unidad 4
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Unidad Didáctica 4 PREVISIÓN DE CARGAS Y CÁLCULO DE SECCIONES Instalaciones y Servicios – Parte II Previsión de Cargas y Cálculo de Secciones Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Introducción a la Previsión de Cargas ¿Qué es? Potencia a prever que asegura el correcto funcionamiento de todos los receptores del edificio sin que futuras demandas (dentro de unos límites) no tengan como consecuencia inmediata modificar la instalación eléctrica. ITC-10 Clasificación de los lugares de consumo Edificios destinados fundamentalmente a viviendas Edificios destinados a una industria específica Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Edificios comerciales o de oficinas Edificios destinados a una concentración de industrias Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Previsión de cargas en edificios de viviendas Viviendas Grado Electrificación Coeficiente Simultaneidad Servicios Generales Ascensores Aparatos Elevadores Centrales de Calor y Frío Grupos de presión Alumbrado zonas comunes interior Alumbrado zonas comunes exterior Servicios de Telecomunicaciones Resto servicios comunes Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Locales y Oficinas Mínimo de 100 W/m2 Garaje Ventilación natural o forzada Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Viviendas Grado de Electrificación Electrificación Básica: Mínimo 5750 W En la práctica, solo elegimos entre dos valores 5750 W 25 A 7360 W 32 A Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Electrificación Elevada: Mínimo 9200 W Obligatorio si: Superficie vivienda> 160 m2 Previsto Aire acondicionado/Calefacción Eléctrica Prevista Instalación de secadora Previsto Sistemas de Automatización Nº Puntos alumbrado > 30 Nº Tomas corriente uso general > 20 Descripción ITC-25 9200 W 40 A 10350 W 45 A 11500 W 50 A 14490 W 63 A Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Coeficiente de Simultaneidad Número Viviendas Coeficiente Simultaneidad Número Viviendas Coeficiente Simultaneidad 1 1 11 9,2 2 2 12 9,9 3 3 13 10,6 4 3,8 14 11,3 5 4,6 15 11,9 6 5,4 16 12,5 7 6,2 17 13,1 8 7 18 13,7 9 7,8 19 14,3 10 8,5 20 14,8 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Coeficiente de Simultaneidad Ejemplo: Calcular la previsión de cargas de un conjunto de viviendas con las siguientes características: a) 12 pisos de 100 m2 con electrificación básica b) 4 áticos de 170 m2 Si la calefacción está prevista por acumuladores con tarificación nocturna debemos considerar el coeficiente de simultaneidad = 1 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Locales •Si no tenemos una previsión real hacemos una previsión de 100 W/m2 •Para locales menores de 34,5 m2 tomamos 3450 W •Si conocemos la previsión real, utilizaremos el valor mayor de la estimación con el cálculo estimado y el valor real. •Para cualquier derivación, si la potencia requerida es mayor de 14490 W debemos alimentar en trifásica. Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Locales Ejemplo: Calcular la previsión de cargas total de los siguientes locales Local Previsión Real Superficie Local 1 Descon. 120 m2 Local 2 Descon 30 m2 Local 3 7,5 Kw 200 m2 Local 4 8,5 kW 90 m2 Local 5 16 kW 80 m2 TOTAL LOCALES Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión por superficie Previsión Alimentaci ón Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Servicios Generales- Ascensores Valores típicos Tipo (ITA) de aparato elevador Carga (kg) Nº de personas Velocidad (m/s) Potencia (kW) 1 400 5 0,63 4,5 2 400 5 1 7,5 3 630 8 1 11,5 4 630 8 1,6 18,5 5 1000 13 1,6 29,5 6 1000 13 2,5 46 Multiplicamos la potencia obtenida por 1,3 según la ITC - Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Servicios Generales- Alumbrado Alumbrado del portal y rellanos: Incadescentes: 15 W/m2 Fluorescentes y lámparas de descarga: 8 W/m2 (Hay que mayorar por 1,8 para tener en cuenta la corriente de arranque. Alumbrado de la caja de escalera: Incadescentes: 7 W/m2 Fluorescentes y lámparas de descarga: 4 W/m2 (Hay que mayorar por 1,8 para tener en cuenta la corriente de arranque. Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Servicios Generales- Servicios Telecomunicación No hay referencia en el REBT. Edificios con menos Telecomunicación Único) de 20 viviendas- RITU (Recinto Infraestructuras Previsión 3 tomas + Amplificador + lámpara 300 lx + iluminación emergencia: 1500 W Edificios con más de 20 viviendas – Telecomuunicación Superior e Inferior). RITS + RITI (Recintos Infraestructuras Previsión 5 tomas + Amplificador + 2 lámparas 300 lx+ 2 x iluminación emergencia: Previsión cargas: 3000 W Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Servicios Generales- Otros Servicios No hay referencia en el REBT. Deben ser estimados según fabricante Iluminación Emergencia: 10 W/ lámpara Grupos de presión: Mayorar por 1,25 el consumo de potencia dado por fabricante Tomas de fuerza en zonas comunes. Portero automático Sistema centralizado de calefacción/ aire acondicionado- No suele ser habitual en vivienda nueva. Otras zonas comunes de determinados edificios: Piscina depuradora,…), sauna, gimnasio, . Debemos consultar con fabricantes. Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 (alumbrado, Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Garajes Se considera un mínimo de: Ventilación Previsión de cargas Natural 10 W por metro y planta Forzada 20 W por metro y planta A tener en cuenta: Si el alumbrado se va a calcular con datos reales basados en luminarias fluorescentes hay que multiplicar por 1,8 el dato de la potencia obtenida (añadir datos de ventilación forzada, motores puertas, iluminación emergencia) Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Ejemplo 1 Obtener la previsión de cargas del siguiente edificio. Viviendas: Edificio de 5 plantas 4 plantas por vivienda de 80 m2 con preinstalación de aire acondicionado. Locales: Un local pendiente de confirmar su uso de 100 m2. Un local de 200 m2 destinado a floristería con la siguiente previsión: -Cámara frigorífica. 14 kW - Tomas de fuerza: 5 kW - Alumbrado: 2 kW - Aire acondicionado: 1750 W Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Ejemplo 1 Portal y Escalera: Dimensiones Portal: 50 m2 Dimensiones caja escalera: 10 m2 cada entreplanta Dimensiones cada rellano: 20 m2 Grupo presión: 2000 W Servicios Telecomunicaciones: 3000 W Ascensores: 2 ascensores con carga máxima de 630 Kg, velocidad 1,6 m/s. Otros servicios generales: 1500 W Garaje: 2 plantas de 500 m2 cada una. Ambas plantas son subterráneas. Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Introducción Viviendas Locales Servicios Generales Garajes Ejemplos Ejemplo 2 Edificio de viviendas. Viviendas. 20 viviendas con electrificación básica y 4 más con electrificación elevada. Locales. Dos locales de 100 m2 con posibilidad de ser unidos en uno solo. Servicios Generales: Zona portal: 90 m2 Zona Escalera: (suma conjunto) 60 m2 Rellano: (suma conjunto) 240 m2 Telecomunicaciones: 2500 W Piscina: Potencia de la depuradora: 7,5 kW Alumbrado: 5 kW Garaje: 3 plantas, la primera con ventilación natural y las dos de abajo con ventilación forzada. Cada planta tiene unas dimensiones de 550 m2 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 CÁLCULO DE SECCIONES DE CABLES Instalaciones y Servicios – Parte II Previsión de Cargas y Cálculo de Secciones Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Límites en la Sección de los Conductores a) Límites por caídas de tensión. Para cada zona de cálculo (LGA, Derivación, Interior) se establece un máximo de caída de tensión. Tenemos que comprobar que para la temperatura de funcionamiento del cable la sección mínima necesaria para que no se sobrepase esa caída de tensión. b) Sobrecalentamiento de los conductores Dependiendo del tipo de cable/ material admitirá: b.1) Una corriente permanente máxima. b.2) Una corriente de cortocircuito durante un instante muy breve máxima (Este criterio se tiene en cuenta en media y alta tensión) Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Pasos del Cálculo Elección del tipo de cable. (tablas de la ITC adecuada) Material Revestimiento Temperatura máxima de funcionamiento Resistividad (Depende del material) Cálculo Sección mínima criterio caída tensión Intensidad Máxima Admisible In<Imax •Monofásica. •Trifásica de en Sección normalizada mínima Tipo de instalación del cable Potencia a partir de previsión de cargas para línea. Máxima caída tensión admisible línea Intensidad nominal del circuito Replanteo Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Incrementar sección hasta que In<Imax Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Caída de Tensión Anexo II – GUÍA TÉCNICA BAJA