¿Cuál es la quinta terminal?

¡Hola, entusiastas de la electricidad! Hoy vamos a desentrañar un misterio eléctrico que puede parecer pequeño pero que tiene un papel crucial en la preparación para recibir el servicio de energía eléctrica en México, siguiendo las especificaciones técnicas de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Estamos hablando de la quinta terminal en una base para medidor. ¡Prepárate para descubrir por qué esta terminal es tan importante y cómo se relaciona con el aumento de carga a 240V en nuestras instalaciones eléctricas!

Qué conductores del sistema de alimentacion deben conectarse a tierra

Imagínense un mundo eléctrico lleno de sistemas de alimentación, ¡y cada uno con sus propias reglas! En la imagen que tenemos ante nuestros ojos, podemos ver los conductores que deben conectarse a tierra en los diferentes sistemas de alimentación, según nos enseña la sección 250-26 del Código. ¡Vamos a explorarlos juntos!

1. Comencemos con el sistema monofásico de dos hilos. Aquí, uno de los conductores se conecta a tierra. ¡Una conexión vital para asegurar la seguridad eléctrica


2. Pasemos ahora al sistema monofásico de tres hilos. En este caso, uno de los conductores también se conecta a tierra. ¡Nunca subestimes la importancia de una buena conexión a tierra!


3. Sigamos avanzando hacia el sistema polifásico con un alambre común a todas las fases. En este sistema, el conductor común se conecta a tierra. ¡Una forma inteligente de mantener todo en equilibrio!

4. Por último, llegamos al sistema polifásico del cual se deriva una fase con tres hilos. Aquí, el neutro se conecta a tierra. ¡Una conexión crucial para mantener todo en orden y seguridad!

Así que ahí lo tienen, aventureros eléctricos. Estos son los diferentes sistemas de alimentación y los conductores que deben conectarse a tierra en cada uno de ellos. ¡Explorar el mundo eléctrico nunca ha sido tan emocionante!

Cálculo de una instalación eléctrica residencial monofásica de tres hilos

En una entrada anterior abordamos el tema del cálculo de una instalación monofásica de dos hilos (1 fase, 2 hilos, 120V~), en esta ocasión veremos cómo determinar el uso de una instalación monofásica de 3 hilos (1 fase, 3 hilos, 240V~) atendiendo los requerimientos de la NOM-001-SEDE vigente y las especificaciones de la CFE.

Tomaremos el ejemplo de un proyecto residencial en el que se desea dimensionar la instalación eléctrica con una carga total calculada de 9 kW.

Con base en la información de CFE, la especificación para el servicio monofásico de 2 hilos (120V~) es de una sola acometida para el suministro de energía de consumos no mayores de 5 kW. Cuando los requisitos de carga de una instalación sean superiores, se debe realiza ante CFE la contratación de un servicio llamado "aumento de carga". La instalación para recibir este servicio deberá cumplir con las especificaciones indicadas por la propia CFE, las cuales se abordarán en otra ocasión.

Volviendo al ejemplo del proyecto, si tenemos una carga calculada de 9 kW, consideramos un f.p.=0.9 y un f.d. =0.7 a una temperatura ambiente de 330.

Comencemos a hacer los cálculos.

De la ley de Watt, P= E x I x f.p., despejamos la corriente I= P/(E x f.p)

Sustituyendo con los datos del ejemplo: I = 9 kW / (120 V x 0.9) = 83.33 A

Ésta es la corriente total, pero como se está proyectando una instalación monofásica de 3 hilos (240V~), el valor de la corriente total se divide entre 2.

I = 83.33 A / 2 = 41.66 A

Aplicando el factor de demanda para esta corriente: I = I x f.d.

Sustituyendo: I = 41.66 A x 0.7 = 29.16 A

Usando nuevamente la tabla 310-16 de la NOM-001-SEDE vigente, buscamos el conductor tipo THW que se encuentra en la columna de 75º.

