INSTALACIONES RESIDENCIALES

A. Partes de una instalación.1.Acometida.Es el tramo de la instalación comprendida entre las líneas secundarias de la empresa y el contador o los contadores.2.Líneas madres o principales.Es el tramo de una instalación comprendido entre el contador y los aparatos de protección(caja de fusibles o breakers).3.Circuitos.Es el tramo de dos o tres líneas desde el aparato de protección hasta los bornes de los aparatos de consumo.En la figura 1 se ilustran partes de una instalación.

Fig.1 B. TIPOS DE CIRCUITOS.Antes de entrar a calcularlas instalaciones es necesario conocer los tipos de circuitos que se pueden realizar en una vivienda.1.circuitos de alumbrado2.circuitos de calefacción3.circuitos de fuerza motriz.Para identificar los circuitos de una residencia haga esta experiencia:Encienda todos los electrodomésticos y bombillos de la casa. Enseguida, coloque en posición de “apagado”, uno por uno, los interruptores automáticos. Cada vez que “apague” un interruptor automático anote los elementos que quedaron sin servicio.Los elementos que agrupa cada interruptor automático constituyen un circuito.Por ejemplo si al apagar un “breaker” o interruptor automático deja fuera de servicio 10 bombillos, el radio y el televisor, todo ese conjunto conforma un circuito. Si queremos concretar mas el

nombre lo llamaremos CIRCUITO DE ALUMBRADO, entonces circuito de alumbrado es el compuesto por bombillos y tomacorrientes dispuestos para trabajar normal mente a 120 voltios y con capacidad de 15 amperios de carga. NOTA: alguna empresas de energía establecen que un circuito de alumbrado de 120v y con una capacidad de 15 A de carga, no puede tener mas de 15 derivaciones o salidas(cada una de 100w)LOS CIRCUITOS DE CALEFACCIÓN son los destinados a hacer funcionar las parrillas, estufas y en general todos aquellos que producen calor.Generalmente las parrillas o estufas tienen uno o dos interruptores automáticos solamente se apaga la parrilla o estufa porque son circuitos independientes.Cuando la parrilla o estufa tiene un consumo menor de 2000w y su tensión de trabajo es de 120v,. Lleva un solo interruptor automático. En resumen, en una residencia puede haber uno o varios circuitos, según el tamaño y diseño de la instalación. Veamos algunos ejemplos:

Ejemplo No. 1: En la casa de don diego hay un circuito de alumbrado y otro de calefacción. Total: dos circuitos.

Ejemplo No. 2: en la casa de doña luz mery hay dos circuitos de alumbrado, uno de calefacción y otro de fuerza motriz.

C. CALCULO DE UNA INSTALACIÓN.Este es un tema de mucha importancia porque un calculo equivocado de un conductor no solamente puede causar un incendio, sino que le creara mala imagen como técnico.Para efectuar el calculo es necesario conocer la potencia en vatios(consumo)de los receptores utilizados en los circuitos de alumbrado, calefacción y fuerza motriz.A continuación transcribimos la demanda en vatios de algunos aparatos electrodomésticos. Si usted quiere tener datos precisos, observe la lamina o placa que trae todo receptor eléctrico. En ella aparecen los datos técnicos. También le recomendamos leer el reglamento de instrucciones de su localidad.Si la carga es mayor de 2000w, el circuito debe ser trifilar. Por lo tanto, llevara dos interruptores automáticos.Un circuito eléctrico lleva un “breaker” o interruptor automático por cada línea viva (línea de fase)LOS CIRCUITOS DE FUERZA MOTRIZ SON los encargados de alimentar uno o varios motores eléctricos. Estos, de acuerdo con su tensión de trabajo puede ser:

Monofasicos: una fase y un neutro Bifásicos: dos fases (sin neutro) Trifásicos: tres fases (sin neutro)

Cuando una residencia necesita una fuerza motriz , es decir, emplea uno o mas motores, estos generalmente son de una capacidad pequeña. De lo contrario, la instalación debe tener una capacidad suficiente para alimentar los demás circuitos. Cada circuito tiene una reglamentación y puede variar de una ciudad a otra. Por lo tanto, recomendamos consultar en la empresa de energía.

Tabla no. 1.

