Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA DISEÑO DE LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN UNA CASA HABITACIÓN IMPLEMENTANDO LA NOM-001-SEDE-2012. TESIS CURRICULAR QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO INGENIERÍA ELÉCTRICA PRESENTAN AGUSTÍN SALAZAR DÍAZ ARTURO TORRES SANTANA ANDRÉS AARÓN VELASCO ESCAMILLA ASESORES ING. BULMARO SÁNCHEZ HERNÁNDEZ ING. EVERARDO LÓPEZ SIERRA MÉXICO, D.F. A 02 DE JUNIO 2014 I Resumen El presente proyecto abarca el diseño de una casa habitación, aplicando de manera concreta los artículos necesarios de la NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones eléctricas (utilización). El diseño se realizó con el objetivo de sustituir una instalación eléctrica que presenta fallas de falsos contactos en el interruptor de seguridad, contactos fuera de operación, etc., en una casa habitación ubicada en el C.P. 09310 de la Delegación Iztapalapa con 90m2 construidos, con una carga de 6,952 Watts, 1F, 2H, 60 Hz, 127V, implantando una instalación eléctrica segura y eficiente para el usuario. El proyecto, en un principio, se empezó a diseñar como una manera de buscar una mejor calidad en las instalaciones, sin perder este objetivo de vista, se empezó a inclinar hacia la parte de la seguridad del usuario, por lo cual es un trabajo que busca garantizar seguridad y eficiencia en todos los aspectos. Se realizaron los cálculos necesarios mostrando un desarrollo óptimo para cumplir con lo que solicita la NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones eléctricas (utilización), además de cotizar materiales de manera minuciosa, son aprobados y certificados para el uso en instalaciones eléctricas de uso doméstico, dando garantía de seguridad y buena durabilidad en la instalación diseñada. El resultado del levantamiento de la instalaciones eléctricas de esta casa habitación, determina que debe de ser casi sustituidas, por lo cual, económicamente hablando sería poco viable, pero en proyectos que se esté por realizar, es un trabajo que resulta de gran utilidad, además que por la parte económica tiene un gran índice de viabilidad en costo- beneficio. Por lo anterior, el presente trabajo sirve ampliamente como una guía para realizar un proyecto similar en casa habitación, en el cual se busque una instalación eléctrica que cumpla al pie de la letra con la NOM-001-SEDE-2012, y que además II no presente fallas que puedan resultar en una perdida monetaria o en un daño a la integridad física de los usuarios. III Introducción La normatividad mexicana es una serie de normas en donde el objetivo de estás es asegurar valores, parámetros o cantidades mínimas para la producción, diseño o servicios de consumo para personas o empresarios, certificando un estándar de seguridad y calidad. Dentro de las normas mexicanas existen dos tipos, las Normas Oficiales Mexicanas, también conocidas como NOM y las normas mexicanas igual conocidas como NMX, de las cuales las NOM son de uso obligatorio, mientras que las NMX pueden o no tomarse en cuenta ya que son recomendaciones de procedimientos o parámetros a seguir para tener un estándar más alto. Cabe aclarar que si dentro de una NOM se menciona una NMX el uso de la norma NMX se vuelve obligatorio. Por lo anterior el presente trabajo se enfoca en la NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-2012 INSTALACIONES ELÉCTRICAS (UTILIZACIÓN), con aplicación en casa habitación, para que de esta manera las instalaciones eléctricas en hogares sean seguras y duraderas para el usuario, puesto que al aplicar la NOM-001-SEDE-2012 INSTALACIONES ELÉCTRICAS (UTILIZACIÓN) se garantiza un estándar mínimo de seguridad y calidad. IV Planteamiento del problema. En la actualidad la mayoría de las instalaciones eléctricas en casa habitación se realizan sin un diseño previo, ni estudios en los cuales se puedan comprobar que la instalación eléctrica es la adecuada para las necesidades del usuario. Además de esto, la instalación se puede convertir en un peligro, dado que el uso de malos materiales, sobrecargas no contempladas que conllevan a producir fallas, las cuales, combinadas con otros factores, son un riesgo para los equipos conectados y para la integridad del usuario. En el caso de la instalación eléctrica de la casa habitación, en la cual se trabajó, se encontraron las siguientes fallas: Falso contacto en la caja de fusibles Hay una fuga de corriente o el medidor está dañado ya que sigue girando aunque no haya carga alguna conectada. Los conductores no están identificados. Algunos de los contactos de la instalación no cuentan con energía eléctrica. El aislamiento de los cables que alimentaban el área del desayunador se derritió, por el calor excesivo de las lámparas. No se cuenta con un tablero de circuitos derivados. Los conductores no están protegidos Si se toman todos los aspectos antes mencionados, se deriva la siguiente pregunta de investigación, ¿Con el diseño de una instalación eléctrica para casa habitación aplicando la NOM-001-SEDE-2012 (Utilización) se pueden corregir y prever las fallas más comunes en una instalación eléctrica? V Justificación En este proyecto se pretende implementar la NOM-001-SEDE-2012 Instalación Eléctricas (Utilización), para que la instalación eléctrica de una casa habitación, tenga una mayor seguridad y eficiencia, aumentando así la confiabilidad para el usuario, garantizando una instalación óptima sin fallas eléctricas. Por otro lado se pretende fomentar el uso de la NOM-001-SEDE-2012 para realizar cualquier tipo de instalación eléctrica en casa habitación ya que actualmente cualquier persona se aventura a realizar instalaciones eléctricas sin tener conocimientos de suma importancia. Y que los ingenieros aprendan a interpretar la norma. Basándose en la figura 1, en el cual se realizó un pequeño estudio de las fallas más comunes que suceden en una casa habitación, se concluye que la mayoría de las fallas son causadas por negligencia y la falta de información. Las personas creen que al momento de instalar equipo y materiales eléctricos, ya no será necesario darle algún mantenimiento, ya que no se cuenta con la economía necesaria para programar un mantenimiento preventivo y solo cuando se presenta una falla se realiza una acción. De igual manera las personas al no saber nada sobre instalaciones eléctricas, desconocen cuáles son los materiales de mejor calidad, por lo que al comparar unos materiales con otros, optan por comprar los de precio económico sin saber qué calidad tienen. Antes de la entrada en vigor de la NOM-001-SEDE-2012 en tensiones de 220/127V no era indispensable la puesta a tierra de los equipos, además se consideraba demasiado costosa una instalación con esas características. Al paso del tiempo en cualquier tipo de instalación hay incrementos en la carga, en las instalaciones de casas habitación es casi nula que los circuitos se dimensionen con su carga y como es de esperar no se contempla el crecimiento a largo plazo dando como resultado la sobrecarga de los circuitos. VI Figura 1. Representación del diagrama de pescado para determinar el origen de los problemas de la instalación eléctrica de casa habitación a diseñar. VII Objetivos IV.I Objetivo general Hacer una propuesta para una instalación eléctrica de una casa habitación aplicando la NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones eléctricas (utilización) en el diseño de la instalación eléctrica de una casa habitación que presenta fallas. IV.II Objetivos específicos Analizar la instalación eléctrica existente de la casa habitación. Conocer los artículos necesarios de la NOM-001-SEDE 2012 Instalaciones eléctricas (utilización). Implementar y aplicar los artículos que nos incumbende la NOM-001-SEDE 2012 en el proyecto de la nueva instalación eléctrica. Diseñar una propuesta de la instalación eléctrica para la casa habitación, que sea segura y eficiente para el usuario. 1 Índice ................................................................................................................................. I Resumen ................................................................................................................. I Introducción .......................................................................................................... III Planteamiento del problema. ............................................................................... IV Justificación .......................................................................................................... V Objetivos .............................................................................................................. VII Capítulo1 ................................................................................................................ 5 Instalaciones eléctricas en casa habitación. ...................................................... 5 1.1. Principales fallas instalación eléctrica en casa habitación. ................. 6 1.1.1. Falta de puesta a tierra de las instalaciones y el equipo eléctrico que alimenta. ....... 6 1.1.2. Falta de mantenimiento. .............................................................................................. 8 1.1.3. Sobrecarga de los circuitos eléctricos. ........................................................................ 8 1.1.4. Materiales de mala calidad. ......................................................................................... 