Previsión de Cargas (ITC-BT-10): Cálculo de Potencia Total de un Edificio
La previsión de cargas (regulada por la ITC-BT-10) es el cimiento matemático de todo el edificio. Antes de tirar un solo cable, debemos responder a una pregunta: ¿Cuánta potencia necesita el edificio en su momento de máximo consumo?
Calcular esto implica determinar el Grado de Electrificación de las viviendas y aplicar correctamente el Coeficiente de Simultaneidad (no todos los vecinos consumen a la vez). Un error aquí es fatal: si calculamos de menos, la Línea General de Alimentación (LGA) se quemará; si calculamos de más, el promotor gastará dinero inútil en cobre.
La previsión de cargas ofrece varios beneficios importantes:
– Dimensionamiento adecuado de la red de distribución: permite determinar la capacidad necesaria de las líneas de distribución y la potencia de los centros de transformación, garantizando un suministro confiable.
– Anticipación de futuros aumentos de potencia: facilita la planificación de ampliaciones futuras, sin necesidad de realizar modificaciones costosas en la instalación existente.
– Cumplimiento de la normativa: la previsión de carga deben cumplir con las normas y estándares establecidos por las autoridades competentes, como el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT).
El REBT, en su ITC-BT-10, establece las condiciones de previsión de potencia para las instalaciones eléctricas. En cualquier caso, la potencia máxima de la instalación la define la intensidad asignada del interruptor general automático (IGA), según se indica en la ITC-BT-25.
La previsión de potencia del REBT será un paso esencial en el cálculo de las instalaciones de enlace, pues servirá para el correcto dimensionamiento de las instalaciones interiores.
Contenidos
- Grados de Electrificación: Básico (5750 W) vs Elevado (9200 W)
- Coeficiente de Simultaneidad: Qué es y Cómo se Calcula
- Fórmula de la Carga Total (Ptotal)
- Previsión en Industria y Oficinas (Reglas Específicas)
- Ejercicios Resueltos de Previsión de Cargas para Suministros en Baja Tensión
- Preguntas Frecuentes sobre la Previsión de Cargas
Grados de Electrificación: Básico (5750 W) vs Elevado (9200 W)
El grado de electrificación de una vivienda determina la potencia mínima que debe preverse. Existen 2 categorías principales: grado de electrificación básica y grado de electrificación elevada.
La elección entre un grado de electrificación básica y un grado de electrificación elevada depende de las necesidades específicas del proyecto y las expectativas de crecimiento y demanda energética futura.
Los diseñadores y profesionales del sector eléctrico deben realizar un análisis detallado de las cargas previstas, considerando factores como el tipo de ocupación y el uso de equipos para garantizar una instalación eficiente y adaptable a futuros requerimientos.
Grado de Electrificación Básica
El grado de electrificación básica se refiere a la configuración mínima necesaria para satisfacer las demandas energéticas esenciales de una vivienda, garantizando el suministro adecuado para las funciones básicas de iluminación, calefacción, refrigeración, y el uso de electrodomésticos comunes.
Este grado es típicamente aplicado en viviendas estándar que no requieren de un consumo energético elevado. Está enfocado en cubrir las necesidades fundamentales sin sobrepasar un límite preestablecido.
La potencia mínima para este grado es de 5.750 W a 230 V.
Grado de Electrificación Elevada
El grado de electrificación elevada se aplica en situaciones donde las demandas energéticas son significativamente mayores, como en viviendas con un alto consumo de energía. Este grado de electrificación contempla una mayor capacidad instalada y diversidad de equipos, para asegurar una operación continua.
En una instalación con grado de electrificación elevada, la carga total es considerablemente mayor, permitiendo la conexión de múltiples dispositivos de alta potencia simultáneamente. Se aplica a viviendas que cumplen con ciertas condiciones, como:
– Superficie útil superior a 160 m2.
– Uso de electrodomésticos superior al de la electrificación básica.
