tema 3 consideaciones y cÁlculos de cargas para circuitos derivados y alimentadores

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TEMA 3 CONSIDERACIONES Y CÁLCULOS DE LAS CARGAS DE LOS CIRCUITOS

DERIVADOS Y ALIMENTADORES.

Capacidad nominal del circuito

(A)

Circuitos Derivados: La carga máxima de un receptáculo conectado a un circuito derivado con más de un receptáculo o salidas para cargas es:

Tabla 210-21 (b) (2). Carga máxima conectada a un receptáculo por medio de con cordón y clavija, que forma parte de un circuito derivado que alimenta a dos o más receptáculos o salidas.

Capacidad nominal del receptáculo.

(A)

Carga máxima

(A)

15 o 20 20 30

15 20 30

12 16 24

Tabla 210-21(b) (3). Capacidad nominal de los receptáculos en circuitos de diversa capacidad (A), que alimentan dos

o más receptáculos o salidas. Capacidad de conducción de corriente

nominal del circuito (A) Capacidad de conducción de corriente del receptáculo (A)

15 20 30 40 50

más de 50 A.

No más de 15

15 o 20 30

40 o 50 50

Igual a la capacidad nominal del circuito derivado

En los circuitos individuales en los que se instala receptáculo sencillo, este debe de tener una capacidad nominal no menor a la del circuito derivado.(430-81 c y

630-11-y 21)

Tabla 210-24. Resumen de requisitos de los circuitos derivados. [(No individuales (210-3)]. Clasificación del circuito. ( A). (210-3) 15 20 30 40 50 Conductores (tamaño o designación nominal mínimo mm2

2,082(14) 2,082(14)

-AWG): (21-19). Conductores del circuito* (210-19)

Derivaciones. [21019 (C)].

3,3(12) 2,082(14)

5,26(10) 2,082(14)

3,36(8) 3,3(12)

13,3(6) 3,3(12)

Cables y cordones de aparatos eléctricos. (240-4).

Véase 240-4

Protección contra sobrecorriente (A). (210-3 y 210-20).

15 20 30 40 50

Dispositivos de salida: (210-21). Portalámparas permitidos. [210-21 (a) y 210-23)]. Valor nominal del receptáculo** [210-21 (b) (3)].

De cualquier

Tipo

15 A máx.

De cualquier

Tipo

15 o 20 A

Servicio pesado.

30 A

Servicio pesado.

40 o 50 A

Servicio pesado.

50 A

Carga Máxima (A) (210-22). 15 20 30 40 50 Carga Permisible. (210-23). Véase

210-23(a) Véase

210-23(a) Véase

210-23(b) Véase

210-23(c) Véase

210-23 (c) * Estos tamaños se refieren a conductores de cobre. ** Para la capacidad de conducción de corriente de los aparatos eléctricos de alumbrado con luminarios de descarga conectados

con cordón y clavija, véase 410-30(c). Los circuitos de más de 50 A solo deben de alimentar salidas para cargas que no sean de alumbrado y se permite que alimenten a

varios receptáculos de más de 50 A. (210-3 Excepción).

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La capacidad nominal del circuito derivado, que es la capacidad nominal del dispositivo de protección por sobrecorriente (240-6), no deberá ser menor a la carga total (210-22 o 220-4 NEC-99) y por consecuencia igual o mayor a la carga máxima que es la carga calculada o carga conectada la que sea mayor. Además, las cargas máximas no deben de ser superiores a las mencionadas en 210-22 (a), (b) y (c) o 220-4 del NEC-99 como sigue:

• Cuando se trate de cargas solamente de motores se aplica el Artículo 430 y cuando se

instalen sólo equipos para aire acondicionado y refrigeración o ambos, refiérase al Artículo 440.

• En los circuitos con motores de más de 1/8 H. P. instalados en forma permanente, en los

que se conectarán otras cargas, la carga total calculada debe de basarse en el 125% de la corriente del motor más grande más la suma de las corrientes de las otras cargas.

• Para circuitos en los que se conecten cargas para iluminación en las que se utilicen

transformadores, autotransformadores y balastros, la carga calculada deberá de ser la carga marcada en la unidad completa del luminario y no en la capacidad de la lámpara.

• El tamaño del dispositivo de protección por sobrecorriente del circuito derivado que

suministre energía a cargas continuas, tales como el alumbrado de tiendas y otras cargas similares, deberá de ser no menor a la suma de las cargas no continuas más el 125% de las cargas continuas.

• El tamaño mínimo del conductor del circuito derivado, sin la aplicación de ningún factor de

degradación o de ajuste, debe de tener una capacidad de conducción de corriente igual o más grande que la suma de las cargas no continuas más el 125% de las cargas continuas.

Solamente en circuitos donde todos los equipos y dispositivos estén listados y aprobados para operar en forma continua al 100% de su capacidad a la temperatura correspondiente en la Tablas 310-16, 17, 18 y 19, se permite que la carga máxima sea la suma de las cargas continuas y no continuas o igual a la carga total calculada o igual carga total conectada. Es conveniente no confundir: el tamaño en Amperes del dispositivo de protección por sobrecorriente; carga continua; carga no continua; carga conectada, carga instalada; carga total; carga total calculada, carga máxima y carga calculada, ya que la carga total no debe de exceder el tamaño del dispositivo de protección ni exceder la carga máxima cuando se aplica la sección 210-22 o 220-4 del NEC-99, en el inciso (c), el tamaño mínimo o no menor del dispositivo de protección y la capacidad mínima del conductor sin aplicar ningún factor de ajuste y corrección, se convierten en la carga máxima, ya que no deben ser menores al 125% de la carga continua más la carga no continua, ambas con base en la sección 220-3; en el inciso (a) referido a motores, la carga máxima se convierte en la carga total calculada y en el (b) que se trata de unidades de alumbrado, la carga máxima se convierte en la carga calculada. De la sección 210-22 (c) se puede deducir que el dispositivo de protección debe de ser igual o mayor a la carga máxima pero igual o menor a la capacidad de conducción del conductor para protegerlo por sobrecorriente (240-3) y la capacidad en Amperes del conductor, sin aplicar factores de ajuste y corrección, debe ser igual o mayor a la carga máxima a alimentar 210-19 (a). Las cargas permitidas en los circuitos derivados están especificadas en 210-23 y se resumen a continuación:

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1. En circuitos de 15 y 20 Amperes.

• Unidades de alumbrado, otros equipos de utilización o una combinación de ambos. • La capacidad de cualquier equipo a conectar con cordón clavija no debe ser superior al 80% (12

y 16 A.) de la capacidad del circuito. • La capacidad de cualquier equipo de utilización instalado en el lugar, debe ser del 50% máximo

de la capacidad del circuito derivado (7.5 o 10 A.), siempre que se conecten al circuito unidades de alumbrado y equipos no instalados en el lugar conectados con cordón y clavija o ambos. 2. En circuitos de 30 Amperes.

• En otras ocupaciones que no sean unidades de vivienda, se permiten equipos para alumbrado con portalámparas de servicio pesado.

• En cualesquier ocupación se pueden conectar equipos de utilización. • La capacidad del equipo a conectar con cordón y clavija, no debe ser mayor al 80% (24 A.) de la

capacidad del circuito. 3. En circuitos de 40 y 50 Amperes.

• Cargas de equipos para cocinar instalados en el lugar y en cualquier ocupación. • En otras ocupaciones que unidades de vivienda, se permite conectar equipos fijos para

alumbrado con portalámparas de servicio pesado, equipos infrarrojos para calefacción y otros equipos de utilización. Los circuitos de más de 50 Amperes no deben de alimentar salidas para cargas de alumbrado

Cuando se dispongan de circuitos con salidas múltiples para receptáculos en donde se conectarán equipos con cordón y clavija, la capacidad de los conductores no deberá ser menor al tamaño del circuito derivado. Además el conductor no debe ser menor al calibre # 14, cuando se aplique en otras cargas diferentes a las de estufas eléctricas y hornos. Los dispositivos de protección deben de proteger a los conductores a su capacidad de conducción de acuerdo con 310-15, Tablas 310-16 y 17, pero las cargas se deben de calcular de acuerdo al Artículo 220. Para equipos, que no estén indicados en las secciones de los artículos 215 y 220, se aplica el articulo 210 para derivados y el cálculo de las cargas será con base en sus artículos respectivos, ejemplo el de un equipo para aire acondicionado (440-6, 31 y 32), como sigue:

En la placa de datos se obtienen el tipo y la capacidad máxima del dispositivo de protección por sobrecarga.(Maximun-Minimun Time Delay Fuse o Maximun-Minimun Overcurrent Protective Device. MOCPD.) De la misma manera se obtiene la corriente mínima del circuito derivado (Minimun Circuit Ampacity. MCA)

Con estos datos procede a ejecutar la instalación, no antes considerar todas las secciones contenidas en el Artículo 440 para el cálculo de las demás ates del circuito..

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Con base en el Artículo 440, se definen los conceptos siguientes: - Corriente mínima del circuito [Minimun Circuit Ampacity (MCA)], se requiere en la sección

440-32. Es la que se indica en la placa de datos de los equipos y se utiliza para la selección de Conductores. Se calcula multiplicando el 1.25% por la Corriente de Carga Nominal [R.L.A. (Rate Load Amps)] o la Corriente para la Selección del Circuito Derivado [B.C.S.C. (Branch Circuit Selection Current)] la que sea mayor, que marca el fabricante en la Placa de datos del moto compresor hermético o en la placa de datos del equipo, a este resultado se le suma la corriente a plena carga (F. L. A. Full Load Amps) marcada en las placas de datos de los demás motores, más los Amps que requieren los equipos de refrigeración y calefacción para la operación de los controles, iluminación y señalización.