9 1.2. Riesgos por fallas eléctricas ................................................................. 10 Capítulo 2 ............................................................................................................. 13 NOM-001-SEDE-2012 ........................................................................................... 13 Introducción ..................................................................................................... 14 2.1. Diseño ..................................................................................................... 14 2.2. Acometida. .............................................................................................. 14 2.2.1. Conductores de acometida ....................................................................................... 15 2.3. Circuitos derivados ................................................................................ 17 2.3.1. Carga máxima en el área del inmueble ..................................................................... 20 2.3.2. Carga máxima por circuito en VA. ............................................................................. 20 2.3.3. Número mínimo de circuitos derivados para alumbrado ........................................... 21 2.3.4. Cálculo de la corriente nominal. ................................................................................ 22 2.3.5. Cálculo de la corriente nominal ajustada en cargas continúas. ................................ 22 2.3.6. Cálculo de la corriente nominal ajustada en cargas no continúas. ........................... 23 2 2.4. Motores, Circuitos de motores y controladores .................................. 26 2.4.1. Protección contra corto circuito ................................................................................. 28 2.4.2. Protección contra sobre corriente ............................................................................. 28 2.5. Conductores. .......................................................................................... 29 2.5.1. Por su temperatura máxima admisible. ..................................................................... 40 2.5.2. Por su ampacidad en la terminal. .............................................................................. 43 2.5.3. Por su caída de tensión admisible ............................................................................ 43 2.6. Conductor de puesta a tierra ................................................................ 46 2.6.1. Cálculo del conductor de puesta a tierra ................................................................... 51 2.7. Canalizaciones ....................................................................................... 52 2.7.1. Cálculo del tubo conduit ............................................................................................ 62 Capítulo 3 ............................................................................................................. 64 Memoria de cálculo ............................................................................................. 64 3.1. Estudio Técnico...................................................................................... 65 3.2. Memoria de Cálculo ............................................................................... 65 3.3. Circuitos Derivados ............................................................................... 67 3.3.1. Circuito C-1 “Lámparas” ............................................................................................ 67 3.3.2. Circuito C-2 “Lámparas” ............................................................................................ 70 3.3.3. Circuito C-3 “Contactos” ............................................................................................ 73 3.3.4. Circuito C-4 “Contactos + Refrigerador” .................................................................... 76 3.3.5. Circuito C-5 “Contactos” ............................................................................................ 79 3.3.6. Circuito C-6 “Microondas”.......................................................................................... 82 3.3.7. Circuito C-7 “Lavadora” ............................................................................................. 85 3.3.8. Circuito C-8 “Lámparas + Contactos” ........................................................................ 88 3.3.9. Tablero “A” ................................................................................................................. 91 3.3.10. Bomba ....................................................................................................................... 95 3.3.11. Interruptor Principal ................................................................................................... 98 3.4. Estudio Económico. ............................................................................. 102 3.4.1. Cotización de Materiales. ........................................................................................ 102 3.4.2. Horas - Hombre ....................................................................................................... 103 3.4.3. Costo de Diseño. ..................................................................................................... 104 3.4.4. Costo Total .............................................................................................................. 105 3 Capítulo 4 ........................................................................................................... 106 Conclusiones. .................................................................................................... 106 Glosario. ............................................................................................................. 109 Índice Tablas ...................................................................................................... 119 Capítulo 1 ........................................................................................................ 119 Tabla 1.1. Efectos de los niveles de corriente en el cuerpo humano .............................119 Capítulo 2 ........................................................................................................ 119 Tabla 2.1.- Cargas de alumbrado general por tipo del inmueble. ................................... 119 Tabla 2.2.- Ajuste máximo de los dispositivos de protección contra cortocircuito y falla a tierra para circuitos derivados de motores. ............................................................................. 119 Tabla 2.3.- Aplicaciones y aislamientos de conductores de 600 volts. ........................... 119 Tabla 2.4.- Ampacidades permisibles en conductores aislados para tensiones hasta 2000 volts y 60°C a 90°C. No más de tres conductores de corriente en una canalización, cable o directamente enterrados, basados en una temperatura ambiente de 30°C. .......................... 119 Tabla 2.5.- Factores de ajuste para más de tres conductores portadores de corriente en una canalización o cable. ........................................................................................................ 119 Tabla 2.6.- Factores de Corrección basados en una temperatura ambiente de 30 °C. . 119 Tabla 2.7.- Resistencia y reactancia en corriente alterna para los cables para 600 volts, 3 fases a 60 Hz y 75 °C. Tres conductores individuales en un tubo conduit. ............................ 119 Tabla 2.8.- Tamaño mínimo de los conductores de puesta a tierra para canalización y equipos. ................................................................................................................................... 119 Tabla 2.9. Porcentaje de la sección transversal en tubo conduit y en tubería para los conductores. ............................................................................................................................ 119 Tabla 2.10.- Dimensiones de los conductores aislados y cables para artefactos. ......... 120 Tabla 2.11.- Propiedades de los conductores. ............................................................... 120 Tabla 2.12.- Dimensiones y porcentaje disponible para los conductores del área del tubo conduit (basado en la tabla 1, de este capítulo) ..................................................................... 120 Capítulo 3 ........................................................................................................ 120 Tabla 3.1 Valores Obtenidos en el levantamiento a la instalación eléctrica ................... 120 Tabla 3.2 Valores y equipos a dimensionar. ................................................................... 120 Tabla 3.3 Valores del Circuitos derivado “C1”. ............................................................... 120 Tabla 3.4 Valores del Circuitos derivado “C2”. ............................................................... 120 Tabla 3.5 Valores del Circuitos derivado “C3”. ............................................................... 120 Tabla 3.6 Valores del Circuitos derivado “C4”. ............................................................... 120 4 Tabla 3.7 Valores del Circuitos derivado “C5”. ............................................................... 120 Tabla 3.8 Valores del Circuitos derivado “C6”. ............................................................... 