Tópicos de Instalaciones Eléctricas.

25 05 2009

Tema 30. Cálculo del calibre de los alimentadores principales de una I.E. Residencial, considerando varios factores de acuerdo a la NOM-001-SEDE-Vigente.

Actualización: Mayo 24 de 2009.
Fecha de publicación inicial: Agosto 23 de 2007.

Caso 2. Instalación Bifásica. (Menor de 10,000 Watts).

Un buen complemento de este tema es el Tema 3 de Anteproyectos de Instalaciones Eléctricas. También te recomiendo que leas el Tema 4 y el Tema 30 en donde consideré factores de corrección por temperatura y agrupamiento. En este tema también calcularemos el diámetro de la tubería conduit para lo cual se aplica un factor de relleno.

fachadasSupongamos que tienes que determinar el calibre de los alimentadores principales de una Instalación Eléctrica Residencial cuya carga total es de 8,900 Watts, resultado de sumar cargas monofásicas fijas, como son: alumbrado, contactos (180 Watts), y motobomba. De acuerdo a la clasificación que hace la CFE para las instalaciones eléctricas en este caso resulta ser Bifásica. Considera un f.p. de 0.9, un factor de demanda o utilización de 0.75 y una temperatura ambiente de 32 ºC (un lugar templado).

P=8,900 W.
I=8,900/(2×127×0.9)=38.93 A.
Ic=38.93×0.75=29.19 A.

En la tabla 310-16 de la NOM-001 resulta conductor (alambre o cable) THW calibre No. 10 AWG (5.26 mm2) a 75 ºC como temperatura máxima de operación, que puede conducir hasta 35 Amperes suficientes en este caso y además con un buen margen de seguridad.

Sin embargo…

Como la temperatura ambiente es de 32 ºC (lo cual significa una disminución real de la conducción de corriente para cualquier conductor que esté a más de 30 ºC), revisando la parte baja de la tabla 310-16 de la NOM se obtiene el dato 0.94, entonces los 35 Amperes del conductor en realidad solo son:

I real=35×0.94=32.9 Amp.

Lo que debes hacer ahora es comparar este nuevo dato con la corriente corregida (Ic) que habías obtenido (29.19 Amp.) Al hacerlo puedes ver que la I real aun supera a la corriente corregida en más de 3 Amperes. Por lo tanto concluimos que dicho conductor hasta este punto es adecuado como alimentador principal.

Pero… todavía hace falta considerar el factor de corrección por agrupamiento el cual depende directamente del número de conductores alojados en la tubería, ya que al estar juntos se genera calor que influye otra vez sobre la capacidad de conducción del conductor eléctrico.

Supongamos que por cualquier tramo de tubería conduit por necesidad están alojados los 2 conductores alimentadores principales (fases) calibre 10 y el neutro en calibre 8 (el Neutro en instalaciones bifásicas siempre es mayor en un calibre cuando es común a ambas fases), pero además están alojados otros 6 conductores en calibre 12. En total son 9 conductores, y al revisar la tabla 310-15(g) Tema 12, resulta un 70% de disminución efectiva de la capacidad de cualquier conductor en estas condiciones de agrupamiento, entonces la capacidad del conductor que ya se había reducido a 32.9 por el factor de corrección por temperatura se reduce todavía más a:

I definitiva=32.9×0.7=23.03 Amp. Cabe mencionar que es en un solo tramo de la tubería conduit, pero por seguridad puede asumirse este criterio para toda la tubería.

Puedes observar entonces que el calibre #10 debido a las condiciones de temperatura y agrupamiento reduce drásticamente su capacidad de conducción hasta 23 Amperes por lo cual concluimos que ese calibre no es apropiado para transportar los 29.19 Amperes que resultaron en la corriente corregida. Por lo tanto aumentamos un calibre resultando THW No. 8 AWG (8.37 mm2), el cual está diseñado para conducir hasta 50 Amperes a 75 ºC como temperatura máxima de operación.

Ahora comprobemos si este nuevo calibre es adecuado aplicando los factores de corrección por temperatura y de agrupamiento.

I real=50×0.94=47 Amp.
I definitiva=47×0.7=32.9 Amp.

Resultan 32.9 Amperes, existiendo un excedente de 3.71 Amperes para los 29.19 A. que habíamos calculado en la corriente corregida, por lo cual elegimos este calibre.