- La capacidad mínima y máxima del Dispositivo para la Protección contra Sobrecorriente, que se requiere en la sección 440-22 [ Minimun and Maximun O.C.P.D. Over Current Protection Device], se obtiene multiplicando el 1.75 y 2.25 % por la Corriente de Carga Nominal [R.L.A. (Rate Load Amps)] o la Corriente para la Selección del Circuito Derivado [B.C.S.C. (Branch Circuit Selection Current)] la que sea mayor , los datos los marca el fabricante en la Placa de datos del moto compresor hermético o del equipo, más la corriente a plena carga de los demás motores y la corriente de los controles y señalización. Además, se indica en la placa de datos del equipo si el dispositivo de protección debe ser un tipo de fusible o un tipo de interruptor automático especial marcado como HACR, que indica que esta aprobado para su aplicación en circuitos de Calefacción, Aire Acondicionado y Refrigeración.

En este caso la carga es la de 15 A mínimos para el circuito (minimun circuit ampacity M.C.A.). Asímismo el mínimo y máximo de la protección es de 20 A y 25 A tipo HACR respectivamente, ambos con fusibles o interruptores termo magnéticos. Como el ejemplo anterior, los cálculos de los circuitos derivados, se modifican o sustituyen si las cargas a considerar para el cálculo se encuentran en la relación siguiente de la sección 210-2.

Concepto Artículo Sección Anuncios luminosos y alumbrado de realce 600-6 Ductos con barras (electroductos) 364-9 Casas móviles, casas prefabricadas y sus estacionamientos 550

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Circuitos y equipos que funcionan a menos de 50 V 720 Circuitos de control remoto, señales y con limitación de corriente de Clase 1, Clase 2 y Clase 3

725

Equipos de procesamiento de datos y de cómputo electrónico 645-5 Distribución en circuito cerrado y de corriente programada 780 Elevadores, montacargas, escaleras y pasillos móviles, escaleras y elevadores para sillas de ruedas

620-61

Equipo de aire acondicionado y refrigeración 440-6 440-31 440-32

Equipo de calefacción central, excepto de calefacción central eléctrica fija

422-7

Equipo de calefacción central eléctrica fija 424-3 Equipo de calefacción industrial por lámparas de infrarrojos 422-15

424-3 Equipo de calentamiento por inducción y por pérdidas dieléctricas 665 Equipo eléctrico exterior fijo de deshielo y fusión de la nieve 426-4 Equipo de grabación de sonido y similares 640-6 Equipo de rayos X 660-2

517-73 Estudios de cine, televisión y lugares similares 530 Grúas y polipastos 610-42 Máquinas de soldar eléctricas 630 Marinas y muelles de yates 555-4 Motores, circuitos de motores y sus controladores 430 Órganos tubulares 650-6 Sistemas de alarma contra incendios 760 Tableros de distribución y tableros de alumbrado y control 384-32 Teatros, zonas de espectadores en estudios cinematográficos y de televisión y locales similares

520-41 520-52 520-62

Vehículos recreativos y estacionamientos de vehículos recreativos 551

Para alumbrado general se debe de aplicar la tabla siguiente:

TABLA 220-3(b).- Cargas de alumbrado general por tipo del inmueble

Tipo del inmueble Carga unitaria (VA/m2)

Almacenes militares y auditorios 10 Bancos 35**

Bodegas 2,5 Casas de huéspedes 15

Clubes 20 Edificios de oficinas 35**

Edificios industriales y comerciales 20 Escuelas 30

Estacionamientos públicos 5 Hospitales 20

Hoteles y moteles, incluidos apartamentos sin cocina* 20 Iglesias 10

Juzgados 20 Peluquerías y salones de belleza 30

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Restaurantes 20 Tiendas 30

Unidades de vivienda* 30 En cualquiera de las construcciones anteriores excepto en viviendas unifamiliares y unidades individuales de vivienda bifamiliares y multifamiliares: - Lugares de reunión y auditorios - Vestíbulo, pasillos, armarios, escaleras - Lugares de almacenamiento

10 5

2,5 NOTAS: * Todas las salidas para receptáculos de uso general de 20 A nominales o menos, en unidades de vivienda unifamiliares, bifamiliares y multifamiliares y en las habitaciones de los clientes de hoteles y moteles (excepto las conectadas a los circuitos de receptáculos de corriente eléctrica especificados en 220-4(b) y (c)), deben considerarse tomas para alumbrado general y en tales salidas no son necesarios cálculos para cargas adicionales.

** Además debe incluirse una carga unitaria de 10 VA/m2 para las salidas de receptáculos de uso general cuando este tipo de salidas de receptáculos sea desconocido.

c) Otras cargas-todas las construcciones. En todas las construcciones, la carga mínima de

cada salida de de uso general y receptáculos y salidas no utilizadas para alumbrado general, no debe ser menor que lo siguiente (las cargas utilizadas se basan en la tensión eléctrica nominal de los circuitos derivados y alimentadores especificadas en la sección 220-2):

1) Salida para un aparato electrodoméstico específico u otra carga, excepto para salida de motores: corriente eléctrica nominal en amperes del aparato electrodoméstico o carga conectada.

2) Salida de motor: véase 430-22 y 430-24 y Artículo 440. 3) Salida para luminarios empotrados: debe tener la máxima capacidad nominal en Volt-ampere

(VA) para la que esté asignado dicho luminario. 4) Salida para portalámparas de trabajo pesado: debe considerarse carga mínima de 600 VA. 5) Rieles de alumbrado: véase 410-102. 6) Alumbrado para anuncios y de realce: debe considerarse carga mínima de 1 200 VA para cada

circuito derivado requerido, especificado en 600-6(c). 7) Otras salidas*: debe considerarse carga mínima de 180 VA por salida. Para salidas en receptáculos, cada receptáculo sencillo o múltiple instalado en el mismo puente

debe considerarse a no menos de 180 VA. *Esta disposición no debe aplicarse a las salidas para receptáculos conectados a los circuitos

especificados en 220-4(b) y (c). Excepción 1: Cuando se empleen receptáculos múltiples fijos, cada 1,50 m o fracción de cada

tramo independiente y continuo, debe considerarse como una salida de capacidad no inferior a 180 VA, excepto si es probable que se vayan a utilizar varios aparatos electrodomésticos simultáneamente. En este caso, cada 30 cm o fracción, debe considerarse como salida de capacidad no inferior a 180 VA. Los requisitos de esta excepción no se aplican a unidades de viviendas o a habitaciones de huéspedes de hoteles o moteles.

Excepción 2: Para calcular la carga de las estufas eléctricas domésticas, se permite aplicar la Tabla 220-19.

Excepción 3: Por cada 305 mm de escaparate, medido horizontalmente a lo largo de su base, se permite una carga no inferior a 200 VA en vez de la unidad de carga especificada por salida.

Excepción 4: No deben tenerse en cuenta para los cálculos las cargas de las salidas para conmutadores telefónicos.

Excepción 5: Lo indicado en 220-18 se puede considerar como método permitido de cálculo de la carga de una o varias secadoras eléctricas domésticas de ropa.

d) Cargas para ampliación de las instalaciones existentes

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1) Unidades de vivienda. Las cargas para ampliaciones estructurales de una unidad de vivienda existente o de una parte de una unidad de vivienda en la que no existía instalación, si superan 46,5 m2 deben calcularse según el inciso anterior (b). Las cargas de circuitos nuevos o ampliados en unidades de vivienda con instalación anterior, deben calcularse según los incisos anteriores (b) o (c).

2) Inmuebles que no sean viviendas. Las cargas para circuitos nuevos o ampliados en inmuebles que no sean de viviendas, deben calcularse según los incisos anteriores (b) o (c).

220-4. Circuitos derivados requeridos. Los circuitos derivados para alumbrado y aparatos eléctricos, incluidos aparatos eléctricos operados por motor, deben estar previstos para las cargas calculadas según 220-3. Además deben instalarse circuitos derivados para las cargas no específicas, que no estén cubiertas por 220-3, si así lo exige esta norma. Para aparatos electrodomésticos pequeños tal como se especifica en el siguiente inciso (b) y para lavanderías, tal como se indica en el inciso (c) siguiente.

a) Número de circuitos derivados. El número mínimo de circuitos derivados debe establecerse a partir de la carga total calculada y al tamaño o capacidad nominal de los circuitos utilizados. En todas las instalaciones, el número de circuitos debe ser suficiente para suministrar corriente eléctrica a la carga conectada. En ningún caso la carga de un circuito debe superar el máximo fijado en 210-22.

