CASA SEGURAElaborado por: Ing. Lope Nelson Aguirre GmezMayo /2011CURSO DE DISEO DE INSTALACIONES ELECTRICAS DOMICILIARIASBASADAS EN EL REGLAMENTO TECNICO DE INSTALACIONES ELECTRICAS RETIE Y EN LA NTC 2050

Este documento se ha desarrollado para los profesionales de la electricidad (tcnicos, tecnlogos e ingenieros electricistas), que tienen que ver con los diseos, construcciones elctricas, ejecutar mantenimiento e inspeccionar las redes elctricas domiciliarias internas, cumpliendo con la reglamentacin tcnica vigente.El objetivo del presente documento que he elaborado, es poderles ofrecer una explicacin clara, concisa, paso a paso del estudio completo de una instalacin elctrica residencial, cumpliendo con el Reglamento Tcnico de Instalaciones Elctricas. Considerando que el entorno elctrico se hace cada vez mas complejo, especialmente debido a las influencias electromagnticas y otro tipo de perturbaciones, como la presencia de los armnicos impares, se hace necesario mejorar la calidad de la energa para el buen funcionamiento continuo de todos los equipos que reciban la alimentacin de la instalacin elctrica, por consiguiente, los diseadores, los instaladores y los consumidores, necesitan estar bien documentados, con conocimiento de causa a la hora de seleccionar y de instalar la a paramenta elctrica.Teniendo en cuenta que a partir de la entrada en vigencia del RETIE (Reglamento Tcnico de Instalaciones Elctricas), se establecen una serie de medidas que garantizan la seguridad de las personas, minimizando o eliminando el riesgo de origen elctrico y para el efecto, se hace obligatorio que toda instalacin elctrica nueva, toda ampliacin de una instalacin elctrica y toda remodelacin de una instalacin elctrica, cumpla con lo establecido por el RETIE.El estudio de una instalacin elctrica proyectada necesita una comprensin correcta de todas las reglas y normas que la rigen. Par realizar un buen diseo, es necesario calcular la demanda total de energa, y esto se logra a partir de los datos de carga instalada y del factor de demanda que ofrece como referente el RETIE, todo esto junto con los conocimientos de los modos de funcionamiento (demanda en rgimen nominal, condiciones de arranque de las maquinas, funcionamiento no simultaneo, etc.); a partir de estos datos, se obtiene de modo inmediato la potencia necesaria de la fuente de alimentacin, tambin es necesario tener informacin sobre las estructuras tarifarias locales para elegir la mejor opcin en cuanto al montaje de la conexin a la red de alimentacin, que puede ser por MT o por BT.En todo este compendio, lo que interesa finalmente es tener una eficiencia energtica, implementando dispositivos de medida en las instalaciones elctricas, lo cual puede generar grandes beneficios al usuario, reduciendo el consumo energtico y en un mejor uso del equipo elctrico. Tambin se debe ter en cuenta que es necesario mejorar el factor de potencia, para disminuir los reactivos, ya sea de forma local o global en la instalacin elctrica. La deteccin y el filtrado de armnicos, es hoy en da de gran importancia en los circuitos no lineales, ya que los armnicos en la red afectan la calidad de la energa y forman parte de muchas contaminaciones, como sobrecargas, vibraciones, desgaste del equipo, problemas con equipos sensibles de redes de rea local. Redes telefnicas, etc.

CALIDAD Y SEGURIDAD DE UNA INSTALACION ELECTRICA:Siempre y cuando se respeten los procedimientos de control, entonces podemos decir que se han asegurado la calidad y la seguridad de una instalacin elctrica, teniendo en cuenta lo siguiente: Si al inicio de una obra elctrica se comprueba la conformidad de la instalacin elctrica con la normatividad y las disposiciones legales vigentes. El equipo elctrico a instalar cumple con la normatividad vigente, respetando la comprobacin peridica de la instalacin recomendada por el fabricante del equipo.CONCEPTOS BASICOS EN EL DISEO:

