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Memoria descriptiva Instalación electrica de una Casa-Habitacion Instalaciones Eléctricas Residenciales (Universidad Juárez Autónoma de Tabasco)

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UNIVERSIDAD JUAREZ AUTONOMA DE TABASCO División académica de ingeniería y arquitectura

Instalaciones Eléctricas Residenciales Memoria técnica

Eddy Ivan Lara Hernández Ing. Eléctrica – Electrónica Matricula: 132D17071 15 de diciembre 2017

Instalaciones Eléctricas Residenciales

Contenido Antecedentes ...................................................................................................................... 2 Objetivo .............................................................................................................................. 2 Diseño ................................................................................................................................. 2 Ubicación ............................................................................................................................ 2 Normatividad ...................................................................................................................... 3 Elementos de instalación eléctrica ..................................................................................... 3 Potencia solicitada .......................................................................................................... 3 Cálculo de la carga total (suma de los contactos, luminarias, las cargas de los elementos independientes)............................................................................................ 3 Cálculo de la carga por zona ........................................................................................... 4 Acometida ........................................................................................................................... 4 Artículo 230-acometidas ................................................................................................ 4 Selección de acometida. ................................................................................................. 5 Contrato con comisión federal de electricidad (CFE) ......................................................... 8 Cálculo de alimentador principal. ....................................................................................... 8 Circuitos derivados. ............................................................................................................ 8 Número de circuitos derivados ...................................................................................... 9 División de circuitos ...................................................................................................... 10 Cálculo de la corriente para cada uno de los circuitos tomando en cuenta un sistema bifásico 3H .................................................................................................................... 10 Calculo de corriente corregida por temperatura ......................................................... 11 Calculo del calibre de los conductores para cada circuito por corriente ..................... 12 Cálculo de protección contra sobrecarga ......................................................................... 13 Distribución y cálculo de cuadro de cargas ...................................................................... 14 Calculo de la canalización ................................................................................................. 15 Bibliografía ........................................................................................................................ 17

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Instalaciones Eléctricas Residenciales Antecedentes El proyecto que se presenta propone el diseño de una instalación eléctrica de una casa habitación. Esta instalación fue diseñada de manera que cumpla con los requisitos exigidos por la NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-2012, para lograr un funcionamiento óptimo y libre de riesgos. En el siguiente trabajo se detallaran todos los pasos que se requirieron y emplearon para la elaboración de la instalación eléctrica, sus características y el cumplimiento de las normas especiales. Con este proyecto se reafirma lo aprendido en clase y lo analizado en los libros de referencia, así como lo que las normas oficiales recomiendan y exigen para un buen desempeño del trabajo dentro de la edificación.

Objetivo El objetivo principal de esta memoria técnica es establecer los lineamientos a seguir para la ejecución de la obra tomando en cuenta la norma de instalaciones eléctricas NOM-001SEDE-2012 y las especificaciones de Comisión Federal de Electricidad.

Diseño El diseño de la instalación eléctrica se elaborará sobre los planos arquitectónicos de la residencia, incluyendo su interior y exterior. En dichos planos se representará de manera unifilar la localización de las salidas indicando el tipo de carga o aparato que será atendido en cada una de ellas. Se determinan las salidas necesarias en cuanto a tomas, lámparas y otros aparatos eléctricos. Luego se dimensionan los circuitos y finalmente se elaboran los cuadros de carga, y se seleccionan los tableros de distribución. Se efectuarán cálculos eléctricos para seleccionar las distintas acometidas parciales y generales; así como un chequeo de regulación y pérdidas para garantizar que estén dentro de los niveles permisibles.

Ubicación La construcción en la cual se va a realizar el proyecto está ubicada en el poblado C-33 “Veinte de noviembre”, Cárdenas Tabasco.

