Antes de comenzar con la explicación del método de cálculo de los circuitos derivados en las instalaciones eléctricas residenciales, revisaremos algunas definiciones que da la NOM-001-SEDE vigente en su Art. 100:
Circuito derivado: conductor o conductores de un circuito desde el dispositivo final de sobrecorriente (interruptor automático) que protege a ese circuito hasta la o las salidas finales de utilización.
Circuito derivado de uso general: circuito derivado que alimenta a diversas salidas para alumbrado y electrodomésticos.
Circuito derivado individual: circuito derivado que alimenta a un solo equipo de utilización (conductores de un circuito que alimentan la carga de un solo equipo conocido y considerado de alto consumo, como hornos de microondas, lavadoras o equipo de bombeo). Este tipo de circuitos también se conocen como circuitos para salidas especiales.
1. Determinación del número de circuitos derivados
Para nuestro caso, llamaremos circuito derivado a cada par de conductores, uno de línea activa (o "línea" a secas), procedente de un interruptor automático del centro de carga, y el otro neutro, procedente de la barra de neutros del mismo centro de carga que alimenta a los circuitos de alumbrado; además es necesario agregar un tercer conductor de puesta a tierra, en este caso del mismo calibre (consultar Tabla 250-95 de la NOM-001-SEDE vigente), que procede de su respectiva barra, para los circuitos de receptáculos o contactos.
Supongamos que se tiene una instalación residencial con la siguiente características:
- El área habitable de la vivienda es de 90 m2.
- Una lavadora de ropa con motor de 3/4 HP, 120 V, 11.5 A
- Un calentador eléctrico de 2000 W, 120 V, 12 A
Procedemos a determinar la cantidad de circuitos derivados, siguiendo los criterios siguientes:
Circuitos derivados de uso general: De acuerdo a la Tabla 220-12 de la NOM-001-SEDE vigente, para una vivienda se toma como base la carga unitaria de 33 VA/m², valor que se multiplica por el área habitable de la misma: 33 VA/m² x 90 m² = 2970 VA. Según el Artículo 220-52(a) de la NOM, cada circuito derivado de alumbrado y contactos de uso general no deberá ser mayor a 1500 VA. De lo anterior se deduce que por lo menos debemos tener dos circuitos para alumbrado y contactos de uso general.
Circuitos derivados para la cocina: En la cocina debe haber al menos dos circuitos de 20 amperes para aparatos pequeños. Estos circuitos no deben tener otras salidas.
Circuito derivado para la lavadora: Se debe suministrar un circuito derivado de 20 amperes para alimentar la salida de contacto para la lavadora. Este circuito no debe tener otras salidas
Circuitos derivados individuales: De las definiciones anteriores se deduce que las salidas para la bomba de agua y el calentador deben ser consideradas como salidas especiales y deben contar con circuitos derivados individuales, ya que sobresalen del resto de la instalación por su consumo individual.
Se concluye que los circuitos derivados individuales y de alumbrado y uso general quedarán:
- 2 circuitos derivados de 15 amperes para alumbrado y contactos de uso general.
- 2 circuitos derivados de 20 amperes para contactos en la cocina.
- 1 circuito derivado de 20 amperes para la lavadora.
- 1 circuito derivado individual de 20 amperes para el calentador eléctrico.
Entonces será necesario un centro de carga de por lo menos 8 interruptores automáticos, suponiendo que se trata de una construcción de un solo nivel. En caso de que fueran 2 niveles, conviene instalar un centro de carga por nivel con la cantidad necesaria de interruptores automáticos.
2. Cálculo de la capacidad de los Interruptores automáticos
El valor nominal del interruptor automático debe corresponderse con el valor máximo de corriente eléctrica que soporta el cable que protege. No se permite utilizar un conductor con capacidad de corriente menor al valor de protección (interruptor automático o fusible), ya que ésta dejaría de cumplir con su misión.
De acuerdo con lo anterior, para los dos circuitos derivados de 15 amperes para alumbrado y contactos de uso general se usarán interruptores automáticos de 15 A. Para los circuitos derivados de cocina y lavadora la NOM establece que deberán ser circuitos de 20 A. El circuito derivado de 20 amperas para el calentador eléctrico también se protegerá con un interruptor automático de 20 A.
3. Cálculo de los conductores de los circuitos derivados
Los conductores de un circuito derivado o de un alimentador se determinan con base en la Tabla 310-16 de la NOM, pero es necesario considerar los diferentes factores de corrección:
- Factor de corrección por temperatura (ver Tabla 310-16)
- Factor de corrección por agrupamiento (ver Tabla 310-15 g)
- Factor de corrección por arranque (del 125% al 200% de la corriente nominal de la tabla 430-148, aplicable sólo a motores)
4. Cálculo de caída de tensión: aplicable en circuitos derivados con longitudes mayores a 20 m entre el centro de carga y la carga; o en circuitos alimentadores cuando existen más de 20 m entre el interruptor de la acometida y el centro de carga. Regla práctica: agrega un calibre por cada 20 m de distancia.
Según la NOM, el calibre mínimo para utilizar en circuitos derivados es 14 AWG, el cual usaremos para los circuitos derivados de 15 amperes para alumbrado y contactos de uso general. Para los circuitos derivados de 20 amperes para la cocina, la lavadora y el circuito individual para el calentador eléctrico, se debe usar un conductor calibre 12 AWG, tanto para conductores portadores de corriente (cable de fase y neutro) como para el conductor de puesta a tierraya que usar uno más delgado puede ser riesgoso por el calentamiento que ocasiona el paso de la corriente que, en caso severo, puede provocar un incendio.
5. Cálculo de las canalizaciones
Las canalizaciones se determinan sumando las áreas o secciones transversales de los conductores con todo y aislamiento, respetando el Factor de relleno correspondiente, así como los factores de corrección aplicables, esto se hace en cada tramo de la instalación, ya que el número de conductores y calibres suelen ser diferentes. Por ejemplo, si en una sección de la instalación eléctrica se requieren 8 conductores calibre 12 AWG con aislamiento THHW–LS y un conductor desnudo calibre 12 AWG, buscamos en la Tabla 10-5 de la NOM en las filas del tipo de aislamiento antes mencionado y vemos que el conductor calibre 12 AWG tiene una sección de 11.7 mm². Entonces multiplicamos este valor por el número de conductores, que en este caso es 8, y obtenemos un valor de 93.6 mm²; asimismo, agregamos la sección del conductor calibre 12 desnudo, que es de 3.31 mm², con lo que obtenemos un valor total de 96.91 mm². Este último valor obtenido representa la suma de las secciones transversales de todos los conductores que serán alojados en la canalización, para determinarla buscamos un valor igual o mayor a 96.91 mm² en la Tabla 10-4 de la NOM en la columna del 40%, que es el factor de relleno aplicable a 3 o más conductores y obtenemos que le corresponde el valor de 137 mm², correspondiente al tubo de 21 mm (3/4").
Una sugerencia es utilizar tubo conduit y registros de 3/4" por losas (si la cantidad de conductores lo amerita, es válido meter doble manguera), y para las bajadas a contactos y apagadores utiliza tubo conduit de 1/2". Los apagadores deben instalarse a 1.20 m y los contactos a una altura entre 30 y 40 cm del piso terminado.
6. Cuadro de cargas
El orden de los circuitos parecería aleatorio, pero es el resultado de varios ensayos hasta lograr un balanceo de fases lo más perfecto posible.
7. Diagrama unifilar
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