DEFINICIONES:1. CARGA INSTALADA O CARGA CONECTADALa mayor parte de los dispositivos y aparatos elctricos, los fabricantes de los mismos los marcan en su placa de datos, para indicar su potencia nominal; la potencia instalada o carga conectada es la suma de las potencias nominales de todos los dispositivos elctricos de la instalacin. Esta no es en la prctica la potencia absorbida realmente, que es lo que sucede en los motores elctricos, en la que la potencia nominal se refiere a la potencia de salida en el eje principal del motor, por lo tanto en un motor el consumo de potencia de entrada es evidentemente superior. Las lmparas fluorescentes y de descarga asociadas a resistencias de estabilizacin es otro caso en la que la potencia nominal indicada en la lmpara es inferior a la potencia consumida por la lmpara y su resistencia; por lo tanto, los mtodos para evaluar el consumo real de potencia de los motores y de los dispositivos luminosos son los solicitados por el Reglamento Tcnico vigente.2. CAPACIDAD INSTALADALa capacidad instalada se da en KVA o en MVA, y es la cantidad significativa de potencia aparente que un sistema elctrico en particular va a suministrar a la carga requerida; normalmente asumimos que la potencia aparente instalada es la suma aritmtica de los KVA de las cargas individuales, pero los KVA mximos estimados que se van a proporcionar por lo general no son iguales a los KVA totales instalados.3. DEMANDA PROMEDIOEs la carga promedio solicitada a la fuente de suministro de una instalacin elctrica tomada en un periodo de tiempo considerado. Enfatizamos el valor promedio porque las cargas instantneas no son importantes, ya que ellas se presentan durante un tiempo muy breve. 4. DEMANDA MAXIMA REALTodas las cargas individuales no operan necesariamente a su potencia nominal mxima ni funcionan necesariamente al mismo tiempo. Esto es, la demanda mxima es la carga mxima que se presenta en un sistema o instalacin durante un periodo de tiempo especifico; usualmente, esta demanda es la que presenta mayor inters porque es la ms severa condicin de carga normal impuesta al sistema ya sea desde el punto de vista de la carga trmica o la cada de tensin. 5. FACTOR DE DEMANDAEste factor permite la determinacin de los valores de potencia mxima realmente necesaria para dimensionar la instalacin. En condiciones normales de funcionamiento, el consumo normal de potencia de una carga es a veces inferior a la indicada como potencia nominal, este factor se debe aplicar de acuerdo al tipo de instalacin requerida, tomando como base la norma tcnica; si todos los dispositivos elctricos fueran accionados al mismo tiempo a su carga nominal simultneamente, entonces, la demanda mxima de los consumidores de energa, seria igual a la carga conectada en el sistema, pero como casi generalmente, la demanda mxima de los consumidores es menor que la carga conectada, porque todos los aparatos no sern accionados simultneamente a plena carga, en otras palabras, este factor significa, que la simultaneidad de todas las cargas instaladas en una instalacin determinada, nunca se presenta en la practica, es decir, siempre hay cierto grado de variabilidad y este hecho se tiene en cuenta a nivel de estimacin mediante el uso del factor de demanda. El diseador es responsable de la determinacin de este factor, aplicando a cabalidad la norma tcnica, ya que precisa de un conocimiento detallado de la instalacin y en las condiciones en que se van a explotar los circuitos individuales. Por este motivo, no es posible proporcionar valores precisos para la aplicacin general.6. FACTOR DE CARGAEl grado de variacin de la carga sobre un periodo determinado es medido a travs del factor de carga, definido por la relacin entre la carga promedio a la demanda mxima. Tambin lo podemos definir como la relacin que hay entre el area bajo la curva de la potencia a la demanda mxima en el periodo dado. Como el usuario tiene sus necesidades propias, como son su demanda mxima y el consumo diario de energa, entonces, para satisfacer estas necesidades es necesario proporcionar una capacidad generadora de por lo menos de igual magnitud a la demanda mxima. Si el consumidor emplea toda su capacidad de consumo a travs del da, su factor de carga ser entonces, del 100%, por lo que el costo en estas condiciones de la energa elctrica por Kwh podra ser mnimo. Por lo tanto, lo ideal es mantener el factor de carga al 100% de tal manera que el equipo sea usado plenamente, pero en la prctica esto no es posible debido al carcter variable de las caractersticas de la carga. En conclusin, podemos decir que, cuando un numero determinado de consumidores con diferentes requerimientos de carga a tiempos diferentes durante el da, para que el sistema funcione en condiciones optimas, el factor de carga debe estar muy cerca del valor ideal del 100%. El factor de carga en porcentaje me indica cual es la energa usada por el consumidor, lo ideal para que el sistema sea lo mas eficiente posible es que este factor se acerque la 100%.7. FACTOR DE DIVERSIDADPara poder definir este factor, consideremos por ejemplo cuatro consumidores que tengan igual demanda mxima y su carga que consiste de circuitos de iluminacin y aparatos electrodomsticos; cada usuario tiene diferentes hbitos de vida, por lo tanto sus curvas de energa son diferentes y sus demandas mximas no coinciden en el tiempo, presentndose de esta manera una diversidad de carga. El factor de diversidad se define como la relacin entre la suma de las demandas mximas de los consumidores individuales a la demanda mxima simultanea de todo el grupo durante un periodo de tiempo en particular.

Ejemplo 1 de estudio de carga de una instalacin elctrica:Una fbrica tiene 10 cargas de 50 vatios cada una, su demanda se establece de la siguiente manera:PERIODO DE USOCONSUMO (vatios)

De 12 p.m. a 5 a.m.100

De 5 a.m. a 6 p.m.0

De 6 p.m. a 7 p.m.350

De 7 p.m. a 9 p.m.450

De 9 p.m. a 12 p.m.180

Se pide realizar y hallar los siguientes puntos:a) Graficar la curvab) Hallar la carga promedioc) Hallar la carga mximad) Hallar el factor de cargae) Hallar la carga instaladaf) Hallar el factor de demandag) Hallar la energa consumida durante el da

SOLUCION: La energa consumida durante un periodo T (T = 24 Horas)(5 x 100) + (13 x 0) + (1 x 350) + (2 x 450) + (3 x 180) = 2.290 w-h (rea bajo la curva)La carga mxima se da en el periodo de tiempo de 7 p.m. a 9 p.m., que corresponde a 450 vatios.La carga instalada es: 10 x 50 vatios = 500 vatios.

Demanda Promedio = = 95.41 vatiosFACTOR DE DEMANDA = FD =

Ejemplo 2: Se tienen tres cargas A, B y C compuestas por alumbrado, aparatos domsticos y motores, supongamos que tenemos la siguiente distribucin durante las 24 horas del da.PERIODO DE TIEMPOCARGA A (Kw)CARGA B (Kw)CARGA C (Kw)

12 p.m. a 4 a.m.0510

4 p.m. a 6 a.m.5515

6 p.m. a 8 a.m.101030

8 a.m. a 12 m.401015

12 m. a 2 p.m.303020

2 p.m. a 4 p.m.204010

4 p.m. a 8 p.m.151025

8 p.m. a 12 p.m.0040

a) Realizar la curva representativa de estas cargasb) Hallar el factor de diversidadc) Hallar la demanda mxima simultanead) Hallar el factor de carga e) Hallar carga promedio

SOLUCION:

FACTOR DE DIVERSIDAD = FDiv = = = 1.5Donde Dmax Total = 30 + 30 + 20 = 80 KwEnerga Consumida en 24 Horas = 4(15) + 2(25) + 2(50) + 4(65) + 2(80) + 2(70) + 4(50) + 4(40) = 1.130 KwhFACTOR DE CARGA = FC = DEMANDA PROMEDIO = DPROMEDIO = Realicemos un ejemplo prctico paso a paso, donde vamos describiendo los procedimientos y clculos, haciendo las anotaciones respectivas de los artculos del RETIE y la norma NTC 2050.Una casa unifamiliar que tiene un rea de 16 x 8 = 128 m2, el rea del antejardn es de 1.39 x 8 = 11.12 m2, la acometida ser monofsica bifilar a 120 voltios, con 14 salidas de iluminacin, 17 tomacorrientes, un toma para lavadora y plancha, un toma especial para la estufa y un toma para la ducha.

