Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 2019 (1) (2)

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN ALTA
TENSIÓN
ING. ANDRÉS DANIEL CHÁVEZ SAÑUDO
VERSIÓN 2019
1
ÍNDICE
Prólogo ................................................................................................................................................ 1
Consideraciones .................................................................................................................................. 2
Primer parcial ...................................................................................................................................... 3
Definición – Instalación eléctrica .................................................................................................... 3
1.
2.
Consideraciones generales ..................................................................................................... 3
1.1
Tensiones Eléctricas Normalizadas [NMX-J-098-ANCE-2014] ......................................... 3
1.2
Tarifas .............................................................................................................................. 4
1.3
Sistema de distribución trifásica .................................................................................... 7
1.4
Elementos de una instalación eléctrica........................................................................... 8
1.5
Elementos de una subestación ....................................................................................... 9
1.6
Ejemplo de la ventaja económica del cambio de tarifa y de tensión eléctrica. ............ 10
Cálculo de circuitos derivados y alimentadores .................................................................. 12
2.1
Definiciones ................................................................................................................... 12
2.2
Circuitos derivados ........................................................................................................ 13
2.3
Alimentador................................................................................................................... 24
Segundo parcial ................................................................................................................................. 36
3.
Motores................................................................................................................................. 36
3.1 Corriente a plena carga ....................................................................................................... 37
3.2 Determinación del circuito del motor ................................................................................. 38
3.3 Selección de las protecciones de un motor ........................................................................ 40
2
Prólogo
Hoy en día los requerimientos de energía eléctrica en las ciudades son cada vez mayores, es
por ello que se requiere de ingenieros electricistas ampliamente capacitados para llevar a cabo
esta ardua labor, con el mejor desempeño, seguridad y calidad. La ESIME Zacatenco, ha
proporcionado a México y el mundo a lo largo de varios años ingenieros electricistas con las
cualidades y aptitudes necesarias para llevar a cabo importantes proyectos eléctricos. Así,
estos apuntes son una pequeña aportación a los educandos de la ingeniería eléctrica en
instalaciones eléctricas.
1
Consideraciones
En este documento se tomarán en cuenta algunas normas nacionales e internacionales:


Anteproyecto de Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2018: Instalaciones
Eléctricas (utilización).
NOM-007-ENER-2014: Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en edificios no
residenciales.
 NMX-J-098-ANCE-2014: Sistemas eléctricos - Tensiones eléctricas normalizadas.

IEEE Std 141-1993: IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for
Industrial Plants.
Además de la normativa correspondiente, cabe mencionar que la experiencia y el criterio
profesional también se tomará en cuenta para la toma de decisiones pudiendo discernir con
respecto a la normativa.
Al final de este documento se anexan algunas tablas, imágenes, artículos y/o comentarios
adicionales que serán de gran utilidad.
2
Primer parcial
Definición – Instalación eléctrica
Arreglo de equipo y materiales destinados a suministrar energía eléctrica a los equipos de
utilización, dentro de los parámetros de tensión eléctrica ±5% y capacidad de corriente eléctrica
adecuada, todo ello con confiabilidad y seguridad.
1. Consideraciones generales
1.1 Tensiones Eléctricas Normalizadas [NMX-J-098-ANCE-2014]
Baja Tensión: De 50 V a 1000 V.




220/127 V
240-120 V
480/277 V. (440/254 V ES UNA TENSIÓN CONGELADA)
480 V
Media Tensión: Desde 1001V hasta 34 500V.





4.16 KV (INDUSTRIA ÚNICAMENTE)
13.2 KV CFE, REDES DE DISTRIBUCIÓN FUERA DE LA CDMX Y Z.M. DENTRO DE
LAS CIUDADES
13.8 KV CFE, TENSIÓN EN SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN DE CFE
23 KV CFE, CDMX. Y Z.M., PACHUCA,CUERNAVACA, TOLUCA, TULA, NECAXA,
TULANCINGO.
34.5 KV CFE, REDES DE DISTRIBUCIÓN FUERA DE LA CDMX Y Z.M. PARQUES
INDUSTRIALES Y ZONAS RURALES.
Alta Tensión:


Subtransmisión
o 85 000 V
o 115 000 V
Transmisión
o 230 000 V
ZONA EX –LFC (CDMX Y Z.M.)
CFE, PROVINCIA
TODO EL PAIS
Extra alta tensión:
o 400 000 V
TODO EL PAIS
3
1.2 Tarifas
Tarifas para el suministro y venta de energía eléctrica (2018 - 2019). CFE.
Para análisis del curso, se toman en cuenta algunas tarifas obtenidas de:
https://app.cfe.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/Tarifas/tarifas_industria.asp
El nuevo esquema tarifario, indica las equivalencias de algunas tarifas anteriores y
recientes:
Analizando algunas tarifas útiles para el curso:

Tarifa 1: Residencial [A, B, C, D] y tarifa DAC (Doméstica de alto consumo)
127 V -> 1Φ
240 - 120 V -> 2Φ
220 / 127 V -> 2Φ
220 / 127 V -> 3Φ

Tarifa PDBT: Pequeña Demanda en Baja Tensión
Hasta 25 kW de demanda máxima
220/127 V

Tarifa GDBT: Gran Demanda en B.T.
Más de 25 kW de demanda (CFE no la acepta para servicios nuevos)
220/127 V

Tarifa GDMTO: Gran demanda en media tensión ordinaria
Hasta 100 KW de demanda

Tarifa GDMTH. Gran demanda media tensión horaria
Demanda mayor a 100 kW

Tarifa DIST Demanda industrial de subtransmisión
4
85 KV CDMX y Z.M. y 115 KV el resto del país
Demanda arriba de 4,000 kW

Tarifa DIT. Demanda industrial transmisión
230 KV
Demanda mayor a 4,000 kW
Desde 2010 hasta la fecha, CFE no da servicio en baja tensión a cargas mayores a 25
kW de demanda. Exige que se conecten en Media Tensión, en tarifa GDMTO.
Para analizar la demanda, se debe tomar en cuenta que:
Factor de Demanda = F.D. =
Carga demandada
Carga instalada
Ejemplo de curva de demanda:
Tarifa GDMTH → Horaria media tensión
(PERÍODOS BASE (0-6:00 HS), INTERMENDIO (6:00-18:00 Y 22:00-24:00HS)
Y PUNTA 18:00-22:00 HS) (EN HORARIO DE INVIERNO)
DEMANDA MÁXIMA: 100kW < KWD ≤ 6500kW
CURVA DE DEMANDA TÍPICA DE UNA INSTALACIÓN
5
6
1.3
Sistema de distribución trifásica
SI P = 75KW; F.P. = 0.9 (-) S = 75/0.9 = 83.33 KVA
P  3VI cos 
I
P
75000

 218.7 A
3Vl cos 
3 (220)(0.9)
PARA UN TRANSFORMADOR DE 45 KVA, I l 
S
3 (Vl l )
7
I lPRIMARIO 
45 KVA
 1.12 A I lPRIMARIO 
3 (23KV )
IL 
S  (V )( I L )
V 
3  LL 
 3
S3  3(V )( I L )
( 3)( S3 )
3VLL
 3 S
3
3VLL
  S
   3
  3VLL