TENSIÓN CIRCUITO EQUIVALENTE MONOFÁSICA R U1 XL I Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 U2 Receptor Ejemplos Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Caída de Tensión Im UXL jZ I U2 UR U1 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Ejemplos Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Caída de Tensión U2 U1 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Ejemplos Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Caída de Tensión Si la sección del conductor es menor de 120 mm2 podemos suponer XL=0. En caso contrario acudir a la tabla 1 del Anexo II de la Guía BT. (página 3) (No se da para corrientes de línea < 265 A. Para valores superiores hay que estudiar si se requiere una sección superior a 120 mm2 ). Monofásica: Trifásica: Consideramos la resistencia tanto del conductor de fase como la del neutro. Consideramos la resistencia solo de un conductor de fase U: Tensión de línea. Monofásica 230 V, Trifásica 400 V P: Potencia (a partir de previsión de cargas) L: Longitud de la línea en metros : Resistividad del material del cable a temperatura máxima de funcionamiento ( mm2/m) S: Sección del concuctor en milímetros Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Valores máximos caída de tensión Guía Técnica- ITC- 19 e = Máxima caída de tensión Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 % Monofásica Trifásica 0.5 1,15 V 2V 1 2,3 V 4V 1,5 3, 45 V 6V 3 6.9 V 12 V 5 11.5 V 20 V Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Cálculo Sección Mínima – Caída de Tensión Trifásica: Monofásica: Consideramos la resistencia tanto del conductor de fase como la del neutro. U = 400 V U = 230 V ¿Qué ponemos? Consideramos la resistencia solo de un conductor de fase Máxima temperatura de funcionamiento Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Cálculo Sección Mínima – Caída de Tensión ¿Cómo determinamos la máxima temperatura de funcionamiento? De momento nos guiaremos por la temperatura máxima de funcionamiento del cable. En función del revestimiento del cable Temperatura Máxima Admisible Aislante Termoplástico Aislante Termoestable 70 º C 90 º C Aislantes termoplásticos – Policloruro de vinilo (PVC), Poliolefinas (Polietileno) Aislantes termoestables – Polietileno Reticulado (XPLE), Etileno-Propileno (EPR) Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Cálculo Sección Mínima – Caída de Tensión Ejemplo: Determinar la sección máxima de una derivación individual para una vivienda con electrificación básica sabiendo que tiene una longitud de 8 m en una instalación con varias centralizaciones de contadores. Solución: (Estudiaremos más adelante las ITC que tenemos que usar para determinar tipo de cable. De momento ponemos resultado ) Usamos cable unipolar de cobre con aislamiento de compuesto termoplástico a base de poliolefina (Z1). Temperatura máxima de funcionamiento: 70 ºC Resistividad cobre a 70 ºC: 0.0215 mm2/m e = 0.5% 230 V = 1.15 V Sección normalizada superior: 10 mm2 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Calentamiento de cables El segundo factor que determina la sección es el calentamiento de cables, debiendo mantener en todo momento la temperatura máxima de funcionamiento por debajo de la temperatura máxima del cable. Factores que influyen en el calentamiento: •Tipo de material (Al/Cu). •Temperatura ambiente •Conductores unipolares o multipolares •Modo de instalación del cable (enterrado, empotrado, en bandeja, canaleta) •Intensidad en servicio permanente •Sección Fijaremos los primeros parámetros con la elección del cable (dependiendo del punto de la instalación de enlace seguiremos la ITC correspondiente). Con esos parámetros y la sección vemos la intensidad máxima y comparamos con nuestras necesidades. Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Calentamiento de cables ¿Cómo podemos conocer los modos de instalación y la intensidad máxima permitida? Acometida Línea General de Alimentación (LGA) Derivaciones Individuales (DI) Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 ITC-06 Redes aéreas distribución BT ITC-07 Redes subterráneas dist BT ITC-19 Instalaciones interiores o receptoras Prescripciones de enlace Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Calentamiento de cables Volvemos con el ejemplo visto en la parte de caída de tensión. Recordamos datos y solución : Derivación Unipolar. Cable unipolar de cobre con aislamiento de compuesto termoplástico a base de poliolefina (Z1). Sección por caída de tensión 10 mm2 Vamos a la ITC-19 y tenemos varios modos de instalación. Si necesitamos ampliar información vamos a norma UNE20460-5-523. Suponemos método de instalación B (columna 2xPVC). Intensidad máxima para 40 º de temperatura ambiente. Nos fijamos en la sección calculada para CDT de 10mm2 Obtenemos un valor de corriente máxima de 50 A. Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 I<50 A Sección 10mm2 es válida Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Replanteo Si observamos, con una sección menor (6 mm2) también cumpliríamos el criterio de temperatura (Imax = 30 A > 25 A). ¿Cumplimos también el de caída de tensión? Obviamente para resistividad calculada a 70 ºC no lo cumplimos. Pero, cuál es la máxima temperatura que vamos a alcanzar? T=63.83 ºC =0.018(1+0.00392(63.83-20))=0.0211 6 mm2 no sirven Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Cables Unipolares Vs Multipolares Ventajas: Ventajas: Mayor corriente máxima admisible. Mejor radio de curvatura No hay cruzamiento entre cables. Se evita la confusión de conductores en conexiones Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Dimensionamiento de neutro y puesta a tierra Las secciones calculadas son las indicadas para los conductores de fase, pero además de éstos existen otros dos conductores. Conductor neutro. Siempre de color azúl, no pudiendo los conductores de fase tener este color. En monofásica la sección se considera la misma que la del conductor de fase. En trifásica debemos mirar las tablas. Conductor de tierra. Lo veremos específicamente cuando veamos las instalaciones de puesta a tierra Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Ejemplo 1 Edificio con centralización única de contadores. Se ha realizado una previsión de cargas total de 150 kW. La línea general va enterrada por las zonas comunes del edificio desde la CGP hasta cuarto de contadores con una distancia de 23 m. Calcule la sección de la línea de alimentación. SOLUCIÓN. (El próximo día veremos la ITC-14 para tener más detalles. De momento sacamos las conclusiones): Tipo de cable: Puede ser RZ1-K(AS) (0.6/1 KV Aislante XPLE) DZ1-K(AS) (0.6/1KV Aislante EPR) La K indica que vamos a usar cobre. También podríamos usar aluminio (RZ1-Al (AS) DZ1-Al pero teniendo cuidado en su manipulación) Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Ejemplo 1 Caída de tensión: Máximo 0.5 % (como P>14490 W necesitamos trifásica): e= 2 V. Resistividad. (Tipo de aislante XPLE/EPR: 90 ºC): Cu-90=0.0229 mm2/m Sección superior: 120 mm2 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Ejemplo 1 Calentamiento de cables Para 120 mm2. Intensidad máxima: 284 A En nuestro caso: ¿Podemos usar 95 mm2? Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Ejemplo 1 Replanteo Cálculo de para 48.12 ºC: =0.018(1+0.00392(48.12-20))=0.02 Sí podemos usar la sección de 95 mm2. Podríamos plantearnos si podemos bajar hasta 70, pero los cálculos nos dirían que la CDT es superior a la permitida Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Ejemplo 2 Una delegación de estudiantes ha solicitado que se habilite un cuarto para que algunos estudiantes de prácticas puedan llevar comida casera. Se va a instalar un cuadro que protegerá los distintos electrodomésticos, para los que realizamos una previsión de cargas de 6000 W. Sabiendo que el cuadro general desde donde se alimentará está a una distancia de 40 m, calcule la sección del cable a unir desde el cuadro general hasta el cuadro ubicado en el nuevo cuarto. SOLUCIÓN: Estudiamos la ITC-19. En este caso especial vamos a considerar caída máxima del 3 % e= 6,9 V. Seleccionamos cubierta PVC- Tª máxima 70 ºC Resistividad cobre a 70 ºC: 0.0215 mm2/m S = 10 mm2 Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4 Previsión de Cargas Cálculos Generales Secciones Cálculo de acometida Pasos del cálculo Caída de tensión Calentamiento de cables Ejemplos Ejemplo 2 Corriente máxima permanente: Estudiamos la tabla correspondiente. En este caso vamos a suponer cable multipolar con modo de instalación B1. Analizando la tabla de la página 7 ITC- 19 vemos que para 10mm2 aguanta hasta 50 A. ¿Podemos utilizar sección de 6 mm2? Haciendo cálculos veremos que no podemos usarla. Instalaciones y Servicios – Parte II-UD4