CTONo.DESCRIPCIONALUMBRADOTOMASCARGA INSTALADA (W)CORRIENTE (A)PROTECCIONESCALIBREAWG

1Iluminacin707005.81 x 2012

2Iluminacin707005.81 x 2012

3Electrodomsticos081440121 x 2012

4Electrodomsticos09162013.51 x 2012

5Plancha y Lavadora01150012.51 x 2012

6Estufa01200016.71 x 2012

7Ducha013000251 x 3010

TOTAL142010960

CALCULO DE LOS CIRCUITOS RAMALES:Cules son los circuitos ramales en la vivienda?: Los circuitos ramales son los conductores de un circuito entre el dispositivo final de proteccin contra sobre corriente y las salidas. Esto con las especificaciones de la norma NTC 2050 en sus artculos 220 3 y 220 4.Criterio de la carga mnima por unidad de rea: La norma NTC 2050 establece este criterio para la carga mnima del alumbrado por metro cuadrado de superficie del suelo y dice que: la carga mnima no debe de ser menor a lo especificado en la tabla 220 3 b). Para las unidades de vivienda, la superficie calculada del suelo no debe incluir los porches abiertos, los garajes, ni los espacios no utilizados o sin terminar que no sean adaptables para uso futuro.Para aplicar el criterio tenemos que ceirnos a la norma, hallando la carga mnima calculada.128m2 11.12 m2 = 116.9 m2Carga mnima calculada de alumbrado y tomas = 116.9 m2 x 32 = 3740 VAPor lo tanto: 4460 VA > 3740 VA, que significa un total cumplimiento de lo establecido en la norma NTC 2050, articulo 220 3 inciso b). Si el resultado de la carga de alumbrado y tomas (4460 VA) hubiera sido menor que la carga mnima calculada, seria necesario verificar en el plano del diseo elctrico si se tiene la cantidad de carga adecuada (bombillos, tomacorrientes de uso general), de tal manera que tendramos que re calcular, hasta cumplir con el requisito.

CALCULO DEL CIRCUITO ALIMENTADOR (ACOMETIDA):EQUIPOCANTIDADCARGA INSTALADA (KVA)FACTOR DECARGA DE OBSERVACIONES

UNITARIOPARCIALDE MANDACALCULO (KVA)

1. ILUMINACION Y UTENSILIOS MENORES:

Vivienda unifamiliar15.965.961 0.354.04TABLA 220- 11

2. CALEFACCION:

Estufa 1220.801.6TABLA 220- 19

Ducha1330.802.4TABLA 220 - 19

TOTAL10.968.04

Se denomina alimentador a todos los conductores de un circuito entre el equipo de acometida, la fuente de un sistema derivado independiente u otra fuente de suministro de energa elctrica y el dispositivo de proteccin contra sobre corriente del circuito ramal final. Para el clculo del circuito alimentador, es necesario establecer un factor de demanda: como todos los aparatos en la instalacin no funcionan a la vez, se debe establecer un factor que ajuste la carga (carga instalada) a un valor real o consumo.El artculo 100 de la NTC 2050 define como factor de demanda a la relacin entre la demanda mxima de una instalacin y la carga total conectada a la instalacin o parte de la instalacin considerada.Segn la norma NTC 2050, cuando un alimentador suministra corriente a cargas continuas y no continuas, la capacidad de corriente del dispositivo de proteccin contra sobre corriente no debe ser menor a la carga no continua ms el 125% de la carga continua.CARGA CONTINUA: Cuando la corriente mxima de una carga se prev que circule durante tres horas o mas, se denomina carga continua.CARGA NO CONTINUA: Es la carga que se prev estar conectada menos tiempo que lo especificado para una carga continua (menos de tres horas). En las unidades de vivienda, las cargas son consideradas generalmente, no continuas. El ejemplo que venimos desarrollando, asumiremos las cargas en la unidad de vivienda como cargas no continuas.En el artculo 220 16 de la norma NTC 2050 se indica que se debe considerar una carga de 1500 VA por cada circuito derivado de los conductores para pequeos artefactos, lavandera y planchado. Se permite que estas cargas se incluyan en las cargas de alumbrado general y se apliquen los factores de demanda de la tabla 8 (tabla NTC 2050 220 11). De tal forma, que para el ejemplo la carga total tratada como alumbrado general es igual a: 4460 VA + 1500 VA = 5960 VA.Tabla 220 11 norma NTC 2050 Factores de demanda para alumbrado general en unidades de vivienda.TIPO DE OCUPACIONPARTE DE LA CARGA DEL ALUMBRADO A LA QUE SE LE APLICARA EL FACTOR DE DEMANDA (VA)FACTOR DE DEMANDA%

Unidades de viviendaPrimeros 3000 o menosDe 3001 a 120000 A partir de 1200001003525

Para el ejemplo, la parte de la carga de alumbrado a la que se le aplicara el factor de demanda es de 5960 VA, aplicando la tabla tenemos:5960 VA0 VA

3000 VA

Los primeros 3000 VA al 100% ------------------------ 3000 VALa cantidad restante (5960 3000) al35% ------------ 1036 VASubtotal ---------------------------------------------------------- 4036 VAPara los elementos de calefaccin como la estufa y la ducha, aplicamos el artculo 220 19 de la norma NTC 2050, el factor de demanda para calefaccin segn la columna B de la tabla 220 19 es del 80% de la carga, entonces:2000 VA + 3000 VA = 5000 VA x 80% = 4000 VALa suma de las cargas continuas y no continuas, nos dar la demanda mxima, as:Demanda mxima = 4036 VA + 4000 VA = 8036 VA = 80.36 KVACALCULO DE LA CORRIENTE DEL CIRCUITO ALIMENTADOR:El valor de demanda mxima calculada de 8036 VA, es la necesaria para energizar la vivienda, como el sistema es monofsico bifilar, conductor no puesto a tierra (fase) y conductor puesto a tierra (neutro), la tensin ser de 120 voltios, la corriente ser:I =