S3
V
 S
I LL   3
 3VLL
1.4

 3 
I L  
  
 3  
S3  3S
IL 
S3
45 KVA
 118 A
3 (0.22 KV )



Elementos de una instalación eléctrica
1) Acometida y equipo de medición de C.F.E.
2) Gabinete de media tensión (llamada “subestación”)
3) Transformador M.T. – B.T.
4) Tablero general de distribución en baja tensión (o tablero general normal)
5) Alimentadores
6) Tableros de alumbrado o de sub-distribución
7) Circuitos derivados
8) Cargas
9) Red de tierras, puesta a tierra de equipos
10) Planta de emergencia y sistemas no interrumpibles (UPS)
11) Equipo de transferencia
12) Cables
8
13) Ductos, tuberías, cajas, registros, soportes tipo charola
1.5
Elementos de una subestación
Básicamente, las subestaciones se componen de:
1) Acometida
2) Equipo de medición
2) Gabinete de media tensión (subestación)
3) Transformador
4) Tablero general de baja tensión
9
1.6
Ejemplo de la ventaja económica del cambio de tarifa y de tensión
eléctrica.
Facturación en tarifa 3 de BT y tarifa OM de MT.
(Las tarifas vigentes de CFE (Abril 2019) se mencionan en la sección “1.2 Tarifas” de este
documento)
Facturar el pago de energía eléctrica de una pequeña industria con las siguientes cargas en
la tarifa 3 de Baja tensión y O-M de Mediana Tensión.
Lunes – Viernes = 16 Horas diarias
Sábados – Domingos = 8 Horas diarias
52 Semanas al año de 12 meses.
Equipo
Cantidad
Potencia
Fd
kW totales
kW x fd
Motor
4
20 HP
40 %
59,680 kW
23,872 kW
Motor
2
10 HP
40 %
14,920 kW
5,968 kW
Alumbrado
-
-
100%
10,000 kW
10 kW
Contactos
-
-
15%
10,000 kW
1,5 kW
Otras
Cargas
-
-
20%
15,000 kW
3 kW
Demanda
44,34 kW
Calculando el mes promedio:
Mes promedio =
52 semanas
12meses
Mes promedio = 4,33 semanas
Horas a la semana = [(16 hrs.)(5 días)] + [(8 hrs.)(2 días)] = 96 horas por semana
Horas al mes = (4.33 semanas)(96 horas por semana) = 415.68 horas al mes
Calculando el consumo de un mes:
kWh en un mes = (Demanda)(horas al mes)
10
kWh/mes = (415.68 horas al mes)( 44,34 kW) = 18431,251 kWh/mes
FACTURACIÓN CON LA TARIFA 3 DE BT.
Demanda máxima = 44.34 kWh
Consumo = 18432 W
Cargo x Demanda = (44.32)(194.97) = $8644,97
Cargo x kW = (18432)(1,228) = $22634,5
Sub total= $8644,97 + $22634,5 = $31279,47
Total = sub total + 15 % IVA = $31279,47 + $4691,92 = $35971,39
Total = $35971,39
FACTURACIÓN CON LA TARIFA OM DE MT.
Demanda máxima = 44.34 kWh
Consumo = 18432 W
Cargo x Demanda = (44.32)(118.72) = $5264,05
Cargo x kW = (18432)(0.885) = $16312,32
Sub total= $5264,05+ $16312,32= $21576,364
Total = sub total + 15 % IVA = $21576,364+ $3236,454 = $24812,82
Total = $24812,82
Ahorro mensual al contratar en mediana tensión (Tarifa O – M )
$ 11 160.00
11
2. Cálculo de circuitos derivados y alimentadores
-Fases: Negro, amarillo, rojo, azul
Color del
-Neutro o conductor puesto a tierra: Blanco, gris claro
conductor
-Puesta a tierra: Verde, desnudo
2.1

Definiciones
Ampacidad: Es la capacidad de conducción de corriente de un conductor bajo
las condiciones de la instalación.
De acuerdo a Anteproyecto de Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2018:
Instalaciones Eléctricas (utilización):


Alimentador: Todos los conductores de un circuito entre el equipo de acometida
o la fuente de un sistema derivado separadamente u otra fuente de alimentación
y el dispositivo final de protección contra sobre corriente del circuito derivado.
Circuito derivado: Conductor o conductores de un circuito desde el dispositivo
final de sobre corriente que protege a ese circuito hasta la o las salidas finales de
utilización.
La caída de tensión en alimentador y circuito derivado debe ser menor a 5%, sin embargo, la
norma propone una relación de 3% y 2%, la cual puede ser intercambiable entre alimentador
y derivado:
Normativo recomendable:
12
Normativo no recomendable:
La temperatura más alta registrada en la ciudad de México ha sido de 34º C, por lo que se
toma en cuenta un factor de corrección para la corriente de acuerdo a esta temperatura. Dicho
factor lo encontramos en las tablas 310-16 y 310-17 del Anteproyecto NOM-001-SEDE-2018:
Instalaciones Eléctricas (utilización).
2.2
Circuitos derivados
De acuerdo a Anteproyecto de Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2018:
Instalaciones Eléctricas (utilización), entre Artículos 200 y 300:
15 A
20 A
Cargas de utilización
múltiple.
Cargas de utilización
múltiple
Luminarios->Preferente
Luminarios-> No
recomendable
Contactos->No
recomendable
30 A
40 A
50 A
Luminarios de tipo pesado y cargas especiales
Contactos->Preferente
~Recomendación: Separar circuitos de alumbrado y contactos, salvo en instalaciones
muy pequeñas.
La norma plantea que:
𝐼𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝐷𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑑𝑜 = 1.25𝐼𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎 + 𝐼𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎
Se deja el margen de 25% para evitar disparos en falso de los interruptores
termomagnéticos.
Si el tiempo de operación es mayor o igual a 3 horas, se considera como “Carga de uso
continua o carga continua”.
13
Métodos para calcular caída de tensión.
La determinación reglamentaria de la sección de un cable consiste en calcular la sección
mínima normalizada que satisface simultáneamente las 3 condiciones siguientes:
a) Criterio de la intensidad máxima admisible o de calentamiento.
La temperatura del conductor del cable, trabajando a plena carga y en régimen permanente
no deberá superar en ningún momento la temperatura máxima admisible asignada de los
materiales que se utilizan para el aislamiento del cable.
b) Criterio de la caída de tensión.
La circulación de corriente a través de los conductores, ocasiona una pérdida de potencia
transportada por el cable, y una caída de tensión o deferencia entre las tensiones en el
origen y extremo de la canalización. Este criterio suele ser el determinante cuando las
líneas son de larga longitud por ejemplo en derivaciones individuales que alimenten a los
últimos pisos en un edificio de cierta altura.
c) Criterio de la intensidad de corto circuito.
Este criterio, aunque es determinante en instalaciones de alta y media tensión no lo es en
instalaciones de baja tensión ya que por una parte de las protecciones de sobre intensidad
limitan la duración del corto circuito a tiempos muy breves, y además las impedancias de
los cables hasta el punto de corto circuito limitan la intensidad de corto circuito.
Cálculo de caída de tensión.
La expresión que se utiliza para el cálculo de caída de tensión que se produce en una línea
se obtiene considerando el circuito equivalente de una línea corta (inferior a unos 50Km.),
mostrado en la figura siguiente, junto con su diagrama.
14
Donde:
Φ es el ángulo cuyo coseno es el factor de potencia.
U1 es la tensión del sistema.
U2 es la caída de tensión.
R es la resistencia del conductor.
X reactancia del conductor.
I es la corriente que fluye en el conductor.
Ejemplo 1 - Cálculo de caída de tensión.
CA
V=127V
L=30m
Calibre: 12 AWG
R=6.6 Ω/1000 metros
XL=0.177Ω/1000 metros
I  13.2  25.84
S=3.307 mm
0.177 30   0.198  j5.31  10 3 
 6.630
Z L  RL  jX L   
 j

1000 
 1000


15
La impedancia en la carga es la siguiente:

127
V  
  9.6225.84
Z C     
 I   13.2  25.84 
La impedancia total del sistema es la siguiente:


ZT  Z L  Z C   (0.198  j 5.31  10 3 )  (9.6225.84)  8.85  j 4.19
 (9.825.84)

127
V  
  12.96  25.36A
I     
 Z   9.825.3634 
Vc arg a  Z C I C   9.6225.8412.96  25.36  124.6560.4765Volts
%e 
VS  VR   100  1270  124.660.48  2.021%
1270
VS
Ejemplo 2 - Cálculo de caída de tensión.
L=75 m
1 conductor por fase de calibre 500 KCM
R=0.120Ω
XL=j0.131Ω
Calcular:
%e; por el método de impedancias y por el método del libro rojo de la IEEE
0.13175   0.009  j 0.009825
 0.12075
Z L  RL  jX L   
j

1000 
 1000
 0.013324147.51
La impedancia en la carga es la siguiente:
 V  

220
  
  0.0754976
Z C  
 I FT    3100.94 
La impedancia total del sistema es la siguiente:
Z T  Z L  Z C   (0.07549760)  (0.01332447.51)  0.75400.7368
0.763976  j 0.009825

