Sección 050
CARGAS DE CIRCUITOS Y FACTORES DE DEMANDA
Introducción (ver Figura 050-(1)) A la Sección 050 se le considera una Sección general y se propone que se lea en Conjunto con otras Secciones que son suplementarias o modificatorias de las Secciones generales. En cuanto concierne a la Sección 050, se debe tomar en cuenta lo siguiente:
(a) Las Reglas 160-110 y 160-204 requieren que la contribución de motores a los alimentadores se calcule según lo estipulado en la Sección 160 y se sume a los requerimientos de otras cargas con las demandas calculadas según lo estipulado en la Sección 050.
(b) Cuando se escojan los tamaños y la protección para los transformadores y condensadores los requerimientos de la Sección 150 tienen precedencia sobre los de la Sección 050.
Alcance
Sustento de la Regla 050-000. Esta Sección específica las corrientes nominales para los equipos eléctricos que alimentan a diversos tipos de cargas. Específicamente, cubre la capacidad de conducción de los conductores para las acometidas del consumidor, los alimentadores y los circuitos derivados, al igual que las corrientes nominales de los equipos eléctricos alimentados por o alimentando a los conductores.
Propósito de la Regla 050-000. Si es que se diseñan las instalaciones eléctricas sólo según las corrientes nominales de las placas de características, simplemente se tomaría la suma de las corrientes nominales y se ignoraría el tipo de equipo eléctrico y el ambiente en donde se van a instalar. En algunos casos, esto resultaría en una instalación inferior (ej. un circuito derivado de una estufa eléctrica central) y en otros superior al necesario (ej. en una acometida comercial con un sistema de calefacción ambiental eléctrica). En algunas instalaciones eléctricas no podemos utilizar valores tangibles, ya que la carga final conectada no se sabrá hasta que la estructura esté completada y la acometida instalada (ej. centros comerciales). La Sección 050 se refiere a una variedad de situaciones y ambientes. A si mismo atribuye valores de demanda a ciertas cargas tomando en cuenta que debido su diversidad operacional, no deberían alcanzar cargas máximas al mismo tiempo que otras cargas (ej. calefacción ambiental eléctrica y aire acondicionado). Algunos tipos de carga se manejan dentro de Secciones individuales (ej. Sección 160 para motores y Sección 220 para soldadoras).
Esta Sección no sólo aplica factores de demanda menores que las de las corrientes nominales de las placas de características (ej. una cocina eléctrica de 12 kW en una unidad de vivienda es evaluada a 6 kW), también permite que otras demandas sean aplicadas sobre demandas existentes (ej. si esta misma cocina eléctrica está en un bloque de departamentos, la demanda de 6 kW para un departamento pequeño en una serie de viviendas de más de 20 se toma al 10%, a si que nuestra cocina eléctrica de 12 kW según la placa ahora tiene una demanda de 0.6 kW).
La Regla 050-000(b) también advierte que la Sección se refiere a las cantidades mínimas de posiciones en los tableros de los circuitos derivados para unidades de vivienda. Se debe tener cuidado en esta Sección para entender la diferencia entre una vivienda unifamiliar y una unidad de viviendas. Poniéndolo simplemente:
(a) cada vivienda unifamiliar es una unidad de vivienda (ej. dúplex, triplex, bungaló);
pero
(b) cada unidad de vivienda no es un vivienda unifamiliar (ej. un departamento pequeño en un bloque de departamentos).
Sin embargo, los dos son complejos residenciales.
General
Sustento y Propósito de la Regla 050-100. Se propone establecer una base de tensión estándar a partir de la cual todos los cálculos de corrientes de cargas expresadas en vatio o voltamperios deben ser hechos. Al utilizar una tensión estándar sin importar la tensión real de alimentación, se establece una base estándar para una instalación segura dentro de los alcances permisibles de tensión.