El conductor es calibre 10 con 35 A de conducción, y con un buen margen de seguridad, sin embargo, la tabla indica que estos valores son para temperatura ambiente de 30º, de modo que debemos aplicar el factor de corrección que se muestra en la segunda sección de la tabla 310-16. De aquí seleccionamos el factor de corrección correspondiente, dependiendo de la temperatura ambiente que tenemos.

Esta tabla nos indica que para temperatura ambiente distinta a 30 ºC, se debe aplicar el factor de corrección a la capacidad de conducción de la corriente seleccionada anteriormente. Entonces, si la capacidad de conducción del conductor THW calibre 10 a 75 ºC fue de 35 A, al aplicar el factor de corrección obtenemos una capacidad de conducción real (I_RC).

I_RC = 35 A x 0.94 = 32.9 A.

Resulta evidente que existe una disminución real de la conducción de corriente para cualquier conductor a temperatura ambiente distinta a 30 ºC.

Comparando la I_RC y la I, verificamos que la conducción del conductor calibre 10 cubre la corriente I, así que es correcto para el alimentador principal.

Como sabemos, es importante considerar el factor de agrupamiento porque al alojarse los conductores juntos en la tubería se genera calor, y entre mayor corriente circule mayor será el calentamiento (efecto Joule).

Ver también: El efecto de James Prescott Joule

Supongamos que por cualquier tramo de la tubería están alojados los 2 conductores que son los alimentadores principales correspondientes a las fases calibre 10 y el neutro en calibre 8, pero además están alojados otros 6 conductores en calibre 12. Como el total del número de conductores es 9, tenemos que consultar la tabla 310-15(g).

Por lo cual se utilizan dos conductores de fase, un conductor calibre 6 para el neutro a 75 ºC como temperatura máxima de operación. Si queremos colocar un conductor adicional para la conexión a tierra a todos los contactos y aparatos que lo requieran, tenemos que llevar un conductor calibre 10 en color verde desde el interruptor principal, considerando una protección con interruptores termomagnéticos de 30 A por fase, según tabla 250-95 de la Norma.

Por lo cual se utilizan dos conductores de fase, un conductor calibre 6 para el neutro a 75 ºC como temperatura máxima de operación. Si queremos colocar un conductor adicional para la conexión a tierra a todos los contactos y aparatos que lo requieran, tenemos que llevar un conductor calibre 10 en color verde desde el interruptor principal, considerando una protección con interruptores termomagnéticos de 30 A por fase, según tabla 250-95 de la Norma.

Ahora calculemos el diámetro de la tubería tal como se hizo en el artículo anterior, es decir, considerando los 9 conductores más el conductor de tierra, serán 10 conductores: dos conductores de fase calibre 8, un conductor para el neutro calibre 6, un conductor de tierra calibre 10 y seis conductores calibre 12.

Sumando las áreas de los conductores:

Usamos la tabla 10-1 a para diámetros de tubería:

Para más de dos conductores, el área de ocupación es del 40%, así que consultamos la tabla 10-4 correspondiente a las dimensiones de tubo conduit.

A diferencia del artículo anterior, ahora observamos que la designación 21, es decir, tubería de 3/4" que puede alojar sólo 137 mm², no cubre nuestra área calculada y que la designación 27 correspondiente a la tubería de 1" es la adecuada porque puede alojar 222 mm2. Después de esto podemos distribuir los circuitos repartiendo la carga de manera uniforme para asegurar un buen balance de las cargas.

9 pasos para calcular el suministro de energía de una vivienda.

El método de cálculo para determinar el suministro de energía de una viviendas se encuentra descrito en el artículo 220 de la NOM-001-SEDE-2012. Para las instalaciones eléctricas residenciales, se describe a continuación:

1. El primer paso consiste en determinar la potencia aparente (VA, voltamperes) para la carga de alumbrado. Ésta se obtiene a partir del área habitable de la vivienda; para ello se puede hacer un levantamiento físico de las dimensiones de los espacios que no deje margen a error, aunque también se puede tomar de los planos arquitectónicos si se cuenta con ellos.
   