Dependiendo de cual es mayor entre la carga calculada y la conectada, se utilizará la mayor para el cálculo de la carga máxima 210-22 y de ésta, el número de circuitos derivados.

b) Circuitos derivados para aparatos electrodomésticos pequeños en unidades de vivienda. Además del número de circuitos derivados determinado según el anterior inciso (a), deben existir dos o más circuitos derivados de 20 A para aparatos electrodomésticos pequeños. Para todas las salidas de receptáculos especificadas en 210-52(b) para aparatos electrodomésticos pequeños.

c) Circuitos derivados para lavanderías en unidades de vivienda. Además del número de circuitos derivados determinado según los anteriores incisos (a) y (b), debe existir al menos otro circuito de 20 A para conectar las salidas de receptáculos para equipo de lavandería exigidas en 210-52(e). Este circuito no debe tener otras salidas.

d) Equilibrio de cargas entre circuitos derivados. Cuando se calcule la carga sobre la base de VA/m2, el sistema de alambrado hasta los tableros de alumbrado incluyendo éstos, deben contar con capacidad para alimentar cargas no inferiores a las calculadas. Esta carga debe distribuirse proporcionalmente entre los distintos circuitos derivados dentro del tablero de alumbrado, con varias salidas, que se inicien en los diferentes tableros de alumbrado. Sólo es necesario instalar dispositivos de protección contra sobrecorriente de los circuitos derivados de acuerdo a la carga conectada.

Tipo de inmueble

Circuitos alimentadores: La carga del alimentador se determina con base en las cargas calculadas para los circuitos derivados de acuerdo con la parte A del artículo 220, secciones [220-3 y 4 (a)] y después de aplicar los factores de demanda permitidos en B, C y D del mismo artículo 220. Además, se debe determinar la carga conectada y solo en el caso que la carga conectada sea superior a la carga calculada, la carga conectada se utilizará para el cálculo de los conductores alimentadores. Comparar las secciones (215-1, 2, 5) con la 220-10. Deben de elaborarse los diagramas unifilares de alimentadores (215-5) que contengan: a) La superficie en metros cuadrados; b) La carga total conectada antes de aplicar los factores de demanda; c) Los factores de demanda aplicados; d) La carga calculada después de aplicar los factores de demanda; e) El tipo, tamaño nominal y longitud de los conductores utilizados y f) La caída de tensión en cada circuito alimentador y derivado. Los factores de demanda a aplicar en cargas de alumbrado son: TABLA 220-11.- Factores de demanda de cargas de alumbrado no se aplica para el cálculo del

número de circuitos derivados. (220-11).

Parte de la carga de alumbrado a la que se

aplica el factor de demanda (VA)

Factor de demanda (%)

Almacenes Primeros 12 500 o menos A partir de 12 500

100 50

de 34 8

Hospitales* Primeros 50 000 o menos A partir de 50 000

40 20

Hoteles y moteles, incluyendo los bloques de apartamentos sin cocina*

Primeros 20 000 o menos De 20 001 a 100 000 A partir de 1 00000

50 40 30

Unidades de vivienda Primeros 3 000 o menos De 3 001 a 120 000 A partir de 120 000

100 35 25

Todos los demás Total VA 100 * Los factores de demanda de esta Tabla no se aplican a la carga calculada de los alimentadores a las zonas de hospitales, hoteles y moteles en las que es posible que se deba utilizar todo el alumbrado al mismo tiempo, como quirófanos, comedores y salas de baile.

220-13. Cargas para receptáculos en inmuebles que no sean de vivienda. En inmuebles que

no sean de vivienda, se permite añadir a las cargas de alumbrado cargas para receptáculos de no más de 180 VA por salida, según 220-3(c)(7), sujetas a los factores de demanda de la Tabla 220-11 o también sujetas a los factores de demanda de la Tabla 220-13.

TABLA 220-13.- Factores de demanda para cargas de receptáculos que no son unidades de vivienda

Parte de la carga de receptáculos a la que se aplica el factor

de demanda (VA)

Factor de demanda

(%) Primeros 10 kVA o menos

A partir de 10 kVA 100 50

Los dispositivos de protección y conductores de los circuitos alimentadores se calculan con base en:

• En ningún caso la carga calculada de los alimentadores debe ser menor a la de los circuitos derivados que alimenta y después de aplicar los factores de demanda aprobados, tal como se establece en la parte “A” del Artículo 220.

• Cuando un alimentador suministre energía a cargas continuas o a una combinación de cargas continuas y no continuas, la capacidad nominal del dispositivo de protección de sobrecorriente no debe ser inferior al 125% de la carga continua más el 100% de la carga no continua. Así mismo el tamaño nominal mínimo de los conductores del alimentador, sin aplicar ningún factor de ajuste o de corrección, debe de permitir una capacidad de conducción de corriente de los conductores igual o mayor a la de la carga no continua más el 125% de la carga continua. (215-3) y [220-10 (b)]

La carga del neutro del circuito alimentador se calcula con la sección 220-22. “Carga del neutro del alimentador. La carga del neutro del alimentador debe ser el máximo desequilibrio de la carga determinado por este Artículo. La carga de máximo desequilibrio debe ser la carga neta máxima calculada entre el neutro y cualquier otro conductor de fase; excepto que la carga así obtenida se debe multiplicar por 140% para sistemas de dos fases tres conductores o dos fases cinco conductores. En un alimentador para estufas eléctricas domésticas, hornos de pared y secadoras eléctricas, la carga máxima de desequilibrio se debe considerar al 70% de la carga en los conductores de fase, calculada según la Tabla 220-19 para las estufas y 220-18 para las secadoras. Para los sistemas de tres conductores de c.c. o monofásicos de c.a.; sistemas de tres fases cuatro

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conductores, dos fases tres conductores o dos fases cinco conductores, se debe calcular otro factor de demanda de 70% para la parte de la carga en desequilibrio superior a 200 A. No debe reducirse la capacidad de conducción de corriente del neutro en la parte de la carga que consista en cargas no-lineales alimentadas con un sistema de tres fases cuatro conductores, conectado en estrella ni en el conductor puesto a tierra de un circuito de tres conductores que esté formado por el conductor neutro y dos fases de un sistema tres fases cuatro conductores conectado en estrella.

NOTA: Un sistema de tres fases cuatro conductores conectado en estrella utilizado para suministrar corriente eléctrica a cargas no-lineales, puede requerir que el sistema esté proyectado de modo que permita que pasen por el neutro corrientes altas producidas por armónicos.

Además, el calibre mínimo del conductor puesto a tierra debe de cumplir con lo especificado en la sección 250-23 (b) y tabla 250-94, cuando el alimentador se inicia en las boquillas del secundario de un transformador considerado sistema derivado separado (250-26). Por lo que se hace necesario el cálculo del conductor puesto a tierra y escoger el mayor. PROCEDIMIENTOS PARA EL CÁLCULO DE LAS CARGAS, CONDUCTORES Y EL NÚMERO DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS Y ALIMENTADORES EN UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

N° Descripción de la Actividad 1 Determinar el tipo de inmueble, áreas y locales por actividad o utilización, en las

que se instalaran los circuitos y salidas para conectar las cargas fijas o móviles. Así como las características de tensión eléctrica nominal (220-2), fases y la calidad de energía eléctrica para la acometida, alimentadores, dispositivos y equipos eléctricos de la instalación.

2 Definir los circuitos derivados requeridos por especificación con base en la ocupación y utilización de los inmuebles, áreas y locales, según las secciones 210-2, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 52, 60, 62, 63 y 70, 220-1, 3 y 4.

3 Obtener el total de la carga calculada en VA, del diagrama unifilar de alimentadores (215-5) o calcularla de los circuitos derivados de acuerdo con el inmueble 220-3 (a), (b) y (c), 12, 14, 15 y 16, aplicando además las secciones 210-2 y 220-4 (210-11.NEC 99).

4 Obtener el total de la carga conectada en VA (220-10) del diagrama unifilar de alimentadores y derivados 215-5 o del proyecto de iluminación y plano de alambrado de circuitos derivados o físicamente tomando los datos de los circuitos derivados.

5 Definir las tensiones y Amperes nominales a aplicar en los cálculos y selección de los circuitos derivados y alimentadores (220-2 y 210-3).

6 Aplicar los factores de demanda aprobados en cualesquier sección de la NOM [220-11 y 220-13], a las cargas en VA de los puntos 3 y 4, comparar los resultados y seleccionar el mayor de las cargas obtenidas. (220-10).

7 Con el dato obtenido en VA del punto 4, aplicar la sección 210-22 para obtener la carga máxima, enseguida dividir entre los Amperes por la tensión nominal del circuito derivado seleccionado en el punto 5. El resultado redondeado hacia arriba más los circuitos derivados individuales para carga única, son el número de los circuitos derivados requeridos.

8 Con el dato obtenido en VA en el punto 6, el número de fases y la tensión del alimentador, calcular la carga máxima del circuito alimentador y seleccionar el tablero de alumbrado y control, así como su capacidad y protección y los conductores alimentadores. Secciones 215-2, 4 y 10.

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9 Aplicar y evaluar contra lo permitido en la Tabla 210-24 para derivados . Ejemplo: Tomado del NEC-99 Handbook Twenty Third Edition de McGraw Hill´s.