– Número de puntos de luz superior a 30 o de tomas de corriente superior a 20.
– Sistemas de calefacción o aire acondicionado eléctricos.
– Previsión de secadora
– Previsión de sistemas de automatización
– Circuitos adicionales para cocina y horno, o para lavadora, lavavajillas y termo eléctrico.
– Número de tomas de corriente en baños y auxiliares de cocina superior a 6.
– Circuito para recarga de vehículos eléctricos en viviendas unifamiliares.
La potencia mínima para este grado es de 9.200 W a 230 V.
Consideraciones Adicionales en la Previsión de Cargas en Viviendas
Se ha de considerar los siguientes aspectos en la previsión de cargas de las viviendas:
1º) Potencias mínimas y previsiones específicas: las potencias mínimas indicadas anteriormente (5.750 W para electrificación básica y 9.200 W para elevada) son valores de referencia. Si se conoce la previsión de carga real de la vivienda y esta es superior a estos mínimos, se debe considerar la potencia real para el dimensionamiento de la instalación.
2º) Previsión de carga en suministros monofásicos: en suministros monofásicos, la previsión de cargas está condicionada por el calibre del interruptor general automático (IGA). La siguiente tabla muestra los escalones de potencia previstos para cada tipo de electrificación y calibre de IGA:
3º) Potencia contratada por el usuario: la potencia que debe contratar cada usuario depende del uso real que haga de la instalación eléctrica. Esta potencia puede ser inferior o igual a la potencia prevista en la tabla anterior.
4º) Obligaciones de las empresas distribuidoras: las empresas distribuidoras de energía eléctrica están obligadas, a solicitud del cliente, a realizar el suministro de forma que permita el funcionamiento de cualquier receptor monofásico con una potencia de hasta 5.750 W a 230 V. La potencia máxima de suministro que pueden ofrecer las empresas es de 14.490 W a 230 V.
Coeficiente de Simultaneidad: Qué es y Cómo se Calcula
El diseño de una instalación eléctrica raramente se basa en la suma aritmética de todas las potencias nominales de los aparatos que pueden conectarse. Si lo hiciéramos, obtendríamos una potencia instalada teórica que casi nunca se demanda simultáneamente.
Por ejemplo, si en un edificio de viviendas todas las lavadoras, secadoras, aires acondicionados, hornos, televisores y luces estuvieran encendidos al mismo tiempo a máxima potencia, la carga sería inmensa y sobredimensionaría la infraestructura eléctrica de forma innecesaria.
Aquí es donde entra en juego el coeficiente de simultaneidad (CS). Es un factor adimensional (siempre menor o igual a 1) que representa la fracción de la potencia total instalada que se espera que esté en uso en un momento dado. Es decir, la relación entre la máxima demanda simultánea previsible (Psimultánea) y la suma de las potencias individuales (Pinstalada total).
Su aplicación permite determinar la potencia máxima previsible de una instalación o de una parte de ella (línea general de alimentación, derivación individual, cuadro de distribución, etc.), sin tener que sobredimensionar la infraestructura para una situación hipotética y poco probable.
El coeficiente de simultaneidad es especialmente útil en instalaciones colectivas, como en edificios de viviendas con múltiples derivaciones, en locales comerciales con diferentes usuarios, en naves industriales con diversos procesos o líneas y en centros de carga de vehículos eléctricos con uso parcial.
Factores que Influyen en el Coeficiente de Simultaneidad
Estos son los factores que influyen en el coeficiente de simultaneidad:
● Tipo de consumo/carga: los patrones de uso dependen del tipo de usuario.
– Residencial: las viviendas tienen patrones de consumo muy diversificados a lo largo del día y la semana.
– Comercial: tiendas, oficinas, restaurantes tienen patrones de uso más predecibles, a menudo concentrados en horas de actividad.
– Industrial: puede ser muy específico, con maquinaria de funcionamiento continuo o por lotes.