   La carga mínima de alumbrado por cada metro cuadrado de superficie del piso, debe ser de 33 VA/m², según se especifica en la Tabla 220-12, para unidades de vivienda. El área del piso de cada planta debe calcularse a partir de las dimensiones exteriores de la vivienda. El área calculada del piso no debe incluir los patios abiertos, las cocheras ni los espacios no utilizados o sin terminar, que no sean adaptables para su uso futuro.
   
   
2. El artículo 220-52(a) de la NOM-001-SEDE-2012 establece que se deben considerar 1500 voltamperes por cada circuito derivado para aparatos pequeños en la cocina, utilizando al menos 2 circuitos para este fin.
   
   El artículo 220-52(b) indica que se debe considerar una carga de cuando menos 1500 voltamperes para el circuito de la lavadora. Conviene agregar en este punto también 1500 VA para el circuito del baño. Se permite que estas cargas se incluyan con la carga de alumbrado general y se apliquen los factores de demanda correspondientes.
   
   
3. Las salidas de contactos que no estén colocadas en las áreas habitables, y que se pudieran necesitar en el exterior, se deben calcular con base en 180 voltamperes por salida, según el artículo 220-14(l) de la NOM-001-SEDE-2012.
   
   
4. Se deben sumar las cargas por alumbrado, por aparatos pequeños y por salidas de contactos en el exterior.
   
   
5. Si utilizamos directamente esta suma de cargas para realizar el cálculo de la acometida, sería como considerar que todas las salidas eléctricas se utilizaran al mismo tiempo. En la práctica no se encienden todas las lámparas ni se hacen funcionar todos los aparatos electrodomésticos al mismo tiempo, por lo tanto la demanda de energía suele ser menor a la carga total conectada. Esta relación entre la demanda máxima y la carga total conectada de un sistema eléctrico se suele llamar factor de demanda.
   Para continuar con el cálculo se debe aplicar el factor de demanda permitido por el artículo 220-40, y que para unidades de vivienda se encuentra establecido de esta manera:
   
   
   
   
   
6. Para todos los aparatos en salidas especiales, es decir, los aparatos que estén fijos en su sitio, conectados permanentemente o localizados para conectarlos a un circuito específico, se debe tomar el valor nominal de la placa de datos. Esto incluye equipos como calentadores eléctricos de agua, bombas de agua, regaderas eléctricas y equipos de aire acondicionado.
   
   
7. El valor de la suma de estas cargas especiales se agrega al valor de la carga parcial obtenida anteriormente después de aplicar el factor de demanda. Este valor final es la carga total para determinar el suministro de energía eléctrica de la vivienda.
   
   
8. Si la instalación eléctrica es nueva, este valor nos permitirá escoger la mejor opción para el circuito de alimentación y el servicio que se deba contratar. Si la instalación ya existe o corresponde a una ampliación o remodelación de la vivienda, debemos comparar la carga dada por el cálculo con la clasificación de potencia aparente del servicio eléctrico ya existente en la vivienda. Si la carga es inferior a la del servicio contratado, el sistema es seguro. De lo contrario, el servicio debe ser actualizado.
   
   
9. Recuerda que para servicio monofásico de dos hilos (120 V) la carga máxima es de 4800 VA, para servicio monofásico de tres hilos (240 V) la carga máximas es de 9600 VA, y para servicio trifásico de cuatro hilos (220 V) la carga máxima es de 15320 VA.

Ver también: 2 formas de distribución de la energía eléctrica

La siguiente imagen muestra un ejemplo del cálculo de una vivienda utilizando un formato para facilitar el análisis de las cargas.

El siguiente formato se encuentra vacío para que lo puedas imprimir y utilizar, si necesitas determinar el tipo de suministro de energía que más le convenga a tu instalación.