Como se diseña y calcula la potencia eléctrica de una casa o vivienda de acuerdo a NEC/NFPA70/NTC2050 ¡¡¡ PREMIUM !!!

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Los cálculos de potencia o carga eléctrica de una casa se pueden realizar mediante cálculos “estandar” o cálculos “opcionales” según lo presenta la NEC/NFPA70/NTC2050.

Los cálculos se basan en las cargas esperadas presentes en una unidad de vivienda, junto con los factores de demanda apropiados que se utilizan para representar la diversidad en el uso eléctrico de los equipos.

Como se informo anteriormente hay dos métodos disponibles, cálculos estándar y opcionales. Los cálculos opcionales requieren menos pasos y generalmente dan como resultado conductores más pequeños, sin embargo la vivienda debe cumplir con requisitos más restrictivos. Solo consideraremos unidades de vivienda unifamiliares en este artículo, incluidas residencias unifamiliares, apartamentos, etc.

El artículo 220 del Código Eléctrico Nacional establece los requisitos principales para realizar cálculos de carga que son necesarios para determinar el tamaño de la acometida en una vivienda.

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Método estándar NEC/NFPA70/NTC2050 para el calculo de potencia o cargas eléctricas de una vivienda

El método estándar para calcular la potencia requerida por una casa o vivienda se encuentra en la Parte III del Artículo 220.

Por supuesto, no podemos encontrar todos los requisitos en esta Parte, por lo que también analizaremos los requisitos adicionales en los Artículos 210, 220, 230, 250 y 310.

Empezaremos mostrando un ejemplo de cálculo de carga utilizando el método estándar:

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Como calcular la potencia eléctrica de iluminación y tomacorrientes generales

Lo primero que debemos determinar es la carga de iluminación y tomacorrientes generales. La tabla 220.12 de la NEC/NFPA/NTC2050 requiere que para las unidades de vivienda, multipliquemos el área de la casa o vivienda (según las dimensiones exteriores de la unidad de vivienda) por 3 VA  si la unidad utilizada es “pies cuadrados” o 33 VA si la unidad a utilizar es “metros cuadrados”.

Figura 2. Carga de iluminación general y tomas Tabla 220.12
Figura 2. Carga de iluminación general y tomas Tabla 220.12

La sección 220.14 (J) establece que las siguientes salidas eléctricas también se deben incluir en los cálculos generales de carga:

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Cálculos de potencia eléctrica de lavandería y pequeños electrodomésticos

La sección 210.11 (C) (1) requiere un mínimo de dos circuitos ramales para pequeños electrodomésticos (Batidora, Olla arrocera, licuadora, extractor de jugos, cafetera pequeña, waflera, sanduchera, tostadora etc).

La sección 220.52 (A) nos dice que debemos usar una carga mínima de…

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Este circuito también se puede agregar a la carga de iluminación general y tomacorrientes y se pueden aplicar factores de demanda.(Ver figura 1)

Circuito de lavanderia

Como calcular la potencia para secadoras eléctricas, hornos, parillas, estufas y similares.

La Sección 220.14 (B) de la NEC/NFPA70/NTC2050 nos refiere a los requisitos para secadoras eléctricas en 220.54 y aparatos eléctricos como estufas y hornos en 220.55.

Las secadoras de ropa eléctricas se calculan con un mínimo de 5000 vatios o en la potencia marcada en la placa de características, la que sea mayor.

Los factores de demanda de la tabla 220.54 pueden ser útiles si hay más de cuatro secadoras, pero esto es poco probable en una unidad de vivienda unifamiliar, por lo que no usaremos esta tabla para los ejemplos de este artículo.

Se permitirá que las estufas eléctricas y otros aparatos eléctricos similares (clasificados por encima de 1,75 kW) se calculen de acuerdo con la Tabla 220.55, que ocupa una página completa y tiene cinco notas.(Ver figura 1)

También hay notas informativas que dirigen al usuario del código al Anexo D para ver ejemplos. Vale la pena revisar esta tabla y leer todas las notas y ejemplos para familiarizarse con las distintas opciones.

Figura 4. Factores de demanda para secadoras electricas en viviendas tabla 220.54
Figura 4. Factores de demanda para secadoras eléctricas en viviendas tabla 220.54
tabla 220.55 NEC
Figura 6. tabla 220.55 NEC

Calculo carga y potencia de aparatos fijos

Si hay cuatro o más electrodomésticos fijos en la residencia, el articulo 220.53 del NEC/NFPA70/NTC2050 permite que se totalicen todas estas cargas y luego se aplique un factor de demanda del…

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Potencia para mayor “carga de motor”

La Sección 220.14 (C) nos dice que las “cargas de motores” deben calcularse de acuerdo con los requisitos de 430.22, 430.24 y 440.6.

Esto significa que debemos determinar la mayor “carga de motores” y agregar un 25% mas de su valor al cálculo total.(Ver figura 1)

Las “cargas de motores” comunes en aplicaciones residenciales incluyen…

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Consideración de potencia para cargas no coincidentes

Cuando no es probable que dos cargas se energicen al mismo tiempo, el articulo 220.60 nos permite usar solo la carga más grande para el cálculo de potencia total y aplicar lo expresado en el anterior ítem. Como se puede ver en el ejemplo (Ver figura 1), no se considero en el calculo la calefacción.

Esto se aplica típicamente a unidades de vivienda con calefacción eléctrica y aire acondicionado, ya que no se espera que funcionen al mismo tiempo.