Un buen ejemplo sería una carga de calefacción de una- fase con 20 kW, 240 V, donde la tensión de la acometida es de 220 voltios. Esto daría una corriente de más o menos 70 amperios en vez de los 83 amperios de la corriente nominal de la placa de características. Si el diseñador usara el valor inferior para los circuitos derivados y los cálculos del alimentador, esto muy bien podría disminuir el tamaño de los conductores, los cuales serían sobrecargados si es que la tensión nominal del equipo fuese aplicada.
Esto también le permitiría al diseñador/ contratista/ inspector hacer sus cálculos sin tener que obtener el valor de la tensión de la instalación para poder llegar al valor de la corriente.
Sustento de la Regla 050-102. La impedancia de un circuito derivado crea una caída de tensión en un circuito. Esto podría resultar en una aplicación de tensión menor a lo aceptado, a no ser de que se apliquen medidas preventivas adecuadas. En general, una tensión baja disminuirá la eficiencia operativa de los equipos eléctricos tales como motores, sistemas de calefacción, y sistemas de iluminación. El establecimiento de criterio para una caída de tensión máxima aceptada en un circuito asegura la utilización de tensiones aceptables, para obtener un rendimiento óptimo del equipo eléctrico.
Propósito de la Regla 050-102. (ver Figura 050-102). Se propone establecer parámetros básicos para asegurar que la utilización de la tensión para equipos eléctricos esté dentro de los valores prescritos. Para el diseñador, la caída de tensión es un valor calculado; por ende se ha establecido el requerimiento de que el cálculo de la caída de tensión se base en la carga de demanda calculada. La Subregla (2) cubre un circuito derivado donde la carga conectada no se conoce y pone la demanda en 80%
del valor nominal de los dispositivos de protección del circuito contra sobrecorriente.
El porcentaje permitido a la caída de tensión se basa en dos valores:
(a) un máximo de 5% para el circuito total, ej. desde el lado de alimentación de la acometida del consumidor hasta el punto de utilización; y
(b) un máximo de 3% para el alimentador o circuito derivado.
Considerar una instalación normal con una acometida del consumidor, un alimentador, y un circuito derivado (ver Figura 050-102): se permite 5% para (a) + (b) + (c). A si que se podría tener una caída de 11 V (220 x 0.5) en la instalación total de un suministro de 220 V.
La Subregla (1)(c) estableció los parámetros para la distribución de los 11 V. El máximo para cualquier alimentador o circuito derivado es 3% ó, en este caso, 6.6 V (220 x .03).
El tamaño de los conductores ahora se vuelve una cuestión económica. Si se decide que no se puede tener menos de 2 V en (a), quedarían entonces 9 V (11-2) entre (b) y (c). Si es que se le da un tamaño al alimentador donde la caída de tensión es de 3 V, se podrá usar los restantes 6 V (9-3) en el circuito derivado.
Los fabricantes de alambres y cables publican información reconociendo la variedad de métodos de alambrado y la variedad de efectos que los campos magnéticos tienen sobre los circuitos. Generalmente, este tipo de información se encuentra en los manuales de los fabricantes.
Sustento de la Regla 050-104(1). Un método común es necesario para determinar la capacidad de la corriente nominal de una acometida del consumidor, alimentador o circuito derivado. Algunos circuitos pueden tener un conductor con una corriente nominal en exceso al dispositivo de sobrecorriente (requerimientos de caída de tensión) y otros circuitos pueden tener un dispositivo de sobrecorriente en exceso a las corrientes nominales del conductor (circuitos motores).
Propósito de la Regla 050-104(1). Se propone establecer que para determinar la capacidad de la corriente nominal de una acometida, alimentador, o circuito derivado, se debe usar: la capacidad de conducción del conductor del circuito o la capacidad del dispositivo de sobrecorriente; la que sea menor.
Sustento y Propósito de la Regla 050-104(2). Se propone que la carga calculada, como determinada por la Sección 050, no debe exceder la capacidad de la corriente nominal del circuito para asegurar que los circuitos no estén sobrecargados (ver Subregla(1)). Esto se aplicará tanto a instalaciones existentes como a nuevas.