● Número de unidades consumidoras: a mayor número de viviendas o puntos de consumo similares conectados a una misma línea, menor tiende a ser el coeficiente de simultaneidad. Esto se debe a que las probabilidades de que un porcentaje muy alto de unidades consuman al mismo tiempo disminuyen a medida que el número de unidades aumenta.
● Hábitos de los usuarios: los horarios de trabajo, ocio, uso de electrodomésticos, etc., influyen directamente en la simultaneidad de la demanda.
● Uso de equipos: no todos los equipos se usan con la misma frecuencia o a su máxima potencia. Una lavadora no está funcionando 24/7, ni una luminaria de una oficina está siempre encendida.
Métodos de Cálculo del Coeficiente de Simultaneidad
El coeficiente de simultaneidad rara vez se calcula en el sentido matemático puro de una fórmula universal. En la práctica, se utilizan valores tabulados y criterios establecidos por la normativa o por las empresas distribuidoras, basados en estudios y experiencia.
Por ejemplo, el REBT establece algunos valores para algunos tipos de instalaciones, como en las viviendas de un edificio. Los más relevantes se encuentran en la ITC-BT-10 (Previsión de cargas para suministros en baja tensión) y en otras ITCs relacionadas con tipos específicos de instalaciones.
Además del REBT, las normativas sectoriales pueden establecer coeficientes para otros tipos de instalaciones, como por ejemplo:
– Enchufes: es muy variable, pero suele aplicarse un CS bajo (0,1 - 0,5) a la potencia total de los enchufes, a menos que sean para equipos específicos y conocidos.
– Motores: se puede considerar la potencia nominal del motor más grande (o los dos más grandes), más un porcentaje de la suma de los motores restantes (ej., 0,5 o 0,6).
– Hornos o resistencias calefactoras: si son procesos continuos, el CS puede ser cercano a 1.
– Alumbrado público: CS = 1 (se considera que todas las luminarias están encendidas simultáneamente).
En ausencia de normativa específica, se pueden usar estimaciones basadas en la experiencia:
1º) Principio general: a mayor número de puntos de consumo o mayor diversidad de uso, menor será el coeficiente de simultaneidad.
2º) Estimación por clúster: agrupar cargas similares y aplicar un CS a ese grupo.
3º) Análisis de curvas de carga: para instalaciones existentes, el estudio de datos históricos de consumo puede ofrecer un CS muy preciso. Esto es común en auditorías energéticas. Una vez que se ha determinado el coeficiente de simultaneidad, el cálculo de la potencia simultánea (o potencia de cálculo) es directo:
Fórmula de la Carga Total (Ptotal)
Para determinar la carga total PT de un edificio destinado principalmente a viviendas hay que sumar las potencias correspondientes a:
– Conjunto de viviendas PV
– Servicios generales del edificio PSG
– Locales comerciales y oficinas PLC
– Garajes PG
Viviendas y Coeficiente de Simultaneidad
Para calcular esta potencia, se debe multiplicar la media aritmética de las potencias máximas previstas en cada vivienda por el coeficiente de simultaneidad (CS), según el número de viviendas y el grado de electrificación.
Si todas las viviendas tienen la misma potencia, el cálculo es directo:
En el caso de viviendas con diferentes potencias, se debe calcular la media aritmética de las potencias máximas previstas antes de aplicar el factor de simultaneidad del REBT:
La ITC-BT-10 proporciona en su tabla 1 los coeficientes de simultaneidad de las viviendas, que es la que se muestra a continuación:
El valor que se asigna a un conjunto de viviendas no es un coeficiente de simultaneidad (CS) como tal, menor o igual que 1 como el clásico, sino un valor acumulativo que ya incorpora la simultaneidad de uso en un grupo de viviendas. Representa cuántas viviendas (o fracciones de vivienda) se estima que demandarán simultáneamente su potencia máxima,
Por ejemplo, si para 15 viviendas el valor de CS es 11,9 significa que, estadísticamente, de las 15 viviendas 11,9 podrían demandar simultáneamente su potencia máxima.
