1#12 600V rollo 50m$ 55.900$ 55.90035Alambre THW amarillo1#12 600V rollo 20m$ 22.900$ 22.90036Alambre THW azul1#12 600V rollo 50m$ 55.900$ 55.90037Alambre THW rojo1#12 600V rollo 100m$ 90.900$ 90.90038Alambre THW rojo1#12 600V rollo 50m$ 55.900$ 55.90039Alambre THW rojo1#12 600V rollo 20m$ 22.900$ 22.90040Alambre THW blanco2#12 600V rollo 100m$ 90.900$ 181.80041Alambre THW blanco

1#12 600V rollo 50m$ 55.900$ 55.90042Alambre THW amarillo11#10 600V metro$ 1.400$ 15.40043Alambre THW azul11#10 600V metro$ 1.400$ 15.40044Alambre THW amarillo20#4 600V metro$ 4.755$ 95.10045Alambre THW azul20#4 600V metro$ 4.755$ 95.10046Alambre THW rojo20#4 600V metro$ 4.755$ 95.10047Alambre THW blanco20#4 600V metro$ 4.755$ 95.10048Cable coaxial10RG6 blanco metro

$ 700$ 7.00049Alambre ATT152 hilos$ 450$ 6.75050Pin de corte tripolar160A - atornillable$ 51.900$ 51.900TOTAL MATERIALES$ 2.290.770Mano de obra (40%)$ 916.308Imprevistos (5%)$ 114.539TOTAL OBRA$ 3.321.617