EXPLICACIÓN: suponga que tiene una parrilla de 2 puestos y quiere saber cual es su carga en vatios. Para ello, observe la tabla No. 1 donde al frente de parrilla aparecen 1500 vatios por plato. Como tiene 2 platos opuestos la potencia o consumo total será de 3000 vatios por hora, lo que equivale a 3 kilovatios.Seguidamente veremos otra tabla que permite calcular el factor de demanda.

Tabla No. 2

¿QUÉ QUIERE DECIR FACTOR DE DEMANDA?Supongamos que en su casa tiene instalados diez bombillos, una plancha, dos radios, un televisor, una licuadora, una estufa de tres puestos y una nevera. Estos aparatos no trabajan todos en forma simultanea. Por ejemplo, si es de día todos los bombillos están apagados. Si el televisor esta encendido es posible que uno o dos radios estén apagados, la licuadora trabaja unos minutos y luego se desconecta, etc.De ahí que se halla determinado el anterior factor de demanda, así: una instalación para una sola familia, los primeros 2500w tienen una demanda del 100%. Por encima de 2500w, la demanda baja a un 30%. A este total se le agrega al consumo dela parrilla o estufa(si las tiene).Ejemplo de aplicación de las tablas 1 y 2: Calcular la demanda en vatios en una residencia cuyos artefactos eléctricos son: una parrilla de 2 puestos, diez bombillos, una nevera, una plancha, un televisor, una lavadora y un asador.Primer paso: sumamos la carga.10 bombillos 100w cada uno:10*100w 1000w1 nevera 250w 1 plancha 1000w1 televisor 150w1 asador 1500w1 lavadora 300w

SUBTOTAL 4200W 1 PARRILLA de dos puestos(1500 *2) 3000w

7200w

SEGUNDO PASO: calculo de demanda de carga.Primeros 2500w al 100% 2500w

510w 1700w al 30% 4200w 3010 w potencia parrilla 3000w total carga 6010w calculada la carga (6010w)se averiguan los calibres de los conductores de la acometida y los de la línea madre. (mas adelante haremos el calculo)

NOTA: tenga presente que los conductores de la acometida y los de la línea madre soportan el consumo total de la instalación. Las derivaciones soportan el consumo de cada uno de los artefactos o grupos de artefactos.Observe la siguiente ilustración

EJEMPLO DE DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS EN UNA RESIDENCIA

EXPLICACIÓN: la corriente necesaria para hacer funcionar estos artefactos pasan por los conductores de la ACOMETIDA y de la línea madre. Al llegar al tablero(caja de circuitos) la corriente se distribuye individualmente para el calentador, el asador, la estufa y la plancha. Para ello requiere circuitos independientes (conductores independientes).La lavadora, la nevera y otros están cada uno en un circuito independiente. Los tomas y las lámparas del ejemplo se van a distribuir en dos circuitos. En resumen, la acometida y la línea madre soportan el consumo total. Luego, del tablero sale circuitos independientes ya sea para alimentar un solo electrodoméstico o un grupo de ellos.Una vez que domine los conceptos anteriores aprenda a manejar la siguiente tabla. Con ella se selecciona los calibres de los conductores requeridos en una instalación eléctrica.Esta tabla es valida para conductores por tubería (canalizados).Ejemplo No. 1: necesitamos saber la capacidad en amperios de un conductor TW termoplástico AWG 8.De acuerdo con las características del recubrimiento O AISLAMIENTO del conductor (AWG 8) Se busca su capacidad en la columna correspondiente. En este caso, en la de 60 grados centígrados (temperatura de régimen). O sea fue el conductor del ejemplo TW, calibre 8 o AWG 8 tiene una capacidad de 40 A.EJEMPLO NO. 2: necesitamos saber la capacidad en amperios de un conductor AVL. AWG 4.

Tabla No. 3.

Por las características de aislamiento del conductor, debe buscar una columna de 110 grados centígrados (temperatura régimen). Ahí, el valor para AWG 4 es de 105. lo anterior significa que el conductor AVL No. 4 , o calibre 4, tiene una capacidad de 105 A.Ahora , desarrolle usted mismo los siguientes ejemplos.EJEMPLO NO. 3 conductor THW NO. 14 A = EJEMPLO NO. 4 conductor RHH NO. 0 A = NOTA: TENGA presente la tabla no. 3 es utilizada para conductores por tubería.La tabla no. 4 también nos determinara la capacidad en amperios de los conductores, pero la utilizamos cuando estas estén al vista (sobre la pared) o al aire libre. Se maneja esta tabla en igual forma que la tabla no. 3.