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Instalaciones Eléctricas Residenciales Normatividad A continuación, se enlistan las normas en las cuales se basó este proyecto. Todas estas normas son regidas y designadas por diferentes secretarías, comisiones, institutos y comités, los cuales se encargan de evaluar y verificar el cumplimiento de las mismas:  NORMA OFICIAL MEXICANA (NOM-001-SEDE-2012)  COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD (CFE)

Elementos de instalación eléctrica Potencia solicitada Se determina un consumo variable, debido a que en la casa habitación la existencia de personas puede variar en número y frecuencia. Así el consumo variará según la ocupación y las horas del día. No se puede asegurar su no simultaneidad a la hora de su funcionamiento, ya que es muy probable el uso a la vez de varias de estas máquinas o cargas. Además el aire acondicionado, la lavadora, entre otros no se utilizaran de una forma continuada durante el día, sino más bien de forma intermitente. Para saber cuál es la potencia necesaria que solicitaremos a la compañía eléctrica se tiene que hacer un estudio en el cual se observe la potencia que consume cada dispositivo eléctrico correspondiente al conjunto del edificio. Una vez conocida la potencia necesaria en cada parte del edificio se calculan las secciones de los conductores y las protecciones necesarias para realizar la instalación del edificio a continuación se describen todas y cada una de las cargas instaladas en la casa, así como sus características físicas y técnicas de uso. Cálculo de la carga total (suma de los contactos, luminarias, las cargas de los elementos independientes). Cargas instaladas en la vivienda Potencia Nombre Cantidad consumida(W) Bomba monofásica 746 1 Contacto polarizado para aire 1500 1 acondicionado Lámpara ahorradora 30 17 Contacto doble 200 11 Contacto polarizado sencillo 180 5 Total

Carga parcial (W) 746 1500 510 2200 900 5856

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Instalaciones Eléctricas Residenciales Cálculo de la carga por zona Zona

Contactos

Luminaria

Potencia (W)

Exteriores

0

5

150

Sala-Comedor

5

2

1000

Recamara 1

2

1

410

Recamara 2

3

1

1930

Recamara 3

1

1

230

Área de lavado 1

1

1

230

Baño 1

0

1

30

Baño 2

1

1

210

Cocina

3

2

660

Área de lavado 2

2

2

1006

Total

18

17

5856

Acometida Por acometida se entiende el punto donde se hace la conexión entre la red, propiedad de la compañía suministradora, y el alimentador que abastece al usuario. La acometida también puede entenderse como la línea (aérea o subterránea) que por un lado entronca con la red eléctrica de alimentación y por el otro tiene conectado el sistema de medición. En las terminales de entrada de la acometida normalmente se colocan apartar rayos para proteger la instalación y el equipo contra ondas de alto voltaje, ya sea de origen atmosférico o por maniobras de conexión o desconexión en la red de suministro. Artículo 230-acometidas 230-1. Alcance. Este Artículo cubre a los conductores y equipos de acometida, dispositivos para el control, medición y protección de las acometidas, así como de los requisitos para su instalación.

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Instalaciones Eléctricas Residenciales 230-23. Tamaño y capacidad del conductor. b) Tamaño mínimo del conductor. Los conductores deben tener un tamaño no menor que 8.37 mm2 (8 AWG) si son de cobre o 13.3 mm2 (6 AWG) si son de aluminio. Excepción: En instalaciones que tengan únicamente cargas limitadas de un solo circuito derivado, como un pequeño calentador de agua de varias fases con regulación de potencia y similares, los conductores no deben ser menores a 3.31 mm2 (12 AWG) de cobre. Los conductores eléctricos a través de los cuales el servicio se proporciona y que va desde el último poste de la compañía suministradora y el punto de conexión localizado en la casa habitación o edificio. El conductor de la acometida, no debe ser menor del # 8 AWG o 12 AWG para cargas limitadas. De acuerdo a lo establecido en la NOM artículo 230-23. Selección de acometida. La selección de la acometida es de vital importancia puesto que asegura el rendimiento de la instalación cubriendo la carga total calculada lo que resulta en el funcionamiento correcto de los equipos eléctricos. La ubicación del inmueble es en zona residencial urbana y se encuentra a menos de 35 m de un poste suministrador lo cual lo establece la especificación y con lo cual se eligió una acometida con las siguientes características: -

Servicio para baja tensión. Red aérea. Se aplicara el sistema bifásico a 3 hilos (2F-1N) ya que la carga total instalada es de 5,856 W.