120 Tabla 3.9 Valores del Circuitos derivado “C7”. ............................................................... 120 Tabla 3.10 Valores del Circuitos derivado “C8”. ............................................................. 120 Tabla 3.11 Carga del tablero general “TA”. ..................................................................... 120 Tabla 3.12 Carga del tablero general “TG”. .................................................................... 120 Tabla 3.13 Valores de la bomba. .................................................................................... 120 Tabla 3.14 Carga del Interruptor Principal “ITMG”. ......................................................... 120 Tabla 3.15 Precios unitarios de los materiales que se requieren para realizar la nueva instalación en la casa habitación. ............................................................................................ 120 Tabla 3.16 Salarios Mínimos ........................................................................................... 121 Tabla 3.17 Costos de cotizaciones. ................................................................................ 121 Índice Imágenes ................................................................................................ 122 Justificación ................................................................................................... 122 Imagen 1. Representación del diagrama de pescado para determinar cuál es el origen de los problemas a nuestro proyecto de estudio. ........................................................................ 122 Índice Figuras .................................................................................................... 123 Capítulo 1 ........................................................................................................ 123 Figura 1.1 Circuito eléctrico con puesta a tierra funcional. ............................................ 123 Figura 1.2 Circuito eléctrico sin un sistema de puesta a tierra, el cual si hay una falla el usuario recibe una descarga eléctrica..................................................................................... 123 Referencias bibliográficas. ............................................................................... 124 5 Capítulo1 Instalaciones eléctricas en casa habitación. 6 1.1. Principales fallas instalación eléctrica en casa habitación. Cuando se realiza una instalación eléctrica en una casa habitación esta debe ser realizada por un ingeniero electricista en instalaciones para garantizar que dicha instalación sea segura y eficiente, de esta manera se evitaran o se reducirán de manera considerable las fallas más comunes. Puesto que se debe aplicar la normatividad correspondiente. De acuerdo al programa casa segura las principales fallas en instalaciones eléctricas son [1]. 1.1.1. Falta de puesta a tierra de las instalaciones y el equipo eléctrico que alimenta. Todo aparato o equipo eléctrico debe de estar conectado al sistema de puesta a tierra, así como, la instalación misma, ya que puede haber una falla en el aislamiento de los conductores y esto provoca que se energicen los aparatos o materiales que tienen contacto con dichos conductores y ocasionar una descarga al usuario[1]. En instalaciones de más de 15 años de antigüedad es común que no cuenten con un sistema de puesta a tierra eficiente lo cual es un gran peligro para los usuarios que habitan esas casas. En la figura 1.1 se muestra un sistema de puesta a tierra correctamente instalada, el electrodoméstico tienen una falla por la cual fluirá una corriente a tierra (falla a tierra), esta corriente siempre retornara a la fuente que la genera, en este caso la corriente retornara por el conductor de falla a tierra. 7 Figura 1.1. Circuito eléctrico con puesta a tierra funcional. [2] En la figura 1.2. Se muestra un sistema sin puesta a tierra, el electrodoméstico tienen una falla por la cual fluirá una corriente a tierra (falla a tierra), esta corriente siempre retornara a la fuente que la genera, en este caso la corriente retornara cualquier medio que ofrezca menos resistencia. Figura 1.2. Circuito eléctrico sin un sistema de puesta a tierra, el cual si hay una falla el usuario recibe una descarga eléctrica. [3] 8 De nada sirve contar con un sistema de puesta a tierra si los equipos no están conectados físicamente al suelo, ya que no habría un camino fácil para que la descarga sea drenada a tierra y el único camino seria a través del usuario.1.1.2. Falta de mantenimiento. En una instalación eléctrica debe de realizarse un mantenimiento preventivo para evitar algún tipo de falla que pueda ocasionar un accidente, desafortunadamente la mayoría de las casas son demasiado viejas y no han recibido un mantenimiento adecuado o simplemente no se les ha hecho nada desde que comenzaron a operar, por lo tanto esto provoca que los materiales comiencen a deteriorarse puesto que su vida útil de operación está por terminar o en algunos casos ya está inservible esto provoca que pueda ocurra una falla eléctrica. No hay una norma que regule con qué frecuencia o en qué casos se debe de realizar un mantenimiento a la instalación eléctrica en casa habitación sin embargo, se recomienda que se realice un mantenimiento cada cinco años para verificar que los conductores estén en buen estado y los demás equipos. En caso de aumentos de carga en los circuitos se debe de realizar un mantenimiento con mayor regularidad ya que esto puede provocar que la vida útil de los materiales se reduzca si no se tomaron las precauciones debidas para el incremento de la carga. [1] 1.1.3. Sobrecarga de los circuitos eléctricos. El sobrecargar los circuitos es la causa más común de corto circuito, ya que estos fueron dimensionados para cierta carga eléctrica. Es muy común que se use el multicontactos para poder conectar más aparatos eléctricos esto puede traer consecuencias muy peligrosas ya que se empieza a sobrecargar el circuito ocasionando que se demande más corriente eléctrica, si el circuito no está calculado para proteger la corriente eléctrica demandada puede provocarse un cortocircuito. También se puede provocar un sobrecarga de los circuitos al hacer una ampliación de la casa habitación, esto es porque se aumenta la carga eléctrica y al 9 no estar calculada por una persona calificada se pueden tener cualquier tipo de fallas la apertura de los interruptores termomagnéticos hasta un cortocircuito, por eso es importante que un ingeniero eléctrico realice los cálculos de las cargas y dejar un porcentaje de crecimiento en la carga eléctrica para evitar este tipo de problemas [1]. 1.1.4. Materiales de mala calidad. El emplear materiales de mala calidad no significa que sea un ahorro real. Si han escuchado o leído en las noticias acerca de incendios en casa habitación, bodegas, fábricas, etc. Algunos de accidentes fueron ocasionados por cortocircuito, ya que los materiales que se utilizan muchas veces en las instalaciones eléctricas no están certificados o normalizados, por consiguiente no soportan los esfuerzos térmicos que genera un cortocircuito y provocan un incendio dando como consecuencia la pérdida del inmueble y hasta pérdidas humanas. Es por eso que no se recomienda ahorrar unos cuantos pesos al momento del comprar el material eléctrico para la instalación, es preferible gastar un poco más de dinero para garantiza que los materiales son de buena calidad y se reduce de manera drástica que por un cortocircuito se produzca un incendio. Lo adecuado es que sea un ingeniero electricista el que realice la instalación eléctrica del hogar, así él se asegura que los materiales sean los adecuados para que la instalación eléctrica sea segura y duradera, no se debe descuidar el aspecto económico. De esta manera se garantiza que su ahorro será a largo plazo ya que los materiales tendrán una larga vida útil y solo se gastaría en su momento para realizar un mantenimiento preventivo. En la mayoría de casos los materiales de mala calidad son los conductores ya que es algo costoso adquirir cientos de metros para una instalación y es aquí en donde se compran los conductores que no están normalizados ya que son más baratos. Los principales riegos que se tiene al comprar conductores defectuosos son: [1] Menor espesor de aislamiento. Aislamiento de mala calidad. 10 Cobre de mala calidad. Poca flexibilidad. Estos puntos representan pérdidas económicas pues al tener poco aislamiento o que este sea de mala calidad presenta riesgos de fuga de corriente o que un cortocircuito provoque un incendio, la calidad del cobre puede provocar un aumento en la temperatura del conductor y esto ocasiona daños en el aislamiento y aumento en el pago de la energía eléctrica pues hay perdidas por efecto joule.[4] 1.2. Riesgos por fallas eléctricas Basándose en el programa Casa Segura, que presenta un estudio de la Federación de Colegios de Ingenieros Mecánicos, Electricistas, Electrónicos y de Ramas Afines de la República Mexicana A.C. (FECIME) tomando referencia la información proporcionada por el Instituto Nacional de Estadísticas y geografía (INEGI), en el año 2009 en México ocurrieron 560 muertes por electrocución, el 31.4% de estas muertes sucedieron en casa habitación, por lo que en ese año se tuvo un número de 179 muertes en los hogares mexicanos por accidente eléctrico.