220
V  
  287.942340.7368A
I     
 Z   0.7570.7368 
16
Vc arg a  Z C I C   0.754976287.94234  0.7368  217.39  0.7368Volts
%e 
VS  VR   100  2200  217.39  0.7368  1.744%
2200
VS
Por el libro rojo de la IEEE.
 V   220 
  
Z C  
  0.7096  0.71
I
 tabla   310 
Z T  Z  Z C  0.011755.088  0.7564  0.71630.7674
I
220
 307.13  0.7674 A
0.71630.7674
VC  Z C I C  0.71630.7674307.13  0.7674  219.99
%e 
220  219.99  100  0.00454
220
Por la tabla 4 A – 7 del libro rojo de la IEEE (Ver Anexo)
1m = 0.3034 ft
R
0.0378(l )
1000 ft
Xl 
0.0491(l )
1000 ft
0.037875m 3.28 ft 

1000 ft
R
m
  0.0093
0.049175m 3.28 ft 

1000 ft
XL 
m
  0.0121
I al  220.68
Vs  VR 0  I L R  jI L X L
Vs  1270  220.68  25.84(0.0093)  j 220.68  25.84(0.0121)
Vs  130.010.66
%e 
Vs  VR 130.01  127

 100
VR
127
%e  2.37
17
e  IR cos   X L I L sen
e  0.0093220.68cos 25.9  0.121220.68sen25.8  3.01
%e 
3.01
 100  2.37%
127
18
Ejemplo – Circuito derivado
Se tienen 6 salones en la Ciudad de México con 9 luminarias de 70W c/u y 12
receptáculos, calcular el calibre del conductor, conductor de puesta a tierra y tubería
conduit del circuito derivado.
Se toma como consideración que para circuitos de uso general es
recomendable utilizar 15A para luminarias y 20A para contactos, además, se
obtiene el valor de 180VA para cada contacto sencillo o múltiple, del artículo 22014 I)
Carga total:
9 luminarias de 70W c/u, ya se tomaron en cuenta los balastros
FP= 0.9(-)
12 contactos dobles de 180VA c/u

Luminarias
 Cálculo por corriente
Para obtener la potencia de las luminarias, se multiplican los watts consumidos por
cada lámpara por el número de lámparas de cada luminaria.
9 x 70W = 630W
𝐼𝑙𝑢𝑚 =
630𝑊
= 5.51𝐴
127𝑉 ∗ 0.9
Para obtener la corriente del circuito, se toma en cuenta un 25% más de la corriente
total del conjunto de luminarias:
𝐼𝑐𝑡𝑜 = 1.25 ∗ 5.51𝐴 = 6.72𝐴
Tomando en cuenta el circuito de 15A recomendable para circuitos de uso general
para luminarios, se tiene que el circuito de 15A resistiría 2 salones, pues 6.72A*2 =
13.44A, lo cual es menor a 15A.
Se calcula el circuito para 15A.
Como la corriente del circuito es menor a 100A, según el art. 110-14 1) a. (1), la
temperatura de operación del aislamiento de los conductores debe ser de 60°C.
18
Entonces, en la tabla 310-15(b)(2)(a), para la CDMX, se busca el factor de
corrección de temperatura en el rango de 31-35°C para una temperatura de
operación de 60° y se obtiene que FT=0.91.
En la tabla 310-15(b)(3)(a) se tiene que el factor de ajuste para más de 3
conductores es FA=0.8.
Cabe mencionar que el conductor de puesta a tierra no se considera portador de
corriente.
Entonces, en la tabla 310-15(b)(16) se busca un conductor con temperatura de
operación de 60°C:
𝐼𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ≥
𝐼𝑐𝑡𝑜
15𝐴
→
= 20.6𝐴
𝐹𝐴 ∗ 𝐹𝑇 0.8 ∗ 0.91
Se encuentra que el conductor cal. #12AWG tiene una ampacidad permisible de
20A, y tomando en cuenta que ya se realizó un cálculo con protección de 25% para
la corriente del circuito, por criterio, aunque el valor de corriente excede en 0.6A el
de la tabla, se puede usar cal #12AWG en el circuito derivado.
En la tabla 250-122 se considera el valor de la corriente del circuito igual a 15A y
para un conductor de cobre, le corresponde un conductor de puesta a tierra cal
#14AWG.
Se consulta en la tabla C-4 para un aislamiento tipo THW, cal #12AWG, como las
condiciones de uso son 6 conductores en un tubo conduit, se tiene que el tamaño
del tubo conduit es de ¾”(21mm).

Contactos
Para el cálculo de los conductores para contactos se multiplica el número de
contactos, que en este caso son 12, por la potencia de cada uno y se encuentra el
valor de la corriente, se debe recordar que generalmente los contactos son
considerados como carga no continua.
𝐼𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 =
12 ∗ 180𝑉𝐴
= 17𝐴
127𝑉
Dado que el circuito normalizado para contactos es de 20A, los conductores deben
calcularse para 20A.
𝐼𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ≥
𝐼𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜
𝐹𝑇 ∗ 𝐹𝐴
Como la corriente del circuito es menor a 100A, según el art. 110-14 1) a. (1), la
temperatura de operación del aislamiento de los conductores debe ser de 60°C.
19
Entonces, en la tabla 310-15(b)(2)(a), para la CDMX, se busca el factor de
corrección de temperatura en el rango de 31-35°C para una temperatura de
operación de 60° y se obtiene que FT=0.91.
En la tabla 310-15(b)(3)(a) se tiene que el factor de ajuste para más de 3
conductores es FA=0.8.
Por lo tanto:
𝐼𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ≥
20𝐴
= 27.47𝐴
0.8 ∗ 0.91
Entonces, en la tabla 310-15(b)(16) se busca un conductor con temperatura de
operación de 60°C y se tiene que conductor cal #10 AWG es el ideal pues su
ampacidad permisible es de 30A.
En la tabla 250-122 se considera el valor de la corriente del circuito igual a 20A y
para un conductor de cobre, le corresponde un conductor de puesta a tierra cal
#12AWG.
Se consulta en la tabla C-4 para un aislamiento tipo THW, cal #10AWG, como las
condiciones de uso son 2 conductores en un tubo conduit, se tiene que el tamaño
del tubo conduit es de ½ ”(21mm).
 Cálculo por caída de tensión

Alumbrado
FP=0.9(-)
∅ = −25.84
𝐼𝐿 = 15∠ − 25.84° 𝐴
20
Para conocer la impedancia del conductor de línea, se usa la Tabla 9-Resistencia y
reactancia en corriente alterna para los cables para 600V.
Suponiendo que L=30m y tomando en cuenta que el conductor es cal #12 AWG:
𝑅𝐿 = 6.6
𝑋𝐿 = 0.223
𝛺
∗ 30𝑚 = 0.198𝛺
1000𝑚
𝛺
∗ 30𝑚 = 6.69𝑋10−3 𝛺
1000𝑚
∴ 𝑍𝐿 = 0.1981∠1.94 𝛺
Entonces se tiene que:
𝑉𝐸 = 𝑉𝑅 + 2𝐼𝐿 𝑍𝐿 = 127∠0𝑉 + 2(15∠ − 25.84° 𝐴)( 0.1981∠1.94 𝛺) = 132.45∠ − 1.04𝑉
%𝑅𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =
|𝑉𝐸 | − |𝑉𝑅 |
∗ 100 = 3.93%
|𝑉𝑅 |
2𝑒 = 2(15∠ − 25.84° 𝐴)( 0.1981∠1.94 𝛺) = 5.94∠ − 23.9𝑉
Para L=30m
%𝑒 =
5.94𝑉
127𝑉
∗ 100 = 4.67%
Normativamente, se puede tener una caída de tensión de 2% o 3% en el circuito
derivado, pero es más recomendable 3%.
La norma no toma en cuenta la caída del transformador, pero sí existe pues el
transformador sí tiene impedancia.
Entonces, si la norma indica una caída de tensión de 3% en circuitos derivados, ¿En
qué L, %e=3%?
𝐿=
3
∗ 30𝑚 = 19.27𝑚
4.67
Entonces el límite de diseño tendrá que ser de 20m.
Se pueden hacer dos cosas en este caso, o se acerca el tablero de alumbrado a la
carga o se disminuye la corriente para disminuir así %e.
Pero el circuito de alumbrado, por ser carga continua, no se puede cargar más de
80%, por lo tanto, I=12A.
Y para conocer la longitud a la cual el circuito derivado tiene una caída de 3%:
21
𝐿=

