Anteproyectos de Instal. Eléctricas.

8 05 2009

Tema 3. ¿Cómo realizar un balance de cargas?

Balance, “balanceo” o equilibrio de cargas se refiere a lo mismo, es la distribución que debe hacer todo técnico o ingeniero electricista de las cargas existentes en una instalación eléctrica, de tal manera que las fases que la alimentan lo hagan más o menos en la misma proporción para todas. Si la instalación es monofásica es obvio que no se requerirá ningún balance. Si la instalación es bifásica o trifásica por norma oficial tienes que hacerlo.

El equilibrio de las cargas tanto en anteproyectos como físicamente (midiendo las corrientes que circulan por los conductores alimentadores) siempre es una estimación, es sumamente complicado balancearlas y que se mantengan en constante equilibrio a lo largo de las 24 horas del día, es prácticamente imposible dado que su naturaleza es variable tanto en residencias como en comercios o en industrias, pero debe hacerse y debe buscarse que sea lo más cercano posible al equilibrio ideal en donde circularía exactamente la misma cantidad de corriente en las dos o en las tres fases requeridas para alimentarlas.

El desbalance permitido no debe exceder al 5%, lo que quiere decir que las cargas totales conectadas a cada Fase de un sistema bifásico o trifásico no deben ser diferentes una de la otra en un porcentaje mayor al 5%.

La fórmula para determinar el desbalance es la siguiente:

%Desbalance = [(CargaMayor–CargaMenor)x(100)]/(CargaMayor)

Un poco más simple…

%D = (CM-cm)x100/CM

Veamos un caso…

Tienes el siguiente cuadro de cargas.

Observa que la instalación tiene varios circuitos (C1, C2, C3, C4 y C5), cada uno controlado por un interruptor termomagnético ubicado en el centro de carga.

Puesto que la carga total es de 8,683 Watts entonces son dos fases las que alimentarán a dicha instalación (acometida bifásica 2F-1N, o también se le llama monofásica a 3 hilos).

Resulta obvio que uno o más circuitos deben estar conectados a cada fase (dos fases en este caso). Por ejemplo: C1 y  C2 podrían  alimentarse/conectarse por/en la Fase 1 mientras que C3, C4 y C5 por/en la Fase 2, resultando el arreglo de la primera figura.

¿Es correcto?

Apliquemos la fórmula para saberlo.

C1+C2, que están conectadas a la Fase 1 suman…

3420 + 2105 = 5525 W.

C3+C4+C5, que están conectadas a la Fase 2 suman…

1010 + 1775 + 373 = 3158 W.

Resultando: Carga Mayor = 5525 W, y carga menor = 3158 W.

Sustituyendo en la fórmula:

%D = (CM-cm)x100/CM = (5525-3158)(100)/5525 = 42.84%

Obtenemos un ENORME desequilibrio del 42.84%

¿Cómo corregirlo?

Necesitas “reacomodar” las cargas. Por ejemplo podrías hacer el siguiente arreglo. Observa cómo cambió la colocación de los circuitos en las Fases.

C1 + C5 = 3420 + 373 = 3793 W.

C2+C3+C4 = 2105+1010+1775 = 4890 W.

Por lo tanto CM = 4890 W.  Y cm = 3793 W.

Aplicando la fórmula…

%D = (CM-cm)x100/CM = (4890-3793)(100)/4890 = 22.43%

El porcentaje bajó del 42.84% al 22.43% pero todavía rebasamos el 5% permitido así que nuevamente procedemos a reacomodar cargas.

Probemos el siguiente arreglo.

C1+C3 = 3420+1010 = 4430 Watts.

C2+C4+C5 = 2105+1775+373 = 4253 Watts.

%D = (4430-4253)100/4430 = 3.99 %

¡Okkkkkkkk!

El resultado es menor del 5%, por lo tanto este es el arreglo que debes elegir (a menos que existiera una mejor alternativa).

Ahora bien, ¿todo lo anterior qué representaría?, es decir, ¿qué es lo que tendrías que hacer en la instalación para conseguirlo?