Página 129 Sección 210-10. Para una oficina con área de 61 m por 61 m, 3 fases, 4 hilos, 480/277 V, se requiere seleccionar el alimentador y el tablero de alumbrado y control, para suministrar una carga de 277 V HID para iluminación que operará continuamente. La carga actual conectada es de 92kVA ¿Cuál es el mínimo tamaño de los conductores alimentadores y el tamaño o capacidad del tablero de alumbrado y control que deben de utilizarse? Área 61 X 61= 3 721 m 2 (220-3) 3 721 X 35 VA/m2=130 235 VA. (220-3). 130 235 / 1.73 x 480=156.83~157 A 92 000/1.73 x 480=111 A. De 210-11 (a), 215-2 (a), 220-4 y 220-10 del NEC-99 ó 210-22, 215-2, 220-4 (a) y 220-10 (a) de la NOM. 157 X 1.25=196 A. Este resultado de 196 A, nos permite seleccionar un tablero de 225 A. Con una protección de 200 A para proteger un conductor de 3/0 a 75°C, sin aplicar factores de ajuste y degradación. El número de circuitos es 111 x 1.25/20=6.7 ~7 circuitos por tres fase de 21 lugares. Por lo que un tablero de 24 lugares y 225 A con un interruptor termomagnético de 200 A. y un alimentador de 3/0 THW-LS. Los conductores de los circuitos derivados serán de 3.31 mm 2 (12), sin correcciones por caída de tensión, ni por corto circuito. Además, se deben de calcular y seleccionar los elementos o partes de toda la instalación eléctrica.

Aplicando el procedimiento para este ejemplo 1 Oficinas, 480/277 V, 3 fases, área 61 x 61 m 2 y terceras armónicas en el neutro 2 No se requieren más que los que se calculen. 3 61 x 61x 35= 130 235 VA. 4 92 000 de los datos entregados del problema 5 480/277 V con circuitos de 20 A. 6 Factor de demanda =1. El mayor es 130 235 VA. 7 92 000 X 1.25/277 X 20 X3 = 6.91~ 7 Circuitos por fase o sea 21 en tres fases. 8 130 235 x 1.25/3 x 277= 196 A. El tablero será de 225 A, tres fases 480/277 V,

con un conductor alimentador THW-LS de 3/0 sin aplicar factores de ajuste o degradación y para 24 polos o lugares.

9 Evaluar contra la tabla 210-24. Los circuitos derivados tendrán una carga conectada de 4 432 VA con calibre de 3.31 mm 2 (12), faltando definir los demás componentes o partes de la instalación.

Ejecutar para práctica el ejemplo siguiente: Para una institución bancaria con área de 50 m por 20 m, 3 fases, 4 hilos, 220/127 V, se requiere seleccionar el alimentador y el tablero de alumbrado y control, para suministrar una carga de 127 V de alumbrado fluorescente para iluminación que operará continuamente. Además de 4 equipos de aire acondicionado de 15 A, 220 V, una fase; con protección de 20 A HACR, un horno de 1500 W una fase 127 V, una UPS de 220 V una fase 6 KVA, una copiadora de 10 A 127V y dos anuncios luminosos. La carga actual conectada es de 23 kVA ¿Cuál es el mínimo tamaño de los conductores alimentadores y el tamaño o capacidad del tablero de alumbrado y control que deben de utilizarse?

210-24. Requisitos de los circuitos derivados-Resumen. En la Tabla 210-24 se resumen los

requisitos de los circuitos que tengan dos o más salidas o receptáculos distintos a los circuitos de receptáculos indicados en 220-4(b) y (c), como se ha especificado anteriormente.

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MOTORES:

Al suministro

Alimentador del motor.

Parte B Secciones 430-24 al 430-26

Protección contra cortocircuito y falla a tierra.

Parte E Secciones 430-61 al 430-63

Medios de desconexión.

Parte I

Secciones 430-101 al 430-113

Protección contra cortocircuito y falla a tierra.

Parte D Secciones 430-51 al 430-58

Conductores para el circuito del motor.

Parte B

Secciones 430-21 al 430-29 Controlador.

Parte G

Secciones 430-81 al 430-91 Circuitos de control del motor.

Parte F

Secciones 430-71 al 430-74 Protección contra sobrecarga del motor

Parte C Secciones 430-41 al 430-44

Motor

Parte A Secciones 430-1 al 430-18

Protección térmica.

Parte C

Secciones 430-31 al 430-34

Controlador secundario. Conductores secundarios

Parte B Sección 430-23

Resistencias del secundario.

Parte B

Sección 430-23 y Art. 470

(FPN): Diagrama 430-1Art. 430.- MOTORES, CIRCUITOS DE MOTORES Y SUS CONTROLES

Los motores trifásicos diseños NEMA “B”, “C”, “D” y “E” son los usados y de éstos, el diseño B es el de más aplicaciones en la industria, tiene un par de arranque de hasta 150% del par a plena carga. El diseño C conserva un par de arranque del 225%, el par de arranque del motor diseño D es de 275% y el diseño E es un motor de

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alta eficiencia que para su aplicación se requiere conocer el par de arranque y el par de operación normal de la carga. Los motores E están en desuso en el NEC-005. Cuando se reduce la tensión de arranque se reduce la corriente de arranque pero también el par de arranque se reduce con el cuadrado de la reducción de la tensión resultante, por lo que el motor no puede arrancar para mover la carga con el par de arranque a tensión plena. - Para la corriente a plena carga o carga nominal de los motores; otros que no sean de alto par (430-6 b) y los

de tensión ajustable y par variable (430-6 c), se debe tomar de los valores indicados en las tablas, 430 – 147, 430 –148, 430-149 y 430 – 150 y se utilizará para los cálculos y selección de los desconectadores, conductores y protecciones contra cortocircuito y fallas a tierra. (430-6).

- Para la selección de la protección contra sobrecarga, se deben aplicar los Ampers de la placa de datos del

motor, para el cálculo de los elementos o relevadores térmicos, y en algunos tipos de motor, los conductores y dispositivos del circuito del mismo. (430-6 y excepción 2).

- Los motores de alto par se deben de marcar con el par a rotor bloqueado en lugar de los C. P. La corriente

nominal para los motores de alto par deberá ser determinada a rotor bloqueado y esta corriente de placa, se deberá de emplear en la selección de conductores, la protección por sobrecarga y la protección por falla a tierra. (430-6 b).

- Para la selección de los conductores y dispositivos de los circuitos de los motores de C.A. de tensión

ajustable y par variable, se deberá de emplear la máxima corriente de operación indicada en la placa de datos del motor o en la placa de datos del controlador o en ambas, si no está marcada la corriente de operación, se deberá de determinar al 150% de los valores de la tablas 430-149 y 430 – 150. (430-6 c).

- Los motores deben de marcarse en su placa de datos con lo indicado en 430-7, - Los motores de ½ C. P y más. se deben de marcar con las letras de código para indicar los KVA por CP a

rotor bloqueado, como se indican en la segunda columna de la tabla 430 – 7 b. Los datos de la primera columna no se deben de aplicar ya que no están correctamente calculados los KVA por KW a rotor bloqueado indicados.

- Los equipos con varios motores y cargas combinadas deberán contar con una placa visible, en la que se

indique entre otros datos: (430-7 c).

• La capacidad de corriente mínima para el conductor del suministro, el cual debe de calcularse de acuerdo con 430-24.

• La máxima corriente de la protección contra corto circuito y falla a tierra, que debe de seleccionarse de acuerdo con 430-53

Cuando el equipo no está cableado de fábrica, las placas individuales de cada motor y la corriente de las demás cargas visibles, servirán para la identificación requerida.

- Los gabinetes de los interruptores no deben utilizarse como cajas de conexión, para realizar empalmes o

derivaciones para otros aparatos a menos que su diseño contemple el espacio suficiente de acuerdo con 373-8. Se debe de aplicar la tabla 430 – 10 b para las medidas de espacio mínimo en el acomodo de cables en los gabinetes de control de motores, cuando se utilicen más de tres conductores por terminal, se debe de aplicar el artículo 373. En la sección 430-91 se mencionan los tipos de envolventes para los dispositivos, de acuerdo con NEMA y IEC.

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- Las cajas para las terminales de los motores deben de cumplir con lo indicado en las tablas 430-12 (b) y en los casos que se tengan terminales fijas para conexiones se deberá cumplir con lo indicado en las tablas 430-12 (c) (1) y (c) (2).

- Para la aplicación de 430-24, 430-53 (b) y 430-53 (c), el motor de mayor o menor potencia debe de ser el

que tenga la mayor o menor corriente nominal a plena carga definida de las tablas 430-147, 148, 149 y 150.

B Conductores para circuitos de motores. - Los conductores del circuito derivado para alimentar un solo motor, deben tener una capacidad no menor:

(430 – 22) al 125% de la I nominal del motor a plena carga (I NPC

) obtenida de las tablas 430-147, 148, 149 o 150, dependiendo del motor de que se trate.(430-6 “a” “1”)

- En la selección de los conductores de un motor de velocidad variable, se debe tomar: 430 – 22 (a). • La corriente nominal más alta que se indica en la placa del motor. Para el circuito derivado hasta el

controlador. • La corriente nominal de los devanados del motor. Para los conductores entre el equipo de control y el

motor. - Los conductores entre el controlador y el motor de un motor arranca estrella y corre delta deben tener una

capacidad del 58% de la corriente a plena carga del motor. - Para la selección de conductores del motor que opera en servicio no continuo, se consulta la tabla 430 – 22

(b) y se aplica la corriente de placa del motor. - Los conductores que alimentan varios motores o motor(es) y otra(s) carga(s), deben seleccionarse de

acuerdo a lo siguiente: (430 – 24). • Suma de la I NPC• Más el 25% de la I

de todos los motores NPC

• Más la I del motor del grupo

N- Cuando uno o más motores del grupo operan por corto tiempo, intermitente, periódica o variable de acuerdo

con 430-22 (b), se calcula la corriente de cada motor según el servicio por ciclo de trabajo.

de las otras cargas, determinada con el Art. 220.