En este circuito por ser monofsico bifilar, toda la corriente circula por una sola fase y regresa por en conductor puesto a tierra (neutro), es decir, los dos conductores se consideran como activos (energizados o portadores de corriente). Segn la corriente que va por el alimentador, la proteccin de sobre corriente que determina la norma NTC 2050debe de ser de 70 Amperios o la inmediatamente superior disponible en el mercado. En el caso de que la alimentacin sea bifsica o trifsica, se debe realizar un balanceo de cargas, es decir, se debe la conexin de las cargas entre el nmero de conductores activos (fases) de forma equilibrada. FACTOR DE DEMANDA = = 0.73 = 73%DISEO DE LA PROTECCION DE LOS CIRCUITOS RAMALES Y ALIMENTADOREl articulo 210 3 de la norma NTC 2050 indica que los circuitos ramales de los que trata este articulo se deben clasificar segn la capacidad de corriente mxima o segn el valor de ajuste del dispositivo de proteccin contra sobre corriente. La clasificacin de los circuitos ramales que no sean individuales debe ser de: 15, 20, 30, 40 y 50 A ( ver norma NTC 2050 para informacin completa).El articulo 220 3, inciso a) de la norma NTC 2050 indica que la capacidad nominal del circuito ramal no debe ser menor a la carga no continua, mas el 125 % (factor de 1.25) de la carga continua.El articulo 210 24 de la norma NTC 2050 indica en la tabla 210 24 los requisitos de los circuitos que tengan dos o mas salidas distintas a los circuitos de tomacorriente del articulo 220 4 b) y c) como se ha especificado anteriormente.Para los circuitos alimentadores, monofsicos trifilares y trifsicos de 3 y 4 hilos, se debe calcular la corriente de proteccin (Ip), que se define en el articulo 220 10 b) de la norma NTC 2050, es decir, Ip = 1.25 x In, con este valor y el valor de la corriente del conductor activo, obtenido en tablas, llamada corriente de AMPACIDAD (Ia), podemos aplicar el siguiente criterio para calcular las protecciones de los circuitos alimentadores: Ip ITERMICA Ia. Por lo tanto, dentro del valor de este rango, selecciono el valor del termomagntico por sobrecarga para un alimentador. Nunca se debe escoger una proteccin que este por encima del valor de la corriente de ampacidad (corrientes nominales normalizadas para los interruptores), artculo 240 6 de la norma NTC 2050; tambin, con la corriente de proteccin calculo los conductores activos (de fase). NOTAS IMPORTANTES:En toda instalacin elctrica, se debe tener en cuenta:1) Los tomacorrientes que vayan a ser colocados en la cocina, deben ofrecer proteccin a las personas mediante interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI), cuando estn instalados para alimentar artefactos situados en los mesones y ubicados a menos de 1.80 metros del borde exterior del lavaplatos, articulo 210 8, inciso a), subinciso 6) de la norma NTC 2050.2) En el diseo elctrico las salidas para iluminacin se toman de un valor de 100 vatios por salida.3) En el diseo elctrico las salidas de tomacorrientes de de uso general utilizadas en los circuitos elctricos, se toman de un valor de 180 vatios cada uno.4) Los tomacorrientes que vayan a ser colocados en el garaje y parte de edificaciones en contacto directo con la tierra situada a nivel del suelo que se utilizan como zona de trabajo, deben ofrecer proteccin a las personas mediante interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI), articulo 210 8 inciso a), subinciso 2) de la NTC 2050.5) El articulo 210 70 inciso a) de la NTC 2050 indica que en cada cuarto habitable se debe instalar al menos una salida para alumbrado con un interruptor de pared, as como en los cuartos de bao, recibidores, escaleras, garajes anexos y garajes independientes con instalacin elctrica, y en el exterior de las entradas o salidas al exterior. No se considera entrada o salida exterior la puerta para vehculos de un garaje, a menos que se tenga como acceso obligatorio al interior de la vivienda. 6) El articulo 210 50 inciso c) de la NTC 2050 indica que las salidas con tomacorrientes, para artefactos especficos como equipos de lavandera, debern instalarse a menos de 1.80 metros del lugar destinado para el artefacto.7) El articulo 210 52 inciso a) de la NTC 2050 indica que se debe instalar salidas de tomacorrientes de modo que ningn punto a lo largo de la lnea del suelo en ninguna pared est a mas de 1.80 metros de un tomacorriente en ese espacio, medidos horizontalmente incluyendo cualquier pared de 60 centmetros o mas de ancho. Siempre que sea posible, las salidas de tomacorrientes deben estar a la misma distancia. Si no estn a menos de 50 centmetros de la pared, las salidas de tomacorrientes en el piso no se deben contar como parte del nmero exigido de salidas.8) El articulo 210 52 inciso d) de la NTC 2050 indica que las salidas de tomacorrientes en los cuartos de bao, deben estar alimentadas por lo menos por un circuito ramal de 20 A. El articulo 210 8 inciso a) subinciso 1) de la NTC 2050 indica que los tomacorrientes de los lavamanos, estn o no en un cuarto de bao, deben ofrecer proteccin a las personas mediante interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI).9) El articulo 220 4 inciso b) de la NTC 2050 indica que debe existir uno o mas circuitos ramales de 20 A para pequeos artefactos, para todas las salidas de tomacorrientes especificadas en el articulo 210 52.10) El articulo 220 4 inciso b) subinciso 3) de la NTC 2050 indica que los tomacorrientes instalados en la cocina para conectar artefactos sobre mostradores debern estar alimentados por uno o mas circuitos ramales de pequeos artefactos, cada uno de los cuales podr tambin alimentar salidas de tomacorrientes en la cocina y otras reas de las especificadas en el articulo 210 52 b) 1).11) El articulo 220 4 inciso c) de la NTC 2050 indica