Físicamente implicaría que en el centro de carga “movieras” los circuitos (o los interruptores termomagnéticos los cuales protegen a cada circuito) intercambiándolos de una Fase a otra hasta que te queden igual que en el arreglo anterior.


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144 responses

4 08 2019
Alvarez98

Ingeniero buenas noches, En mi caso, tengo un braker Bifasico y esta conectado en la Fase 1 y Fase 2, la carga que me da es de 1651 W, ¿Los watts se reparten en cada fase osea mitad para uno o mitad para el otro o es una misma para los dos?
Seria de gran ayuda saber, Muchas gracias.
…………..

Hola Álvarez…
En teoría sí, pero eso depende de como hayas realizado las conexiones. Si conectaste una carga mayor a la Fase 1, la Fase 2 tendrá menor carga, y sumadas ambas te darán los 1650 que mencionas.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

16 07 2019
Omar98

Buenas noches Ingeniero, En caso de balancear tres fases, ¿Cual seria la formula?
Seria de gran ayuda en mi proyecto, gracias.
……………

Hola Omar…
La forma más sencilla de hacerlo es sumar TODAS la cargas, dividir entre 3 y tratar de acercar la carga que agregues a cada fase al resultado.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

30 07 2019
Omar98

muchas gracias Ingeniero, una preguntas ¿Se puede trabajar solamente con corrientes para equilibrar las fases?
………….

Hola Omar…
Sí, aunque es complicado sacar un número exacto, o amperaje que sea equilibrado que se logre en la práctica. Por lo general con corrientes se obtienen aproximaciones a la realidad, pero es suficiente porque en los hechos la CFE es la que complementa.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

1 08 2019
Omar98

Muchas gracias Ingeniero, ha sido de gran ayuda, ¡Saludos!

4 08 2019
Omar98

¿Y ya no se tendría que hacer lo de la formula de % de des balance?
…………..

Hola de nuevo…
En realidad no, lo que se busca es que exista una forma por lo menos teórica para balancear las cargas y con esa es suficiente. Cabe mencionar que a veces las Unidades Verificadoras de I. E’s, son “especiales” cuando se trata de instalaciones muy grandes, por mucho que se les demuestre que existe el equilibrio teórico de fases, es en esos casos en los que para evitarte problemas tienes que seguir la línea que te marquen.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

9 03 2019
Nahum Achoy

Excelente explicación, pero si el desbalance es a la salida del medidor, antes de llegar al la pastilla termomagnetica, una fase me da 95 V y la otra 145V. Gracias, saludos.
……………

Hola Nahum…
El desbalance se refiere a las cargas, no al Voltaje, en tu caso lo que tienes que hacer es notificar a CFE para que te proporcionen un Voltaje mejor equilibrado.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

7 03 2019
José Robles

De lujo quedó comprendido y anotado
Excelente explicación. Gracias por compartirlo y y feliz día.

21 02 2019
Edward Canchanya Cervantes

Gracias x compartir tus conocimientos.

6 02 2019
Javier Suarez

Muy buena información clara y contundente de felicitar

18 12 2018
Juan Manuel Herves Herves

Buenas tardes Ing.
Antes que nada muchas gracias por compartir sus conocimientos.
Mire, en una instalación eléctrica para un condominio, alimentado con un transformador monofásico de 75 KVA.
El cuadro de cargas general, está balanceado.
El problema es que en cada departamento(alimentación bifásica) no se cumple el desbalanceo de fases, si no que hay un desbalanceo del 27%.
Me comenta el Ing.eléctrico que no necesariamente debe cumplirse, que con balancear el cuadro principal es suficiente.
Yo considero que si se deben balancear los cuadros de carga de cada departamento( voy a revisar con calma la norma), así que le agradeceré me dé una respuesta ingeniero.

Igualmente si me pude decir cual es la distancia recomendable entre ductos que conducen cables de alimentación y las tuberías de agua.