En conclusión para este caso utilizarías 2 conductores calibre #8 AWG, uno para cada Fase y un conductor calibre #6 AWG para el Neutro, a 75ºC como temperatura máxima de operación. Si la instalación tiene contactos/receptáculos con conexión a tierra necesitas agregar un conductor en calibre #10 AWG para conectarlo a la tercera terminal de dichos contactos, el cual puedes iniciar desde el interruptor principal desde una varilla de tierra. Si dispones de una doble protección (fusibles y termomagnéticos), los fusibles para cada Fase pueden ser de 40 Amperes y los interruptores termomagnéticos en el centro de carga podrían ser de 30 Amperes o menos, dependiendo del circuito/carga que se tratara.

Para el cálculo del diámetro de la tubería conduit pensemos en un tramo de tubería el cual alojara a nueve conductores comunes más el conductor de tierra (esto lo obtienes al realizar el anteproyecto de la instalación, viendo los lugares en donde existen mayor número de conductores). Tenemos en total 10 conductores de los siguientes calibres: 1 No. 6, 2 No. 8; 1 No. 10 y 6 No. 12.

Tendrías que sumar las áreas resultantes de los diferentes diámetros exteriores de los conductores y puedes hacerlo para diferentes marcas de fábrica, por ejemplo si utilizáramos conductores de la marca Viakon resulta Tema 29.

No. 6; Área = (Πx7.6²)/4 = 45.36 mm²
No. 8; Área = (Πx5.5²)/4 = 23.75 mm², en dos conductores resultan: 47.5 mm²
No. 10; Área = (Πx4.1²)/4 = 13.20 mm²
No. 12; Área = 10.17 mm², en seis conductores resultan: 61.02 mm²

En total resultan: 167.08 mm².

Revisando la tabla para diámetros de tubería Tema 13 para más de dos conductores (40% utilizable), resulta un  diámetro de una pulgada, el cual puede alojar hasta 222 mm² por lo que se concluye que esta es la tubería adecuada.

No olvides que debes equilibrar las cargas conectadas a cada una de las Fases.

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12 responses

29 06 2012
AFP

Gracias! nos ha ayudado a despejar una enorme cantidad de interrogantes.

9 11 2011
Alfredo Reyes Licona

Hola profesor buenas tardes, mi nombre es Alfredo Reyes Licona y soy profesor de primaria y me gusta esto de la electricidad, pues apenas estoy aprendiendo haciendo practicas y todo eso y la verdad este blog esta bien chido por que hay mucha informacion muy buena. muchas gracias profesor.

Bueno… he estado estudiando los temas de calculo de calibres principales,
y los planos de las instalaciones electricas que hay en el blog y me surgio la siguiente duda:
en las instalaciones:
Instalaciones monofasicas: 127V (De 1 watts hasta 5000 watts)
Instalaciones bifasicas: 127V(De 5000 watts hasta 10,000watts)
Instalaciones trifasicas:127v(De 10,000 watts pero no se hasta cuantos watts soporta,puede ser de 10,000 watts hasta 20,000watts?.
por logica cada linea soporta 5000 watts verdad? o las dos primeras soportan 5000 watts y la tercera linea soporta 10000 watts??

Cuantos watts puede soportar la tercera linea en una instalacion trifasica,pues como he estado leyendo los topicos tengo entendido que todas las lineas son de 127 volts cada una, o la tercera linea conduce 220volts??.

gracias maestro, por su blog muy informativo.
me han ayudado muchos sus temas y he estado aprendiendo.

Alfrdo Reyes.
Profesor de 5 año de primaria.
…………

Hola Alfredo…
¡Uf! Todo eso y más puedes aprender leyendo los temas de electricidad colega, te dejo el enlace a la Sección respectiva. La idea es que la gente (alumnos e interesados) los lean.
https://iguerrero.wordpress.com/category/instalaciones-electricas/
Un saludo cordial.
Ing. I. Guerrero Z.

30 08 2011
Arq.Manuel Leal

Honor a quien lo merece, es la forma de decirle a quien comparte sus conocimientos con los demas.Gracias por su labor.
Tema 30 I.E. Bifasica me deja una duda; la carga total en un proyecto es el resultado de la suma de las cargas; ¿es aqui donde se define si es bifasica u monofasica,o tambien se podria definir en el momento en que a esta carga total se le aplica el factor de demanda?
Ya que si por ejemplo tenemos un proyecto con un total de cargas de 5500 watts se considera bifasica (2F-1N), pero si a esta carga le aplicamos el Fd se reduce a 4125 watts ¿entonces seria monofasica (1F-1N)?.
De antemano le doy las gracias por su respuesta.
………….