15𝐴
∗ 19.27𝑚 = 24.08𝑚
12𝐴
Contactos
FP=0.9(-)
∅ = −25.84
𝐼𝐿 = 20∠ − 25.84° 𝐴
Para conocer la impedancia del conductor cal #10 en el circuito de 20A, se usa la
Tabla 9-Resistencia y reactancia en corriente alterna para los cables para 600V.
Suponiendo que L=30m y tomando en cuenta que el conductor es cal #10 AWG:
𝑅𝐿 = 3.9
𝑋𝐿 = 0.207
𝛺
∗ 30𝑚 = 0.117𝛺
1000𝑚
𝛺
∗ 30𝑚 = 6.21𝑋10−3 𝛺
1000𝑚
∴ 𝑍𝐿 = 0.1171∠3.03 𝛺
2𝑒 = 2(20∠ − 25.84° 𝐴)(0.1171∠3.03 𝛺) = 4.68𝑉
Para L=30m
%𝑒 =
4.68𝑉
∗ 100 = 3.68%
127𝑉
Como sucede lo mismo que en el caso anterior, en que la caída de tensión en el
circuito derivado es mayor a 3%, se corrige L a 3%.
𝐿=
3
∗ 30𝑚 = 24.45𝑚
3.68
Se puede entonces concluir:
Cond.
Cargabilidad Cal. F y
Icircuito[A]
Puesta a
[A]
N
tierra
Alumbrado
15
12
#12
#10
Receptáculo
20
20*
#10
#12
*Si la carga es no continua
%e
L[m]
3
3
24
24
22
23
2.3
Alimentador
Para el cálculo del alimentador, se tiene que tomar en cuenta el Factor de Relleno:
 Area _ de _ los _ conductores( AISLAMIENTO  METAL) 
F relleno 

Área _ int erna (canalizaci ón)


