TEMA 2: PREVISIÓN DE LA POTENCIA TOTAL NECESARIA EN UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA. 1. Introducción. 2. Diseño en instalaciones. 3. Previsión de cargas. 1. INTRODUCCIÓN. GRADO DE ELECTRIFICACIÓN EN INSTALACIONES Según establece el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en la norma MIBT 010, en lo que se refiere a suministros en baja tensión, la carga por vivienda depende del grado de electrificación que quiera alcanzarse. A efectos de la previsión de carga por vivienda, se establecen los siguientes grados de electrificación: ELECTRIFICACIÓN MÍNIMA Con una previsión de demanda máxima de 3 kw., permite una utilización de cargas fijadas en dicha norma. El grado de electrificación de las viviendas, será el que desee el propietario de acuerdo con su utilización, pero este vendrá determinado como mínimo por la superficie de la vivienda. Así, para una electrificación mínima, se considera como límite de aplicaciones una superficie máxima de 80 m 2. Esquema general: El número mínimo de circuitos será según MIBT 022: - Un circuito destinado a puntos fijos de luz y a las tomas de corriente para alumbrado. - Un circuito para las tomas de corriente de otras aplicaciones. TEMA2 Página 1 de 10
ELECTRIFICACIÓN MEDIA Con una previsión de demanda máxima de 5 kw., permite una utilización de cargas fijadas en dicha norma. Se considera en este caso para límite de aplicaciones una superficie máxima de 150 m 2. Esquema general: El número mínimo de circuitos será según M.I.B.T 022.: - Un circuito para puntos fijos de luz y tomas de corriente para alumbrado. - Un circuito para lavadora, calentador de agua y secador. - Uno destinado a cocina. - Uno para tomas de corriente de otras aplicaciones. ELECTRIFICACIÓN ELEVADA La previsión de demanda total es de 8 kw. y permite la utilización de los aparatos correspondientes a la electrificación "Media", la instalación de un sistema de calefacción y de acondicionamiento de aire. En electrificación elevada se considera para límite de aplicaciones una superficie máxima de la vivienda de 200 m 2. Esquema general: TEMA2 Página 2 de 10
I.T.M. INSTALACIONES ELECTROMECÁNICAS El número de circuitos mínimo será según MIBT 022: - Dos circuitos destinados a puntos fijos de luz y a tomas de corriente para alumbrado. - Un circuito para lavadoras, calentador de agua y secador. - Un circuito destinado a cocina. - Dos para las tomas de corriente de otras aplicaciones. ELECTRIFICACIÓN ESPECIAL La previsión de demanda total se determinará en cada caso concreto. Está destinado a viviendas con gran número de electrodomésticos o bien con potencias elevadas de estos, o bien con sistema de calefacción y de acondicionamiento de aire de gran consumo. TEMA2 Página 3 de 10
2. DISEÑO EN INSTALACIONES. PREVISIÓN DE CARGAS. POTENCIAS A CONTRATAR EN BAJA TENSIÓN TARIFA 1.0 ICPM Intensidad Nominal (A) Potencias a contratar en kw. I+N ó II 220V 1,5 0,330 --- 3,5 0,770 0,445 5 --- 0,635 I + N 127V. POTENCIAS A CONTRATAR EN BAJA TENSIÓN TARIFA 2.0 ICPM Potencias a contratar en kw. Intensidad Nominal (A) III+N 380V III 220V I + N 220V. II 220 V. 1,5 1 0,6 0,33 0,33 3 2 1,2 0,66 0,66 3,5 2,3 1,3 0,77 0,77 5 3,3 1,9 1,1 1,1 7,5 4,9 2,9 1,6 1,6 10 6,6 3,8 2,2 2,2 15 9,9 5,7 3,3 3,3 20 13,2 7,6 4,4 4,4 25 9,5 5,5 5,5 30 11,4 6,6 6,6 35 13,3 7,7 7,7 40 15 8,8 8,8 45 9,9 9,9 50 11 11 63 13,8 13,8 TEMA2 Página 4 de 10
CÁLCULO DE LA SECCIÓN DE UN DISTRIBUIDOR ABIERTO DEL QUE SE DERIVAN DIFERENTES ACOMETIDAS Supongamos un distribuidor que partiendo de un centro de transformación C, se derivan de él una serie de acometidas y tiene libre el extremo más alejado de C, "Distribuidor abierto". Llamando l 1, l 2, l 3,... l n, a las distancias entre cada una de las diferentes acometidas, I 1, I 2, I 3,... I n a las respectivas intensidades, S a la sección del conductor del distribuidor, y V a la caída de tensión máxima admitida hasta la acometida mas alejada, I n, tendremos que en el caso de un distribuidor bifilar en corriente continua, se verificará que la caída de tensión total V, es igual a la suma de las caídas de tensión parciales, V 1, V 2, V 3,... V n. V = V 1 + V 2 + V 3 +... + V n de donde: Esta fórmula hace referencia a las "distancias cortas l" que hay entre las acometidas I 1, I 2, I 3,... I n. Si nos referimos a las "distancias largas L", que existen entre el centro de transformación y cada una de las acometidas, podremos deducir fácilmente que: TEMA2 Página 5 de 10