Consideracion carga de A.A vs calefaccion 2
Consideración carga de A.A vs calefacción

Calculo de potencia de aparatos o cargas específicas

Hay determinadas cargas que se pueden encontrar en residencias que no están incluidas en la lista anterior. La Sección 220.14 (A) requiere que un tomacorriente para una carga o aparato específico que no se cubra en otra parte debe calcularse…

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Método opcional NEC/NFPA70/NTC2050 para el calculo de potencia o cargas eléctricas de una vivienda

El método opcional es mucho más simple que el cálculo estándar, pero está restringido en en el articulo 220.82 a: “… una unidad de vivienda que tiene la carga total conectada a un conjunto de conductores de acometida o alimentador trifilar de 120/240 voltios o 208Y / 120 voltios con una ampacidad de 100 o más “.

La mayoría de las unidades de vivienda unifamiliares cumplen con este requisito, por lo que el método opcional se utiliza con frecuencia. En la Figura 7 se muestra un ejemplo de cálculo utilizando el método opcional.

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Cálculo de potencia para cargas generales

A la vista del método opcional, todo excepto la calefacción y el aire acondicionado se considera una carga general.

Para este método, la carga general calculada no debe ser menor al 100 por ciento de los primeros 10 kVA más…

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Calculo de potencia para calefacción y Aire Acondicionado

Se debe incluir la carga más grande entre la calefacción y el aire acondicionado entre estas seis opciones:

  • 100 por ciento de la potencia en la placa de identificación del aire acondicionado y refrigeración
  • 100 por ciento de la potencia en la placa de identificación de la bomba de calor cuando se usa sin calefacción eléctrica suplementaria.
  • El 100 por ciento de la potencia en la placa de identificación del compresor de la bomba de calor y el 65 por ciento de la calefacción eléctrica suplementaria para los sistemas eléctricos centrales de calefacción de espacios (si se impide que el compresor de la bomba de calor funcione al mismo tiempo que la calefacción suplementaria, no es necesario añadirlo al calentador complementario para la carga total de calefacción central de espacios).
  • 65 por ciento del valor nominal de la placa característica de la calefacción eléctrica de espacios si hay menos de cuatro unidades controladas por separado.
  • 40 por ciento del valor nominal de la placa característica de la calefacción eléctrica de espacios si es de cuatro o más unidades controladas por separado
  • 100 por ciento del valor nominal de la placa característica del almacenamiento térmico eléctrico y otros sistemas de calefacción donde se espera que la carga habitual sea continua al valor completo de la potencia que aparece en la placa de identificación.

Comparación de cálculos de carga o potencia para una vivienda con el método estándar y opcional

Para ver en comparación los dos métodos, debemos revisar los ejemplos de la residencia de 2900 pies cuadrados (269m2) con las siguientes cargas:

  • Carga de iluminación y tomas generales.
  • 4 circuitos ramales de pequeños electrodomésticos
  • Circuito de lavandería 1500 W
  • Calentador de agua eléctrico 4500 W
  • Aire acondicionado 6000 VA
  • Horno eléctrico 11.000 W
  • Jacuzzi de 8000 W (motor de 2 Hp)
  • Cargador de vehículo eléctrico de nivel II 7200 W
  • Secadora de ropa eléctrica 5000 W
  • Triturador de basura 800 W
  • Microondas 1500 W
  • Lavavajillas 1200 W

El método de cálculo estándar se muestra en la Figura 1 y el método de cálculo opcional se muestra en la Figura 7. Usando el cálculo estándar, la potencia total para el caso de los pies cuadrados es de…

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Calculo de carga del neutro

Se permite que el neutro sea más pequeño que los conductores de fase en la mayoría de las instalaciones de acometidas de servicios residenciales.

La sección 220.61 requiere que la carga del neutro se determine calculando la carga máxima desequilibrada entre el neutro y cualquier conductor sin conexión a tierra. Los valores utilizados para calcular el tamaño neutro cuando se utilizan los métodos estándar u opcionales a menudo serán diferentes, como se muestra en las Figuras 8 y 9.

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Si tenemos una sola canalización (como es más común para los conductores de acometidas de servicio), El articulo 250.24 (C) (1) nos dice que el conductor no puede ser más pequeño que lo especificado en la tabla 250.102 (C)(1) del NEC , pero no se requiere que sea más grande que las fases.

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neutro, puente de conexión a tierra principal, puente de conexión a tierra del sistema y puente de conexión a tierra
neutro, puente de conexión a tierra principal, puente de conexión a tierra del sistema y puente de conexión a tierra del lado de suministro eléctrico.

Para nuestro cálculo la acometida de servicio con el método estándar dio un tamaño mínimo de las fases de 2/0 AWG cobre o un aluminio 4/0 AWG.

Al usar usar de la tabla 250.102 (C)(1) se requeriría un neutro no menor que…

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El uso de la Tabla 250.102 (C)(1) del NEC requeriría un neutro no menor que cobre 6 AWG o aluminio 4 AWG.

En la Figura 9, encontramos que nuestra carga neutra calculada es de 30.320 VA. Dividir eso entre 240 voltios nos da 126 amperios, lo que requerirá un cobre 1 AWG o un aluminio 2/0 AWG de la Tabla 250.102 (C)(1) del NEC. Dado que estos tamaños son más grandes que el mínimo requerido, elegiríamos uno de estos dos tamaños de conductor.

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