[5] En el 2011, el Distrito Federal registró 136 accidentes por electrocución, dando 121 personas lesionadas y 15 muertas. Estos incidentes se han ido a la alza, ya que en el 2010, solo se habían registrado 90 accidentes, por lo que podemos ver que de un año a otro se incrementó un 51% el número de accidentes eléctricos en casa habitación. Las tres demarcaciones delegacionales con mayor número de estos accidentes son: Iztapalapa con 24 accidentes, Gustavo A. Madero con 18 accidentes y Álvaro Obregón con 13 accidentes. [6] Tan solo estas tres delegaciones conjuntan más del 45 % de los accidentes registrados en el Distrito Federal. 11 Muchas personas piensan que los 127V. Que provee CFE, no son peligrosos o dañinos para el cuerpo, el verdadero problema, en este caso, son los incendios provocados por este “pequeño valor”, además de que la tensión no es la causante de los daños fisiológicos, sino la corriente que hace circular. Según la Occupational Safety And Health Administration (OSHA), es muy complicado saber a qué niveles se producen los diferentes daños físicos en las personas, pero a continuación se presenta la tabla 1.1 en la cual se registran algunas aproximaciones. [7] El problema se intensifica al sobrecargar el circuito, porque el nivel de tensión permanece siempre dentro del rango de 110V y 127V, pero la corriente en un corto circuito se dispara a niveles mucho mayores del apenas perceptible 1mA, captado en condiciones normales de funcionamiento de los 127V. Aunque no exista un aumento de corriente por alguna falla, si hay algún nivel de humedad, la corriente se incrementa de manera drástica hasta alcanzar los 120mA, los cuales ya producen daños serios a la fisiología humana. Con esto no se quiere decir que se debe estar empapado o parado en un gran charco de agua para que la condición sea tomada como húmeda, si hay una transpiración excesiva en la persona que está maniobrando en la instalación, es suficiente para recibir la descarga de corriente ya mencionada. Tabla 1.1. Efectos de los niveles de corriente en el cuerpo humano. [7] Intensidad de Corriente (en mili Amperes) Efectos Posibles en el Cuerpo Humano 1mA Nivel de percepción. Una leve sensación de hormigueo, aun así en algunas condiciones puede ser peligroso. 5mA Leve sensación de descarga; no doloroso, aunque incómodo. La persona promedio puede soltar la fuente de la corriente eléctrica. Sin embargo las reacciones involuntarias fuertes a las descargas en esta escala pueden resultar en lesiones. 6-30mA Descarga dolorosa donde se pierde el control muscular. Esta se conoce como “corriente paralizante” o “la escala bajo la cual hay que soltar la fuente”. 12 Intensidad de Corriente (en mili Amperes) Efectos Posibles en el Cuerpo Humano 50-150mA Dolor agudo, paro respiratorio, contracciones musculares severas. La persona no puede soltar la fuente. La muerte es posible. 1000-4300mA Fibrilación Ventricular(el ritmo cardiaco cesa). Ocurren contracciones musculares y daños a los nervios. La muerte es sumamente probable. 10,000mA Paro cardiaco, quemaduras severas y con toda probabilidad causa la muerte. Por lo antes mencionado, los riesgos de sufrir daños severos no están exentos en los hogares, y si se suma una instalación eléctrica deficiente y de mala calidad, el porcentaje de accidente aumenta por la poca seguridad que estas proporcionan. 13 Capítulo 2 NOM-001-SEDE- 2012 14 Introducción Para el proyecto de la instalación eléctrica de la casa habitación se toma en cuenta algunos de los artículos de los capítulos 2 y 3 de la NOM-001-SEDE-2012, aplicables a la casa habitación. No sin antes establecer el titulo 4 de la presente como base y fundamento del desarrollo. 2.1. Diseño Para el diseño de la casa habitación se basó en el criterio 4.2.1 de la NOM-001- SEDE-2012 que se menciona a continuación: “4.2.1Generalidades Para el diseño de la instalación eléctrica, deben tomarse en cuenta los siguientes factores para proporcionar: - Protección de las personas, animales y los bienes de acuerdo con 4.1. - Funcionamiento satisfactorio de las instalaciones eléctricas acorde a la utilización prevista. La información básica para la planeación de la instalación eléctrica se indica 4.2.2 al 4.2.5 los requisitos que debe cumplir el diseño de la instalación eléctrica se establece en los artículos del 4.2.6 al 4.2.12.”[8] De lo anterior se puede concluir, las instalaciones eléctricas de debe de diseñar para cumplir con la protección de las personas que la operan y un funcionamiento satisfactorio. 2.2. Acometida. De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2012 la acometida es: “Conductores que conectan la red de distribución, al punto de la recepción del suministro en la instalación de recepción del suministro”.[9] 15 Para diseñar la instalación eléctrica se debe tener en cuenta el criterio 4.2.2 de la NOM-001-SEDE-2012, que se menciona a continuación: “4.2.2 Características de la fuente de suministro o del suministrador disponible. Las instalaciones eléctricas deben diseñarse de acuerdo con las características de la fuente de suministro. La información específica de la fuente de suministro es necesaria para diseñar una instalación segura. Las características de la fuente de suministro deben incluirse en la documentación para demostrar cumplimiento con la presente NOM. Se puede afectar la seguridad de la instalación si las características del sistema cambian.” [8]. De acuerdo con el criterio 4.2.2 se deberá de checar las características de la fuente de suministro, una vez comprobadas estas características se procederá con el diseño. 2.2.1. Conductores de acometida El conductor de la acometida se calculara de acuerdo al artículo 230-42 de la NOM-001-SEDE-2012 que menciona lo siguiente: “230-42. Tamaño y ampacidad del conductor a) Generalidades. La ampacidad de los conductores de acometida antes de aplicar cualquier factor de ajuste o de corrección, no debe ser menor a lo que se indica en (1) o (2) siguiente. Las cargas se deben determinar de acuerdo con las partes C, D o E del artículo 220. La ampacidad determinará de acuerdo a 310- 15. La corriente máxima permisible de los electroductos (busway) debe ser el valor para el cual fueron aprobados: 16 1. La suma de las cargas no continúas más 125 por cierto de las cargas continuas. 2. La suma de las cargas no continuas y las cargas continuas si los conductores de acometida llegan a su dispositivo contra sobrecorriente, cuando tanto dispositivos de protección contra sobrecorriente como su ensamble estén aprobados para operar al 100 por ciento de su valor.” [10] En base al artículo 230-42 se puede formular la siguiente ecuación: (2.1) Dónde: CTI= Carga total instalada en watts Cnc= Carga no continua en watts. Cc= Carga continua en watts. Se debe tener en cuenta la capacidad y los tamaños mínimos de los conductores alimentadores en base al artículo 215-2 de la NOM-001-SEDE-2012 que a continuación se menciona: “215-2. Capacidades y tamaños mínimos del conductor. Alimentadores hasta 600 volts. Ampacidad relativa a los conductores de acometida. La ampacidad de los conductores del alimentador no debe ser menor a la de los conductores de acometida cuando los conductores del alimentador lleven el total de la carga alimentada por los conductores de acometida, con una ampacidad de 55 amperes o menos.” [11] En base al artículo 2515-2 de la NOM-001-SEDE-2012se hará una comparación para poder determinar si el conductor es apropiado: Ampacidad del Conductor de acometida ⦤ Ampacidad del conductor alimentador 17 2.3. Circuitos derivados De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2012, circuito derivado es: “Conductor o conductores de un circuito desde el dispositivo final de sobrecorriente que protege a ese circuito hasta la(s) salida(s).” [9] En los circuitos derivados se deberán de instalar cargas tal y como lo indica el artículo 210-11 de la NOM-001-SEDE-2012 que a continuación se menciona: “210-11. Circuitos derivados requeridos. Se deben instalar circuitos derivados para iluminación y para aparatos, incluidos aparatos operados a motor, para alimentar las cargas de acuerdo a 220-10. Además, se deben instalar derivados para cargas especificadas no cubiertas por 210-10 cuando se requiera en cualquier otra parte de esta NOM, y para cargas de unidades de viviendas, como se especifica en 210-11 (c). a) Número de circuitos derivados. El número mínimo de circuitos derivados se debe determinar a partir de la carga total calculada y del tamaño o la capacidad nominal de los circuitos utilizados. En todas las instalaciones, el número de circuitos debe ser suficiente para alimentar la carga servida. En ningún caso la carga, en cualquier circuito, excederá la máxima especificada en 220-18. b) Carga distribuida uniformemente entre circuitos derivados. Cuando la carga se calcule con base en voltampere por metro cuadrado, el sistema de alambrado hasta inclusive el tablero de distribución del circuito derivado, se debe dimensionar para servir como mínimo a la carga calculada. Esta carga debe estar distribuida uniformemente, dentro del tablero de distribución, entre los circuitos derivados de varias salidas. Solo se requiere instalar los dispositivos de protección contra sobrecorriente de 18 los circuitos derivados y los circuitos necesarios para alimentar la carga conectada. c) Unidades de vivienda 1. Circuitos derivados para aparatos pequeños. Además del número de circuitos derivados exigidos en otras partes de esta sección, se deben instalar dos o más circuitos derivados de 20 amperes para aparatos pequeños, para los contactos especificados en 210-52 (b). 