Tabla No. 4

D. DISTRIBUCIÓN DE CARGASEn el servicio eléctrico residencial las instalaciones pueden ser BIFILARES O TRIFILARES.El que una instalación sea bifilar o trifilar depende de la carga y del reglamento de la empresa de energía de su localidad. En consecuencia le recomendamos consultar siempre el reglamento.

Fig.3Este esquema muestra claramente la partes del instalación interior a partir de la acometida. Actualmente algunas empresas de energía no permiten este tipo de instalación, de modo que hay que emplear la trifilar.Observe en la figura que el neutro no se interrumpe se conecta siempre a tierra.La línea neutra nunca se debe interrumpir; no debe tener fusibles y debe conectarse a tierra.

Básicamente una instalación trifilar es una asociación de dos instalaciones bifilares, pero con un punto en común que es la línea neutra.Las ventajas principales de una instalación trifilar son:

Facilita la distribución de las cargas Permite tener dos tensiones (110/220 v) Emplea conductores más delgados que la instalación trifilar.

Si compara los esquemas de la instalación bifilar y trifilar, puede apreciar que en el sistema bifilar la carga la soporta una sola línea de fase, mientras que en el sistema trifilar la carga se soporta o esta repartida en dos líneas de fase.Entonces, ¿En que consiste la DISTRIBUCIÓN DE CARGAS?Consiste en repartir equilibradamente el consumo (potencia) de lo artefactos electrodomésticos entre las dos fases (hasta donde sea posible).

En el sistema monofasico trifilar el conductor neutro no debe llevar protección, pues la apertura del mismo produce análisis tales como: las lámparas alimentadas con una de las fases funcionan con otros aparatos de las otra fase, y donde existan menos aparatos, obtendremos una tensión superior a la de funcionamiento.Se va a instalar una estufa trifilar, un calentador a 220V , 15 tomas, 23 lámparas y una plancha. Calcular:

1. El calibre de los conductores dela acomedida.2. El calibre de los conductores del calibre de la madre.3. El calibre de los conductores de cada circuito.4. El calibre de cada salida (línea derivada).5. Capacidad de amperios de los fusibles o interruptores automáticos (breakers).6. La capacidad del contador.

Para realizar los cálculos de forma correcta es necesario:1. Manejar correctamente las tablas anteriores (no hace falta aprendérselas de

memoria)2. Tener una visión clara de lo que se va a realizar o calcular.3. Dominar las cuatro operaciones fundamentales.

Para que comprenda fácilmente el calculo, lo desarrollaremos paso por paso y en el mismo orden en que nos lo pide el problema. Luego lo sintetizaremos en cuadros.

PROCEDIMIENTO

1. Calculo de la acomedida.

Para calcularla, hay que sumar todas las potencias (consumo) suponiendo que todos los aparatos funcionen simultáneamente:1 tina o calentador 3000W15 tomas a 100 W cada una 1500W 23 lámparas a 100 W cada una 2300W1 plancha 1000W

---------- 7800W

1 fogón (estufa) 8000WTOTAL 15800W

Decíamos anteriormente que le factor de demanda se aplica a todos los artefactos electrodomésticos menos a la parrilla o estufa (a esta ultima se le aplica el 100%)

APLICACIONES DEL FACTOR DE DEMANDAPrimeros 2500W (de 7800) 100% 2500WAl resto 7800 – 2500= 5300 30% 1590WFogón (estufa) 100% 8000W

12090WPor razones éticas del reglamento, las instalaciones cuyo consumo sea mayor a 2000W deben ser trifilares. Por tanto, la carga debe repartirse entre las dos fases; de ahí que la corriente por cada línea de la acomedida es:

P 12090WI - --------- = ------------- = 54.95A

E 220VSi busca en la tabla N0. 4 el calibre conductor capaz de soportar 55ª va a encontrar que es el No 8. Como la acomedida es trifilar, las fases deben ser iguales y la neutra puede ser un paso inferior. (Confróntelo con el reglamento).

CALIBRE DE LA COMEDIDA: 2 No 8 y 1 No 10 (neutro).