• La INPC de éstos motores se suma a la INPC• Más el 25% de la I

de los otros motores de servicio continuo. NPC

- Los conductores de los motores de equipos de calefacción eléctrica fijos, deben seleccionarse de acuerdo con la sección 424-3 (b). (430-24 Excepción 2).

del motor mayor del grupo, bien sea el de servicio continuo o el de servicio no continuo. (430-24 Excepción 1).

- Cuando el circuito se pueda bloquear, de manera que impida el arranque de otro(s) motor(es) la sección del conductor se determina para la corriente que resulte mayor como sigue: 430-24 Excepción 3

• Sumando las corrientes de los motores que operan al mismo tiempo • Más la suma de la corriente de las otras cargas que puedan operar al mismo tiempo, en su caso

- La autoridad responsable puede autorizar un factor de demanda en el alimentador, cuando se presente un

calentamiento reducido en los conductores. (430 – 26). - Sección 430 – 28 Derivaciones en los Alimentadores: Condiciones para los conductores de la derivación, no

deben ser menores a la carga que alimentan y deben terminar en un solo dispositivo de protección contra sobrecorriente. Además de cumplir con una cualesquiera de las condiciones siguientes: a) Estar dentro de un equipo de control encerrado o dentro de una canalización. • No tener una longitud mayor a 3 m.

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• Para instalaciones en campo, no ser menores de un 1/10 de la capacidad del dispositivo de protección del alimentador, o

b) Estar dentro de un equipo de control encerrado o dentro de una canalización. • Tener una capacidad de conducción no menor a 1/3 de la capacidad de corriente de los alimentadores. • No tener una longitud mayor a 7.6 m. o c) Tener la misma capacidad de conducción que el alimentador, o d) Derivaciones mayores a 7.6 m de longitud, en naves de techo alto mayores a 10.67 m de altura y de longitud total no mayor de 30.5 m. Que cumpla con las siguientes condiciones: • Recorrido horizontal no mayor de 7.6 m • Que su capacidad de corriente no sea menor a 1/3 de la capacidad de los alimentadores • Que terminen en un solo interruptor automático o un solo juego sencillo de fusibles, de conformidad con

(1) Parte D, donde la derivación es un circuito derivado (2) Parte E, si la derivación es un alimentador. • Que los conductores estén instalados en canalizaciones y protegidos. • Que sean continuos sin empalmes en toda su longitud. • Que su sección transversal no sea menor al No. 6 (13.3 mm2) cobre o No. 4 (21.2 mm2) Aluminio o

mayores. • Que no se alojen en muros, pisos o techos • Que el punto de la derivación no se encuentre a menos de 9 m del piso.

I Medios de Desconexión.

- Deben de estar identificados en su punto de origen de acuerdo con 110-22 indicando su propósito, el marcado debe de ser permanente, legible y resistente para soportar las condiciones ambientales. Cuando se instalen fusibles con interruptores automáticos en cascada, se debe de marcar con la advertencia de “SIATEMA COMBINADO EN SERIE (SISTEMA EN CASCADA)” CORRIENTE NOMINAL……..A. EMPLEAR SOLO RESPUESTOS QUE CUMPLAN CON LA ESPECIFICACIÓN REQUERIDA PARA ESTE SISTEMA.

- Se debe de instalar el medio de desconexión a la vista desde el controlador, esto no aplica cuando se

bloquea en posición de abierto. (430-101 a). Además, se debe de instalar un desconectador a la vista desde la ubicación del motor y de la maquina que maneja. (430-101 b), cuando menos uno de los dos debe ser fácilmente accesible.

- El desconectador debe de abrir todos los conductores de fase, contar con marcas para indicar las posiciones

de abierto y de cerrado, y desconectar el conductor puesto a tierra si abre simultáneamente los conductores de fase. (430-103, 104 y 105).

- Cada motor deberá estar provisto de un medio de desconexión individual. (430 – 112) Excepciones: • Cuando varios motores accionan varias partes de una misma máquina o partes de un aparato, tales como

maquinas para trabajar madera, metales, grúas, etc. etc. • Cuando un grupo de motores este protegido por un conjunto de dispositivos de protección contra

sobrecorriente, tal como se permite en 430-53 (a) para protecciones de 15 y 20 A. • Cuando un grupo de motores esté instalado en el mismo local y todos a la vista desde los medios de

desconexión. - Los medios de desconexión deben ser uno de los siguientes tipos: un desconectador de navajas con

capacidad en KW o C. P. o un interruptor automático abierto o en caja, con o sin protección térmica y magnética. Los medios de desconexión deber estar aprobados.

Excepciones: • Para motores estacionarios de 1/8 o menos, el dispositivo de protección contra sobrecorriente del

circuito que lo alimenta, puede servir como medio de desconexión.

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• Un desconectador de circuitos para motores diseño E de más de 2 C. P. nominales, debe de cumplir con uno de los dos requisitos siguientes: ♦ Debe de estar marcado como adecuado para usarse en un motor diseño E. ♦ Deben de tener una capacidad en C. P. no menor a 1.4 veces la capacidad nominal de un motor de

(3 a 100 C. P.) nominales o no inferior a 1.3 veces la capacidad nominal de un motor de más de 100 C. P. nominales.

• Para un aparato eléctrico no se requiere que el receptáculo y la clavija estén marcados en C. P. o KW cuando se utilicen y apliquen de acuerdo con la sección 422-22, en un equipo de aire acondicionado de acuerdo a la sección 440-63 o para un motor portátil de ¾ de C. P. o menos.

• Cuando se use un desconectador de usos generales o un desconectador de aislamiento en motores estacionarios de más de 100 C. P, se debe de colocar un aviso de “NO OPERAR CON CARGA”.

• Se permite utilizar un desconectador de uso general para motores de más de 2 C. P. y hasta 100 C. P. cuando se cumpla con todo lo siguiente: ♦ El motor acciona un generador que está provisto de protección contra sobre carga. ♦ El control (1) es capaz de interrumpir la corriente eléctrica de rotor bloqueado del motor.(2) está

provisto de un relevador de falla de tensión eléctrica. (3) está provisto de protección contra sobrecarga del motor con ajuste no mayor que 125% de la corriente eléctrica nominal a plena carga del motor.

♦ El circuito derivado del motor está provisto de fusibles individuales o de un interruptor automático de tiempo inverso con capacidad o ajuste de no mayor que 150% del valor de la corriente eléctrica de plena carga del motor.

• Para motores estacionarios de 2 C. P. o menos y de 300 V o menos, el medio de desconexión puede ser un desconectador de capacidad de dos veces la corriente de plena carga del motor.

• En circuitos de corriente alterna pueden tenerse desconectadores de uso general de acción rápida (que no sean para corriente directa), para desconectar un motor de 2 C. P. o menos y de 300 V o menos, con una corriente a plena carga del motor que no exceda del 80% de la capacidad nominal del desconectador.

• Una clavija y el contacto con capacidad o menor a la del motor, sirven como medio de desconexión para motores de menos de 2 C. P. (1.5 KW). Para motores de diseño E y de más de 2C. P. la clavija y el receptáculo deben tener una capacidad no menor a 1.4 veces la capacidad del motor.

• Para motores de alto par, el medio de desconexión puede ser un interruptor de uso general. • Un interruptor termomagnético de disparo instantáneo como parte de una combinación, puede servir

como el medio de desconexión del motor. 430 – 110.- Capacidad nominal e interruptiva. - Los medios de desconexión deben tener una capacidad en amperes no menor a 1.15 de la I NPC

- Un medio de desconexión de capacidad en C. P. puede servir para 2 o más motores o para 1 o más motores en combinación con otras cargas, de acuerdo a lo siguiente:

del motor y en los motores de alto par, la capacidad debe ser el 115% de la corriente de placa de datos del motor.

• Sumar todas las corrientes a plena carga de los motores determinadas de las tablas 430-147, 148, 149 y 150, con las corrientes nominales de las otras cargas.

• Sumar las corrientes a rotor bloqueado de los motores. Para motores de menos de ½ C. P. la corriente de rotor bloqueado se puede estimar en 6 veces la corriente de plena carga del motor.

• Sumar los resultados de los dos puntos anteriores. • Calcular la capacidad en C. P. del desconectador, considerando como un solo motor la suma obtenida en

el punto anterior y en las tablas 430-51 A y 151 B. • La capacidad de corriente del medio de desconexión no debe ser menor que 1.15 veces de la suma de

las corrientes de plena carga de los motores y de las corrientes nominales de las otras cargas, determinadas en el primer punto anterior.

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- Los medios de desconexión deben instalarse de manera que el punto central de sus palancas de accionamiento, no estén a más de 2 m sobre el piso 430 – 107 y 380 – 8 (a), los accionados con pértiga se pueden instalar a más de 2 m.