En la Tabla 4 – Artículo 342 del Anteproyecto NOM-001-SEDE-2018: Instalaciones
Eléctricas (utilización) se indica el FR para tubo conduit metálico semipesado.
También, es posible que en algunos casos sea necesario utilizar la Norma NOM007-ENER-2014 pues en ella se encuentra la Tabla 1. Densidades de Potencia
Eléctrica para alumbrado (DPEA) y esta tabla será de utilidad, ver anexos.
Para conocer la corriente del alimentador, se debe conocer la potencia aparente del
alimentador:
𝐾𝑉𝐴𝐴𝐿𝐼𝑀𝐸𝑁𝑇𝐴𝐷𝑂𝑅 = 1.25𝐾𝑉𝐴𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎 + 𝐾𝑉𝐴𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎
Y una vez obtenida la potencia, encontrar la corriente:
𝐼𝐴𝐿𝐼𝑀𝐸𝑁𝑇𝐴𝐷𝑂𝑅 =
𝐾𝑉𝐴
√3 𝐾𝑉𝐿𝐿
Ejemplo 1 – Alimentador
Sea un piso de oficinas de 2000m2 ubicado en el décimo nivel en CDMX, si L=70m,
calcular el alimentador por corriente y por caída de tensión, así como conductores
de fase y neutro, conductor de puesta a tierra y tubería Conduit.
1) Corriente
2) Caída de tensión
1) Corriente
Se usa el parámetro de la tabla 220-12 del Anteproyecto NOM-001-SEDE-2018:
Instalaciones Eléctricas (utilización) para edificios de oficinas, el cual indica el valor
de la carga unitaria pero también indica que en el artículo 220-14(k) la carga de
contactos es de 11VA/m2.
Para alumbrado:
𝐾𝑉𝐴𝐴𝐿𝑈𝑀𝐵 = (𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑓𝑖𝑐𝑖𝑛𝑎𝑠) = 39𝑏
24
𝐾𝑉𝐴𝐴𝐿𝑈𝑀𝐵 = 39
𝑉𝐴 2000𝑚2
∗
= 78𝐾𝑉𝐴
𝑚2
1000
Para contactos:
2000𝑚2 ∗ 11
𝐾𝑉𝐴𝐶𝑂𝑁𝑇𝐴𝐶𝑇𝑂𝑆 =
1000
𝑉𝐴
𝑚2 = 22𝐾𝑉𝐴
Se tiene entonces que:
𝐾𝑉𝐴𝐴𝐿𝐼𝑀𝐸𝑁𝑇𝐴𝐷𝑂𝑅 = 1.25(78𝐾𝑉𝐴) + 22𝐾𝑉𝐴 = 119.5𝐾𝑉𝐴
𝐼𝐴𝐿𝐼𝑀𝐸𝑁𝑇𝐴𝐷𝑂𝑅 =
119.5𝐾𝑉𝐴
√3 (0.22𝐾𝑉)
= 313.6𝐴
Del artículo 240-4 b) se tiene que para dispositivos de sobrecorriente de 800A o
menos, se permite el uso de un dispositivo de protección contra sobrecorriente de
valor estándar superior de la ampacidad de los conductores que protege.
Entonces, el cálculo del alimentador puede ser de 2 maneras, con 350A o con
313.6A y los dos son correctos.
Basados en el artículo 240-4 b), tomamos que la corriente es de 350A y en el artículo
240-6 a), se selecciona interruptor termomagnético de 350A.
𝐼𝑇𝑀 → 3𝑋350𝐴
Para determinar el conductor, se considera el FA=0.8 y FC=0.94, pues la corriente
es mayor a 100A y se busca su valor en la columna de 75°C:
𝐼𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ≥
314𝐴
= 417𝐴
0.8 ∗ 0.91
Buscando el calibre del conductor en la tabla 310-15(b)(16), columna de 75°C, se
tiene que el cal #600 kcmil resiste 420A, y sería el calibre a elegir, pero este calibre
no es comercial, y además, por el efecto piel, no es útil toda su sección transversal,
por lo que se recurre a dividir el circuito en 2.
𝐼𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 =
𝐼𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ≥
313.6𝐴
= 156.8𝐴
2
156.8𝐴
= 208.51𝐴
0.8 ∗ 0.91
Buscando el calibre del conductor en la tabla 310-15(b)(16), columna de 75°C, se
tiene que el conductor cal #4/0 tiene una ampacidad permisible de 230A.
Para el cálculo del conductor de puesta a tierra, se recurre a la tabla 250-122 y se
obtiene que el conductor calibre 2AWG es el adecuado pues indica 400A, lo cual es
mayor a 313.6A.
25
Para el tubo conduit semipesado, se recurre a la tabla 4 artículo 342, se indica que
para más de 2 conductores, FR=40%, entonces:
Aconductor<=Atotal*0.4
El área de los conductores cal #4/0AWG es:
Se tienen 2 circuitos, cada uno con 3 fases, un neutro y conductor de puesta
a tierra, en total se tienen 4 conductores por circuito más el conductor de
puesta a tierra, el cual no se considera como portador de corriente.
Y para conocer el área de todos los conductores:
4(4/0AWG) = 4(239.9mm2) = 959.6mm2
De la tabla 5, se obtiene que el conductor de puesta a tierra THW, cal #2AWG =
33.6mm2.
Entonces el área total es 993.2mm2 y se cumple que:
239.9mm2<=993.2mm2*0.4
239.9mm2<=397.28mm2
De la tabla 4 – artículo 342, se tiene que para más de dos conductores, FR=40%,
corresponde un tubo de 2½“(1323mm2), pues es mayor a 993.2mm2.
2) Caída de tensión
Se tiene que los conductores son cal#4/0 AWG, L=70m, FP=0.9 y la corriente del
circuito es de 314∠ − 25.84° 𝐴.
Para conocer la impedancia del conductor cal #4/0AWG en el circuito de 20A, se
usa la Tabla 9-Resistencia y reactancia en corriente alterna para los cables para
600V.
𝑅𝐿 = 0.207
𝛺
∗ 70𝑚 = 0.0145𝛺
1000𝑚
𝑋𝐿 = 0.167
𝛺
∗ 70𝑚 = 0.0117𝛺
1000𝑚
∴ 𝑍𝐿 = 0.01863∠38.9 𝛺
Asumiendo que el circuito está balanceado, entonces se tiene que:
𝑉𝐸 = 𝑉𝑅 + 2𝐼𝐿 𝑍𝐿 = 127∠0𝑉 + (314∠ − 25.84° 𝐴)( 0.01863∠38.9 𝛺) = 132.7∠0.57𝑉
26
%𝑅𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =
|𝑉𝐸 | − |𝑉𝑅 |
∗ 100 = 4.48%
|𝑉𝑅 |
𝑒 = (314∠ − 25.84° 𝐴)( 0.01863∠38.9 𝛺) = 5.84∠13.06𝑉
Para L=70m
%𝑒 =
5.84𝑉
∗ 100 = 4.5%
127𝑉
Entonces, si la norma indica una caída de tensión de 2% en circuitos derivados, ¿En
qué L, %e=2%?
𝐿=
2
∗ 70𝑚 = 31.11𝑚
4.5
Entonces el límite de diseño tendrá que ser de 31m.
27
28
Ejemplo 2 – Alimentador
Se tiene un piso con 2000 m2 para oficina en CDMX, la densidad es de 6m2 por
usuario. Calcular el alimentador.
Se tiene que:
𝑁° 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 =
𝑁° 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 =
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑙
2000𝑚2
= 333 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠
𝑚2
6 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜
Considerando 2 contactos por usuario, el número total de contactos es de 333*2 =
666 contactos.
Para el alumbrado se usarán los índices de la norma NOM-007-SENER-2014, Tabla
1. DPEA, donde se indica que, para oficinas:
𝐷𝑃𝐸𝐴 = 12
𝑊
𝑚2
Se tiene entonces que, la potencia de alumbrado es:
2000𝑚2
𝑊
∗ 12 2 = 26.6𝐾𝑉𝐴
1000 ∗ 0.9
𝑚
𝐾𝑉𝐴𝑎𝑙𝑢𝑚 =
Y para contactos, se recurre a la tabla 220-12, pero en ésta, no se encuentran datos
para oficinas, por lo que se consulta el artículo 220-14 i) en el que se dan datos para
otro tipo de construcciones, se toma que cada contacto debe ser mínimo de 180VA:
𝐾𝑉𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡 =
666𝑉𝐴 ∗ 180𝑉𝐴
= 119.8𝐾𝑉𝐴
1000
Como 119.8KVA es mucho, se debe buscar la forma de disminuir la potencia, por lo
que, se pueden aplicar los factores de demanda para contactos de acuerdo a la
tabla 220-44, en la que se indica que los primeros 10KVA se deben tomar con un
factor de demanda del 100%, mientras que a partir de los 10KVA el factor de
demanda es de 50%, por lo que:
109.8
𝐾𝑉𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡 = 10𝐾𝑉𝐴 + (
) = 64.94𝐾𝑉𝐴
2
Entonces, el alimentador:
𝐾𝑉𝐴𝐴𝐿𝐼𝑀= 1.25(𝐾𝑉𝐴𝑐𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎) + 𝐾𝑉𝐴𝑐𝑛𝑜𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎
𝐾𝑉𝐴𝐴𝐿𝐼𝑀= 1.25(26.6𝐾𝑉𝐴) + 64.94𝐾𝑉𝐴 = 98.19𝐾𝑉𝐴
De donde se obtiene que la Ialim:
29
𝐼𝐴𝐿𝐼𝑀 =
98.9𝐾𝑉𝐴
√3(0.22𝐾𝑉)
= 257.68𝐴
Para determinar el conductor, se considera el FA=0.8 y FC=0.94, pues la corriente
es mayor a 100A y se busca su valor en la columna de 75°C:
𝐼𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ≥
257.68𝐴
= 342.6𝐴
0.8 ∗ 0.91
Buscando el calibre del conductor en la tabla 310-15(b)(16), columna de 75°C, se
tiene que el cal #500 kcmil resiste 380A, y sería el calibre a elegir, pero este calibre
no es comercial, y además, por el efecto piel, no es útil toda su sección transversal,
por lo que se recurre a dividir el circuito en 2.