2. Circuitos derivados para lavadora. Además del número de circuitos derivados exigidos en otras partes de esta sección, se debe instalar al menos un circuito derivado de 20 amperes para alimentar los contactos de la lavadora que se exigen en 210-52 (f). Este circuito no debe tener otras salidas. 3. Circuitos derivados para cuartos de baño. Además del número de circuitos derivados exigidos en otras partes de esta sección, se debe instalar al menos un circuito derivado de 20 amperes para alimentar los contactos del cuarto de baño. Estos circuitos no deben tener otras salidas. Excepción 1: Esta subsección (c), no es aplicable a unidades de vivienda popular de hasta 60 m2. Excepción 2: Cuando un circuito de 20 amperes alimenta un solo cuarto de baño, se permitirán otras salidas para otros equipos dentro del mismo cuarto de baño de acuerdo con 210-23(a)(1) y (a)(2).” [12] Una vez establecidos los circuitos derivados que deben instalarse se calcula los circuitos mínimos de alumbrado de acuerdo al artículo 220-12 de la NOM-001-SEDE-2012 que se menciona a continuación: 19 “220-12. Cargas de alumbrado para lugares específicos. La carga mínima de alumbrado por cada metro cuadrado de superficie del piso, debe ser mayor o igual que la especificada en la tabla 220-12 para los lugares especificados indicados en la misma. El área del piso de cada planta debe de calcularse a partir de las dimensiones exteriores del edificio, unidad de vivienda u otras involucradas. Para las unidades de vivienda, el área calculada del piso no debe incluir los patios abiertos, las cocheras ni los espacios no utilizados, o sin terminar, que no sean adaptables para su uso futuro. Nota: Los valores unitarios de estos calculados se basan en consideraciones de carga mínima y un factor de potencia del 100 por ciento y puede ser que no provean la capacidad suficiente para la instalación considerada.” [13] Para tener más claro lo indicado en el artículo 220-12 se muestra la tabla 2.1 la cual nos indica los valores de carga unitaria por el tipo de inmueble. Tabla 2.1.- Cargas de alumbrado general por tipo del inmueble.[36] Tipo del inmueble Carga unitaria (VA/m 2 ) Bancos 39 b Casas de huéspedes 17 Clubes 22 Cuarteles y auditorios 3 Depósitos(almacenes) 39 b Edificios industriales y comerciales(lugares de almacenamiento) 22 Escuelas 33 Estacionamientos comerciales 6 Hospitales 22 Hoteles y moteles, incluidos apartamentos sin cocineta 22 Iglesias 11 Juzgados 22 Lugares de almacenamiento 3 Peluquería y salones de belleza 33 20 Tipo del inmueble Carga unitaria (VA/m 2 ) Restaurantes 22 Tiendas 33 Unidades de vivienda a 33 En cualquiera de las construcciones anteriores, excepto en viviendas unifamiliares y unidades individuales de vivienda bifamiliares y multifamiliares En cualquiera de las construcciones anteriores, excepto en viviendas unifamiliares y unidades individuales de vivienda bifamiliares y multifamiliares Vestíbulos, pasillos, closet, escaleras 6 Lugares de reunión y auditorios 11 Bodegas 3 a Ver 220-14(j) b Ver 220-14(k) En base a los artículos 220-11 y 220-12 se pueden formular las siguientes ecuaciones en las cuales se determinaran los siguientes cálculos: 2.3.1. Carga máxima en el área del inmueble La siguiente ecuación determina el cálculo en voltampere del área total del inmueble: [ ] (2.2) Dónde: Carga unitaria.= Valor obtenido en VA/m2 de la tabla 2.1 de acuerdo al inmueble. A = Área de piso total del inmueble VA = Unidad de medida, en voltampere 2.3.2. Carga máxima por circuito en VA. La siguiente ecuación determina el cálculo en voltampere que nos puede proporcionar un circuito derivado: 21 [ ] (2.3) Dónde: VF-N= Tensión fase a neutro CITM.= Capacidad del interruptor termomagnético, en Ampere. VA = Unidad de medida, en voltampere. 2.3.3. Número mínimo de circuitos derivados para alumbrado De acuerdo a las ecuaciones 2.2 y 2.3 se puede formular la ecuación 2.4 para obtener el número mínimo de circuitos derivados para alumbrado [ ] [ ] (2.4) Dónde: N° m.c.d. = Número mínimo de circuitos derivados para alumbrado. Una vez establecido el número mínimo de circuitos derivados de alumbrado se procede a determinar los ajustes tal y como indica el artículo 210-19 de la NOM- 001-SEDE-2012 que se mencionan a continuación: “210-19. Conductores. Ampacidad y tamaño mínimo. Circuitos derivados de hasta 600 volts. a) General. Los conductores de los circuitos derivados deben tener una ampacidad no menor que la correspondiente a la carga máxima que será alimentada. Cuando un circuito derivado suministra cargas continuas o una combinación de cargas continuas y no continuas, el tamaño mínimo del conductor del circuito derivado, antes de la aplicación de cualquier factor de ajuste de corrección, deberá tener una ampacidad permisible no menor que la carga no continúa más el 125% de la carga continua. 22 1. Circuitos derivados con más de un contacto. Los conductores de circuitos derivados que alimentan más de un contacto para cargas portátiles conectadas por cordón y clavija, deben tener una ampacidad no menor a la capacidad nominal del circuito derivado.”[14] Los circuitos derivados se tienen que proteger tal y como indica el artículo 210-20 de la NOM-001-SEDE-2012 que se mencionan a continuación: “210-20. Protección contra sobrecorriente. Los conductores de circuitos derivados y los equipos deben estar protegidos de cargas continuas y no-continuas, la capacidad nominal de los dispositivos de sobrecorriente no deber ser menor a la carga no-continua más el 125% por ciento de la carga continua.” [14] 2.3.4. Cálculo de la corriente nominal. En base a los artículos anteriores se procede a determinar la corriente nominal para posteriormente hacer los ajustes necesarios en las cargas continuas y no- continuas. Para el cálculo de la corriente nominal del circuito se permitirá que sean calculadas por la siguiente ecuación [29, 34,35]: (2.5) Dónde: In= Corriente nominal, en ampere. P= Potencia activa, en watts. V= Tensión, en volts. F.P.= Factor de potencia. 2.3.5. Cálculo de la corriente nominal ajustada en cargas continúas. Se permitirá que sean calculadas por la siguiente ecuación: Icontinua 1.25 In (2.6) 23 Dónde: Icontinua= Corriente de una carga continua en ampere 2.3.6. Cálculo de la corriente nominal ajustada en cargas no continúas. Se debe de ajustar la corriente usando la siguiente ecuación: Incontinuo (2.7) Dónde: Incontinua= Corriente de una carga no continua, en ampere Para determinar la capacidad de los interruptores de los circuitos derivados se toma en cuenta el artículo 210-23 de la NOM-001-SEDE-2012 que se mencionan a continuación: “210-23. Cargas permisibles. En ningún caso la carga debe exceder a la capacidad nominal del circuito derivado. Está permitido que el circuito derivado individual alimente cualquier carga dentro de su valor nominal. Un circuito derivado que suministre energía a dos o más contactos o salidas, sólo debe alimentar las cargas de acuerdo con su tamaño, como se especifica en (a) hasta (d) y como se resume en 210- 24 y en la tabla 210-24. a) Circuitos derivados de 15 y 20 amperes. Se permite que los circuitos derivados de 15 o 20 amperes alimenten a unidades de alumbrado, otros equipos de utilización o una combinación de ambos y debe cumplir con lo que se establece en (1) y (2) siguientes. Excepción: los circuitos derivados para aparatos pequeños, los circuitos derivados para lavadora y los circuitos derivados para cuartos de baño exigidos para las unidades de vivienda en 210-11(c)(1), (c)(2) 24 y (c)(3), sólo deben alimentar las salidas de contactos especificadas en esta sección. 1. Equipo conectado con cordón y clavija que no está fijo en un lugar. La carga nominal de cualquier equipo individual de utilización conectado mediante cordón y clavija que no esté fijo en un lugar no debe superar el 80 por ciento de la capacidad nominal en amperes del circuito derivado. 2. Equipo de utilización fijo en un lugar. La carga nominal total del equipo de utilización fijo en un lugar, que no sean luminarias, no debe superar el 50% de la capacidad nominal en amperes del circuito derivado, cuando también se alimenten unidades de alumbrado o equipos de utilización conectados con cordón y clavija no fijos en un sitio, o ambos. [14] El artículo 210-23 nos indica que se permite utilizar interruptores de 15 y 20 Amperes en unidades de alumbrado o en combinación con contactos, así como equipo fijo no deberá de superar el 80% de la capacidad del circuito derivado. Para la sección de cálculos se debe de tener en cuenta el artículo 220-5 de laNOM-001-SEDE-2012 que se mencionan a continuación: “220-5. Cálculos a) Tensiones. Si no se especifican otras tensiones, para el cálculo de cargas del alimentador y de los circuitos derivados, deben aplicarse las tensiones de 120, 120/240, 220Y/127, 208/120, 220, 240, 347, 440, 460, 480Y/277, 480, 600Y/347 y 600 volts. b) Fracciones de un ampere. Cuando los cálculos den como resultado una fracción decimal se permitirá redondear al ampere entero más cercano. Cuando la fracción es menor a .5 se redondeara hacia abajo.” [15] 25 Lo anterior se puede entender que los cálculos en los circuitos derivados se deben de realizar de aplicando las tensiones mencionadas en el artículo 220-5, de igual forma en la sección de cálculos se permitirá el redondeo de los resultados que den una fracción decimal. Para determinar las cargas en salidas de contactos se tomara en cuenta el artículo 220-14 de la NOM-001-SEDE-2012 que se mencionan a continuación: “220-14. Otra cargas para todo tipo de construcciones. En todas las construcciones, la carga mínima de cada salida de contacto de uso general y salidas no utilizadas para alumbrado general, no debe ser menor a las calculadas en (a) hasta (I) siguiente, las cargas indicadas se basan en la tensión de los circuitos derivados: a) Luminarias. Una salida que alimenta luminarias se debe calcular con base en el valor máximo en voltampere del equipo y las lámparas para las que este designada dicha luminaria. i) Salidas para contactos. Excepto como se establece en (j) y (k) siguiente, las salidas de contactos se deben de considerar cuando menos de 180 voltampere para cada contactos sencillo o múltiple instalados en el mismo yugo. Un contacto múltiple compuesto de cuatro o más contactos, se debe calcular con no menos de 90 voltampare por cada contacto. Esta disposición no se debe aplicar a salidas para contactos especificadas en 210- 11c)(1) y (c )(2).”