Número de circuitos mínimos para una casa habitación

Siguiendo los criterios establecidos en la NOM-001-SEDE vigente, en una casa habitación de hasta 90 m2, el numero de circuitos derivados mínimos a instalar es de 5. Estos circuitos son:

1. Al menos 2 circuitos de 15 A con calibre 14 AWG para vivo y neutro, 14 AWG para el hilo de tierra, en tubería de 16 mm (1/2"), para alumbrado y contactos de uso general, en los que se suelen conectar aparatos de muy bajo consumo. Dividir el alumbrado en 2 o más circuitos evitará que en caso de una falla en alguno de ellos, nos quedemos sin energía eléctrica en toda la vivienda. Estos circuitos pueden servir para distribuir el alumbrado y los contactos de lugares como la sala o estancia, y las recámaras. En viviendas mayores a 90 m², aumentaría a más de 2 circuitos según el tamaño de la vivienda. En general se debe proyectar un circuito de alumbrado y contactos de uso general por cada 45 m² de área construida habitable.
   
   
2. 2 circuitos de 20 A con calibre 12 AWG para vivo y neutro, 12 AWG para el hilo de tierra, en tubería de 16 mm (1/2"), para contactos que se usen en aparatos electrodomésticos pequeños y para el refrigerador. Éstos dos circuitos pueden estar distribuidos en el comedor, desayunador, cocina y otras áreas similares.
   
   
3. 1 circuito de 20 A con calibre 12 AWG para vivo y neutro, 12 AWG para el hilo de tierra, en tubería de 16 mm (1/2"), para lavandería (espacio destinado a la lavadora de ropa) que alimente a un solo contacto o contactos dispuestos para lavandería. No puede alimentar otras cosas.
   
   

Ver también: Norma para circuitos derivados de contactos eléctricos

Para la realización de estos circuitos las cajas de registro y chalupa deben estar instaladas de manera profesional lo más al ras posible para que pueda utilizarse la tornillería que traen los accesorios, no deben saturarse con conductores ya que esto produce calentamiento.

Las tuberías tampoco deben saturarse con conductores, la Norma permite que se utilice el 40% de la sección transversal de una tubería, por ejemplo: en un tubo de 16 mm podrán alojarse cuando más dos circuitos como los aquí mencionados.

Para el entubado de estos circuitos en muros y techos, se suele utilizar tubería conduit de polietileno flexible, ya que por sus características y seguridad permite la versatilidad de la instalaciones eléctricas residenciales.

El centro de carga debe permitir que se instalen los circuitos derivados mínimos requeridos y debe tener holgura para futuras ampliaciones, por ejemplo, para el caso de la vivienda de 50 m² un centro de carga monofásico para 6 circuitos derivados sería apropiado. No debe instalarse en lugares ocultos, como alacenas, ni en lugares húmedos, como cuartos de baño o a la intemperie.

8 consejos para el tendido de tubo conduit

En esta ocasión te presentamos varias recomendaciones para el tendido de tubería conduit flexible, incluyendo la fijación de registros y bajadas, antes del colado de losas y estructuras de concreto. Estas recomendaciones son esenciales para poder realizar una instalación eléctrica segura, eficiente y de calidad.

Recuerda que en toda construcción debe existir un proyecto eléctrico en el que se determine la cantidad y el diámetro de las tuberías. Es importante hacer un buen proyecto eléctrico antes de construir, pues con frecuencia se inicia la obra sin tomar en cuenta nuestra opinión sobre la cantidad y el diámetro de los tubos conduit y los registros. Si el tendido de tuberías es deficiente, aun siendo electricistas calificados nos será imposible hacer un buen trabajo, porque no tendremos espacio suficiente para alojar la cantidad de conductores necesarios, lo que demerita la calidad y la funcionalidad de la instalación eléctrica.

1. La primera recomendación es realizar un proyecto que considere los aspectos arquitectónicos y de instalaciones eléctricas, hidrosanitarias y de gas antes de construir; de lo contrario, terminada la obra civil, será necesario hacer ranuras en muros y losas, procedimiento que ocasiona daños a las estructuras. El proyecto eléctrico debe calcular la cantidad suficiente de tubos conduit y el diámetro adecuado de éstas, a fin de garantizar la canalización y la protección de los diferentes elementos de la instalación eléctrica.
   