Hola Arq. Leal….
¿la carga total en un proyecto es el resultado de la suma de las cargas? Sí.
¿es aqui donde se define si es bifasica u monofasica, o tambien se podria definir en el momento en que a esta carga total se le aplica el factor de demanda? Se determina en función de la carga total sin aplicar factores. De hecho la instalación quedaría más segura si se agregara a la carga total un 20-25% de carga contemplando el aspecto de previsión a futuro como lo hacen algunos electricistas, pero bueno… en mi caso el aspecto económico trato de llevarlo al máximo sin sacrificar con ello notablemente el aspecto de seguridad.
En el caso que planteas, igual podrías dejarla monofásica a pesar de los 5500 Watts, no obstante no te convendría, pues si la carga total se utilizara con frecuencia caerías en el nivel DAC (Doméstico Alto Consumo) con lo cual el costo por kW-hr se incrementaría notablemente.
Un saludo cordial.
Ing. I. Guerrero Z.

31 05 2011
Misael

Buen dia ingeniero
Tengo una duda acerca de sistemas bifasicos y trifasicos, como usted sabe la NOM-001 nos indica que para contactos en un sistema monofasico la potencia se considera de 180 W, pero no encuentro que potencia se considera en sistemas bifasicos y trifasicos.
¿en que parte de la NOM-001 encuentro esta informacion?
gracias por su atencion.
……………..

Hola Misael….
Caso 1. Si te refieres a una instalación residencial en donde tienes un sistema bifásico o trifásico para abastecerla, y los aparatos que contiene todos funcionan a 127 Volts, cada contacto monofásico se considera de 180 W (mínimo) no importando si la instalación es a dos o a tres fases.
Caso 2. Si te refieres a una instalación industrial bifásica o trifásica en la que hay contactos para aparatos bifásicos o trifásicos, esos son contactos especiales y se consideran con un valor específico de acuerdo al aparato que alimentarán.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

24 05 2011
daniel morato rosado

hola ingeniero buenas tardes, tengo una duda, estoy asiendo un anteproyecto y tengo 8248 watts de carga total.
ya hice mi cuadro de cargas y mi diagrama de conexiones con su equilibrio de fases. y pues una fase me da con un amperaje de 40 ampers(contactos y laparas) y la otra de 35 ampers(contactos,lamparas y motobomba) puenteada con una motobomba.

ya estuve checando la tabla KOBREX-VINIKOB y veo que el calibre 8 AWG conduce de 40 asta 55 ampers.

y pues mi duda es que si le puedo poner este calibre de 8 AWG pues yo nunka he visto una instalacion que tenga una fase de 8 AWG. si se puede hacer lo que yo digo profesor o le pongo calibre 10?.

muchas gracias, por la informacion he aprendido mucho de usted.

saludos, buenas tardes.

me refiero en ponerle el calibre 8 AWG a una fase que sea el cable principal para que alimente a mi circuito 2 y de hay hacer bajadas en calibre 12 que esta compuesto por 8 lamparas y 20 contactos.

saludos, gracias

P.D soy el de los seudonimos, mi nombre real es DANIEL MORATO ROSADO y soy albañil con 3 años de experiencia y me gusta mucho su blog ya que va de la mano con mi trabajo.
……………

Hola Daniel…
En materia de instalaciones eléctricas residenciales hay cierta flexibilidad. Si supones que la carga total será utilizada con frecuencia utiliza calibre No. 8, pero si supones que la carga total se utilizará rara vez o nunca, utiliza calibre No. 10
Todo lo anterior se relaciona con el denominado Factor de Demanda de la instalación el cual al aplicarse permite la ‘flexibilidad’ que te mencioné. Busca el tema en la sección de instalaciones eléctricas y seguramente lo entenderás mejor.
Saludos.
Ing. I Guerrero Z.

26 11 2010
Karla Mina

Buenos días Ingeniero.
Sólo paso para agradecerle tanta información brindada en su blog.
Estoy en medio de un proyecto de instalaciones, y gracias a muchas de sus publicaciones, he podido comprender y avanzar en él.
Me gusta el “slogan” de su blog: “Ingeniero de profesión, maestro de vocación”, es un gran ejemplo para muchos que deciden conservar únicamente para ellos su conocimiento.
Gracias y saludos desde El Salvador.
…………

Hola Karla…
Muchas gracias por tus palabras.
Un abrazo.
Ing. I. Guerrero Z.