Las mencionadas especificaciones son establecidas por Comisión Federal de Electricidad (CFE). Para comprobar que la acometida antes mencionada cubrirá la demanda y las características de la instalación se toma en consideración el tipo de cargas y la carga total instalada en el apartado de datos generales que es de 5.856 kW, y que es cubierta por dicha acometida de forma considerable.

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Instalaciones Eléctricas Residenciales

Instalaciones Eléctricas Residenciales

Instalaciones Eléctricas Residenciales Contrato con comisión federal de electricidad (CFE) Nombre Dirección completa Colonia Ciudad o población Tipo de suministro solicitado Demanda a contratar Uso que se dará al suministro Características de aire acondicionado

José Víctor Lara Mena Cárdenas, Tabasco, Pob. C-33 20 de Noviembre Cárdenas, Tabasco Bifásico a 3 hilos (2F-1N), 220/127 V. 5.856 kW Residencial. 1 equipo tipo mini Split de 1 Ton (12000 BTU).

Cálculo de alimentador principal. Haciendo uso de la ley de watt calculamos la corriente que transportara el alimentador principal.

In 

5,856 W   17.0755 A 3EfCos 3(220)(0.9)

Dónde: In = Corriente nominal W = Carga total instalada En = Voltaje entre fase y neutro Cos ϕ = 0.9 Ef = Voltaje entre fases

Circuitos derivados. De acuerdo a lo que dice la NOM en los siguientes artículos se procedió a calcular el número de circuitos derivados para la instalación eléctrica 210-11. Circuitos derivados requeridos. Se deben instalar circuitos derivados para iluminación y para aparatos, incluidos aparatos operados a motor, para alimentar las cargas calculadas de acuerdo con 220-10. Además, se deben instalar circuitos derivados para cargas específicas no cubiertas por 220-10 cuando se requiera en cualquier otra parte de esta NOM, y para cargas de unidades de vivienda, 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. 8|Página

Instalaciones Eléctricas Residenciales b) Carga distribuida uniformemente entre circuitos derivados. Cuando la carga se calcule con base en voltamperes por metro cuadrado, el sistema de alambrado hasta e 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. Sólo se requiere instalar los dispositivos de protección contra sobrecorriente de 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. En base a lo anterior determinaremos los circuitos derivados y sus protecciones para cada uno de los siguientes tipos de circuitos

Número de circuitos derivados Corriente total= carga total instalada / voltaje línea (F.P)

I

3,610W 2,246W   27.802A 2 * 127V (0.9) 220V (0.85)

Circuitos derivados:

27.802A  1.8534  2circuitos 15 A

Como la instalación cuenta con un aire acondicionado y una bomba de agua, se anexara un circuito más para para separar ambas cargas que son las que más potencia requieren.

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Instalaciones Eléctricas Residenciales División de circuitos Numero de circuito C-1 C-2 C-3

Elemento del circuito

Potencia (W)

Luminarias Contacto polarizado sencillo Dos contactos polarizados sencillos Aire acondicionado Bomba monofásica

510 900 2200 1500 746

Total de potencia por circuitos Numero de circuito C-1 C-2 C-3

Potencia (W) 3610 1500 746

Cálculo de la corriente para cada uno de los circuitos tomando en cuenta un sistema bifásico 3H Para C-1

I

W 3,610  15.791A 2EnCos 2 * 127(0.9)

Para C-2

I

1,500 W   8.0213A EnCos 220(0.85)

Para C-3 746 W I   3.9893A EnCos 220(0.85)