𝐼𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 =
𝐼𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ≥
342𝐴
= 171𝐴
2
171𝐴
= 234.89𝐴
0.8 ∗ 0.91
Buscando el calibre del conductor en la tabla 310-15(b)(16), columna de 75°C, se
tiene que el conductor cal #250kcmil tiene una ampacidad permisible de 255A.
Para el cálculo del conductor de puesta a tierra, se recurre a la tabla 250-122 y se
obtiene que el conductor calibre 2AWG es el adecuado pues indica 400A, lo cual es
mayor a 342.6A.
Para el tubo conduit semipesado, se recurre a la tabla 4 artículo 342, se indica que
para más de 2 conductores, FR=40%, entonces:
Aconductor<=Atotal*0.4
El área de los conductores cal #4/0AWG es:
Se tienen 2 circuitos, cada uno con 3 fases, un neutro y conductor de puesta
a tierra, en total se tienen 4 conductores por circuito más el conductor de
puesta a tierra, el cual no se considera como portador de corriente.
Y para conocer el área de todos los conductores se recurre a tabla 5:
4(250kcmil) = 4(296.5mm2) = 1186mm2
De la tabla 5, se obtiene que el conductor de puesta a tierra THW, cal #2AWG =
33.6mm2.
Entonces el área total es 1219.6mm2 y se cumple que:
296.5mm2<=1219.6mm2*0.4
296.5mm2<=487.84mm2
30
De la tabla 4 – artículo 342, se tiene que para más de dos conductores, FR=40%,
corresponde un tubo de 2½“(1323mm2), pues es mayor a 1219.6mm2.
31
32
Ejemplo 3 – Alimentador
Banco en Hermosillo Sonora, donde se tienen unas dimensiones de 40x25m. Si
L=40m, calcular el alimentador. 41°<=ta<=45°.
 Por corriente
La tabla 220-12 indica que:
Bancos -> Carga unitaria = 39b VA/m2, la cual lleva a 220-14 k) e indica
11VA/m para contactos.
Atotal = 40m*25m = 100m2
𝑉𝐴 1000𝑚2
𝐾𝑉𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎 = (39 2 ) (
) = 39𝐾𝑉𝐴
𝑚
1000
11
𝐾𝑉𝐴𝑛𝑜𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎 =
𝑉𝐴
∗ 1000𝑚2
𝑚2
= 11𝐾𝑉𝐴
1000
Entonces, la potencia del alimentador es:
𝐾𝑉𝐴𝐴𝐿𝐼𝑀 = 1.25(39𝐾𝑉𝐴) + 11𝐾𝑉𝐴 = 59.75𝐾𝑉𝐴
𝐼𝐴𝐿𝐼𝑀 =
59.75𝐾𝑉𝐴
√3(0.22𝐾𝑉)
= 156.8𝐴
Son más de 100A y el Artículo 110-14-1)-b.-(1) indica que se debe usar conductor
con temperatura de aislamiento de 75°C.
La Tabla 310-15(b)(2)(a) indica que el factor de corrección para un rango de 41° a
45°C con temperatura de 75°C es FC=0.82.
La Tabla 310-15(b)(3)(a) indica que de 4 a 6 conductores se debe usar un factor de
ajuste de FA=0.8.
Entonces:
𝐼𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴 ≥
156.8𝐴
= 239.02𝐴
0.8 ∗ 0.82
Se busca en la tabla 310-15(b)(16) en la columna de 75°C y se indica que el
conductor de cobre ideal es de 250kcmil pues su ampacidad es de 255A, lo cual es
mayor a 239.02A.
Para el termomagnético se consulta el Artículo 240-6 y se selecciona un TM=250A,
pues es mayor que 239.02A.
33
Para el conductor de puesta a tierra, se busca en la Tabla 250-122, y se indica que
el ideal es un conductor de cobre cal#4AWG pues su ampacidad es de 300A, lo cual
es mayor a 239.02A.
Para el tubo conduit se busca en la Tabla 5, se tienen 4 conductores y un conductor
de puesta a tierra.
A = 4(250kcmil) + cal#4AWG = 4(296.5mm2) + 21.20mm2
A = 1207.2mm2
Y en la Tabla 4, para más de 2 conductores se tiene un factor de relleno de 40%.
Entonces la tubería de 2½“ (1323mm2) es la ideal, pues es mayor al área total de
1207.2mm2.
 Por caída de tensión
Se tiene que los conductores son cal#250 kcmil, L=40m, FP=0.9 y la corriente del
alimentador es de 156.8∠ − 25.84° 𝐴.
Para conocer la impedancia del conductor cal #250kcmil, se usa la Tabla 9Resistencia y reactancia en corriente alterna para los cables para 600V.
𝑅𝐿 = 0.177
𝛺
∗ 40𝑚 = 0.0071𝛺
1000𝑚
𝑋𝐿 = 0.171
𝛺
∗ 40𝑚 = 0.0068𝛺
1000𝑚
∴ 𝑍𝐿 = 0.0098∠43.76 𝛺
Asumiendo que el circuito está balanceado y no habrá paso de corriente por el
neutro, entonces se tiene que:
𝑉𝐸 = 𝑉𝑅 + 𝐼𝐿 𝑍𝐿 = 127∠0𝑉 + (156.8∠ − 25.84° 𝐴)( 0.0098∠43.76 𝛺) = 128.46∠0.21𝑉
%𝑅𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =
|𝑉𝐸 | − |𝑉𝑅 |
∗ 100 = 1.14%
|𝑉𝑅 |
𝑒 = (156.8∠ − 25.84° 𝐴)( 0.0098∠43.76 𝛺) = 1.53∠17.92𝑉
%𝑒 =
1.53𝑉
∗ 100 = 1.2%
127𝑉
34
35
Segundo parcial
3. Motores
El desbalanceo de tensión afecta a los motores trifásicos:
Secuencia positiva
Circuito balanceado
Componentes
Secuencia positiva
Circuito desbalanceado
simétricas
y negativa
Secuencia (+) (-) (o)
Falla a tierra
No se deben poner motores trifásicos en tableros monofásicos, porque puede
desbalancear las tensiones ene el propio tablero.
El desbalanceo de tensión afecta a los motores trifásicos, causando calentamiento
no deseado en el estator de los motores por la presencia de corrientes de secuencia
negativa.
No revolver cargas trifásicas con cargas monofásicas.
36
Características de los motores comerciales de inducción de jaula de ardilla
de acuerdo con la clasificación en letras NEMA.
Clase
NEMA
Par de
arranque
(# de veces el
nominal)
Corriente
de
arranque
(A)
Regulación
de
velocidad
(%)
Nombre de clase
del motor
A
1.5-1.75
5-7
2-4
Normal
B
1.4-1.6
4.5-5
3.5
De propósito general
C
2-2.5
3.5-5
4-5
De doble jaula alto par
D
2.5-3.0
3-8
5-8, 8-13
De alto par alta resistencia
F
1.25
2-4
mayor de 5
De doble jaula, bajo par y baja
corriente de arranque.
*Los voltajes citados son para el voltaje nominal en el arranque.
HP
No. de fases
1/4, 1/2, 3/4
1-50
50-300
300-4000
4000-10000
1, 2
3
3
3
3
Tensión de placa
(V L-L)
115, 230
230
460
4000
13800
Tensión del
sistema
127, 220
220
480
4160
13800
Cuando la tensión de placa es de 460V, la tensión del sistema es mayor para
compensar la caída de tensión.
La eficiencia del motor depende de varios factores, pero generalmente:
0.8 ≤ 𝜂 ≤ 0.92
Para saber la eficiencia de un motor se necesita tener un banco de pruebas; la
eficiencia del motor depende de la carga mecánica.
3.1 Corriente a plena carga
Para conocer la corriente a plena carga, esta se puede obtener de 3 formas
distintas:
1) Método 1
37
Para un motor de 100HP, 460V, 87% eficiencia, FP=0.87
𝐼𝑃𝐶 =
0.746 ∗ 𝐻𝑃
√3𝐾𝑉𝐿𝐿 ∗ 𝐹𝑃 ∗ 𝜂
=
0.746 ∗ 100
√3 ∗ 0.46 ∗ 0.87 ∗ 0.87
= 123.7𝐴
2) Método 2:
En campo, se toma generalmente que 1HP=1KVA, por lo tanto:
𝐼𝑃𝐶 =
100𝑋103 𝑉𝐴
√3 ∗ 0.46𝑋103
= 125.51𝐴
3) Método 3:
Basándose en la Tabla 430-250.- Corriente a plena carga de motores trifásicos de
corriente alterna.
Para un motor de 100HP, tipo jaula de ardilla, tensión de 460V:
𝐼𝑃𝐶 = 124𝐴
3.2 Determinación del circuito del motor
Para determinar el circuito alimentador del motor, en el Artículo 430-1, se indica que,
para conductores del circuito del motor, se debe consultar el Artículo 430-21 a 43029 Parte B. Al consultar los artículos, se encuentra que el Artículo 430-22 Un solo
motor, indica que la ampacidad del conductor en la entrada del rectificador no debe
ser menor al 125% de la corriente nominal de entrada al rectificador, entonces, se
tiene que:
𝐼𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 ≥ 1.25𝐼𝑃𝐶
Para el motor anteriormente analizado:
𝐼𝑐𝑡𝑜 ≥ 1.25 ∗ 124𝐴 = 155𝐴
Del Artículo 240-6 Capacidades estandarizadas de fusibles e interruptores
automáticos, se remite a Tabla 240-6(a) Capacidades estándar en amperes para
fusibles e interruptores automáticos de tiempo inverso, de esta tabla, se toma que
la corriente del termomagnético puede ser de 175A o de 200A pues es valor superior
a 155A.
38
La recomendación de esta clase es:
1.25𝐼𝑃𝐶 ≤ 𝐼𝑇𝑀 ≤ 1.5𝐼𝑃𝐶
Para el motor en cuestión, se tiene que
1.55 ≤ 𝐼𝑇𝑀 ≤ 186