que debe existir al menos otro circuito ramal de 20 A para conectar las salidas de tomacorrientes para lavandera y planchado, exigidas por el articulo 210 52 f). Este circuito no debe tener otras salidas.12) La tensin en los circuitos monofsicos es de 12Voltios, y que se permite una acometida monofsica bifilar siempre y cuando la carga instalada de la construccin no sobrepase los 9 KW.13) El calibre de fase y neutro en los circuitos monofsicos bifilares, debe ser el mismo, y se calcula de acuerdo a la carga total instalada, teniendo en cuenta el factor de demanda (Consumo = FD x Carga instalada), as como los tomas especiales para calefaccin, pero en ningn caso puede ser un conductor con un calibre inferior a No. 8 AWG con el aislamiento adecuado.14) Los conductores de entrada de la acometida deben soportar las condiciones atmosfricas y otras circunstancias de uso, sin que se produzcan fugas perjudiciales de corriente. Estos conductores deben estar aislados, con excepcin del conductor de continuidad, el cual puede ser desnudo.15) En una acometida trifsica tetrafilar, el usuario puede disponer de dos tensiones, una tensin de fase 120 V, y una tensin de lnea de 208 V. El sistema trifsico tetrafilar se usa cuando la carga instalada supera los 9 KW, teniendo en cuenta lo siguiente: Si la carga esta entre 9 y 25 KW la acometida puede ser area Si la carga es mayor de 25 KW la acometida debe ser subterrnea.16) En una acometida trifsica tetrafilar el calibre mnimo de los conductores de fase ( si se usa aislamiento THW) debe ser el No. 8 AWG, por otra parte, el conductor de neutro normalmente es un nmero inferior a los conductores activos.17) El clculo de los conductores activos se realiza teniendo en cuenta, los factores de demanda, temperatura, nmero de conductores por ducto, y la cada de tensin. 18) Los conductores de la acometida debern ser continuos, desde el punto de conexin de la red hasta los bornes de la entrada del equipo de medida; no se aceptaran empalmes, ni derivaciones en ningn tramo de la acometida. La instalacin de la acometida ser realizada nicamente por personal autorizado por el operador de red.19) De acuerdo con el numeral 230 2, de NTC 2050, un inmueble solo puede estar servido por una acometida, salvo casos de suplencia en la industria para diferentes niveles de tensin.20) Las acometidas para cuentas bifamiliares pueden ser nicas, compartida o independiente.Es necesario de finir que tipo de conductor es el que se va a usar en la instalacin, la norma NTC 2050 en su artculo 110 -5 establece que los conductores normalmente utilizados para transportar corriente deben ser de cobre, a no ser que dentro de la norma se especifique otro material, en tal caso se debern calcular nuevamente los calibres. Los alambres y cables de cobre que se utilizan en las instalaciones elctricas residenciales, en circuitos alimentadores y ramales de hasta 600 voltios nominales, especiales para instalaciones en sitios abrasivos, en ductos, tuberas y tableros.La norma NTC 2050 articulo 310 3 indica que cuando los conductores van instalados en canalizaciones, los calibres iguales o mayores a 8 AWG deben ser cableados (conductores compuestos por varios hilos).De lo anterior se concluye que para una instalacin elctrica residencial con conductores de cobre, se utilizaran conductores con calibre mnimo 14 AWG (para retornos), y en general para los conductores activos, el calibre mnimo debe ser el 12 AWG y mayores, los cuales pueden ser de un solo hilo (alambres) o compuesto de varios hilos (cables), siendo stos ltimos mas flexibles.La seleccin del calibre de los conductores que transportan corriente, en el caso de un sistema monofsico bifilar (dos conductores), los portadores de corriente son la fase y el conductor puesto a tierra (neutro), su seleccin del calibre necesariamente tiene que cumplir las siguientes condiciones: De acuerdo con la capacidad de carga de cada circuito, el calibre mnimo de los conductores, est referenciado en la tabla de la norma NTC 2050 articulo 210 24. La capacidad de conduccin de corriente de los conductores de circuitos ramales deben tener una capacidad de corriente no menor a la carga mxima que van a alimentar. Adems, los conductores de circuitos ramales con varias salidas para alimentar tomacorrientes para cargas porttiles conectadas con cordn y clavija, deben tener una capacidad de corriente no menor a la corriente nominal del circuito ramal. La cada de tensin de los conductores en alimentadores y circuitos ramales, se recomienda tener para los conductores un calibre que evite una cada de tensin elctrica superior al 3% en la salida (tomacorriente) mas lejano, lo mismo para potencia, calefaccin, alumbrado o cualquier combinacin de ellas. La cada de tensin mxima de los circuitos ramales ms el circuito alimentador, hasta la salida ms lejana, se recomienda que no supere el 5%.En el artculo 310 15 de la norma NTC 2050 se encuentran los lineamientos para la capacidad de corriente de los conductores.En toda instalacin elctrica, para el clculo del conductor se deben tiene en cuenta los siguientes pasos:1) Calcular la capacidad de corriente nominal del circuito alimentador o del circuito ramal en consideracin.2) Observar cuantos conductores van por ducto o en una canalizacin, si van ms de tres conductores/ducto, se debe hacer una correccin utilizando los factores de correccin por agrupamiento, ver notas artculo 310 16 de NTC 2050.3) Si la temperatura ambiente es superior a 30 centgrados, se debe hacer correccin por temperatura, segn el articulo 110 14 c) para no mas de tres conductores/ducto.Factores de correccin por agrupamiento Factores de correccin por temperaturaNUMERO DE CONDUCTORES PORTADORES DE CORRIENTE% AJUSTADO PARA LA TEMPERATURA AMBIENTE SI FUERA NECESARIO