10 | P á g i n a

Instalaciones Eléctricas Residenciales Cálculo de la corriente corregida por factor de demanda 220-53. Carga para aparatos en unidades de vivienda. En viviendas unifamiliares, bifamiliares y multifamuiliares se permite aplicar un factor de demanda del 75% a la capacidad nominal indicada en la placa de datos, de cuatro o más aparatos fijos conectados al mismo alimentador, que nos sean estufas eléctricas, secadoras de ropa, equipos de calefacción eléctrica. Ic = (corriente nominal)*(Factor de utilidad)

Ic1  (15.79177)(0.7)  11.054 A Ic2  (7.5757)(0.7)  5.302A Ic3  (7.3425)(0.7)  5.1397 A Calculo de corriente corregida por temperatura De acuerdo al artículo 310 de la NOM se utilizara la tabla proporcionada para calcular la corriente corregida por temperatura haciendo uso del factor de temperatura

11 | P á g i n a

Instalaciones Eléctricas Residenciales Utilizaremos un Factor de temperatura de 0.82 ya que en la ubicación de la construcción se ha registrado una temperatura máxima de 40°C y haciendo uso de la fórmula del libro “instalaciones eléctricas residenciales” del autor Diego Onésimo becerril se calculó la corriente corregida de cada circuito derivado.

I

Corriente por transportar Factor de correcion de temperatura

Para Circuito del alimentador Ic 

27.802 A  33.9048 A 0.82

Para C-1 Ic 

15.7917A  19.258 A 0.82

Para C-2 Ic 

7.5757A  9.23865 A 0.82

Para C-3 Ic 

7.3425A  8.9542 A 0.82

Calculo del calibre de los conductores para cada circuito por corriente Tomando como referencia la corriente a la cual le hemos aplicado el factor de temperatura y la tabla 310-15b) de la NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-2012 tenemos que los conductores para cada circuito son: -

Circuito alimentador: Cable TW #8 (40 A – 60°)

-

C-1: Cable TW #12 (20 A – 60°)

-

C-2: Cable TW #14 (15 A – 60°)

-

C-3: Cable TW #14 (15 A – 60°)

12 | P á g i n a

Instalaciones Eléctricas Residenciales

Cálculo de protección contra sobrecarga Haciendo uso de la corriente calculada para cada circuito derivado y según disposiciones de la NOM-001-SEDE-2012 en su artículo 240, se eligen como medios de desconexión dispositivos termomagneticos según disposiciones normalizadas para capacidades de 15 A, 20 A y 40 A. A continuación se mencionan las condiciones utilizadas para cada circuito derivado según su capacidad de conducción.

13 | P á g i n a

Instalaciones Eléctricas Residenciales

De acuerdo a la tabla anterior para el circuito C-1 se elige un termomagnetico con capacidad de 20 A Para los circuitos C-2 y C-3 se utilizan termomagneticos con capacidad de 15 A. El interruptor principal que se utilizara será un termomagnetico con capacidad de 40 A, puesto que la carga excede por poco los 30 A se hace uso del termomagnetico inmediato superior. Numero de circuito C-1 C-2 C-3 Interruptor principal

Interruptor 1x20 1x15 1x15 1x40

Distribución y cálculo de cuadro de cargas Se distribuirán los diferentes circuitos ramales con sus correspondientes cargas de los cubículos así como su potencia total y fases de cada uno de ellos, anteriormente se obtuvieron las características y cuantificaciones que se necesitan. Cuando se tiene una alimentación trifásica o bifásica, se debe repartir la carga entre las fases, lo que se conoce como balanceo de cargas. El balanceo de cargas se lleva a cabo por lo siguiente: 14 | P á g i n a

Instalaciones Eléctricas Residenciales • Para evitar que el voltaje de cada una de las fases se desvíe del valor nominal (en este caso, 127 V), ya que una desviación grande del valor nominal provoca que los equipos conectados a la(s) fase(s) que presenta(n) la desviación no operen correctamente. • Para que los conductores de cada fase del alimentador manejen aproximadamente la misma corriente, para evitar subutilizar o sobrecarg...