Si 𝐼𝑇𝑀 →3x175A, se diseñan los cables del motor para 175A
El Factor de Servicio es la carga excesiva que soporta el motor. Se tiene que:
1- Motores con FS>=1.15:
𝐼𝑃𝐶 < 𝐼𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 ≤ 1.25𝐼𝑃𝐶
2- Aumento de temperatura:
𝛥𝑡 ≤ 40°𝐶
𝐼𝑃𝐶 < 𝐼𝑆𝐶 ≤ 1.25𝐼𝑃𝐶
3- Todos los demás motores (cuando no se dice nada de sus características
se debe proteger de manera más estricta)
𝐼𝑃𝐶 < 𝐼𝑆𝐶 ≤ 1.15𝐼𝑃𝐶
Para el motor que está siendo analizado, suponiendo que el FS>=1.15:
𝐼𝑃𝐶 < 𝐼𝑆𝐶 ≤ 1.25𝐼𝑃𝐶
124 < 𝐼𝑆𝐶 ≤ 1.25 ∗ 124
124 < 𝐼𝑆𝐶 ≤ 155
El arrancador tiene un contactor, este contactor obedece a una bobina.
39
3.3 Selección de las protecciones de un motor
1) Determinación del circuito del motor y su protección
𝐼𝐶𝑀 ≥ 1.25𝐼𝑃𝐶
Es recomendable que:
1.25𝐼𝑃𝐶 ≤ 𝐼𝑇𝑀 ≤ 1.75𝐼𝑃𝐶
El interruptor termomagnético se seleccionó para proteger el circuito del motor, pero
la protección de sobrecarga es la primera línea de actuación en caso de sobrecarga,
si no llega a operar, el interruptor actuará como respaldo.
La ampacidad del cto. se determina a contar de la capacidad del ITM, Artículo 2406.
El alimentador se calcula por:
a) Corriente
b) Caída de tensión
c) Corto circuito
2) Determinación de la protección contra la sobrecarga
El factor de servicio es la carga mecánica excesiva que soporta el motor.
40
a) Motores con FS>=1.15:
𝐼𝑆𝑂𝐵𝑅𝐸𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 ≤ 1.25𝐼𝑃𝐶
b) Motores con ∆𝑡 ≤ 40°𝐶:
𝐼𝑆𝐶 ≤ 1.25𝐼𝑃𝐶
c) Todos los demás motores:
𝐼𝑆𝐶 ≤ 1.15𝐼𝑃𝐶
3) Protección contra cortocircuito y falla a tierra
El Artículo 430-52-b) indica que se debe soportar la Iarranque y c) indica la
capacidad nominal o ajuste, en la tabla 430-52, se observa el ajuste máximo de los
dispositivos de protección contra cortocircuito y falla a tierra para circuitos derivados
de motores, no se deben exceder los valores.
3.1) Ajuste de la protección instantánea
El objeto de la protección instantánea es limitar el daño.
𝐼𝐼𝑁𝑆𝑇 ≤ 8𝐼𝑃𝐶
Si es un motor de diseño B:
𝐼𝐼𝑁𝑆𝑇 ≤ 11𝐼𝑃𝐶
La perilla de ajuste puede estar a 5𝐼𝑇𝑀 , 6.25𝐼𝑇𝑀 , 7.5𝐼𝑇𝑀 , 8.75𝐼𝑇𝑀 , 10𝐼𝑇𝑀 , se
calcula para los valores de 𝐼𝑇𝑀 dentro del rango.
𝐼𝑀𝐴𝐺 = 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 ∗ 𝐼𝑇𝑀𝑠𝑒𝑙𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜
𝐼𝑀𝐴𝐺 ≤ 𝐼𝐼𝑁𝑆𝑇
PERILLA PARA EL AJUSTE
MAGNÉTICO DE UN
INTERRUPTOR
41
3.2)Protección contra tiempo inverso
1.2𝐼𝑇𝑀 ≤ 𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 ≤ 4.99𝐼𝑇𝑀
𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 = 1.2 ∗ 𝐼𝑇𝑀
𝐼𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐼𝑁𝑉𝐸𝑅𝑆𝑂 = 2.5 ∗ 𝐼𝑃𝐶
𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 < 𝐼𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐼𝑁𝑉𝐸𝑅𝑆𝑂
4) Verificar que el motor pueda arrancar
La 𝐼𝐴𝑅𝑅𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸 es grande debida al desarrollo del par que se aplica a la flecha. La
Tabla 430-7(b) indica las letras de código para rotor bloqueado, está ordenada de
menor a mayor par, en la tabla se muestra el valor de potencia con el rotor
𝐾𝑉𝐴
bloqueado en 𝐻𝑃 .
Se considera el Factor de Asimetría con un valor de 1.3.
𝐼𝑅𝑂𝑇𝑂𝑅 𝐵𝐿𝑂𝑄𝑈𝐸𝐴𝐷𝑂
𝐾𝑉𝐴
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 [𝐻𝑃] ∗ 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎[ 𝐻𝑃 ]
=
√3 ∗ 𝐾𝑉𝑃𝑙𝑎𝑐𝑎
𝐼𝐴𝑅𝑅𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑠í𝑚𝑒𝑡𝑟í𝑎 ∗ 𝐼𝑅𝑂𝑇𝑂𝑅 𝐵𝐿𝑂𝑄𝑈𝐸𝐴𝐷𝑂
𝐼𝐴𝑅𝑅 < 𝐼𝑀𝐴𝐺
Si no se cumple la última condición, se bota al arranque.
42
3.4 Alimentador del Centro de Control de Motores
 Cálculo por corriente
Se consulta la Tabla 430-250, en la cual se indica la corriente a plena carga de
motores trifásicos de corriente alterna.
Para seleccionar la tensión correcta, se debe tener en cuenta la tensión del sistema
y seguidamente seleccionar la tensión de placa correspondiente, y una vez
determinada, se busca el valor de corriente de ese valor de tensión.
Para determinar la corriente del Centro de Control de Motores(CCM):
𝐼𝐶𝐶𝑀 = 1.25 ∗ 𝐼𝑀𝑂𝑇𝑂𝑅 𝑀𝐴𝑌𝑂𝑅 + ∑ 𝐼𝑅𝐸𝑆𝑇𝑂 𝐷𝐸 𝑀𝑂𝑇𝑂𝑅𝐸𝑆 + ∑ 𝐼𝑂𝑇𝑅𝐴𝑆 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴𝑆
∑ 𝐼𝑂𝑇𝑅𝐴𝑆 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴𝑆 = 1.25 ∗ 𝐼𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴𝑆 𝐶𝑂𝑁𝑇𝐼𝑁𝑈𝐴𝑆 + 𝐼𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴𝑆 𝑁𝑂 𝐶𝑂𝑁𝑇𝐼𝑁𝑈𝐴𝑆
Si por ejemplo se tiene alimentado del circuito de CCM un transformador:
𝐼𝑇𝑅𝐴𝑁𝑆𝐹𝑂𝑅𝑀𝐴𝐷𝑂𝑅 =
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎[𝐾𝑉𝐴]
√3 ∗ 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎[𝐾𝑉]
Después, se determina el Factor de Corrección y el Factor de Ajuste, Tabla 31015(b)(2)(a) y Tabla 310-15(b)(3)(a) respectivamente, estos factores dependen del
rango de temperatura del lugar y del número de conductores.
Si 𝐼𝐶𝐶𝑀 > 800𝐴, se usan conductores a 1000A y TM a 1000A.
Una vez que se tiene la 𝐼𝐶𝐶𝑀 , se busca en la Tabla 310-15(b)(16):
𝐼𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴 ≥
𝐼𝐶𝐶𝑀
𝐹𝐴 ∗ 𝐹𝐶
Es importante recordar que si 𝐼𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴 > 100𝐴, según el Art. 110-14 1) b. (1), la
temperatura de operación del aislamiento de los conductores debe ser de 75°C.
Si el valor obtenido no se encuentra en la Tabla 310-15(b)(16), se divide el circuito
en 3, suponiendo una solución rápida.
𝐼𝐶𝑇𝑂 =
𝐼𝐶𝐶𝑀
3
Una vez dividido en 3 circuitos el CCM, se busca en la Tabla 310-15(b)(16):
43
𝐼𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴 ≥
𝐼𝐶𝑇𝑂
𝐹𝐴 ∗ 𝐹𝐶
Para el conductor de puesta a tierra, se consulta la Tabla 250-122.
Dentro de la tubería conduit de acero, es incorrecto colocar las fases así:
Es incorrecto debido a que los campos magnéticos de cada fase se suman dentro
de la tubería.
Para evitar este problema, se puede soldar el conductor de puesta a tierra a la
tubería conduit y éste a las tuberías de los demás circuitos:
Se debe cumplir que:
𝐼𝐶𝑂𝑁𝐷𝑈𝐶𝑇𝑂𝑅 𝐷𝐸 𝑃𝑈𝐸𝑆𝑇𝐴 𝐴 𝑇𝐼𝐸𝑅𝑅𝐴 > 𝐼𝐶𝐶𝑀
Para determinar la tubería conduit, se deben considerar los calibres tanto los
conductores como el conductor de puesta a tierra, sumarlos y una vez analizados,
consultar la Tabla C-4, en la cual se detalla el número máximo de conductores o
alambres para aparatos en tubo conduit metálico intermedio.
 Cálculo por caída de tensión
44
Dada la longitud en metros, “L” y el factor de potencia; del cálculo por corriente ya
se tiene:
𝐼 = 𝐼𝐶𝐶𝑀 , calibre de los conductores, diámetro de la tubería conduit y ∅ =
cos−1 (𝐹𝑃)
Para conocer la impedancia del conductor de línea, se usa la Tabla 9-Resistencia y
reactancia en corriente alterna para los cables para 600V.
Por ejemplo, tomando en cuenta que el conductor es cal #12 AWG y se tiene una
longitud de 30m:
𝑅𝐿 = 6.6
𝑋𝐿 = 0.223
𝛺
∗ 30𝑚 = 0.198𝛺
1000𝑚
𝛺
∗ 30𝑚 = 6.69𝑋10−3 𝛺
1000𝑚
Así pues, una vez determinado 𝑅𝐿 y 𝑋𝐿 con los datos específicos de cada situación,
se tiene que, por circuito:
𝑒 = 𝐼𝐶𝑇𝑂 (𝑅𝐿 𝑐𝑜𝑠∅ + 𝑋𝐿 sen∅)
%𝑒 =
𝑒
𝑉
( 𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑀𝐴 )
√3
∗ 100
45
Ejemplo 1 – Circuito derivado y alimentador para un grupo de motores
Dado el circuito siguiente determinar calibres de conductores, calibre de conductor
de puesta a tierra y tubería conduit de:
1) Circuito derivado de un motor de rotor devanado de 75HP, letra “D”
2) Alimentador del CCM
1) Circuito derivado de un motor de rotor devanado de 75HP, letra “D”
a) Determinación del circuito del motor y su protección