De 4 a 680%

De 7 a 970%

De 10 a 2050%

TEMPERATURA AMBIENTE EN CFACTORES DE CORRECCION

21 251.08

26 301.00

31 350.91

36 400.82

41 - 450.71

Siguiendo con el ejemplo del diseo y clculo de una vivienda unifamiliar monofsica bifilar, con una temperatura ambiente de 30C, el aislamiento es THW y para el alimentador 3 conductores por ducto, utilizando las tablas anteriores, aplicaremos los factores de correccin correspondientes para determinar el calibre del conductor apropiado. Como la corriente nominal del alimentador nos dio In = 67 AFt: factor de correccin por temperatura = 100 %Fa: factor de correccin por agrupamiento de conductores = 80%Para 67 A y con aislamiento THW la corriente de Ampacidad es de 85 A.Aplicando los factores de correccin:85 x x = 68 A 67 x x = 85 AComo este valor de (68 A) est por encima de la corriente requerida (67 A), el conductor elegido es correcto, tanto para la fase como para el neutro, ya que el circuito es monofsico bifilar.El calibre del conductor para la acometida es un No. 4 AWG THW, cobre de 600 voltios.

Capacidad de corriente para conductores de cobre segn el artculo 110 14 c), EN DUCTOLa seleccin del calibre del conductor debe hacerse segn la norma NTC 2050 articulo 110 14 c), sin embargo, la tecnologa de los diferentes aislamientos que los fabricantes de conductores hacen, mejoran la capacidad de conduccin y de temperatura de un conductor elctrico para un mismo calibre y con diferentes de aislamientos. Por tanto, se pueden incluir ms conductores por ducto y con un menor riesgo de rasgado, gracias a la chaqueta exterior de nylon la cual resiste mucho ms las exigencias de la instalacin.

CALIBRE AWGTWTHWTHHW

14202025

12252530

10303540

8405055

6556575

4708595

385100110

295115130

1110130150

1/0125150170

2/0145175195

3/0165200225

4/0195230260

El artculo 220 10 inciso a), indica: Los conductores del alimentador deben tener una capacidad de corriente suficiente para alimentar las cargas conectadas. En ningn caso la carga calculada para un alimentador debe ser menor a la suma de las cargas de los ramales conectados, tal como se establece en la parte A de esta seccin 220 y despus de aplicar cualquier factor de demanda permitido en las partes B, C o D. VERIFICACION DEL CALIBRE DEL CONDUCTOR ELECTRICO POR CAIDA DE TENSIONLa cada de tensin de los circuitos (alimentador y ramales) deben cumplir con los criterios estipulados por la norma NTC 2050.Regulacin de tensin ( r ): r(%) = La cada de tensin V es: Para un sistema monofsico: V = 2RI = 2 , por consiguiente = Para un sistema trifsico: V = RI = , teniendo en cuenta que: La constante K de un sistema monofsico es: K = La constante K de un sistema trifsico es: K =

TABLA PARA LA CONSTANTE K DE REGULACION TENSION CONDUCTOR (THW)CALIBREMONOFASICOTRIFASICO

AWG120 V240 V208 V

141,1923E-42,98096E-053,4370-05

127,4929E-051,87323E-052,1598E-5

104,7151E-051,17878E-051,3591E-5

82,9632E-057,40788E-068,5412 E-6

61,8647E-054,66195E-065,3792E-6

41,1726E-052,93162E-063,3817E-6

39,2994E-062,32485E-062,6805E-6

27,3748E-061,84371E-062,1264E-6

15,8480E-061,46201E-061,6858E-6

1/04,6375E-061,15938E-061,3368E-6

2/03,6786E-069,19667E-071,0604E-6

3/02,9168E-067,29201E-078,4076E-7

4/02,3129E-065,78233E-076,6669E-7

r(%) = K.L.P

K: constante de regulacin 1 3L: Longitud en metrosP: Potencia en Vatios

Si el resultado de la regulacin de tensin hubiera sido mayor que el mximo permitido por la norma, se debe elegir un calibre superior y re calcular nuevamente hasta encontrar un valor menor al 3%. Debe tenerse tambin en cuenta que la suma de la regulacin del circuito ramal, mas la del alimentador no sea mayor que la mxima permitida del 5%.

La siguiente tabla es el resumen de la seleccin de los conductores de los circuitos ramales y alimentador, calculados siguiendo rigurosamente la norma.CTONo.DESCRIPCIONCONDUCTOR DE CONTINUIDAD (TIERRA)CORRIENTE (A) POR TEMPERATURA Y AGRUPAMIENTOREGULACION %PROTECCIONESCALIBREAWG

1Iluminacin12201 x 2012

2Iluminacin12201 x 2012

3Electrodomsticos12201 x 2012

4Electrodomsticos12201 x 2012

5Plancha y Lavadora12201 x 2012

6Estufa12201 x 2012

7Ducha10301 x 3010

ALIMENTADOR8851 X 1004

Seleccin del calibre de los conductores de continuidad (SPT):La puesta a tierra del sistema elctrico y de los equipos tiene como finalidad la proteccin de las personas en el momento de una falla o un mal funcionamiento elctrico, la proteccin de las instalaciones y la compatibilidad electromagntica.Algunas de las funciones que el RETIE establece para un sistema de puesta a tierra (SPT) son: Garantizar condiciones de seguridad a los seres vivos. Permitir a los equipos de proteccin despejar rpidamente las fallas. Servir de referencia al sistema elctrico. Conducir y disipar las corrientes de falla con suficiente capacidad.El articulo 250 23 inciso a) de la norma NTC 2050 indica que un sistema alambrado de la propiedad que se alimenta por medio de un sistema de distribucin de energa elctrica conectado a tierra, debe tener en cada acometida un conductor conectado a un electrodo de puesta a tierra que cumpla lo establecido en la parte H de la seccin 250.La puesta a tierra de los equipos comprende la interconexin efectiva de todos los encerramientos y canalizaciones metlicas.El sistema de puesta a tierra esta compuesto normalmente por:a) Conductor de puesta a tierra de equipos.b) Conductor de electrodo de puesta a tierra.c) Electrodo de puesta a tierra.SELECCIN DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS:Como cada circuito ramal obtiene como resultado un calibre de conductor calculado, entonces en la norma NTC 2050 se encuentra la tabla 250 95 en el cual se determina el calibre mnimo de los conductores del sistema de puesta a tierra.