2. Calculo de la línea madre

La línea madre es la que está comprendida entre el contador y la caja de circuitos (caja de “breakers”). La corriente solo empieza a distribuirse en esta caja. Esto quiere decir que tanto a la línea madre como a la acometía les corresponde igual calibre. (Algunos autores llaman ACOMETIDA a los conductores desde la línea secundaria hasta la caja de circuitos). Como consecuencia, los calibres de la línea madre son: 2No 8 y 1No 10 (neutro).

3. Calculo de circuitos

Se calcularan tantos circuitos como sea necesario, de acuerdo con una clara zonificación de la resistencia y asistiendo a la capacidad de cada uno. Generalmente los circuitos utilizan conductores apropiados para 20A (calibre No 12 AWG.) Debe recordarse, por otra parte, que el calibre mínimo permitido es el No 14 (apropiado para 15A). Para calcular los circuitos se toman varios electrodomésticos de tal forma de que la suma de su potencia de 1700W.

Aquellos electrodomésticos cuyo consumo sea mayor a 1000W se colocan es circuitos independiente.

Siga realizando el calculo y ponga en practica esto.

1 tinta -------------- 3000W E = 220Vo calentador

3000WI = ------------- = 13.63A 220V

Según la tabla No 3, los conductores adecuados para la tinta o calentador(13.63A) son2 No 14.

Tiene 15 tomas, 23 lámparas y una plancha. Usted puede agrupar lámparas y tomas de tal formas que sumadas sus potencias estén alrededor de los 1700W. Tenga la precaución de agrupar aquellas tomas y lámparas que estén más próximas entre sí.¿Por qué 1700W?

P 1700APorque I = ------ = ---------- = 15A E 110

Verifíquelo con el reglamento de la empresa de energía de su localidad.

Aproximadamente 1700W demanda un circuito de 15A. En otras palabras: cada 1700W requiere un circuito independiente de 15A.

Con base en lo anterior los15 tomas, las 23 lámparas y la plancha requieren de tres circuitos, los cuales podrían distribuirse así:

Circuito A: 7 tomas * 100W cada una 700W 10 lámparas * 100W cada una 1000W

----------- TOTAL 1700W

Circuito B: 8 tomas * 100W cada una 800W 9 lámparas * 100W cada una 900W

----------- TOTAL 1700W

Circuito C: 4 lámparas * 100W cada una 400W 1 plancha * 1000W cada una 1000W

------------ TOTAL 1400W

P 1700WCircuito A: I = ------ = ------------- = 15A E 110V

P 1700WCircuito B: I = ------ = ------------- = 15A E 110V

P 1400WCircuito C: I = ------ = ------------- = 13A E 110V

Conociendo la corriente en amperios de los circuitos A, B y C es fácil determinar, consultando la tabla No 3, el calibre de los conductores adecuados.

Buscando en la tabla encontramos que los conductores adecuados para cada circuito son 2 No 4.

A: 2 No 14B: 2 No 14 CIRCUITOSC: 2 No 14

4. Calculo el calibre de cada una de las líneas derivadas.

Es bueno aclarar que un circuito soporta la carga de uno o más aparatos electrodomésticos y una línea derivada solo soporta uno.

a) Calculo delos conductores de la lámpara (líneas derivadas).

La potencia de cada lámpara es de 100W y su E = 110V

Por lo tanto:

P 100I = ------ = ------- = 0.9A E 110

Si busca en la tabla No 3 un conductor que permita el paso de 1A, encontrara que no figura, ya que el reglamento de instalaciones es muy claro en este aspecto al decir: “El conductor mínimo a utilizar es el No 14, cuya capacidad es de 15A.

Por lo tanto, las líneas derivadas que van alimentar las lámparas deben ser de calibre No

14.

Algunas empresas de energía determinan que el calibre mínimo a utilizar es de No 14 cuando los conductores van por tubería o por fuera o sobre puesto puede utilizarse como mínimo el No 16.

Escriba en el siguiente cuadro lo que dice la empresa de energía de su localidad al respecto.

Si a los toma corriente comunes se les van a instalar aparatos cuya potencia es de 100W los conductores al utilizar deben ser No 14, por las razones anterior mente enunciadas.

b) Cálculos de los conductores de la estufa:

Generalmente nuestras estufas son trifilares (tres hilos), de ahí que:

P 8000W

I = ------ = -------- = 36.36A E 220V

Según la tabla número tres los conductores adecuados son:2No 8 y 1No 10.