Corriente a plena carga.
Utilizando el método 3, para un motor de 75HP, 460V, motor de rotor devanado, con
la Tabla 430-250.- Corriente a plena carga de motores trifásicos de corriente alterna,
se tiene que:
𝐼𝑃𝐶 = 96𝐴

Corriente de circuito del motor.
𝐼𝐶𝑀
𝐼𝐶𝑀 ≥ 1.25𝐼𝑃𝐶
≥ 1.25(96𝐴) = 120𝐴
De la Tabla 240-6(a) Capacidades estándar en amperes para fusibles e
interruptores automáticos de tiempo inverso, se tiene que
𝐼𝑇𝑀 = 125𝐴
Es recomendable que:
1.25𝐼𝑃𝐶 ≤ 𝐼𝑇𝑀 ≤ 1.75𝐼𝑃𝐶
1.25(96𝐴) ≤ 𝐼𝑇𝑀 ≤ 1.75(96𝐴)
120𝐴 ≤ 𝐼𝑇𝑀 ≤ 168𝐴
120𝐴 ≤ 125𝐴 ≤ 168𝐴
Entonces sí es el adecuado y se calcula el circuito para 125A.
b) Determinación de la protección contra la sobrecarga
46
Del artículo 430-32, donde se indican motores de servicio continuo, se tiene que
para un motor de 75HP, el Factor de Servicio es 1.15 ∗ 𝐼𝑃𝐶 debido a que no se
especifican más datos.
Entonces para el cálculo del relevador de sobrecarga:
𝐼𝑆𝐶 = 1.15 ∗ 𝐼𝑃𝐶
𝐼𝑆𝐶 = 1.15 ∗ 96𝐴
𝐼𝑆𝐶 = 110.4𝐴
c) Protección contra cortocircuito y falla a tierra
1) Ajuste de la protección instantánea
El ajuste de la protección instantánea:
𝐼𝐼𝑁𝑆𝑇 = 8 ∗ 𝐼𝑃𝐶
𝐼𝐼𝑁𝑆𝑇 = 8 ∗ 96𝐴
𝐼𝐼𝑁𝑆𝑇 = 768𝐴
Para la protección magnética, si la perilla de ajuste se encuentra en el indicador de
5:
𝐼𝑀𝐴𝐺 = 5 ∗ 𝐼𝑇𝑀
𝐼𝑀𝐴𝐺 = 5 ∗ 125𝐴
𝐼𝑀𝐴𝐺 = 625𝐴
Se debe cumplir que:
𝐼𝑀𝐴𝐺 ≤ 𝐼𝐼𝑁𝑆𝑇
625𝐴 ≤ 768𝐴
2) Protección contra tiempo inverso
1.2𝐼𝑇𝑀 ≤ 𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 ≤ 4.99𝐼𝑇𝑀
1.2(125𝐴) ≤ 𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 ≤ 4.99(125𝐴)
150𝐴 ≤ 𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 ≤ 623.75𝐴
47
𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 = 1.2 ∗ 𝐼𝑇𝑀
𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 = 1.2(125𝐴) = 150𝐴
𝐼𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐼𝑁𝑉𝐸𝑅𝑆𝑂 = 2.5 ∗ 𝐼𝑃𝐶
𝐼𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐼𝑁𝑉𝐸𝑅𝑆𝑂 = 2.5 ∗ 96𝐴 = 240𝐴
𝐼 𝑇É𝑅𝑀𝐼𝐶𝐴 < 𝐼𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐼𝑁𝑉𝐸𝑅𝑆𝑂
Se debe cumplir que:
150𝐴 < 240𝐴
d) Verificar que el motor pueda arrancar
De la Tabla 430-7(b).- Letras de código de indicación para rotor bloqueado, se
tiene que para letra “D”:
𝐿𝑒𝑚𝑎 𝑙𝑒𝑡𝑟𝑎 "D" → 4.49
𝐾𝑉𝐴
𝐻𝑃
Se considera el Factor de Asimetría con un valor de 1.3.
𝐼𝑅𝑂𝑇𝑂𝑅 𝐵𝐿𝑂𝑄𝑈𝐸𝐴𝐷𝑂
𝐾𝑉𝐴
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 [𝐻𝑃] ∗ 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎[ 𝐻𝑃 ]
=
√3 ∗ 𝐾𝑉𝑃𝑙𝑎𝑐𝑎
𝐼𝑅𝑂𝑇𝑂𝑅 𝐵𝐿𝑂𝑄𝑈𝐸𝐴𝐷𝑂
𝐾𝑉𝐴
75𝐻𝑃 ∗ 4.49 𝐻𝑃
=
= 422.65𝐴
√3 ∗ 0.46𝐾𝑉
𝐼𝐴𝑅𝑅𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑠í𝑚𝑒𝑡𝑟í𝑎 ∗ 𝐼𝑅𝑂𝑇𝑂𝑅 𝐵𝐿𝑂𝑄𝑈𝐸𝐴𝐷𝑂
𝐼𝐴𝑅𝑅𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸 = 1.3 ∗ 422.65𝐴 = 549.45𝐴
Se debe cumplir lo siguiente, sino, se bota al arranque:
𝐼𝐴𝑅𝑅 < 𝐼𝑀𝐴𝐺
549.45𝐴 < 625𝐴
48
Para el circuito derivado del motor de 75HP, 𝐼𝑃𝐶 = 96𝐴, 𝐼𝑇𝑀 = 125𝐴
Entonces, en la tabla 310-15(b)(2)(a), para la Hermosillo, se busca el factor de
corrección de temperatura en el rango de 36-40°C para una temperatura de
operación de 75° y se obtiene que FT=0.88.
En la tabla 310-15(b)(3)(a) se tiene que el factor de ajuste para 3 conductores es
FA=1.
En la Tabla 310-15(b)(16).-Ampacidades permisibles, se busca:
𝐼𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴 ≥
𝐼𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴 ≥
𝐼𝑇𝑀
𝐹𝑇 ∗ 𝐹𝐴
125𝐴
= 142.04𝐴
1 ∗ 0.88
Como son más de 100A, se busca en la Tabla 310-15(b)(16)-Ampacidades
permisibles, en la columna de 75°C y se encuentra que el conductor calibre 1/0
AWG es el adecuado:
𝐼1/0𝐴𝑊𝐺 = 150𝐴 > 142.04𝐴
Para el conductor de puesta a tierra se analiza la Tabla 250-122-Tamaño mínimo
de los conductores de puesta a tierra para canalizaciones y equipos, se tiene que el
conductor calibre 6 AWG es el adecuado:
𝐼6𝐴𝑊𝐺 = 200𝐴 > 142.04𝐴
Para la tubería se busca en la Tabla C-4-Número máximo de conductores o
alambres para aparatos en tubo conduit metálico intermedio.
3 conductores cal #1/0 AWG + 1 desnudo cal #6AWG = 4 conductores cal 1/0 AWG
Se busca para un aislante THW, 4 conductores cal 1/0 AWG y se encuentra que el
tubo conduit 1½“(41mm) es el adecuado para el circuito derivado del motor 75HP.
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2) Alimentador del CCM
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