TABLA 250 95 DE LA NORMA NTC 2050, TAMAO NOMINAL MINIMO DE LOS CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA PARA CANALIZACIONES Y EQUIPOSCAPACIDAD O AJUSTE MAXIMO DE LA PROTECCION DEL CIRCUITOCALIBRE MINIMO DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS

(A)(AWG)

1514

2012

3010

4010

6010

1008

Adicionalmente cuando se quiere disminuir el ruido elctrico se requiere de un conductor de puesta a tierra de equipos, aislado e independiente, adems del conductor de puesta a tierra de proteccin de los equipos del circuito ramal, instalado con los conductores del circuito.Este conductor de puesta a tierra de equipos independiente puede pasar a travs de uno o ms paneles de distribucin sin necesidad de conectarlo a los terminales de puesta a tierra de equipos de dichos paneles. El uso del conductor de puesta a tierra de equipos independiente no excluye el requisito de poner a tierra el ducto y la caja de salida si stos son metlicos. Como resultado de lo anterior existirn: dos conductores activos (fase y neutro), una tierra de proteccin (aislada o desnuda) y una tierra aislada o independiente para equipos con ruido elctrico (circuitos no lineales), adems de los retornos y otros conductores.Es importante recalcar que se deben aterrizar las cajas y dems elementos metlicos, como carcasas, lo que implica un conductor de tierra de proteccin en cada canalizacin que las contenga, paralelos a las lneas de fase (por el mismo ducto).SELECCIN DEL CONDUCTOR DEL ELECTRODO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA (SPT)Un articulo 250 94 de la norma NTC 2050 indica que el tamao nominal del conductor del electrodo de `puesta a tierra de una instalacin de c.a. puesta o no puesta a tierra, no debe ser inferior a lo especificado en la tabla 250 94.El conductor del electrodo de puesta a tierra o su encerramiento debe sujetarse bien a la superficie sobre la que va instalado. Un conductor de cobre calibre 4 AWG o superior se debe proteger si est expuesto a daos fsicos graves. Se puede llevar un conductor de puesta a tierra No. 6 AWG que no est expuesto a daos fsicos, a lo largo de la superficie de la edificacin, sin tubera o por proteccin metlica, cuando est bien sujeto al edificio; si no, debe ir en un tubo coundit metlico rgido, o intermedio, o no metlico, o en tubera elctrica metlica, o en un cable blindado. Los conductores de puesta a tierra de calibre menor a 6 AWG deben alojarse en tubo coundit metlico rgido, o metlico intermedio, o conduit rgido no metlico, o tubera elctrica metlica o en cable blindado. ELECTRODO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRAEl electrodo es un elemento que se introduce en el terreno y que facilita el paso al, o desde el suelo de cualquier carga elctrica operando como el medio de contacto o empalme entre el sistema elctrico y los equipos con la tierra fsica o suelo.La seccin 250 de la norma NTC 2050, parte H, describe las condiciones de instalacin del electrodo de puesta a tierra, el articulo 250 81 describe la relacin entre los distintos componentes metlicos de la edificacin o estructura con los electrodos de puesta a tierra.El artculo 250 83 c) establece una longitud mnima para electrodos de barras y tuberas de 2.40 metros y una seccin transversal dependiendo del material y forma del electrodo, as: Para barras de hierro o acero el dimetro mnimo ser de 15.87 mm, para tubos o conductos el dimetro mnimo ser de 19 mm y para metales no ferrosos (cobre) de 12.7 mm.No se permiten electrodos de Aluminio.El electrodo de puesta a tierra debe cumplir con los requisitos citados en la norma NTC 2050articulo 250 81, 250 83 y 250 84. La tabla 22 en el RETIE muestra los requisitos para electrodos de puesta a tierra.El RETIE establece que: Los fabricantes de los electrodos de puesta a tierra deben garantizar que la resistencia a la corrosin de cada electrodo, sea de mnimo 15 aos contados a partir de la fecha de instalacin, e informar al usuario si existe algn procedimiento especifico que debe ser tenido en cuenta para su instalacin. METODO DE IDENTIFICACION DE LOS CONDUCTORESEl articulo 11, numeral 4 del RETIE indica el cdigo de colores para conductores aislados con el fin de evitar accidentes por errnea interpretacin de los niveles de tensin (tensin elctrica) y unificar los criterios para las instalaciones elctricas como se indica en la tabla 13 en el RETIE.SISTEMAMONOFASICOTRIFASICO