[13] De acuerdo al artículo 220-14 los contactos se deben calcular con un máximo valor de 180 VA y los circuitos que alimentan luminarias se calcularan de acuerdo a valor máximo del equipo. 26 2.4. Motores, Circuitos de motores y controladores Dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica. En base a la tabla 2.2, se determina el valor en porcentaje para la selección de la protección contra cortocircuito. A continuación se muestra tabla. Tabla 2.2.- Ajuste máximo de los dispositivos de protección contra cortocircuito y falla a tierra para circuitos derivados de motores [33] Tipo de motor En porcentaje de la corriente a plena carga Fusible sin retardo de tiempo 1 Fusible de dos elementos 1 (con retardo de tiempo) Interruptor automático de disparo instantáneo Interruptor Automático de tiempo inverso 2 Motores monofásicos 300 175 800 250 Motores polifásicos de corriente alterna distintos a los de rotor devanado 300 175 800 250 De jaula de ardilla: diferentes de los de diseño B energéticamente eficientes 300 175 800 250 De diseño B energéticamente eficientes 300 175 1100 250 Sincrónicos 3 300 175 800 250 Con rotor devanado 150 150 800 150 De corriente continua (tensión constante) 150 150 250 150 Para algunas excepciones a los valores especificados, ver 430-54. 1 Los valores de la columna fusible sin retardo de tiempo se aplican a fusibles de Clase CC de acción retardada. 27 2 Los valores de la última columna también cubren los valores nominales de los interruptores automáticos de tiempo inverso no ajustables, que se pueden modificar como se describe en 430- 52(c)(1), Excepción 1 y. 2. 3 Los motores sincrónicos de bajo par y baja velocidad (usualmente 450 rpm o menos), como los utilizados para accionar compresores alternativos, bombas, etc. que arrancan sin carga, no requieren que el valor nominal de los fusibles o el ajuste de los interruptores automáticos sea mayor al 200 por ciento de la corriente a plena carga. En base al artículo 430-32(a) (1) de la NOM-001-SEDE-2012, se determinar el valor en porcentaje para dimensionar la protección contra sobrecarga, el cual se menciona a continuación: “430-32. Motores de servicio continúo. a) De más de 746 watts (1 hp). Todos los motores de servicio continuo de más de 746 watts (1 hp nominal) deben estar protegidos contra sobrecargas por uno de los medios indicados en (1) hasta (4) siguientes: 1) Dispositivo separado de protección contra sobrecarga. Un dispositivo separado de protección contra sobrecarga que sea sensible a la corriente del motor. Este dispositivo se debe seleccionar para que se dispare o debe tener valor nominal no mayor al siguiente porcentaje del valor nominal de corriente de plena carga, de la placa de características del motor: Motores con un factor de servicio marcado de 1.15 o más 125 por ciento Motor con un aumento de temperatura marcado de 40°C o menos 125 por ciento Todos los demás motores 115 por ciento” [32] En base al artículo 430-22 de la NOM-001-SEDE-2012, se determinar el valor en porcentaje para dimensionar el conductor que alimenta el motor, el cual se menciona a continuación: 28 “430-22. Un solo motor. Los conductores que alimenten un solo motor usado en una aplicación de servicio continuo, deben tener ampacidad no menor al 125 por ciento del valor nominal de corriente de plena carga del motor, como se determina en 430-6(a)(1), o no menos a la especificada a continuación.” [31] Para dimensionar el circuito que alimenta un motor se debe de tomar en cuenta los artículos antes mencionados. 2.4.1. Protección contra corto circuito Se selecciona el porcentaje de la tabla 2.2 de acuerdo a la corriente nominal del motor, el tipo de motor y las características del interruptor, La siguiente ecuación nos indica la corriente la cual debe de ser igual o menor a la capacidad del interruptor termomagnético. Ipcc Pcc In (2.8) Dónde: Ipcc= Corriente para el ajuste máximo de los dispositivos contra cortocircuito Pcc=Porcentaje de la corriente a plena carga. In=Corriente nominal, en ampere 2.4.2. Protección contra sobre corriente Se selecciona el porcentaje del artículo 430-32(a) (1) de la NOM-001-SEDE-2012 de acuerdo a la corriente nominal del motor, el tipo de motor, La siguiente ecuación nos indica la corriente la cual no debe de menor a la capacidad del interruptor termomagnético. Ipcsc P In (2.9) Dónde: Ipcsc= Corriente para el ajuste máximo de los dispositivos contra cortocircuito Pcsc=Porcentaje de la corriente en servicio continuo In=Corriente nominal, en ampere 29 Conductor alimentador De acuerdo al artículo 430-22 de la NOM-001-SEDE-2012. La siguiente ecuación indica la corriente la cual no debe de ser menor a la ampacidad en la terminal y en la temperatura máxima admisible. Icond 125 In (2.10) Por lo tanto Icond Iajustada (2.11) Dónde: Icond= Corriente para determinar la ampacidad de conductor. Pcsc=Porcentaje de la corriente en servicio continuo. In=Corriente nominal, en ampere. 2.5. Conductores. De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2012 el conductor con aislamiento es: “Conductor rodeado de un material de composición y espesor reconocido en esta NOM con aislamiento eléctrico.” [9] Para seleccionar los conductores se debe de tomar como base el criterio 4.2.6 de la NOM-001-SEDE-2012 que a continuación se menciona: “4.2.6 Área de la sección transversal de los conductores. El área de la sección transversal de los conductores debe determinarse tanto para operación normal como para condiciones de falla en función: - De su temperatura máxima admisible - De la caída de tensión admisible.” [8] 30 En base al criterio 4.2.6 de la NOM-001-SEDE-2012, los conductores se deben se seleccionarde acuerdo a su operación normal y a sus condiciones de falla. Los conductores deben ser apropiados de acuerdo al uso permitido de tal y como lo establece el artículo 310-10 de la NOM-001-SEDE-2012 el cual se mencionan a continuación: “310-10. Usos permitidos. Se permitirá el uso de los conductores descritos en 310-104 en cualquiera de los métodos de alumbrado cubiertos en el capítulo 3, y como se especifica en sus respectivas tablas y como se permita en otras partes de esta NOM. Nota: el aislamiento termoplástico se puede endurecer a temperaturas menores a -10 °C. A temperatura normal, el aislamiento termoplástico también se puede deformar si está sometido a presiones, como en los puntos de soporte. Si se utilizaran aislantes termoplástico es en circuitos de corriente continua en lugares mojados, se puede producir una electroósmosis entre el conductor y el aislante.”[16] En las indicaciones del artículo 310-10 el conductor se debe seleccionar en base al artículo 310-104 de la NOM-001-SEDE-2012 que se mencionan a continuación: “310-104. Construcción y aplicación de los conductores. Los conductores aislados deben cumplir las disposiciones aplicables de las tablas 310-104 (a) a 310-104(e). Nota: Los aislamientos termoplásticos se pueden endurecer a temperaturas menores a -10°C. A temperatura normal, los aislamientos termoplásticos se pueden deformar si están sometidos a presión, tal como en los puntos de soporte. Si se utilizan aislantes termoplásticos en circuitos de corriente continua en lugares mojados, se pueden producir electroendósmosis entre el conductor y el aislamiento.”[17] 31 A continuación se muestra la tabla 2.3, la cual sirve para checar los tipos de conductores, aislamiento y si temperatura máxima del conductor. Tabla 2.3.- Aplicaciones y aislamientos de conductores de 600 volts. [37] Nombre genérico Tipo Temperat ura máxima del conducto r Aplicació n prevista Aislamiento Recubrimien to externo 1 Etileno-propilenofluorado FEP o FEP B 90°C Lugares secos y húmedos Etileno- propilenofluorado Ninguno 200°C Lugares secos Trenza de fibra de vidrio Para aplicacion es especiales 2 Trenza de fibra de vidrio u otro material trenzado. Aislamiento mineral ( con cubierta metálica) MI 90°C Lugares secos y mojados Oxido de magnesio 3 Cobre o aleación de acero 250°C Para aplicacion es especiales 2 Termoplásticos resistente a la humedad, al calor y al aceite MI 60°C Alambrado de máquinas herramient a en lugares mojados Termoplástico retardante a la humedad, al calor y al aceite. Ninguno, cubierta de naylon o equivalente. 