de donde se obtiene, Cualquiera de estas fórmulas puede ser válida para el cálculo de la sección de un distribuidor, utilizando una u otra en función de la simplicidad que obtengamos al aplicarlas. Hemos supuesto un conductor de sección constante, lo cual determina una pérdida relativamente grande en los primeros tramos del conductor, en donde las densidades de corriente son grandes, mientras que en los últimos tramos las pérdidas son pequeñas, por ser pequeñas las densidades de corriente. Si empleáramos un distribuidor con diferentes secciones, relacionadas con la magnitud de la intensidad que por ellos circula, obtendríamos unas pérdidas mínimas y una reducción del peso del conductor. Esto tiene dos inconvenientes: los empalmes que hay que ir realizando, y la necesidad de disponer de un gran número de secciones comerciales. SECCIONES COMERCIALES mm 2 1.5 35 240 2.5 50 300 4 70 400 6 95 500 10 120 630 16 150 25 185 Sólo en aquellos casos en los que la distribución es muy larga, se recomienda dividirla en dos o tres tramos de secciones diferentes. Como los conductores están normalizados comercialmente, fijaremos su sección de acuerdo con el conductor comercial más próximo al hallado, por exceso, comprobando que la densidad de corriente que le corresponde, al principio de la línea, cumple el Reglamento. TEMA2 Página 6 de 10
Una vez comprobada la densidad de corriente se calculará la caída de tensión que le corresponde con la sección comercial elegida, y que naturalmente será menor, ya que el conductor lo hemos elegido dentro de las secciones comerciales, por exceso. Las soluciones planteadas se han resuelto considerando líneas en continua. Veamos seguidamente los distintos casos que se pueden plantear en alterna, partiendo de la fórmula general que nos da la caída de tensión en una línea monofásica de corriente alterna de la que fácilmente podremos sacar las conclusiones siguientes, extendiendo el supuesto a "n" número de acometidas: 1) Líneas monofásicas de corriente alterna a) Para corriente alterna monofásica, la caída de tensión resulta ser: En la que X u =? u es la reactancia unitaria del conductor en? /m. b) En muchas ocasiones puede prescindirse de la componente reactiva propia de la línea, u = 0, obteniendo los siguientes resultados: Cualquiera de las fórmulas expuestas es válida para el cálculo de la sección de un distribuidor, aplicando una u otra según las hipótesis planteadas. 2) Líneas trifásicas Para el caso de líneas trifásicas, si la caída de tensión la referimos a una fase con respecto al hilo neutro "caída de tensión simple", la sección del distribuidor se calculará con las fórmulas siguientes: a) Considerando cargas inductivas y un cierto coeficiente de autoinducción de la línea: TEMA2 Página 7 de 10
b) Considerando cargas inductivas y un coeficiente de autoinducción de la línea despreciable: ; Si la caída de tensión la referimos a la tensión compuesta entre fases, estas fórmulas deberán estar multiplicadas por? 3. En ocasiones estas fórmulas pueden venir expresadas en función de la potencia activa por fase, P a, de cada una de las acometidas; si multiplicamos numerador y denominador por la tensión simple U, tendremos: CÁLCULO DE LA SECCIÓN DE UN DISTRIBUIDOR CERRADO DEL QUE SE DERIVAN DIFERENTES ACOMETIDAS Sea un distribuidor que une dos centros de transformación a igual tensión, o simplemente un distribuidor en bucle cerrado. De él se derivan una serie de acometidas, tal y como se muestra en la figura, de forma que las corrientes parten de los extremos y se dirigen al centro de distribuidor, existiendo una acometida sometida a una tensión mínima y alimentada por sus dos extremos, salvo en el caso de que la intensidad por uno de ellos sea cero. En este circuito, es indudable que la suma de las caídas de tensión a lo largo de esta línea, debe de ser cero, es decir: TEMA2 Página 8 de 10
Simplificando esta expresión, tendremos que: y generalizando la expresión para "n" acometidas: Por otra parte, tenemos que obteniendo finalmente Naturalmente, estas fórmulas las hemos referido a corrientes continuas, pero fácilmente pueden generalizarse para corrientes alternas, debiendo utilizar para ello los valores complejos de las respectivas intensidades que intervienen en la distribución. CARGA TOTAL CORRESPONDIENTE A UN EDIFICIO DE VIVIENDAS Será la suma total de las cargas correspondientes a: - Conjunto de servicios generales del edificio. - Locales comerciales. - Conjunto de viviendas. El cálculo por separado se realizará de la siguiente manera: a) Carga del conjunto de servicios TEMA2 Página 9 de 10
Será suma de la potencia instalada en: * Ascensores. * Montacargas. * Alumbrado del portal, escalera y todo el servicio eléctrico general del edificio. b) Carga de los locales comerciales * Con un mínimo de 3 kw. por abonado. * Con 100 W / m 2. c) Carga del conjunto de viviendas Se efectúa multiplicando el número de éstas por la potencia máxima prevista en cada una de ellas, y a su vez por un coeficiente de simultaneidad (ya que no existe coincidencia de demandas máximas). VALORES DEL COEFICIENTE DE SIMULTANEIDAD Número Coeficiente de simultaneidad de abonados Electrificación mínima y media Electrificación elevada y especial 2 a 4 1 0,8 5 a 15 0,8 0,7 15 a 25 0,6 0,5 mas de 25 0,5 0,4 CARGA TOTAL PARA EDIFICIOS COMERCIALES DE OFICINAS O DESTINADOS A UNA O VARIAS INDUSTRIAS * Edificios comerciales y de oficinas 100 W/m 2 y por planta y con un mínimo por abonado de 5 kw. * Edificios industriales 125 W/m 2 y por planta. TEMA2 Página 10 de 10