Gracias

Juan Manuel Hervés
……………………

Hola Juan…
Es correcto, cuando se hace la distribución eléctrica se balancean cargas, pero igual, si después ya detectaste que existe un desbalance muy grande puedes reacomodarlas. La distancia entre ductos eléctricos y de agua debe ser la mayor posible -la NOM (2012) no indica un espacio específico-, deben alejarse lo más posible porque en ocasiones se realizan trabajos de mantenimiento en unos y si estuvieran muy juntos se correría el riesgo de dañar a los otros.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

12 10 2018
gema gallegos

buena tarde ing. en el caso de el balance de cargas en medidores trifasicos es la misma formula?
……………..

Hola Gema…
Por supuesto, las fases siempre deben estar equilibradas.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

1 09 2018
Manuel adame ribota

Mil gracias es la explicacion ideal

24 08 2018
Rodrigo sanchez

buenos dias ……mi nombre es Rodrigo….tambien se puede aplicar la formula en una casa o una industria funcionando? ……en lugar del VOLTAJE ..se puede calcular sobre el AMPERAJE que se consume?….saludos.
………….

Hola Rodrigo…
Digamos que aplica en instalaciones eléctricas de todo tipo, pero tratándose instalaciones muy grandes por supuesto que existirán factores adicionales a considerar dado el tamaño y en consecuencia lo complejo de las mismas. Hay diferentes métodos para hacerlo.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

20 06 2018
david sylar

hola soy de ecuador… y su metodo para balancear las cargas me parace interesante………..pero el metotodo se aplicaria para diseños a edificaciones…. yo tengo un caso de una edificacion que ya esta construida, cuya alimentación es trifasica…..segun el reporte de la empresa electrica la fase b esta sobrecargada…puedo utilizar su metodo para balanceara??…………..yo aprendi con el metodo del calculo de las corrientes… se parce mucho al de potencia que p`resenra usted………….quisiera saber si hay otro metodo para balancear los sitemas trifasicos …y si es necesasrio el uso de un analizador de r4ed..??
…………..

Hola David…
No creo que haya problema si lo utilizas en tu país, aunque quizá necesites revisar tu normatividad eléctrica interna para ver el porcentaje de desbalance permitido. Lo del analizador de red solo te permitiría observar el comportamiento de la potencia y/o corriente en cada fase.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

31 05 2018
Karen

Buenas tardes. En que artículo de la NOM-001-SEDE-2012 viene lo del 5% de desbalance entre fases? Lo estoy buscando pero no lo encuentro.
………….

Hola Karen…
Te remito al siguiente comentario: https://iguerrero.wordpress.com/2009/05/08/anteproyectos-de-instal-electricas-3/comment-page-1/#comment-21457
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

23 04 2018
Carlos Sánchez

Hola ingeniero, buenas noches. Pretendo solicitar servicio trifasico, y usar una fase para mis aparatos a 110v y las otras dos fases para los AA de 220. Esto con la idea de no tener que balancear cargas. Se puede hacer? No estaré infringiendo alguna norma?
…………..

Hola Carlos…
Si las cargas te quedan más o menos equilibradas no hay problema que lo hagas así.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

23 04 2018
Carlos Sánchez

Ingeniero, buenas tardes, gracias por su respuesta.

Necesitaba la confirmación de un experto. Las cargas estarían equilibradas puesto que dos fases serían exclusivamente para aparatos de 220. La tercera fase es para alimentar toda la casa, es decir, aparatos de 110. Lo que quiero evitar es el penoso proceso del balanceo de cargas.

Muchas gracias por el tiempo que se toma en responder las dudas de las personas.
………………

Ok! Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

6 04 2018
donattos

Inigeniero tengo dos niveles en casa comun, puedo hacer dos circuitos uno por nivel y puedo poner caja de fusibles y de pastillas?
Donato.
……………

Hola Donato…
Es correcto. De hecho es lo recomendable.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

3 01 2018
Jairo Hernández

Muy buena explicación!

27 11 2017
Raúl Castillo

Buen día Ing.
Pro y contras de usar un mismo conductor neutro para 2 o más circuitos (lamparas-contactos-especial y sus posibles variantes),
que me aconseja y si puede darme información o fuentes de investigación o soporte, de ante mano muchas gracias!!!
…………..