   
2. El tendido de la tubería conduit puede ir doble en caso de ser necesario; es mejor introducir doble tubería de 3/4" que una sola de mayor diámetro, ya que ésta puede debilitar la resistencia de las losas y de las estructuras de concreto que se fabrican cada vez más delgadas para reducir costos, sobre todo en construcciones de interés social. Por otra parte, si la tubería es demasiado gruesa, se dificulta la conexión a registros que rara vez tienen habilitadas las entradas para diámetros de 1". Adicionalmente, el factor de relleno (espacio de una tubería disponible para el cableado en relación con el espacio total interior) y el factor de corrección por agrupamiento son más severos en una sola tubería que si repartimos el cableado en dos tubos paralelos.
   
   
3. Cuando los muros son de block hueco, es preferible introducir las tuberías desde que se está construyendo el muro (tal y como se hace con las varillas de los castillos ahogados) a tener que hacer ranuras después, porque el golpeteo y la vibración dañan los acabados (aplanados, azulejos y losetas, etc.) y otros elementos susceptibles.
   
   
   Ver también: Instalación de tubo conduit flexible en losas de entrepiso y azoteas
   
   
4. En losas y estructuras de concreto armado es muy conveniente usar tubo conduit flexible de 3/4", de preferencia extra resistente. Es muy importante asegurarnos de utilizar tubería conduit flexible de buena calidad, que garantice la resistencia al resistencia al aplastamiento, al impacto, a la humedad, al ataque de sustancias químicas, resistencia dieléctrica de aislamiento, resistencia a altas temperaturas, al esfuerzo de curvatura sin reducir más del 5% su diámetro interno y, en el caso de losas y muros de tablaroca, resistencia a la propagación del fuego.
   
   
5. Si el tubo conduit quedara corto, puede unirse a otro tramo mediante coples. Esto permite ahorrar tiempo, esfuerzo, material y, por lo tanto, dinero.
   
   
6. Otro aspecto importante es la sujeción de tuberías y registros a la cimbra (entarimado de madera o de metal para soportar el colado de concreto) o a las varillas del armado. La sujeción generalmente se hace con alambre recocido, pero es mejor el uso de cinchos de plástico o de rafia. El amarre debe ser firme sin excederse porque la tubería puede ahorcarse o reducir severamente su sección transversal, lo que ocasionaría problemas a la hora del cableado.
   
   
7. También es muy importante proteger los registros y las entradas de las tuberías con los tapones de plástico, para evitar que el concreto las invada o las obstruya.
   
   
8. Considerando que buena parte de nuestro éxito al realizar una instalación eléctrica depende del adecuado tendido de las tuberías y su cuidado en el momento del colado, es muy conveniente mantener buen trato con los albañiles y, de ser posible, estar presentes durante esta etapa de la construcción para asegurarnos de su buen manejo.

Cálculo de una instalación eléctrica residencial monofásica de dos hilos

En entradas anteriores hemos presentado artículos de la NOM-001-SEDE vigente para el cálculo de los circuitos de una instalación eléctrica; esta ocasión nos dedicaremos a aplicar esos artículos, dando por hecho que tenemos conocimientos previos.

Esta vez realizaremos el cálculo de los conductores y diámetro de tubería de una instalación eléctrica residencial monofásica a partir de una carga previamente calculada.

Procedimiento:

Se tiene un proyecto de instalación eléctrica cuya carga total suma 4.5 kW.

Dado que la potencia demandada es menor a 5 kW, sabemos que es una instalación monofásica. Adicionalmente, consideraremos un factor de potencia (f.p.) de 0.9, un factor de demanda de 0.7 que se ubica en un lugar en el que la temperatura es aproximadamente de 33º.

Procedemos ahora a determinar la corriente:

P=4,900 W. (que es equivalente a 4.9 kW)

De la ley de Watt

despejamos la corriente:

Con los datos tenemos que:

Aplicando el factor de demanda, la corriente (I₂) es:

Con lo datos obtenemos que:

De la tabla 310-16 de la NOM-001-SEDE vigente, buscamos un conductor tipo THW y lo encontramos en la columna de 75º. El conductor es de calibre 10 con 35 A de conducción y esto nos permite tener un buen margen de seguridad.

Sin embargo, la tabla indica que estos valores son para temperatura ambiente de 30º, por lo 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 adecuado a la temperatura ambiente que tenemos.

Esta tabla nos indica que para una temperatura ambiente distinta a 30 ºC, debemos aplicar el factor de corrección a la capacidad de conducción de 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).