El procedimiento correcto es calcular la carga según la Sección 050 y luego determinar el tamaño del conductor y del dispositivo de sobrecorriente según las Secciones apropiadas de este Código (ej. Sección 030 para conductores, Sección 080 para dispositivos de sobrecorriente).
Sustento y Propósito de la Regla 050-104(3). Se propone establecer parámetros para una carga continua y una carga no continua.
Hay veces se piensa que una carga continua es aquella que está encendida por un periodo de tiempo relativamente largo y luego se apaga, y que una carga no continua es aquella que es controlada termostáticamente o que pasa por ciclos. Esto es un error.
Se propone que a la carga calculada se la considerada como continua, a no ser que cumpla con alguno de los criterios de los párrafos (a) o (b) de esta Subregla, o es especificada como no continua por otras Reglas de este Código.
En el Párrafo (a), el criterio para cargas continuas es que estén encendidas por un total del 50% del tiempo (I h) o más en un periodo de 2 horas para cargas que no excedan los 225 A.
Similarmente en el Párrafo (b), el criterio para cargas continuas es que estén encendidas por un total de 50% del tiempo (3 h) o más en cualquier periodo de 6 horas para cargas que excedan los 225 A.
Un sistema de iluminación en una tienda comercial u oficina caería bajo la designación de continua, al igual que un calentador comercial de agua, ya que durante uso normal está encendido por más del 50% del tiempo, a pesar de que es termostáticamente controlado.
Tal vez sea necesario separar las cargas continuas de las no continuas a la hora de calcular una acometida o alimentador, para evitar incrementar innecesariamente el tamaño del equipo eléctrico. Las Reglas 050-800(3) y 050-202 (2) sugieren que para la aplicación de esta Regla, las instalaciones eléctricas de unidades de viviendas residenciales o del mismo tipo no se consideren como continuas.
Sustento y Propósito de la Regla 050-104(4) (ver Figura 050-104(4)). Se propone reconocer equipos eléctricos autorizados para operar continuamente al 100% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Dicho equipo deberá estar marcado como apto para este uso.
Utilizar solamente las corrientes nominales del Cuadro 2 (conductores en canalizaciones) como pruebas de certificación. La máxima carga continua alimentada por el circuito no debe exceder al 100% de las corrientes nominales de los dispositivos de sobrecorriente si es que:
(1) la capacidad de los conductores es igual o mayor a la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente;
(2) el aislamiento en los conductores es evaluado como 60, 75 o 90 º C (columnas 2, 3 ó 4 del cuadro 2); y
(3) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es determinada del Cuadro 2
La máxima carga continua alimentada por el circuito no puede exceder al 85% de la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente cuando se utilizan las corrientes nominales del Cuadro 1 (conductores al aire libre),si es que:
(1) la capacidad de los conductores es igual o mayor a la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente;
(2) el aislamiento en los conductores es evaluado como 60, 75 o 90 º C (columnas 3, 4 ó 5 del cuadro 1); y
(3) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es determinada del Cuadro 1
Nota: El Apéndice B sugiere que el equipo eléctrico que no esté marcado como que si su corriente nominal es continua se debe considerar adecuado para operación continua al 80% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente Ejemplos:
(a) Una llave con un fusible de 1000 A es marcada para operación continua al 100% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que los conductores de esta llave van a ser tendidos en una canalización, ¿qué tamaño de carga continua puede alimentar?
Respuesta:
Esta llave con fusible puede alimentar a una carga continua de 1000A si es que:
1) los conductores tienen una temperatura de aislamiento de la corriente nominal de 60, 75, 90º C; y
2) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es de 1000 A como determinada en el Cuadro 2 (canalizaciones)
(b) Una llave con un fusible de 1000 A es marcada para operación continua al 100% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que los conductores de esta llave van a ser tendidos al aire libre, ¿qué tamaño de carga continua puede alimenta?