Hola Raúl…
Revisa la NOM-001-SEDE-2012 (es la que a esta fecha está vigente). Cualquier ingeniero electricista te recomendará que utilices un Neutro para cada circuito. El tener un neutro común a dos circuitos, mayormente si pertenecen a dos fases distintas, hace posible que en caso de rompimiento del mismo en un punto cercano al centro de carga, se produzca un corto circuito.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

30 07 2017
Ernesto

Buenas tardes Ing. Guerrero. en una instalación électrica, ¿cual es la carga máxima que soporta un circuito? y si es conveniente instalar en un circuito contactos y lámparas, o se deben hacer circuitos por separado para contactos y otro para las lámparas. De antemano mucchas gracias.
……………

Hola Ernesto…
Haz lo siguiente (para una instalación eléctrica en una vivienda “normal”).
Un circuito para tus lámparas. (protección de 15 Amperes).
Un circuito para contactos. (protección de 20 Amperes).
Un circuito especial para tu lavadora. (proteión de 15 Amperes).
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

26 07 2017
diego edisson rivera ramos

por que es importante el balanceo de cargas a la hora de un diseño electrico en edificaciones residenciales, comerciales y industriales.
……………

Hola Diego…
Para evitar corrientes más altas en alguno de los conductores generales que por lo regular son del mismo calibre, o visto de otra forma evitar dejar algún conductor demasiado holgado. También CFE lo tiene como norma y si tu proyecto lo va a revisar una UVIE te lo requerirán.
En fin son varias cosas las que comprende un buen equilibramiento de cargas.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

9 10 2017
Ing.Alberto M.

El desbalanceo de cargas provoca un desfasamiento entre tu voltaje y corriente lo que por consecuencia trae un atraso de la corriente con respecto al voltaje y por ende un bajo factor de potencia y un aumento de potencia reactiva que se ve justificado en el mal funcionamiento de tus equipos y el mal aprovechamiento que le dan a la energia. Al momento de haber un desbalanceo la sumatoria de tus corrientes no es igual a cero por lo que la alternativa de escape de tu corriente sera el neutro. CFE penaliza el desfasamiento debido a lo ya mencionado y ademas cuando los desbalances son muy grandes estos provocan que a la fase o devanado al que esten conectados en el transformador se sobrecarguen lo que trai con sigo mayores perdidas, un bajo rendimiento y acorta la vida util del equipo. SALUDOS..

4 04 2017
Everardo Rodriguez Miranda

Hola buenas tardes Ingeniero Guerrero, para construir departementos se requier unidad verificadora?
……………..

Hola Everardo….
Sí, por supuesto en materia de instalaciones eléctricas.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

22 02 2017
Richy rivera

Buena tarde ing, Ya me aventé un clavado a la red y no encontré sustento de respaldo para poder aseverar que el balance no debe exceder el 5% me pregunto si alguno de los lectores sabe de donde salio ese porcentaje,
………………

Hola Richy…
Te remito a la siguiente respuesta: https://iguerrero.wordpress.com/2009/05/08/anteproyectos-de-instal-electricas-3/comment-page-1/#comment-21457
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

24 05 2016
Eder

Centro de carga es el tablero de distribución?!
…………….

Hola Eder….
Es correcto, en instalaciones residenciales comunes ambas cosas son lo mismo.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

27 01 2016
Paul Romero

Buen día Ing. Guerrero.
Solo quiero preguntarle, ¿en qué artículo de la NOM se trata este tema?
Le agradezco de antemano y felicito por su página, es muy buena.
Saludos.
…………….

Hola Paul…
No hay un artículo especifico, entra a la NOM-001 y escribe en el buscador: balance
Al hacer lo anterior te aparecerán los puntos, artículos, etc, en los cuales puedes apoyarte al respecto.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

28 03 2016
marimar

disculpe, y si se tienen 2 centros de carga, como se hace?

21 08 2017
Armando C

Depende de tu arreglo. Por ejemplo si tienes un centro de carga A y de allí derivas a un centro de carga B, balancea primero el A y después el del B. SI Haces esto no importa si sales de los bornes del A o de un itm derivado, al final las fases A y B de la alimentación general estarán balanceadas. Solo ten cuidado al dimensionar los conductores.

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