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

Entonces si comparamos la I_RC y la I₂, notaremos que la conducción del conductor calibre 10 aún está por arriba de la corriente I₂, y daremos por entendido que es el correcto para el alimentador principal.

La siguiente parte consiste en considerar todavía el factor de corrección por agrupamiento, el cual depende directamente del número de conductores alojados en la tubería, ya que al estar juntos generan calor y éste influye también sobre la capacidad de conducción del conductor eléctrico.

Ver también: 7 pasos para el cálculo de circuitos derivados en un proyecto eléctrico

Supongamos que por necesidad están alojados los 2 conductores alimentadores principales de calibre 10 en cualquier tramo de la tubería, pero además están alojados otros 6 conductores, de los cuales 4 son calibre 12 y los otros 2 de calibre 14. En total son 8 conductores. Utilizaremos la tabla 310-15(g).

Como notamos, se presenta una disminución en la capacidad efectiva de conducción a un 70% para conductores en estas condiciones de agrupamiento, entonces, la capacidad del conductor seleccionado, que ya se había reducido a 32.9 por el factor de corrección por temperatura, se reduce a:

Este resultado nos indica que el calibre seleccionado bajo estas condiciones no resulta correcto por lo que tendremos que seleccionar un nuevo calibre de la tabla 310-16, éste puede ser el No. 8, porque está diseñado para conducir hasta 50 A a 75 ºC como temperatura máxima de operación.

De esta manera hacemos los cálculos correspondientes para comprobar que es el calibre correcto. Primero aplicamos el factor de corrección por temperatura:

Ahora aplicamos el factor de agrupamiento:

El resultado es 32.9 A, que cubre en buena manera la corriente I2 que fue de 31.76 A.

En conclusión, para este caso utilizamos 2 conductores (cable de fase y cable neutro) calibre 8 a 75 ºC como temperatura máxima de operación. Si queremos colocar un conductor adicional para la conexión a tierra en 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, según tabla 250-95 de la norma.

La siguiente parte consistirá en calcular el diámetro de la tubería, con la consideración anterior de los 8 conductores comunes más el conductor de tierra. Tenemos en total 9 conductores de los siguientes calibres: calibre 8 (dos); calibre 10 (uno), calibre 12 (cuatro) y calibre 14 (dos).

Iniciamos sumando las áreas de los conductores:

Ahora usando la tabla 10-1 para diámetros de tubería:

El área de ocupación es del 40% para más de dos conductores. Usando la tabla 10-4 correspondiente a las dimensiones de tubo conduit, observamos que la designación 21, es decir, tubería de 3/4 puede alojar hasta 137 mm² de lo que concluimos que éste es el diámetro adecuado, no sin antes mencionar que es posible usar una tubería de mayor diámetro, por ejemplo, designación 27 correspondiente a 1 pulgada.

Espero que esta explicación sea de utilidad en el desarrollo de tu trabajo. Continuaremos abordando la NOM-001-SEDE vigente en el próximo entradas de este blog.

9 medidas que se deben tomar para tener una instalación eléctrica segura

Aprende a prevenir dos de los principales riesgos que implican las instalaciones eléctricas en el hogar: descargas a través del cuerpo humano e incendios.

Descarga a través del cuerpo humano

Si una persona sin equipo de protección toca uno de los polos de una instalación eléctrica, ya sea el cable de fase o el neutro en circuito cerrado, la energía eléctrica se descargará a tierra a través de su cuerpo. En cambio, si el contacto se realiza simultáneamente con los dos polos (cable de fase-neutro), el cuerpo de la persona servirá para cerrar el circuito.

La magnitud del daño producido por una descarga eléctrica depende de la intensidad de la corriente, de la duración de la misma y de la trayectoria recorrida en el cuerpo, dado que en el momento de la descarga eléctrica el cuerpo pasa a formar parte del circuito. También hay que tener en cuenta otros factores, tales como su mayor o menor conductividad; por ejemplo, la humedad de la piel hace que la resistencia al paso de la corriente disminuya, es decir, el cuerpo humano se vuelve mejor conductor. El peligro de muerte es mayor cuando la corriente eléctrica atraviesa órganos vitales del cuerpo en su recorrido; en el corazón ocasiona la fibrilación (arritmia cardiaca), en pulmones y sistema nervioso puede ocasionar paro respiratorio.