Respuesta:
Esta llave con fusible puede alimentar a una carga continua de 1000 x 85% = 850 A si es que:
(1) los conductores tienen una temperatura de aislamiento de la corriente nominal de 60, 75, 90º C; y
(2) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es de 1000 A como determinada en el Cuadro 1 (aire libre)
Nota: La reducción de la capacidad de la corriente nominal en la Subregla 050-104(4) (b) se aplica al circuito completo. Esto significa que los conductores alimentando esta carga continua de 850 A deberían ser evaluados en 1000 A según el Cuadro 1.
Sustento y Propósito de la Regla 050-104(5) Se propone reconocer equipos eléctricos autorizados para operar continuamente al 80% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Dicho equipo puede llevar una marca de apropiado. Si es que no hay marca, como notado en el Apéndice B, el equipo debe considerarse como apropiado para operación continua al 80%.
Ya que las pruebas de certificación usan solamente las corrientes nominales del Cuadro 2 (conductores en canalizaciones), la carga máxima continua alimentada por el circuito no debe exceder al 80% de las corrientes nominales de los dispositivos de sobrecorriente si es que:
(1) la capacidad de los conductores es igual o mayor a la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente;
(2) el aislamiento en los conductores es evaluado como 60, 75 ó 90 º C (columnas 3, 4 ó 5 del cuadro 2); y
(3) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es determinada del Cuadro 2.
La carga continua máxima alimentada por el circuito no puede exceder el 70% de la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente cuando se usan las corrientes nominales del Cuadro 1 (conductores al aire libre), si es que:
(1) la capacidad de los conductores es igual o mayor a la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente;
(2) el aislamiento en los conductores es evaluado como 60, 75 o 90 º C (columnas 3, 4 ó 5 del cuadro 1); y
(3) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es determinada del Cuadro 1
Por el contrario, si es que una carga no está evaluada como continua, las Subreglas (4) y (5) no se aplican, y el equipo eléctrico puede ser cargado a su corriente nominal sin importar el método de alambrado utilizado.
Cuando una caja de acometida, una llave con fusible, un interruptor o un tablero de paneles va a alimentar cargas continuas y no continuas, la carga total que se debe poner sobre los dispositivos de sobrecorriente debe de ser determinada utilizando las cargas continuas con los factores de demanda de la Subregla (4) ó (5), más las cargas no continuas.
Ejemplos:
(a) Una llave con un fusible de 1000 A es marcada para operación continua al 80% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que sus conductores van a ser tendidos en una canalización, ¿qué tamaño de carga continua puede alimentar esta llave?
Respuesta:
Esta llave con fusible puede alimentar a una carga continua de 1000 x 80%= 800 A si es que:
1) los conductores tienen una temperatura de aislamiento nominal de 60, 75, 90º C;
y
2) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es de 1000 A como determinada en el Cuadro 2 (canalizaciones)
(b) Una llave de fusible de 1000 A es marcada para operación continua al 80% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. Si es que sus conductores van a ser tendidos al aire libre ¿qué tamaño de carga continua puede alimentar esta llave?
Respuesta:
Esta llave con fusible puede alimentar a una carga continua de 1000 x 70% = 700 A si es que:
1) los conductores tienen una temperatura de aislamiento nominal de 60, 75, 90º C; y
2) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es de 1000 A como determinada en el Cuadro 1 (aire libre)
(c) Una llave con un fusible de 1000 A es marcada para operación continua al 80% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. ¿Qué tamaño de carga no continua puede alimentar esta llave?
Respuesta:
Esta llave con fusible puede alimentar a una carga no continua de 1000 A si es que:
1) los conductores tienen una temperatura de aislamiento nominal de 60, 75, 90º C; y
2) la capacidad de la corriente nominal de los conductores es de 1000 A como determinada en el Cuadro 1, 2; y
3) la carga es determinada según la regla 050-104(3).
Ejemplos
(d) Una llave con fusible de 1200 A es marcada para operación continua al 80% de la capacidad de la corriente nominal de sus dispositivos de sobrecorriente. El método de alambrado va a ser un conductor al aire libre y los conductores van a tener una temperatura nominal del aislante de 75º C. ¿Podrá esta llave fusible alimentar a una carga continua de 500 A y una carga no continua de 480 A?