22 11 2010
Oscar Galindo

Le envío una gran felicitación por lo claro en sus explicaciones, me gustaría saber si ha escrito algún libro de instalaciones eléctricas.
Es un ejemplo para cada maestro y profesionista.
………….

Hola Oscar…
Hasta hoy no, y -por lo menos en esta materia- no pienso hacerlo. Lo que he aprendido en materia de instalaciones residenciales con gusto lo comparto -y seguiré compartiéndolo- gratuitamente en el Blog.
Un saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

19 10 2010
jesus osvaldo

ING. BUENAS NOCHES,
TENGO UN CONSUMO MUY ALTO EN MI DOMICILIO, ES BIFASICO Y REALICE UNA MEDICION DANDO RESULTADO QUE LAS FASES ESTAN MAL BALANCEADAS QUE PUEDO HACER PARA BAJAR EL COSTO DE MI CONSUMO.
………..

Hola Jesús…
Si no tienes fallas en tu instalación (fugas a tierra) o en el medidor, lo único que puedes hacer para dismunuir tus pagos es “moderar” o administrar tu consumo eléctrico.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

27 09 2010
Rafael

Buenas tardes ingeniero, ¿como esta? le escribo nuevamente para preguntarle algo: en las hojas de CFE de preparacion de la acometida bifasica dice que se debe instalar interruptor de fusibles o termomagnetico de 2×30 A, pero si en mis calculos de corriente de consumo me sale una corriente un poco mayor a 30 A, ya aplicando el factor de demanda, ¿verdad que si puedo instalar un termomagnetico de 2×40? El calibre de mi conductor es 8. Y otra pregunta, ¿por que a veces comision no quiere poner dos contratos en un mismo domicilio?

Agradezco de antemano su atencion. Gracias.
………….

Hola Rafael…
Es correcto, dependiendo de la carga puedes utilizar fusibles o termomagnéticos de 40 A.
CFE no admite dos contratos para una misma casa básicamente porque pagaríamos menos por el consumo total.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

8 08 2010
José

Buenas noches ingeniero, otra vez por aqui, es que quisiera preguntarle dos cosas:

1- CFE para los alimentadores principales de un servicio monofasico y bifasico pide conductores cal. 8 de cobre, pero en caso de que se requiera un calibre mayor, se pueden meter de calibre 6, 4 o hasta 2? Por que he leido unos libros sobre instalaciones electricas de Estados Unidos y se ve que alla usan solo sistemas bifasicos para casas y los alimentadores principales son muy gruesos.

2- En los libros que le comento se ve que la varilla de tierra que aqui nosotros ponemos al pie del medidor para aterrizar el neutro, ellos la ponen al pie del centro de carga y conectan la varilla a la barra de tierras y la barra de tierras a la barra de neutros, quedando igual aterrizado el neutro solo que en el centro de carga. ¿Cree que si hago la conexion asi CFE me conecte mi servicio sin poner peros? ya que al fin y al cabo el neutro queda aterrizado.

Muchas Gracias. Saludos.
……………

Hola José…
1. Si requirieras un calibre mayor al No. 8 para los alimentadores de tu instalación, primero tendrías que avisar a la CFE para que cambien los conductores de la acometida.
2. Te pondrían peros y seguro que te ordenarían que hicieras modificaciones ya que por Norma Oficial el Neutro de la Acometida debes conectarlo a tierra precisamente antes de la entrada a la instalación eléctrica interior.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

29 07 2010
Miguel

Que tal Ing. Guerrero, gracias por compartir su conociemiento con todos nosotros. Quisiera aprovechar para hacerle una consulta, ya que existe mucha confusion en torno al uso de la formula I=P/2*E*f.p, en estudiantes y tecnicos.

Mi pregunta es si esta formula la utilizó unicamente para balancear los calibres de las dos fases y su neutro respectivo, ya que en la instalacion que plantea unicamente contamos con cargas monofasicas a 127v fase y neutro.