Generación de incendio o explosión

Se ha visto que uno de los fenómenos que acompaña el paso de corriente a través de un conductor es la producción de calor, que es proporcional a la magnitud de la resistencia del conductor. Si este fenómeno se produce en instalaciones eléctricas de gran resistencia, se lleva al aumento de la temperatura en un área, lo que es particularmente peligroso si en ella existen materiales fácilmente inflamables.

En una vivienda, la alta resistencia en las instalaciones eléctricas se da con frecuencia cuando ésta tiene más de 15 años de antigüedad, por el deterioro de los conductores, apagadores, contactos, falsos contactos, entre otros problemas.

Ver también: 14 pasos para prevenir incendios por causas eléctricas

A continuación de presentamos medidas de seguridad para implementar en las instalaciones eléctricas residenciales:

1. Al realizar una instalación eléctrica se debe tener en cuenta los peligros antes mencionados: descarga eléctrica e incendio o explosión.
   
   
2. Las instalaciones y los equipos eléctricos deben construirse evitando los contactos con fuentes de tensión y previendo la producción de incendio. Al seleccionar los materiales que se emplearán hay que considerar la tensión a que estarán sometidos.
   
   
3. La instalación y puesta en funcionamiento de equipos eléctricos debe realizarse por personal capacitado y con experiencia. En el caso del equipo eléctrico, la restricción puede lograrse ya sea cercando el lugar peligroso o instalándolo en lugares elevados o en locales separados a los que sólo tenga acceso el personal autorizado.
   
   
4. Al instalar los equipos eléctricos debe dejarse espacio suficiente alrededor de los mismos para permitir el trabajo y el acceso a todas las partes del equipo para su reparación, regulación o limpieza.
   
   
5. Los conductores tienen que estar señalados adecuadamente para que sea fácil seguir su recorrido.
   
   
6. Los conductores deben seleccionarse con el aislamiento correcto para el ambiente en el cual se pretende instalarlos.
   
   
7. Es importante que los conductores que no sean para instalarse en la intemperie o expuestos, se alojen dentro de tubos conduit, ya que la función de éste es protegerlos. Evita instalar equipos de aire acondicionado utilizando cordón de uso rudo; recuerda que este conductor es para instalaciones provisionales y no debe quedarse permanentemente expuesto al sol.
   
   
8. Es necesario que los dispositivos de protección estén instalados en lugares secos y de fácil acceso.
   
   
9. Para realizar trabajos de reparación o modificación debe cortarse la energía eléctrica.
   
   

Te recomendamos revisar tu instalación eléctrica, a fin de detectar posibles riesgos que pongan en peligro tu integridad, la de tu familia y tu patrimonio.

La caída de tensión

La caída de tensión es un fenómeno que se presenta en los conductores eléctricos cuando alimentan una carga a cierta distancia del punto de alimentación. Esto quiere decir que cuando se suministra energía eléctrica a una distancia considerable, la tensión en el punto de conexión de alimentación y la tensión en el punto de conexión en la carga son diferentes.

La caída de tensión puede presentarse del transformador a la vivienda, y en ésta, del punto más cercano al punto más alejado del interruptor principal.

Una forma sencilla de determinar la caída es medir con un multímetro la tensión en el contacto que esté más cerca del interruptor principal de una vivienda, y después hacer la misma medición en el contacto más alejado.

Notaremos que la tensión es mayor en el lugar más cercano al interruptor principal que en el más alejado. Hay que considerar que la tensión varía constantemente, por lo que a veces es necesario promediarla. Si sucede lo contrario, se debe a alguna equivocación en las lecturas o a una instalación incorrecta.

Si la diferencia es grande (10 ó 15 V), habrá problemas en los equipos o electrodomésticos que estén instalados; por el contrario, si la diferencia es pequeña (2 ó 3 V), la instalación será confiable y eficiente.

En las instalaciones eléctricas residenciales bien hechas, la diferencia entre los voltajes no debe exceder los 2 ó 3 V desde la entrada de la vivienda hasta la última habitación. Habrá viviendas pequeñas en las que la tensión sea la misma en estos dos puntos. Actualmente, la compañía suministradora de electricidad debería proporcionar una tensión de alimentación de 120 V. En realidad esto no ocurre a menos que el transformador que alimenta la zona esté frente a nuestra casa.

Este transformador, que es el alimentador general para un conjunto de viviendas, regularmente se ubica a 10, 20, 30, 50, 80 ó más metros, por lo que se recurre a líneas de distribución, aéreas o subterráneas, que llevan la energía eléctrica a todas las viviendas, utilizando conductores eléctricos colocados en postes, o bien, tuberías especiales de polietileno cuando las líneas de distribución son subterráneas en las grandes ciudades.