TENSIOINES NOMINALES120 V240/120 V208/120 V

CONDUCTORES ACTIVOS1 FASE, 2 HILOS2 FASE, 3 HILOS3 FASE, 4 HILOS

FASESNEGRONEGRO Y ROJOAMARILLO, AZUL Y ROJO

NEUTROBLANCOBLANCO BLANCO

TIERRA DE PROTECCIONDESNUDO O VERDEDESNUDO O VERDEDESNUDO O VERDE

TIERRA AISLADAVERDE AMARILLOVERDE AMARILLOVERDE AMARILLO

Para el RETIE es valido como requisito el color propio de cada acabado exterior del conductor o en su defecto, su marcacin debe hacerse en las partes visibles con pintura, con cinta o rtulos adhesivos del color respectivo. Este requisito es tambin aplicable para conductores desnudos, como barrajes.En el ejemplo que hemos venido desarrollando de una vivienda unifamiliar se identificar la fase de todos y cada uno de los circuitos ramales e incluso el del alimentador con color negro, y para el conductor de neutro con color blanco.El conductor de continuidad o tierra de proteccin su color ser verde, esto segn la norma NTC 2050 310 12.Los cables o alambres aislados utilizados en baja tensin deben ser marcados segn el RETIE en forma indeleble y legible (ver norma NTC 1332), con la siguiente informacin: Calibre del conductor en Kcmil, AWG o en mm2 Material del que esta hecho el conductor Tipo de aislamiento Tensin nominal Razn social o marca registrada del fabricanteEsta marca se debe repetir a intervalos no mayores de 63 centmetros, se acepta en alto relieve o impreso, tambin se acepta en bajo relieve siempre y cuando no se reduzca el espesor del aislamiento por debajo del mnimo establecido en el reglamento. SELECCIN DE LA TUBERIA CONDUITLa canalizacin es el sistema diseado y empleado para contener (alojar) los conductores, mediante la utilizacin de ductos o tuberas.DUCTO TUBERIA es un cuerpo cilndrico cerrado, diseado especialmente para que pasen por su interior los conductores.Los ductos pueden ser metlicos y no metlicos.No es conveniente pasar por un tubo un solo conductor o un haz de conductores de la misma fase, ya que se puede producir en el ducto corrientes inducida, que generen calor hasta daar el aislamiento de los conductores, sino que deben colocarse conductores pertenecientes a diferentes fases, que anulen mutuamente sus campos magnticos, eliminando as el peligro sealado.En el diseo elctrico es necesario saber dimensionar la cantidad mxima de conductores que pueden ir dentro de una canalizacin, par poder ser transportados con comodidad sin atascamientos, y por ende producir una elevacin de la temperatura, entre otros. Adems, la norma tcnica Colombiana lo exige y es de obligatorio cumplimiento realizar bien esta prctica.Los conductores estn limitados en su capacidad de conduccin de corriente por los siguientes factores Calentamiento en aislamiento, por lo tanto hay limitaciones de tipo trmico. Numero de conductores por ductoDebido a estas limitaciones trmicas, el nmero de conductores por ducto se limita, permitiendo un arreglo de conductores de acuerdo a la seccin del tubo conduit y a la seccin total de los conductores, a esta relacin se le llama FACTOR DE RELLENO O FACTOR DE FORMA.FACTOR DE FORMA = FF = SCONDUCTORES: sumatoria de la seccin de los conductores en mm2 en Pulgadas2.STUBO: seccin del tubo conduit en mm2 en Pulgadas2.En el capitulo 9, tabla 1 de la norma NTC 2050, se indica la mxima ocupacin que los conductores pueden utilizar de espacio en un ducto; a esto se le llama FACTOR DE FORMA.NUMERO DE CONDUCTORESUNODOSTRES4 O MAS

TODOS LOS TIPOS DE CONDUCTORES53%31%43%40%

De acuerdo con este criterio de ocupacin o llenado, el apndice C, tabla 11, de la norma NTC 2050 indica el nmero mximo de conductores segn el tipo de aislamiento para tubo conduit rgido de PVC tipo A.DUCTOS DE PVC Dimetro Nom. En pulgDimetro interno en mmSeccin en mm2

18254

23415

130707

1 381133

1 441519

2552374

3825278

CONDUCTORES TW y THW (CONDUCTOR MAS AISLAMIENTO)No. AWGDimetro en mmrea interior en mm2Ejemplo: Debemos pasar por un ducto tres conductores No. 10 AWG y dos conductores No. 12 AWG. Qu dimetro nominal debe tener el ducto correcto?Debemos hallar primero que todo el rea de los conductores.

143.157.80

123.5710.00

104.1113.30

85.5424.10

67.1540.20

48.2353.20

29.5872.00

1/012.31119.00

2/013.33140.00

rea de los conductores N. 10 AWG: rea de los conductores N. 12 AWG:3 x 13.30 = 39.90 mm2 2 x 10.00 = 20.00mm2El rea total de los conductores es: 39.90 mm2 + 20.00mm2 = 59.90 mm2Aplicando la norma tenemos: Como son cinco conductores, el rea total hallada debe corresponder al 40% del rea interna del tubo. Este porcentaje en un ducto de es:FF = 0.40 = , despejando tenemos: S conductores calculada = 0.40 x 254 = 101.60 mm2 mm2 % 254100 X= = 40% 101.6X

En conclusin un ducto de pulgada, en principio es suficiente. Un tcnico debe saber decidir, teniendo presente otras variables que se le puedan presentar (como el numero de curvas que pueda haber entre una caja y otra), si debe dejar los clculos obtenidos de acuerdo a la norma, o es mejor tomar como rea interna utilizable solamente el 30% o un 35%, eso va de acuerdo a su criterio.Ejemplo:Calcular el tamao del tubo conduit necesario para contener a los siguientes conductores con aislamiento THW: 2 NUMERO 10 AWG, 4 NUMERO 8 AWG, 3 NUMERO 6 AWG.Solucin:CALIBRE AWGCANTIDAD CONDUCTORESAREA/CONDUCTORMAS AISLAMIENTOAREA TOTAL

10213.3026.60

8424.1096.40

6340.20120.60

TOTAL9243.60

Con 9 conductores en total que van por un ducto, entonces utilizamos el factor de relleno para mas de 4 conductores por ducto que corresponde a un 40%.S tubo = = = 708 mm2, el dimetro ser: d = = 30 mm. S conductores calculada = 0.40 x 707 = 283 mm2 mm2 % 707100 X= = 40% 283XEl tamao del tubo conduit requerido equivalente de 1 pulgada, es decir 30 mm de dimetro.CONCLUSIONES El cumplimiento de los requisitos del reglamento tcnico de instalaciones elctricas RETIE y de las especificaciones del cdigo elctrico colombiano, norma NTC 2050, minimiza o elimina los riesgos de origen elctrico y garantiza la seguridad de las instalaciones, de las personas, de la vida animal y vegetal, como objetivo fundamental del RETIE. Las nuevas instalaciones, las ampliaciones y remodelaciones deben hacerse de tal forma que cumplan con lineamientos del RETIE y provean la seguridad requerida. Este documento que he elaborado es un compendio y resumen de muchas fuentes de investigacin tomadas de textos, seminarios y sobre todo de la experiencia personal. Este documento se desarroll con un documento, tomando como base un ejemplo tpico de una vivienda unifamiliar, en donde se hicieron clculos de protecciones, tanto del alimentador como de los circuitos ramales, calibre de conductores, sistema de puesta a tierra, regulacin de tensin, etc, los cuales tienen como requisito de carcter obligatorio y de estricto cumplimiento segn el RETIE. Los diferentes tpicos que se tocaron a la hora de realizar un proyecto de instalaciones elctricas domiciliarias son de informacin y formacin y por lo tanto, el documento es simplemente una gua, es decir, su utilizacin y aplicaciones son responsabilidad del personal encargado del diseo y/o la construccin de la obra elctrica.