- Un desconectador o un interruptor automático que cumpla con las disposiciones de 430-83, puede servir

como medio de desconexión y como controlador de un motor, siempre que: ( 430 – 111). • Interrumpa todos los conductores activos del motor • Cuente con un dispositivo de protección para sobrecorriente (que pueden ser los fusibles del circuito

derivado), y que sea uno de los tipos siguientes: ♦ Desconectador en aire accionado manualmente. ♦ Interruptor automático de tiempo inverso accionado manualmente. ♦ Desconectador en aceite usado en un circuito no mayor de 600 V o 100 A o un circuito que exeda

esa capacidad bajo la supervisión de personas calificadas. El desconectador debe de ser de potencia y de accionamiento manual

♦ El dispositivo de protección contra sobre corriente que protege al controlador puede formar parte de éste o bien estar separado.

♦ Un controlador tipo auto transformador debe de estar provisto con medios de desconexión separados.

D. Protección contra corto circuito y falla a tierra del circuito derivado del motor

- Propósito: proteger los conductores del circuito derivado del motor, su controlador y al propio motor. ( 430

– 51), contra sobre corrientes por corto circuito y falla a tierra. - El dispositivo de protección contra corto circuito y falla a tierra (C. C. Y F. A T.), debe ser capaz de

soportar la corriente de arranque del motor. (430 – 52). - La tabla 430 – 152, establece el máximo rango o ajuste para el dispositivo de protección contra C. C. y F. A

T. - Si al aplicar los rangos o ajustes para el dispositivo de protección contra C. C. Y F. A T., señalados en la

tabla 430 – 152, no corresponde a un tamaño normalizado, se puede seleccionar el inmediato superior. - Si los valores especificados en la tabla 430 – 152 no permiten la corriente de arranque del motor, la

capacidad del dispositivo de protección puede aumentarse, pero:

• Fusible del tipo sin retardo y no mayor a 600 A. No más del 400% de I NPC• Fusible con retardo de tiempo. No más del 225% de la I

del motor. NPC

• Interruptor automático de tiempo inverso. No más de 400% de I del motor.

NPC para motores de 100 A o menos, o 300% de INPC

• Fusible clasificado entre 601 a 6000. No más del 300% de la I

de motores de más de 100 A. Además, en caso de no permitir el arranque del motor, se permite incrementar

NPC- Se permite usar un interruptor automático de disparo instantáneo solamente:

del motor.

• Si es del tipo ajustable para que no supere lo permitido en la tabla 430-152 y • Si forma parte de una combinación (interruptor – controlador), con protección coordinada del motor

contra sobrecarga, cortos circuito y falla a tierra en cada conductor. • En caso de requerirse para arranque del motor, se permite incrementar no más de 1300% de la I NPC,

para motores distintos a los de diseño E o motores de eficiencia energética diseño B y hasta 1700% para motores de diseño E o para motores de eficiencia energética de diseño B.

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- Para interruptores automáticos, se permite previa evaluación de ingeniería, que sea superior a 800% la capacidad en los motores distintos a los de diseño E o de eficiencia energética diseño B y superior a 1 100% para los motores de diseño E o de eficiencia energética de diseño B.

450.-53.- Varios motores o cargas en un circuito derivado. - Dos o más motores, o uno o más motores y otras cargas, pueden conectarse al mismo circuito en las

condiciones siguientes: • Varios motores cuya potencia individual no excede de 746 W (1 C. P) pueden conectarse a un circuito

derivado de 120 V o 127 V nominales protegido a no más de 20 A o a un circuito de 600 V nominales o menos protegido a no más de 15 A, si se cumple con todo lo siguiente: ♦ La INPC♦ No se excede la capacidad nominal del dispositivo de protección del circuito derivado contra corto

circuito y falla a tierra, marcada en cualquiera de los controladores.

de cada motor no excede de 6 A

♦ La protección individual contra sobrecarga cumple con lo establecido en 430-32.

• Dos o mas motores o uno o varios motores y otras cargas, pueden conectarse al mismo circuito derivado siempre que: ♦ La protección del circuito derivado se seleccione de acuerdo a 430-52 para el motor de menor

potencia. ♦ Cada motor tenga su protección individual contra sobrecarga. ♦ La protección contra cortocircuito y falla a tierra del circuito derivado se selecciones para el motor

de menor potencia. - El valor nominal de la protección contra cortocircuito y falla a tierra de un circuito derivado para equipos

con varios motores y cargas combinadas, no debe ser mayor que el valor anotado en el equipo (430 – 54). - Los dispositivos para la protección contra corto circuito y falla a tierra de un circuito derivado de un motor,

se especifican en la tabla 430 – 152.

E PROTECCION DEL ALIMENTADOR DEL MOTOR CONTRA CORTO CIRCUITO Y FALLAS A TIERRA.

- La protección contra cortocircuito y fallas a tierra de un alimentador que abastece a varios motores, no debe

exceder la capacidad o ajuste del dispositivo de mayor capacidad de cualquiera de los motores del grupo, más la suma de las INPC

de los demás motores del grupo. (430- 62).

- Si dos o más circuitos derivados del grupo poseen dispositivos contra corto circuito y falla a tierra de igual capacidad o ajuste, se considera a uno solo de ellos como el mayor para los cálculos anteriores.

- Expansiones futuras. Si el alimentador está previsto para cargas futuras, adicionales o cambios, su

protección puede basarse en la capacidad de corriente de sus conductores. - Cuando un alimentador sirve cargas de motores y cargas de alumbrado y artefactos, su protección debe

tener una capacidad o ajuste suficientes para: (430 – 63).

• Soportar las cargas de alumbrado, o de alumbrado y artefactos tomando como base lo señalado en los Art. 210 y 220.

• Más el valor del dispositivo de protección contra corto circuito y fallas a tierra, bien sea para un solo motor o para varios.

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PROTECCION CONTRA SOBRECARGA

- Cada motor de servicio continuo de más de 746 W (1 CP) se protegerá contra sobrecarga por uno de los

medios siguientes: (430 – 32). - Un dispositivo separado de sobrecarga que sea sensible a la corriente del motor.

• La corriente nominal o de disparo de este dispositivo no será mayor que los porcentajes de la I NPC

del motor como sigue:

♦ Motores con factor de servicio no menor de 1.15 125% ♦ Motores con aumento de temperatura no menor de 40° C 125% ♦ Todos los demás motores 1.15%

- Si el dispositivo no permite el arranque del motor, puede utilizarse el relevador inmediato superior siempre

que no se rebasen los porcentajes siguientes: (430 – 34)

♦ Motores con factor de servicio no menor a 1.15 125% ♦ Motores con aumento de temperatura menor a 40° 125% ♦ Todos los demás motores 1.15%

- Un protector térmico integrado al motor, no debe exceder los siguientes porcentajes:

• Motor cuya INPC• Motor cuya I

es menor a 9 A 170% NPC

• Motor cuya I es entre 9.1 y 20 A 1.56%

NPC

es mayor a los 20 A 1.40%

- -Los motores mayores de 1500 C. P. deben tener una protección de temperatura, de tal forma que: - Cuando se presente un incremento mayor al que se indica en la placa del motor, sobre un ambiente de 40°

C, se interrumpa el suministro de corriente al motor

• Los motores de 746 W (1 C. P.) y menores, con arranque no automático, operando en servicio continuo, se consideran protegidos contra sobrecarga:

- Por la protección contra corto circuito y de falla a tierra del circuito derivado 430 – 32 (b) (1) - Cualquiera de estos motores que no esté a la vista del controlador se protegerá de acuerdo a los siguiente: - Cualquier motor de 746 W (1 C. P.) o menor, con arranque automático debe ser protegido contra sobrecarga

por uno de los siguiente medios: - Un dispositivo de sobrecarga que responda a la corriente del motor. Seleccionado con los siguientes

porcentajes de la I NPC

del motor

• Motores con factor de servicio no menor a 1.15 125% • Motores con aumento de temperatura menor a 40° 125% • Todos los demás motores 115%

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- Cuando se utilicen fusibles para la protección de sobre carga de motores, se debe intercalar un fusible en cada conductor activo (430 – 36)

- Cuando se utilicen dispositivos que no sean fusible, para la protección contra sobre carga del motor, el

número y ubicación de tales dispositivos, debe basarse en la tabla – 430 – 37 (430 – 37).

Motores en circuitos derivados de uso general (430 – 42)

- No mayor de 1 C. P. Pueden conectarse uno o más motores sin protección individual contra sobrecarga,

solamente cuando se cumplan las condiciones de la sección 430 – 53 (a). - Mayor de 1 C. P. Cada motor debe de estar protegido contra sobrecarga, de acuerdo a la sección 430 – 32 - Conectados mediante clavija y contacto. Si el motor no es mayor de 1 C. P. y se omite su protección

individual contra sobrecarga, la capacidad del enchufe y del contacto no debe ser mayor de:

15 A a 120 V 10 A a 250 V

- Si la protección individual contra sobrecarga es necesaria, el dispositivo en cuestión debe ser una parte

integral del motor

Controles de Motores - “Control”.- Comprende cualquier interruptor o dispositivo utilizado para el arranque y paro del motor. - Todo control debe ser capaz de poder arrancar y parar el motor que controla y debe ser capaz de interrumpir

la corriente de rotor bloqueado del motor. - Cada motor debe estar provisto de un control individual - Excepción: un solo control puede servir a un grupo de motores con las condiciones siguientes:

• Su capacidad no debe ser menor que la suma de los valores nominales en Watts de todos los motores del grupo.