5. Calculo de las protecciones en amperios

Inicialmente debemos tener encuentra la capacidad en amperios de los fusibles y los interruptores automáticos. Estos se encuentran en el comercio con diversas capacidades, de las cuales las mas comunes son:

Tipo de laminilla o cápsula: 15, 30, 60 y 100A Tipo “breakers” 15, 20, 30, 40 y 50A.

Para calcular las capacidades de las protecciones debe tener en cuenta el número de circuitos con sus respectivas cargas. En el problema que esta calculando tiene:

Tina o calentador de agua:

3000WI = ------- = 13.63A 220V

Para cada línea de fase necesita cada protección. Como la tensión es a 220V, requiere protecciones, ya sea tipo laminilla o “breakers”.

13.63A está mas próximo al 15. Por lo tanto, las protecciones de la tina del calentador son dos de 15A.

A los circuitos A, B y C vamos a llamarlos respectivamente circuitos 3, 4 y 5. De ellos, dos son de 15A y uno de 13A. O sea que las protecciones para cada uno de estos circuitos sonde 15A.

Estufa

P 8000WI = ------ = ----------- = 36.36A E 220V

De acuerdo con la capacidad de los protectores que se encuentran en el comercio, para la estufa son necesarios dos protecciones de 40A.

Llamemos a la estufa circuitos 6 y7

Todos los cálculos se pueden resumir en el siguiente cuadro. Así es como se deben presentar en un plano eléctrico, que permite visualizar con claridad el trabajo a realizar (exceptuando calibre de los conductores).

CUADRO DE LOS CIRCUITOS

TABLERO 3H – 1” (Acometida 3 hilos, monofasico)

EXPLICACIÓN DEL CUADRO

Cuando en un circuito no aparece la letra N quiere decir que el circuito no lleva neutro. Tal es el caso de los circuitos 1 y 2 (E = 220V)

Los circuitos 3, 4 y 5 llevan neutro, (E = 110V). Cuando tengan un punto en común puede utilizarse un solo neutro.

El circuito 6 N 7 es un circuito trifilar (dos fases y un neutro).

Los demás componentes de la tabla muestran las lámparas, tomas, cargas y protección por circuito. Hay casos en los cuales algunos circuitos no tienen alumbrado (por ejemplo, los circuitos 1 y 2).

CACULO ACOMETIDA

Estufa 8000WPrimeros 2500W..........100% 2500WResto (5300)..................30% 1590W

------------12090W

12090WI = ------------ = 54.95A

220V

Acomedida 2 No 8 y 1 No 10 (neutro)

Simplifiquemos en un cuadro el cálculo y los calibres de los conductores:

6. Calculo de la capacidad del contador

La capacidad de un contador está dad en amperios. Estos aparatos están diseñados para resistir en forma continua hasta el 400% de la carga nominal (a excepción del contador de 50 amperios, que resistir solo el 300%. Dicho de otro modo, si la instalación total de una casa requiere una intensidad de corriente de 80A y el contador tiene una capacidad del 400% (4 veces), la capacidad del contador será de:

80/4 = 20A

En nuestro problema, tenemos una carga de 12090W. (aplicando el factor de demanda). También sabemos que la corriente es de:

12090WI = ------------ = 54.95A 220V

Calculada esta intensidad puede hallar la capacidad del contador:

54.95A / 4 = 13.73A

Podemos aproximar a 15A. Por lo tanto, el contador adecuado es de 15 amperios (15 A) trifilar para 110/220V.

En nuestro medio, la clasificación de los contadores monofásicos residenciales es la siguiente:

a) CONTADORES PARA CIRCUITOS BIFILARES 110V. Las capacidades más comerciales sonde: 5, 10,15, 20, 25, 30 y 50 A.

b) CONTADORES PARA CIRCUITOS TRIFILARES 110/220V. Las capacidades más comerciales sonde: 5, 10,15, 20, 25, 30 y 50 A.

NOTA: El resultado que determina la capacidad de un contralor debe ajustarse a los valores comerciales.

Ejemplo1: Supongamos que el calculo de un contador para una instalación bifilar es de 12 A. Este dato lo aproximamos a 15 A. Siempre es preferible hacer los ajustes hacia arriba.

Ejemplo2: El resultado del calculo es un contador para instalación trifilar es de 17 A. Este dato se aproxima a 20 A.

Para el primer ejemplo, el contador adecuado de una capacidad de 15 A, bifilar. Para el segundo caso la capacidad es de 20 A, trifilar (110/220V).