90°C Alambrado de máquinas herramient a en lugares secos Papel 85°C Para conductor es subterráne os de acometida Papel Cubierta de plomo 32 Nombre genérico Tipo Temperat ura máxima del conducto r Aplicació n prevista Aislamiento Recubrimien to externo 1 Perfluoroalcoxi PFA 90°C Lugares secos y húmedos Perfluoroalzoxi Ninguno 200°C Lugares secos y aplicacion es especiales 2 Perfluoroalcoxi PFA H 250°C Solo para lugares secos, solo para cables dentro de aparatos o dentro de aparatos de canalizaci ones conectado s a aparatos (solo de niquel o de cobre recubierto s de niquel) Perfluoroalcoxi Ninguno Termofijo RHH 90°C Lugares secos y húmedos Recubiertos no metalicos resistentes a la humedad y retardantes a la flama 1 Termofijos resistentes a la humedad RHW 75°C Lugares secos y mojados Termofijos resistente a la humedad y retardante a la flama Recubrimient o no metálico, resistente a la húmeda y retardante a la flama 4 RHW -2 90°C Hule silicón SA 90°C Lugares secos y Hule silicón Trenza de fibra de vidrio 200°C 33 Nombre genérico Tipo Temperat ura máxima del conducto r Aplicació n prevista Aislamiento Recubrimien to externo 1 húmedos u otro material Termofijo SIS 90°C Solo para alambrado de tableros Termofijoretardante a la flama Ninguno Termoplastico y malla externa de material fibroso TBS 90°C Solo para alambrado de tableros Termoplástico Recubrimient o no metalicoretar dante a la flama Politetra-fluoroetileno TFE 250°C Solo para lugares secos, solo para cables dentro de aparatos o dentro de canalizaci ones conectada s a aparatos (solo de níquel o de cobre recubierto de níquel) Pilitetra-fluoroetileno Ninguno Termoplastico con cubierta de nylon, resistente a la humedad, al calor y la propagación de la flama THH N 90°C Lugares secos Termoplásticoretarda nte a la flama y resistencia a la humedad y al calor Cubierta de nylon o equivalente Termoplástico resistente a la humedad al calor y retardante a la flama THH W 75°C Lugares mojados Termoplástico retardante a la flama y resistente al calor y la humedad. Ninguno 90°C Lugares secos Termoplástico resistente a la humedad, al calor, retardante THH W-LS 75 Lugares secos y Termoplástico resistentea la Ninguno 34 Nombre genérico Tipo Temperat ura máxima del conducto r Aplicació n prevista Aislamiento Recubrimien to externo 1 a la flama, de emisión reducida de humos y gas acido mojados humedad, al calor, retardante a la flama, deemisión reducida Termoplástico con cubierta de nylon, resistente al calor, a la humedad y retardante a la flama. THW N 75 °C Lugares secos y húmedos Termoplástico con cubierta de nylon, resistente al calor, a la humedad y retardante a la flama. Cubierta de nylon o equivalente THW N-2 90 °C Termoplástico resistente a la humedad y retardante a la flama. TW 60 °C Lugares secos y mojados Termoplástico resistente a la humedad y retardante a la flama. Ninguno Cable monoconductor subterráneo y circuitos derivados de un solo conductor (para cables de tipo UF con más de un conductor, ver el Artículo 340) UF 60 °C Ver el Artículo 340 Resistente a la humedad 4 Integrado con el aislante 75 °C 5 Resistente a la humedad y al calor Cable de acometida subterránea de un solo conductor USE 75 °C Ver el Artículo 340 6 Resistente al calor y a la humedad Recubrimient o no metálico resistente a la humedad Termofijoretardante a la flama USE- 2 90 °C Lugares mojados Termoplástico retardante a la flama Ninguno Termofijoretardante a la flama y resistente al calor y a la humedad XHH 90 °C Lugares secos yhúmedos Termofijoretardantea la flama y resistente al calory a la humedad Ninguno 35 Nombre genérico Tipo Temperat ura máxima del conducto r Aplicació n prevista Aislamiento Recubrimien to externo 1 Termofijoretardante a la flama y resistente al calor y a la humedad XHH W 90 °C Lugares secos y húmedos Termofijoretardante a laflama y resistente al calory a la humedad Ninguno 75 °C Tetrafluoroetilenomodificadoc onetileno. Z 90 °C Lugares secos y aplicacion es especiales 2 Tetrafluoroetilenomo dificado con etileno. Ninguno 150 °C Tetrafluoroetileno modificado conetileno. ZW 75 °C Lugares húmedos Tetrafluoroetilenomo dificado con etileno. Ninguno 90 °C Lugares secos y mojados 150 °C Lugares secos y aplicacion es especiales 2 ZW-2 90 °C Lugares secos y mojados NOTAS: 1. Algunos aislamientos no requieren recubrimiento exterior. 2. Cuando las condiciones de diseño requieren que la temperatura máxima de operación del conductor sea superior a 90 °C. 3. Para circuitos de señalización que permiten un aislamiento de 300 volts. 4. Incluye una cubierta integral.5. Para limitación de ampacidad, véase 340-80. 6. Para cables con un recubrimiento no metálico sobre conductores individualmente aislados con hule con una cubierta de aluminio o una cubierta de plomo o en cables multiconductores con algún tipo de estas cubiertas metálicas, no se requiere que sean retardantes de la flama. Para los cables de tipo MC, véase 330-104. Para los cables de recubrimiento no metálico, véase el Artículo 334, Parte C. Para los cables tipo UF, véase el Artículo 340, Parte C Se permite que los tipos de cables para utilizarse en temperaturas de operación 90º C en lugares secos y mojados se marquen con elsufijo "-2" por ejemplo: THW-2, XHHW-2, RHW-2, etc. Los cables con aislamiento termofijo, sin contenido de halógenos, pueden tener un grabado “LS0H”. Los cables que se graban como “LS” son no propagadores del incendio y de baja emisión de humos. 36 Se debe de tener en cuenta que los conductores deben ser de cobre o algún material que esté indicado en la NOM-001-SEDE-2012, para checar esta indicación el artículo 110-5 de la NOM-001-SEDE-2012 lo menciona a continuación: “110-5. Conductores. Los conductores normalmente utilizados para transportar corriente deben der de cobre, a no ser que en esta NOM, se indique otra cosa. Si no se especifica el material del conductor, el material y las secciones transversales que se indiquen en esta NOM se debe aplicar como si fueran conductores de cobre. Si se utilizan otros materiales, los tamaños deben cambiarse conforme a su equivalente en cobre como se señala en 310-15.”[18] Para la descripción de los calibres de los conductores en la memoria y en el diagrama unifilar se coloca según lo indicado en el artículo 110-16 de la NOM-001- SEDE-2012 que a continuación se menciona: “110-6. Designación (tamaño) de los conductores. Los tamaños de los conductores se indican como designación y se expresan en milímetros cuadrados y opcionalmente su equivalente en AWG (American WireGage) o en mil circular mil (kcmil).” [18]. De lo anterior los conductores se deben de proteger contra sobrecorriente como lo indica el artículo 310-15, d) de la NOM-001-SEDE-2012 que a continuación se menciona: “310-15 d) protección contra sobre corriente. Cuando las capacidades nominales o el ajuste de los dispositivos de protección contra sobrecorriente no corresponden con las capacidades nominales con los valores de ajuste permitidos para esos conductores, se permite tomar los valores inmediatamente superiores según lo establecido en 240 - 3(b) y 240 -3(c).” [16] 37 La ampacidad de los conductores se debe de checar por las limitaciones de su temperatura de operación tal y como lo indica el artículo 110-14 c) de la NOM-001- SEDE-2012 que a continuación se menciona: “110-14, c). Limitaciones por temperatura. La temperatura nominal de operación del conductor, asociada con si ampacidad, debe seleccionarse y coordinarse de forma que no exceda la temperatura nominal más baja de cualquier terminal, conductor o dispositivo conectado. Se permite el uso de los conductores con temperatura nominal mayor que la especificada para las terminales, cuando se utilizan factores de ajuste por temperatura o de corrección por ampacidad o ambos. 1. Disposiciones para el equipo. La determinación de las disposiciones para las terminales del equipo se deben basar en 110-14(c)(1)(a) o (c)(1)(b). A menos que el equipo esté aprobado y marcado de forma diferente, la ampacidad del conductor utilizada para determinar las disposiciones para los terminales del equipo se debe basar en la Tabla 310-15(b)(16) y según las modificaciones adecuadas de 310-15(b)(7).” [18] De acuerdo al artículo anterior, la ampacidad de los conductores en la terminal se checa de la siguiente manera, los conductores menores de 100 Amperes se deben de seleccionar a 60°C y los conductores mayores de 100 Amperes se deben seleccionar a 75°C a continuación se muestra la tabla 2.4 38 Tabla 2.4.