• Cuando varios motores accionan partes de una misma máquina o de un aparato • Cuando un grupo de motores está protegido por un mismo dispositivo contra corto circuito y falla a

tierra, tal como se permite en la sección 430 – 53 (a). • Cuando un grupo de motores está instalado en el mismo local y todos ellos están a la vista desde el

control - El control debe tener una capacidad nominal en Watts que no sea menor que la del motor . 430 – 83 (a). - Excepción: en motores estacionarios no mayores de 2 cp y de 300 V o menos, el control puede ser:

• Un interruptor de uso general con capacidad en amperes de por lo menor el doble de la I NPC del motor.

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• Los interruptores de resorte de uso general para C.A. pueden servir para controlar un motor de 2 cp o menos y 300 V o menos y que su I NPC

no exceda el 80% de la capacidad en amperes del interruptor.

- En motores estacionarios no mayores de 1/8 C. P. de operación continua y construidos de forma tal que no pueden ser dañados ni por sobre carga ni por falla en el arranque, su control puede ser:

• El dispositivo de protección contra corto circuito y fallas a tierra del circuito derivado. 430 – 81 (b).

- Para un motor portátil no mayor de 1/3 C. P., el control puede ser un receptáculo con clavija 430 – 81 (b).

Centro de Control de Motores - Deben contar con una protección contra sobre corriente, basada en el rango de la capacidad total de las

barras colectoras que lo integran (430 – 94) - Deben contener una barra a todo lo largo de los gabinetes o secciones que lo conforman. Sus dimensiones

deben estar basadas en la sección 250 – 79 (d). - Deben contener una barra de puesta a tierra, que estará a todo lo largo de las secciones que conforman el C

.C. M. Sus dimensiones se basarán en la tabla. 250 – 95 (430 – 96) - El espacio mínimo en las terminales del C .C. M. debe estar de acuerdo con lo indicado en la sección. 373 - La distancia entre las barras del C .C. M y sus partes metálicas no debe ser menor que las distancias

indicadas en la tabla 430 – 97

Puesta a tierra - La armazones de los motores estacionarios deben conectarse a tierra en las siguientes condiciones: (430 –

142)

• Si están alimentados por conductores contenidos en canalizaciones metálicas • Si están ubicados en lugares húmedos • Si están instalados en lugares clasificados como peligrosos • Si el motor funciona a más de 150V con respecto a tierra

- Las armazones metálicas de los motores portátiles deben conectarse a tierra o estar resguardadas (250 – 45

(d). Las cubiertas o gabinetes de los controles de motores se deben conectar a tierra cualquiera que sea su tensión de operación y deben tener una terminal específica para realizar dicha conexión (430-144)

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Cálculos para Circuitos Derivados y Alimentadores en una instalación industrial. Iluminación Artículo Cantidad Tipo Volts Carga 1. 44 [210-6

(c)]. 4 Lámparas, 34 Watts. Luminarios fluorescente

277 V 2 Balastros 0.35 A cada uno

2. 42 [210-6 (c)].

Lámparas de vapor de mercurio 1000 W 480 V 2.3 A cada uno

3. 60 [210-6 (a).

Luminarios Incandescente 120 V 200 W (VA)

4. 50 [210-6 (a)].

2 lámparas, 34 W Luminarios fluorescente 120 V 1 Balastro 0.84 A

Receptáculos para Clavijas 5. 75 20 A 1 Ø 125 V Receptáculos

dobles ó dúplex 6. 96 pies 20 A 1 Ø 125 V Ensamble de

Receptáculos múltiples

Motores, Factor de Servicio de 1.15 (430-7 y 32)) Artículo Cantidad Tipo Fase HP Volts Plena carga Letra Código 7. 30 Rotor de jaula

de Ardilla 3 Ø 10 460 V 14.0 A G

8. 20 " 3 Ø 20 460 V 27.0 A F 9. 10 " 1 Ø 1/4 115 V 5.8 A Ninguno 10. 15 " 1 Ø 1/3 208 V 4.0 A B Otras Cargas Artículo Cantidad Tipo Fase Volts Plena carga Amperios 11. 3 Hornos con elementos

de resistencia 3 480 V 20 kW. 24 A

12. 9 [630] Soldadoras con transformadores de CA Ciclo de trabajo = 80%

3 Ø 480 V 52 A

La figura abajo muestra el cuadro de distribución y el interruptor automático del servicio principal.

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El suministro eléctrico es 480/277 V, 3-Fases, 4- Conductores al tablero de distribución. Dos alimentadores suministran cargas de 480 y 277 V, el otro le alimenta un transformador de 480/208 V, 3-fase, 4-hilos. Hay un alimentador libre para futuro uso.

Cálculo de las Carga para los Circuitos Derivados. A. Luminarios Fluorescente (277 V) Tipo de 4 Lámparas 2 Balastros por Luminario 44 Luminarios NEC referencia: 220-1; 220-2; 210-22(b)

2 Balastros x 0.35 A x 277 = 193.9 VA por cada aparato de iluminación 44 x 193.9 VA8,531.6 = ب VA

B. Luminarios Fluorescente (120 V) Tipo de 2 Lámparas 50 Luminarios NEC referencia: 220-1; 220-2; 210-22(b)

0.84 A x 120 V = 100.8 VA 50 x 100.8 VA = 5,040 VA

C. Luminarios Incandescente (120 V) 200 Watts cada una 60 Luminarios NEC referencia: 220-1; 220-2

60 x 200 Watts = 12,000 VA

D. Luminario de vapor de mercurio 480V, 1000 Watts, 2.3 A 42 Luminarios NEC referencia: 220-1; 220-2; 210-22(b)

2.3 A x 480 V = 1,104 VA 42 x 1,104 VA = 46, 368 VA

CARGA TOTAL PARA ILUMINACIÓN (71,939.6) ~ 71,940 VA

Cálculos de los Circuitos Derivados para Iluminación.

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A. Luminarios Fluorescente (277 V) Tipo de 4 Lámparas 8531.6 VA NEC referencia: 2203(a); 220-4; 210-3; 210-19; 210-22(b); 210-22(c)

8,531.6 VA ÷ 277 V = 30.8 A 30.8 A x 1.25 = 38.5 A carga calculada 38.5 A ÷ 20 A = 1.9 circuitos 2 circuitos mínimo de 20 A

B. Luminarios Fluorescente (120 V) 5,040 VA

5,040 VA ÷ 120 V = 42 A 42 A x 1.25 = 52.5 A carga calculada 52.5 A ÷ 20 A = 2.6 circuitos 3 circuitos mínimo de 20 A

C. Luminarios Incandescente (120 V) 12,000 VA

12,000 VA ÷ 120 V = 100 A 100 A x 1.25 = 125 A carga calculada 125 A ÷ 20 A = 6.25 circuitos 7 circuitos mínimo de 20 A

D. Luminario de vapor de mercurio (480 V) 46,368 VA

46,368 VA conectadas entre 3 fases 46,368 VA x 1.25 = 57,960 VA 57,960 A ÷ 3 = 19,320 VA 19,320 VA ÷ 480 V = 40 A 3 circuitos mínimo de 40 A

Cálculos de las cargas por receptáculos para los circuitos derivados. A. Receptáculos para uso general 120 V, 75 dúplex (dobles) 220-3 (c) (7).

75 x 180 VA = 13,500 VA

B. Ensambles de salida múltiples 120 V, 12 secciones de 8 pies (26.24 m.) 220-3(c), Exc. N° 1

12 secciones x 8 pies (2.42 m) = 96 pies (29.26 m) 29.26 X 3.28 X 180 VA. ó 96 x 180 VA. = 17,280 VA

Cálculo del Número de Circuitos Derivados para Ensambles de Receptáculos Múltiples A. Receptáculos para uso general 75 Receptáculos dobles 13,500 VA

(120 V x 20 A) ÷ 180 VA = 13.3 13 Receptáculos en circuito de 20 A y 120 V. 75 ÷ 13 = 5.7 circuitos 6 circuitos mínimo de 20 A.

B. Ensamble de receptáculos múltiples 17,280 VA

17,280 VA ÷ 120 V = 144 A 144 A ÷ 20 A = 7.2 circuitos 8 circuitos mínimo de 20 A.

Cálculo de la Carga por Motores

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A. 3 Ø, 480 V, 10 HP NEC referencia: 2203(c)(2); 430-6(a); Tabla 430-150; 430-22(a)

480 V x 14 A x 1.73 = 11,626 VA

B. 3 Ø, 480 V, 20 HP

480 V x 27 A x 1.73 = 22,421 VA

C. 1 Ø, 120 V, 1/4 HP Tabla 430-148

120 V x 5.8 A = 696 VA

D. 1 Ø, 208 V, 1/3 HP

208 V x 4 A = 832 VA

Cálculos del Calibre de Conductor del Circuito Derivado para Motores, Protección Contra Sobrecarga, Protección Contra Corto Circuito y Protección Contra Faltas a Tierra. A. 10 HP, 14 A, 460 V, 11,626 VA 11-14(c); 430-22(a); Tabla 310-16; 430-32(a); 430-52; Tabla 430-152

1.25 x 14 A = 17.5 A n. ° 14 awg Protección contra sobrecarga 1.25 x 14 A = 17.5 A Protección contra corto circuito y falta a tierra 2.50 x 14 A = 35 A interruptor automático 1.75 x 14 A = 24.5 A fusible - 25 A

B. 20 HP, 27 A, 460 V, 22,421 VA

1.25 x 27 A = 33.75 A n. ° 8 awg Protección contra sobrecarga 1.25 x 27 A = 33.75 A Protección contra corto circuito y falta a tierra 2.5 x 27 A = 67.5 A - 70 A interruptor automático 1.75 x 27 A = 47.2 A fusible - 50 A

C. 1/4 HP, 5.8 A, 120 V, 626 VA

1.25 x 5.8 A = 7.3 A n. ° 14 awg Protección contra sobrecarga, véase 430-32(b), (c) Protección contra corto circuito y falla a tierra 2.5 x 5.8 A = 14.5 A - 15 A o 20 A interruptor automático 1.75 x 5.8 A = 10.15 A fusible - 15 A

D. 1/3 HP, 4 A, 208 V, 832 VA

1.25 x 4 A = 5 A n. ° 14 awg Protección contra sobrecarga, véase 430-32(b), (c)

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Protección contra corto circuito y falla a tierra 2.5 x 4 A = 10 A; 15 A interruptor automático 1.75 x 4 A = 7 A; 10 A fusible

Cálculo de la Carga de los Hornos y Soldadoras con Transformadoras de CA.