¿Como calculariamos los 2 conductores si tuvieramos que alimentar una carga monofasica a 220v?, voltaje entre fases (o “bifasica”, tengo entendido que su nombre correcto es monofasica 220v, si no es asi corrijame) ¿Usariamos la formula I=P/220v ? Porque tambien he visto quien usa I=P/2*220, formula que para mi es erronea. Veo que usted la utiliza pero con el voltaje entre fase y neutro 127v. ¿Cual es la diferencia?

¿Se puede utilizar esta formula para obtener el calibre de nuestro alimentador principal, conociendo nuestra carga total?

¿Como sumariamos este amperaje a nuestra corriente total?

Gracias de antemano, saludos desde Guadalajara.
…………….

Hola Miguel…
Colega, probablemente la confusión exista porque algunos países tienen sistemas eléctricos con voltajes entre fase y neutro de 220 Volts (monofásicos), por lo tanto, para instalaciones bifásicas sería aplicable la fórmula que mencionas (I=P/2*220) si no es eso entonces si está mal aplicada la fórmula. En nuestro país (conviene recordarlo) los sistemas de distribución tienen 127 Volts entre fase-neutro y 220 Volts entre fase-fase. A las instalaciones bifásicas también se les llama monofásicas a 3 hilos, y a las trifásicas también se les llama monofásicas a 4 hilos.
La fórmula que mencionas (I=P/2*E*f.p) es para una instalación bifásica (o monofásica a 3 hilos) al aplicarla directamente a la carga TOTAL de la instalación obtienes la corriente que circula por cada fase, pero igual, a sabiendas que rebasas 5,000 Watts y de que por lo tanto tu instalación será bifásica puedes empezar por balancear primero tus dos cargas (una para cada fase) y después de balancearlas aplicas la fórmula que se utiliza para instalaciones monofásicas I=P/(V*f.p.) considerando cualquiera de tus dos cargas (al fin que están balanceadas) y resulta prácticamente lo mismo. Igual puede hacerse en instalaciones trifásicas, primero balanceas tus tres cargas (una para cada fase), luego aplicas la fórmula para instalaciones monofásicas en una de tus tres cargas y lo que te resulte es lo mismo para las otras dos fases.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

30 07 2010
Miguel

Jajaja colega… favor que me hace inge, la verdad esq apenas ando terminando mi carrera en la u de g y consegui un puesto en una empresa del ramo electrico, debido a lo cual me han surgido bastantes interrogantes, que los libros a veces no resuelven.

Muchisimas gracias por su ayuda, en verdad le admiro su pasion por lo que hace, es excelente encontrarse con un blog de CONTENIDO, en medio de tanta basura circulante en internet.

Respecto a la duda que tenia creo que he entendido a la perfeccion lo que me ha explicado, solamente me quedaria una pregunta, teniendo mi sistema bifasico o trifasico en mi hogar, ¿que formula utilizaria usted para calcular los alimentadores para un aparato a 220v, dos hilos, dos fases; ya sea un calentador, aire, ventilador, etc, pero que su placa venga especificado los 220v?
………..

Hola Futuro-colega…

Para una motobomba o aparato similar bifásico en instalaciones residenciales.

Básate en la fórmula conocida I=P/(127*f.p.) y con ello te evitas mayores dificultades, te explico…

Tratándose de una acometida bifásica (2F-1N).
Reparte tus cargas monofásicas en las dos fases y agrega la mitad de la potencia de la motobomba (o aparato similar de 220V) a cada carga, equilibra y calcula la corriente para una fase aplicando la fórmula para instalaciones monofásicas (obvio lo que te resulte será lo mismo para la otra fase).

Tratándose de una acometida trifásica (3F-1N).
Reparte tus cargas monofásicas en las tres fases y agrega la mitad de la potencia de la motobomba a una fase y la otra mitad a otra fase, (si tienes más aparatos que requieran 220 Volts procura distribuirlos de manera alternada entre las tres fases) equilibra las tres fases (o las tres cargas generales) y calcula la corriente para una fase aplicando la fórmula para instalaciones monofásicas.

Creo que la anterior es la forma más simple de resolver instalaciones eléctricas residenciales que incorporan aparatos o equipo que requiere dos fases para su funcionamiento y parte precisamente de un buen balance de las fases.

Igual podrías aplicar la fórmula: I=P/(2*127*f.p.) para aparatos que requirieran 220 Volts, luego sumarías corrientes a cada fase e igual tendrías que balancear, lo cual me parece un procedimiento más largo.

Saludos.

Ing. I. Guerrero Z.

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