Respuesta:
Carga continua calculada 500: 70% = 714.28 A
Carga no continua + 480.00 A
___________
Carga total combinada 1 194.28 A
Una llave con un fusible de 1200 A puede alimentar una carga combinada de 1194 A si es que los conductores tienen un aislamiento de 75º C y tienen una capacidad de corriente nominal de 1 200 A como determinado en el Cuadro 1.
Sustento y Propósito de la Regla 050-104(6). Las reducciones de la capacidad de la corriente nominal de los conductores se aplican en varias Secciones del Código. Se propone que sólo las mayores reducciones de la capacidad de la corriente nominal sean aplicadas a cualquier conductor.
Ejemplo:
La Sección 030 aplica las reducciones de la capacidad de la corriente nominal entre el 80% hasta el 50%. Si se busca aplicar el 80% de la Regla 050-104 y ya existe una reducción de la capacidad de la corriente nominal de 70% aplicada al conductor según la Regla 030-004(1), se debe ignorar el 80% de la Regla 050-104 y sólo se debe aplicar el 70% de la Sección 030.
Nota: Las reducciones de la capacidad de la corriente nominal de la Regla 030-004(8) y (9) son adicionales a los de la Regla 030-004(1)
Sustento y Propósito de la Regla 050-104(7). Los conductores con capacidad nominal asignada en exceso a las corrientes nominales permitidas para cargas continuas bajo la Regla 050-104(4)(b) y (5)(b) podrían introducir efectos indeseables de calentamiento en los recintos de seguridad cubiertos en la Sección 050.
Por esto es importante asegurarse que las corrientes nominales aplicadas a los conductores no cubiertos específicamente bajo las Reglas 050-104(b) y (5)(b) no estén en exceso a estas corrientes nominales.
Se propone que cuando un cable(s) subterráneo alimente a una caja de acometida, llave con fusible, interruptor o tablero de paneles la carga máxima continua no exceda:
(1) 85% de la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente cuando el equipo tenga una operación continua de corriente nominal al 100%; o
(2) 70% de la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente cuando el equipo tenga una operación continua de corriente nominal al 80% o si el equipo no está marcado.
Consideraciones de Campo para la Regla 050-104. Se deben tomar en cuenta a las Consideraciones de Campo listadas en el Apéndice B bajo las notas para la Regla 050- 104(7) cuando se va a determinar las corrientes máximas permitidas.
Ejemplo:
¿Qué tamaño de cable monoconductor ACWU90 se puede usar para una carga continua de 450 A, utilizando equipos de operación continua de corriente nominal al 100% cuando el cable se va a enterrar directamente como por el Detalle 1 del Diagrama B4-1?
Pasos:
(1) Determinar el total de la carga continua y no continua Carga continua--450 A
Carga no continua—NA
(2) Determinar la operación continua de la corriente nominal del equipo 100%
(3) Determinar el tamaño de los conductores utilizando el Cuadro D8, y el Diagrama B4-1
Cuadro D8B- 185 mm2 ACWU90
(4) Determinar la capacidad de los conductores, el método de alambrado, la corriente nominal de operación continua del equipo, las cargas del Paso (1), y la temperatura nominal de aislamiento del conductor, utilizando la Regla 050-104(4)(b).
Carga Continua—450 A
Dividida por el % de 050-104(4)(b) -
85% 529.4 A
Más la carga no continua- -- ______
Capacidad del Conductor 529.4 A (5) Determinar el tamaño del conductor utilizando el Cuadro 1
Cuadro 1 – 185 mm2 ACWU90
(6) Seleccionar la sección del conductor de Pasos 3 ó 5 según la Regla 050-104(7) De el Paso 3 ó 5 --- 185 mm2 ACWU90
Sustento y Propósito de la Regla 050-106(1). Las llaves y conductores están clasificados en tamaños estándares, y en algunos casos puede ser recomendable el uso de llaves y conductores con corrientes nominales menores que la carga calculada.