A. Horno industrial 3Ø, 480 V, 20 KW

I = VA ÷ (1.73 x V.) 20,000 VA ÷ (1.73 x 480) = 24 A

B. Soldadoras con transformadoras de CA 1Ø, 480 V, 52 A, Ciclo de trabajo = 80 % [630-11 (a)].

52 A x 0.89 = 46.3 A 46.3 A x 480 V = 22,224 VA

A. 3 Hornos industriales

Cálculo del Calibre del Conductor del Circuito Derivado y Protección Contra Sobrecorriente

480 V, 3Ø, 24 A B. Soldadoras con transformador de C. A. 55 A X 200%= 110 A.

Calibre del conductor 6 Protección contra sobrecorriente = 110 A Conductor Calibre 6 Protección contra sobrecorriente para soldadora individual = 100 A o 110 A

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Cálculo de la Carga para el Alimentador de 208/120 V. A. Cargas Otra que Motores 50 Luminarios fluorescente (120 V) 220-10(a); 220-10(b); Tabla 220-11 60 Luminarios incandescente 75 Receptáculos 96 pies (29.26 m) de ensambles de salida múltiples Carga total conectada = 46,070

1.25 x 5,040 VA = 6,300 VA 1.25 x 12,000 VA = 15,000 VA 75 x 180 VA = 13,500 VA 10,000 VA @ 100% = 10,000 VA + (3,500 VA x .50) = 11,750 VA 96 pies x 180 VA ó 29.26 X 3.28 X 180 =

17,280 VA. Carga Total (Continua mas no continua) =

50,330 VA B. Motores 10 motores, 1/4 HP @ 120 V 15 motores, 1/3 HP @ 208 V

10 x 696 VA = 6,960 VA

15 x 832 VA = 12,480 VA

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25 % del motor más superior

0.25 x 832 VA = 208 VA

Carga de Motores = 19,648 VA

Carga continua mas no continua. = 69,978 VA

Use este dato para determinar el tamaño del transformador. (75 KVA Mínimo).

Amperes = VA ÷ (1.73 x Voltios)

Cálculo del calibre mínimo del conductor y de la protección mínima contra corto circuito y contra falla a tierra para el conductor alimentador de (208/120 V)

69,978 VA ÷ (1.73 x 208) = 194.3 A

A. Calibre del conductor para el

alimentador NEC referencia: Tabla 310-16 Mínimo dispositivo contra sobrecorriente

3/0 ( 75) ° 200 A.

Otra forma de cálculo de la protección contra corto circuito falla a tierra para el alimentador de (208/120 V.) B. Cargas otras que motores 50,330 VA

50,330 VA ÷ (1.73 x 208 V) = 140 A

C. Cargas de motores (10) 1/4 HP, (120 V) (14) 1/3 HP, (208 V)

10 x 696 VA = 6,960 VA 14 x 832 = 11,648 VA 6,960 VA + 11,648 VA = 18,608 VA 18,608 VA ÷ (1.73 x 208 V) = 51.71 A

51.71 + 15 A (int. Auto.) = 66.71 A

Carga total para el alimentador = 206.71 A

Dispositivo de protección contra corta circuito y falla a tierra = 200 A

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Cálculo del Protección Contra Sobrecorriente para el Transformador (primario)

75 KVA Transformador A. Corriente nominal en el lado del

primario.

75,000 VA ÷ (1.73 x 480 V) = 90.3 A

B. Dispositivo contra sobrecorriente en el

lado primario.

1.25 x 90 A = 112 A Se permite aplicar el valor inmediatamente superior 125 A

C. Calibre del alimentador en el lado

primario.

En la columna de 75 ° C

Calibre 2 THWN = 115 A

3-Fases, 208/120V 3-Fases, 480V

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Cálculo de la Carga para el Alimentador de 480/277 Voltios A. Carga por hornos industriales 3-3Ø, 480 V, 20 KW, 24 A por cada fase. 220-3 (c); 220-10(a); 220-10(b)

3 x 20,000 VA = 60,000 VA

B. Carga por iluminación (480/277 V) 42 Aparato de iluminación (46,368 VA) 44 Aparato de iluminación (8,532 VA)

46,368 VA + 8532 VA = 54,900 VA

1.25 x 54,900 VA = 68,625 VA

C. Carga por 9 soldadoras eléctricas 22,224 VA cada uno.

9 x 22,224 VA = 200,016 VA

Carga Total = 328,641 VA

328,641 VA ÷ (1.73 x 480 V) = 396 A

Cálculo de la carga para el Alimentador de 480/277 V. A. Calibre del alimentador por la carga

calculada.

2 juegos de conductores en paralelo. 396 A ÷ 2 = 198 A por cada juego 3/0 awg, Cu, 75°C columna = 200 A 2x200 A = 400 A 2 Juegos de 3/0 awg

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B. Valor nominal del dispositivo contra

sobrecorriente.

Proteja los conductores a sus Amperes. Dispositivo contra sobrecorriente = 400 A

Carga de Motores A. Motores de 3 Ø, 480 V (30) de 10 HP (20) de 20 HP Más 25% del motor superior NEC referencia: 430-24

30 x 14 A = 420 A

20 x 27 A = 540 A

0.25 x 27 A = 6.75 A

Carga Total para el Alimentador = 967 A

Cálculo del calibre mínimo del Conductor y Corto Circuito y Protección Contra Falta a Tierra para el Alimentador

A. Motores de 3 Ø, 480 V

Usando 3 juegos de conductores en paralelo, en 3 canalizaciones, ¿cuál es el calibre de los

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conductores?

967 A 7 3 = 322 A por cada juego

3 juegos de 400 kcmil conductores en paralelo

967 A

Corto Circuito y Protección Contra Falla a Tierra para el Alimentador A. Carga de motores (480 V) 20-20 HP motores 70 A interruptor automático 50 A fusible 30-10 HP motores 35 A interruptor automático. 25 A fusible 430-2(a), 240-6

Interruptor automático 70 A + (19 x 27 A) + (30 x 14 A) = 1,003 A Interruptor automático no superior de 1,000 A Fusible 50 A + (19 x 27 A) + (30 x 14 A) = 983 A 1,000 A

Cálculo de la Carga del alimentador principal.

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Cálculo de la Carga para el alimentador principal. A. Carga continua

Iluminación 71,940 VA

1.25 x 71,940 VA = 89,925 VA

B. Carga no continua 9 Soldadoras 75 Receptáculos Ensamble de salida múltiple

Soldadoras = 200,016 VA

Receptáculos = 11,750 VA

Ensamble de salida múltiple = 17,280 VA

Carga total no continua = 289,046 VA Carga por el alimentador principal: C. Carga de Motores (30) 10 HP (20) 20 HP (10) 1/4 HP (15) 1/3 HP Más 25 % del motor más grande

30 x 11,626 VA = 348,780 VA

20 x 22,421 VA = 448,420 VA

10 x 696 VA = 6,960 VA

15 x 832 VA = 12,480 VA

0.25 x 832 VA = 5,605 VA

Carga de Motores = 822,245 VA

Total para todas las cargas = 89,925 VA + 289,046 VA + 822,245 VA = 1,201,216 VA

Amperes totales = Carga Total ÷ (1.73 x 480 V) = 1,447 A Cálculo del Calibre de los Conductores para el Alimentador Principal A. Carga Total de 1,447 A ¿Cuál es el mínimo calibre del conductor permitido

cuando se instalan 4 juegos de conductores en paralelos en 4 canalizaciones?

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1,447 A ÷ 4 = 361.7 Cada juego de conductores debe tener la capacidad por transportar 362 Amperios

Por eso 500 kcmil

B. Valor nominal del dispositivo para sobrecorriente.

4 x 380 A = 1,520 A Máximo valor nominal permitido = 1,500 Amperes

Porque la tensión a tierra excede 150 y el interruptor automático es de 1 000 A o más, el equipo de la acometida o servicio alimentador requiere protección contra falla a tierra de equipos, ver las secciones 215-10 y 230-95. Revisar los ejemplos del “Electrical Design Book” de Stallcup´s .

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tema 3 consideaciones y cÁlculos de cargas para circuitos derivados y alimentadores

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