- Ampacidades permisibles en conductores aislados para tensiones hasta 2000 volts y 60°C a 90°C. No más de tres conductores de corriente en una canalización, cable o directamente enterrados, basados en una temperatura ambiente de 30°C. [38] Tamaño o designación Temperatura nominal del conductor [véase la tabla 310-104(a)] 60°C 75°C 90°C 60°C 75°C 90°C mm 2 AWG o kcmil Tipos TW, UF Tipos RHW, THHW, THHW-LS, THW, THW- LS, THWN, XHHW, USE, ZW Tipos TBS, SA, SIS, FEP, FEPB, MI, RHH, RHW-2, THHN, THHW, THHW-LS, THW-2, THWN-2, USE-2, XHH, XHHW, XHHW-2, ZW-2 TIPOS UF TIPOS RHW, XHHW, USE TIPOS SA, SIS, RHH, RHW-2, USE- 2, XHH, XHHW, XHHW-2, ZW-2 0.824 18** - - 14 - - - 1.31 16** - - 18 - - - 2.08 14** 15 20 25 - - - 3.31 12** 20 25 30 - - - 5.26 10** 30 35 40 - - - 8.37 8 40 50 55 - - - 13.3 6 55 65 75 40 50 55 21.2 4 70 85 95 55 65 75 26.7 3 85 100 115 65 75 85 33.6 2 95 115 130 75 90 100 42.4 1 110 130 145 85 100 115 53.49 1/0 125 150 170 100 120 135 67.43 2/0 145 175 195 115 135 150 85.01 3/0 165 200 225 130 155 175 107.2 4/0 195 230 260 150 180 205 127 250 215 255 290 170 205 230 152 300 240 285 320 195 230 260 177 350 260 310 350 210 250 280 203 400 280 335 380 225 270 305 253 500 320 380 430 260 310 350 304 600 350 420 475 285 340 385 355 700 385 460 520 315 375 425 380 750 400 475 535 320 385 435 405 800 410 490 555 330 395 445 39 Tamaño o designación Temperatura nominal del conductor [véase la tabla 310-104(a)] 60°C 75°C 90°C 60°C 75°C 90°C mm 2 AWG o kcmil Tipos TW, UF Tipos RHW, THHW, THHW-LS, THW, THW- LS, THWN, XHHW, USE, ZW Tipos TBS, SA, SIS, FEP, FEPB, MI, RHH, RHW-2, THHN, THHW, THHW-LS, THW-2, THWN-2, USE-2, XHH, XHHW, XHHW-2, ZW-2 TIPOS UF TIPOS RHW, XHHW, USE TIPOS SA, SIS, RHH, RHW-2, USE- 2, XHH, XHHW, XHHW-2, ZW-2 456 900 435 520 585 355 425 480 507 1000 455 545 615 375 445 500 633 1250 495 590 665 405 485 545 760 1500 525 625 705 435 520 585 887 1750 545 650 735 455 545 615 1013 2000 555 665 750 470 560 630 *Vease 310-15(b)(2) para los factores de corrección de la ampacidad cuando la temperatura es diferente de 30°C **Vease 240-4(d) para limitaciones de protección contra sobrecorriente del conductor. Para determinar el factor de agrupamiento a utilizar para más de 3 conductores portadores de corriente en una canalización, se utiliza la tabla 2.5 que a continuación se muestra: Tabla 2.5.- Factores de ajuste para más de tres conductores portadores de corriente en una canalización o cable. [39] Número de conductores¹ Porcentaje de los valores en las tablas 310-15(b)(16) a 310- 15(b)(19), ajustadas para temperatura ambiente, si es necesario. 4-6 7-9 10-20 21-30 31-40 41 y más 80 70 50 45 40 35 ¹Es el número total de conductores en la canalización o cable ajustado de acuerdo con 310- 15(b)(5) y (6). 40 Para determinar el factor de corrección por temperatura, se utiliza la tabla 2.6, que se muestra a continuación: Tabla 2.6.- Factores de Corrección basados en una temperatura ambiente de 30 °C. [40] Para temperaturas ambiente distintas de 30 °C, multiplique las anteriores ampacidades permisibles por el factor correspondiente de los que se indican a continuación: Temperatura ambiente (°C) Rango de temperatura del conductor 60 °C 75 °C 90 °C 10 o menos 11-15 16-20 21-25 1.29 1.22 1.15 1.08 1.20 1.15 1.11 1.05 1.25 1.12 1.08 1.04 26-30 31-35 36-40 41-45 1.00 0.91 0.82 0.71 1.00 0.94 0.88 0.82 1.00 0.96 0.91 0.87 46-50 51-50 56-60 61-65 0.58 0.41 - - 0.75 0.67 0.58 0.47 0.82 0.76 0.71 0.65 66-70 91-75 76-80 81-85 - - - - - - - - 0.58 0.50 0.41 0.29 Para el cálculo de los conductoresse determina por su temperatura admisible, ampacidad en la terminal y caída de tensión, de acuerdo a las indicaciones de todos los artículos mencionados con anterioridad. 2.5.1. Por su temperatura máxima admisible. a) Temperatura de operación del aislamiento con base a la tabla 2.3. Se determina la temperatura máxima de operación del aislamiento, en lugar seco o lugar mojado ya sea el caso. b) Determinar un factor de corrección por agrupamiento de acuerdo al número de conductores portadores de corriente con base a la tabla 2.5. 41 Se debe seleccionar el porcentaje de acuerdo al número de conductores portadores de corriente en una canalización, el cual se define como factor de agrupamiento (F.A.). c) Determinar un factor de corrección por temperatura con base a la tabla 2.6. Basándose en una temperatura ambiente de 30°Cse debe seleccionar el factor de corrección de acuerdo a la temperatura en el inmueble, el cual se definirá como factor de temperatura (F.T.). En base a los anteriores incisos se establecer las siguientes ecuaciones: Para circuitos con una carga continua, se toma la ecuación 2.6, para determinar la corriente ajustada por la temperatura máxima. Iajustadac (2.12) Dónde: Iajustadac= Corriente ajustada de carga continua. F.A.= Factor de agrupamiento F.T= Factor de temperatura Para circuitos con una carga no continua, se toma la ecuación 2.7, para determinar la corriente ajustada por la temperatura máxima. Iajustadanc (2.13) Dónde: Iajustadanc= Corriente ajustada de carga no continua. F.A.= Factor de agrupamiento F.T= Factor de temperatura Para seleccionar el conductor adecuado se deberá de checar la ampacidad del conductor de acuerdo a la su temperatura de operación. 42 Se selecciona el conductor en la tabla 2.4, con su temperatura de operación(T.O.),el conductor es adecuado si cumple con siguiente comparación: Ampacidad del conductor ⦥In Dónde: Ampacidad del conductor= Conductor seleccionado de acuerdo su temperatura de operación. In= Corriente nominal en ampere. a) Para cargas continuas El conductor se selecciona en base a su temperatura de operación de 60°C, 75°C o 90°C ya sea el caso, utilizando la tabla 2.4, el conductor se debe de checar si cumple de acuerdo a la comparación: Ampacidad del conductor ⦥ Iajustadac Dónde: Ampacidad del conductor= Conductor seleccionado de acuerdo su temperatura de operación. Iajustadac= corriente ajustada en cargas continuas en ampere. b) Para cargas no continuas De acuerdo en el artículo 110-14 se deberá de basar en las disposiciones para las terminales de los equipos a 60° para conductores menores a 100 A. y 75°C para conductores mayores a 100 A., utilizando la tabla 2.4, el conductor se debe de checar si cumple de acuerdo a la comparación: Ampacidad del conductor ⦥Iajustadanc Dónde: Ampacidad del conductor= Conductor seleccionado de acuerdo su temperatura de operación. Iajustadanc= corriente ajustada en cargas no continuas en ampere. 43 2.5.2. Por su ampacidad en la terminal. Para seleccionar el conductor adecuado se deberá de checar la ampacidad del conductor en la terminal. De acuerdo en el artículo 110-14 se debe basar en las disposiciones para las terminales de los equipos a 60° para conductores menores a 100 A. y 75°C para conductores mayores a 100 A. Se determina el conductor en la tabla 2.4, el conductor es adecuado si cumple con siguiente comparación: Ampacidad del conductor ⦥In Dónde: Ampacidad del conductor= Conductor seleccionado de acuerdo a la ampacidad en las terminales In= Corriente nominal, en ampere. 2.5.3. Por su caída de tensión admisible a) De acuerdo a la Nota 2 del artículo 215-2, 4) y nota 4 del artículo 210-19, a)1)los conductores alimentadores serán seleccionados con un tamaño que evite una caída de tensión mayor al 3% más lejana, una vez establecido esto y para cualquier combinación la máxima caída de tensión entre circuitos alimentadores y circuitos derivados no deberá de superar el 5%. Con la siguiente ecuación se calcula la caída de tensión en porciento [29]: (2.14) Dónde: Z=Impedancia en Ω/km L=longitud del conductor en metros. I=corriente en ampere. V=Tensión C=Constante determinada por el tipo de carga 44 Para obtener la Z (impedancia) se calcula con la siguiente ecuación [29]: √ (2.15) Dónde: Z=Impedancia en Ω/km. Xl=ReactanciaenΩ/kmvalor obtenido de la tabla 2.7 R=Resistencia en Ω/km valor obtenido de la tabla 2.7. 45 A continuación se muestra la tabla 2.7, donde se observan los valores de la reactancia y resistencia de los conductores. Tabla 2.7.- Resistencia y reactancia en corriente alterna para los cables para 600 volts, 3 fases a 60 Hz y 75 °C. Tres conductores individuales en un tubo conduit.[30] Area mm2 Tamaño (AWG o kcmil) Ohms al neutro por kilómetro XL (Reactancia)para todos los conductores Resistencia en corriente alterna para conductores de cobre sin recubrimiento Resistencia en corriente alterna para conductores de aluminio Z eficaz a FP = 0.85 para conductores de cobre sin recubrimiento Z eficaz a FP = 0.85 para conductores de aluminio Conduit de PVC o Aluminio Conduit de acero Conduit de PVC Conduit de Aluminio Conduit de Acero Conduit de PVC Conduit de Aluminio Conduit de Acero Conduit de PVC Conduit de Aluminio Conduit de Acero Conduit de PVC Conduit de Aluminio Conduit de Acero 2.08 3.31 5.26 8.36 14 12 10 8 0.190 0.177 0.164 0.171 0.240 0.223 0.207 0.213 10.2 6.6 3.9 2.56 10.2 6.6 3.9 2.56 10.2 6.6 3.9 2.56 - - - - - - - - - - - - 8.9 5.6 3.6 2.26 8.9 5.6 3.6 2.26 8.9 5.6 3.6 2.30 - - - - - - - - - - - - 13.30 21.15 26.67 33.62 6 4 3 2 0.167 0.157 0.154 0.148 0.210 0.197 0.194 0.187 1.61 1.02 0.82 0.62 1.61 1.02 0.82 0.66 1.61 1.02 0.82 0.66 2.66 1.67 1.31 1.05 2.66 1.67 1.31 1.05 2.66 1.67 1.31 1.05 1.44 0.95 0.75 0.62 1.48 0.95 0.79 0.62 1.48 0.98 0.79 0.66 2.33 1.51 1.21 0.98 2.36 1.51 1.21 0.98 2.36 1.51 1.21 0.98 42.41 53.49 67.43 85.01 1 1/0 2/0 3/0 0.151 0.144 0.141 0.138 0.187 0.180 0.177 0.171 0.49 0.39 0.33 0.253 0.52 0.43 0.33 0.269 0.52 0.43 0.33 0.259 0.82 0.66 0.52 0.43 0.85 0.69 0.52 0.43 0.82 0.66 0.52 0.43 0.52 0.43 0.36 0.289 0.52 0.43 0.36 0.302 0.52 0.43 0.36 0.308 0.79 0.62 0.52 0.43 0.79 0.66 0.52 0.43 0.82 0.66 0.52 0.46 107.2 127 152 177 4/0 250 300 350 0.135 0.135 0.135 0.131 0.167 0.171 0.167 0.164 0.203 0.171 0.144 0.125 0.220 0.187 0.161 0.141 0.207 0.177 0.148 0.128 0.33 0.279 0.233 0.200 0.36 0.295 0.249 0.217 0.33 0.282 0.236 0.207 0.243 0.217 0.194 0.174 0.256 0.230 0.207 0.190 0.262 0.240 0.213 0.197 0.36 0.308 0.269 0.240 0.36 0.322 0.282 0.253 0.36 0.33 0.289 0.262 203 253 304 380 507 400 500 600 750 1000 0.131 0.128 0.128 0.125 0.121 0.161 0.157 0.157 0.157 0.151 0.108 0.089 0.075 0.062 0.049 0.125 0.105 0.092 0.079 0.062 0.115 0.095 0.082 0.062 0.059 0.177 0.141 0.118 0.095 0.075 0.194 0.157 0.135 0.112 0.089 0.180 0.148 0.125 0.102 0.082 0.161 0.141 0.131 0.118 0.105 0.174 0.157 0.144 0.131 0.118 0.184 0.164 0.154 0.141 0.131 0.217 0.187 0.167 0.148 0.128 0.233
Compartir