Se propone que la carga calculada, según esta Sección, sea el tamaño mínimo de los conductores y llaves. Rara vez, la carga calculada es igual a las corrientes nominales estándares de las llaves y de los conductores. Se propone establecer las condiciones en que se pueda aceptar un equipo eléctrico de tamaño estándar, que es un poco más bajo que la carga calculada. Por ejemplo, usar una carga calculada de 210 A; 5% de 210 = 10.5 A y 210 – 10.5 = 199.5 A.
Sustento y Propósito de la Regla 050-106(2). Este Código está basado en requerimientos mínimos y no intenta limitar el diseño. Es importante que las acometidas y los alimentadores sean del tamaño adecuado para las cargas que deben llevar. Se propone que para las acometidas, excepto por aquellas calculadas según las Reglas 050-200 y 502-202, donde la instalación eléctrica se basa sobre requerimientos superiores a los de la Sección 050, las capacidades de las acometidas y de los alimentadores sean incrementadas para acatar a los requerimientos de la carga real, a pesar de los requerimientos de la Sección 050.
Sustento para las Reglas 050-106(3), (4) y (5). Cargas de demanda menor son creadas:
(a) cuando las cargas son controladas para prevenir que la carga total esté en operación al mismo tiempo;
(b) cuando se instalan sistemas ambientales tales como calefacción ambiental eléctrica y aire acondicionado que no se utilizarán simultáneamente; o
(c) cuando las cargas pueden estar en operación al mismo tiempo pero son de naturaleza cíclica y no crean una demanda igual a la carga total conectada.
Propósito para las Reglas 050-106(3), (4) y (5). En la Subregla (3), se propone que se utilicen controles para enclavamiento entre las cargas de modo que dos o más cargas no puedan operar a la vez. En este caso la carga(s) que provea la mayor demanda se usa para determinar la carga total.
En la Subregla (4), se propone que en el caso de la instalación de cargas de calefacción ambiental eléctrica y de aire acondicionado, no se requieran controles para bloquear las llaves, ya que por sentido común se supone que no se calienta y enfría simultáneamente. Se propone que la mayor de las cargas de calefacción ambiental eléctrica y de aire acondicionado sea considerada en el cálculo de la demanda.
La Subregla (5) es un poco más difícil y subjetiva. Aquí tenemos a número de cargas que son de naturaleza cíclica. Esto quiere decir que las cargas pueden estar físicamente conectadas y que es posible operarlas al mismo tiempo, pero la operación del sistema es tal, que en operación normal, esto no debe de ocurrir. Se le llamaría a esto la diversidad de la operación del sistema. Un buen ejemplo podría ser un almacén con máquinas de venta, o una planta de fabricación a pedido, donde, aunque hay muchas máquinas, sólo unas cuantas pueden estar en operación simultánea. Ya que todas las máquinas no pueden estar en operación simultánea dependiendo del ciclo del negocio, cualquier disminución de los requerimientos de la carga debe ser cuidadosamente discutido entre las partes involucradas. En tales casos, es mejor errar en tener un equipo demasiado grande; de otra manera, si es que el equipo eléctrico instalado es demasiado pequeño para la carga, una modificación muy cara puede que sea necesaria.
Sustento y Propósito de la Regla 050-106(6). Las Reglas en las Secciones individuales son suplementarias o enmendadoras de las Secciones generales y por lo tanto se sobreponen a las Secciones generales del Código, (ver Prefacio y Regla 020- 002). Un ejemplo de esto sería que a pesar de que la Regla 050-104(5) dice que la carga no se exceda al 80% de la corriente nominal de los dispositivos de sobrecorriente, otras Secciones puede que permitan mayores valores (ej. Sección 150 de condensadores).
Sustento de la Regla 050-106(7). Puede que la aplicación de los factores de demanda a algunas cargas resulte en que los conductores de un alimentador o un circuito derivado se exceda en el requerimiento de los conductores de la acometida.