En cualquier caso hay conductores eléctricos que van del transformador a una vivienda.

Si la distancia entre el transformador y la vivienda es muy grande, el conductor utilizado para hacer llegar la energía eléctrica también será muy extenso así que existirá una mayor caída de tensión.

Todos los aparatos eléctricos están diseñados para funcionar a tensiones ligeramente inferiores o superiores a la que se especifica en la placa de datos.

Si un aparato estuviera conectado al contacto más alejado del interruptor principal de la vivienda con una tensión de 100 V, éste no funcionaría óptimamente; por ejemplo, si se tratara de una lámpara, la intensidad luminosa sería menor aunque no se percibiría a simple vista; si se tratara de un aparato que tuviera motor, el rendimiento de éste sería menor y podría incluso detenerse o sobrecalentarse (esto se explicará más adelante); y si se tratara de una televisión tipo TRC, la imagen se reduciría en la pantalla.

Sin embargo, con las cargas eléctricas que realizan un trabajo, es decir, que necesitan cierta cantidad de energía entregada a la carga, la condición es especial. Por ejemplo, una cafetera eléctrica necesita cierta cantidad de energía para que el agua alcance el punto de ebullición en un tiempo determinado.

Si las especificaciones técnicas para una cafetera eléctrica son 127 V~ 1200 W de tensión y de potencia nominal respectivamente, el valor de la resistencia total del aparato se define de la siguiente manera:

Donde:
P= Potencia eléctrica en watts
E= Tensión eléctrica en volts
R= Resistencia
f.p.= Factor de potencia
Nota. El factor de potencia para elementos resistivos es la unidad.

Sustituyendo la corriente de la ley de Ohm en la de Watt, se tiene:

Despejando R se obtiene:

Ver también: 5 pasos para realizar la medición de tensión eléctrica con un multímetro.

Con los datos del ejemplo:

Una vez determinada la resistencia de la cafetera con base en los datos de placa (que según el fabricante son las condiciones óptimas de operación), comparemos la potencia consumida con una tensión menor a la indicada en la placa de datos.

La potencia a 127 V es 1200 W.

Si tenemos una tensión real de 115 V, la potencia disminuye dado que

Lo cual nos indica que la potencia a 115 V es 18% menor que la potencia a 127 V. Esta reducción en la potencia debida a una tensión menor que la nominal repercutirá en un tiempo mayor de operación de la cafetera.

Retomando el tema del motor eléctrico, si tenemos un molino de café, la fuerza o torque necesarios para triturar determinada cantidad de grano depende directamente de la potencia eléctrica suministrada al motor.

La ley de Watt mencionada anteriormente fue P = E x I x f.p. Para el torque del motor es P = T x K donde:
P= Potencia en watts
E= Tensión en volts
I= Corriente en amperes
f .p. = factor de potencia
T= Torque o fuerza del motor en newton-metros [Nm]
K= Eficiencia del motor/9550

Igualando ambas expresiones tenemos la siguiente relación:

Por lo tanto el torque es:

En este caso resulta evidente que la fuerza del motor varía directamente con respecto a la tensión E. Si la tensión es la nominal, se tendrá el torque nominal; si la tensión se reduce, el torque disminuye y la corriente demandada aumenta provocando calentamiento en los conductores de alimentación, los devanados del motor se sobrecalientan, es decir, el sistema eléctrico se vuelve inestable llegando al punto de accionar la protección contra sobrecorriente. Si las protecciones no están bien dimensionadas o la coordinación de protecciones no es correcta, el sistema eléctrico puede llegar incluso a generar un incendio.

Cuando hay caídas de tensión importantes, se recomienda dimensionar nuevamente la instalación eléctrica antes de que ocurra un problema más grande.

Dos maneras de solucionar este problema son:

1. Cambiar los conductores por unos de mayor calibre.

2. Dividir la carga en varios circuitos.

Recuerda que la caída de tensión puede ser:

1. Del transformador a la vivienda
   


2. Del punto más cercano al punto más alejado del interruptor principal dentro de la vivienda, debido a que las longitudes del conductor se van incrementando.

En conclusión se puede decir que para una determinada corriente eléctrica, a mayor longitud del conductor, mayor resistencia, por lo tanto mayor caída de tensión.