Por otro lado, para viviendas con calefacción o ACS en tarifa nocturna (acumulación), el coeficiente de simultaneidad debe ser 1, ya que los equipos funcionan simultáneamente. Esto implica sumar las potencias sin aplicar reducciones por simultaneidad, a diferencia de viviendas convencionales.
Respecto a la previsión de cargas en vivienda unifamiliar, se tendrán en cuenta los siguientes factores:
1º) Grado de electrificación de la vivienda: se establece un grado de electrificación (básico o elevado).
2º) Potencia de los aparatos eléctricos: se suman las potencias de todos los aparatos eléctricos que se espera que se utilicen simultáneamente.
3º) Factor de simultaneidad: se estima un factor de simultaneidad para tener en cuenta que no todos los aparatos eléctricos se utilizan al mismo tiempo.
Servicios Generales (Ascensores y Escaleras)
La carga de servicios generales se obtiene sumando la potencia prevista de ascensores, aparatos elevadores, centrales de calor y frío, grupos de presión, alumbrado de portal, caja de escalera, espacios comunes y otros servicios eléctricos generales del edificio, sin aplicar ningún factor de reducción por simultaneidad (es decir, usando un coeficiente de simultaneidad de 1).
Carga Correspondiente a Ascensores o Aparatos de Elevación
Para calcular la previsión de cargas de ascensores o aparatos de elevación, se debe utilizar la potencia de estos. Si no se conoce, la guía ITC-BT-10 proporciona valores típicos según la Norma Tecnológica de la Edificación NTE-ITA.
Carga Correspondiente al Alumbrado de Portal, Caja de Escalera y Espacios Comunes
Respecto a la previsión de cargas correspondiente al alumbrado de portal, caja de escalera y espacios comunes, se ha de tomar la potencia de estos. Si se desconoce, se podrá utilizar la potencia estimada siguiendo las indicaciones de la guía técnica de la ITC-BT-10:
Es importante tener en cuenta que estas son estimaciones aproximadas y que la potencia real puede variar en función de factores como la eficiencia de las lámparas o la altura de los espacios.
Aplicación de Coeficientes a Lámparas de Descarga y Motores en la Previsión de Cargas
Para ciertos receptores, es necesario considerar los coeficientes indicados en otras Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC), que son:
● Alumbrado de lámparas de descarga: para las lámparas de descarga, la carga mínima prevista en VA (potencia aparente S) será de 1,8 sobre la potencia en vatios (potencia activa P) de las lámparas, según la ITC-BT 44, apartado 3.1.
Es decir, la potencia aparente de cálculo será de S’ = 1,8 · P. Y como la relación entre la potencia aparente y la potencia activa es P’ = S’ · cos φ, nos quedará una potencia activa de cálculo de:
● Motores en general: según la ITC-BT-47, apartados 3.1 y 3.2:
– Un solo motor: se aplicará un coeficiente de 1,25 sobre la potencia del motor.
– Varios motores: se aplicará un coeficiente de 1,25 sobre el motor de mayor potencia y se sumará la potencia del resto.
● Ascensores grúas y aparatos de elevación: se aplicará un coeficiente de 1,3 sobre la potencia nominal de cada uno de estos aparatos, según la ITC-BT-47, apartado 6.
Estos coeficientes están contemplados en el REBT para el cálculo de las secciones de los conductores. Sin embargo, la ITC-BT-10 y su guía técnica no especifican la aplicación de ningún coeficiente para calcular la previsión de potencia de estos servicios.
Al aplicar los coeficientes, simplemente se introduce un margen de seguridad en la previsión de cargas, lo que permite una mayor flexibilidad en la instalación y poder anticipar posibles aumentos de consumo en el futuro. Por otro lado, la aplicación de estos coeficientes puede conducir a un dimensionamiento excesivo del transformador.
Como consecuencia de lo anterior:
Si la previsión de cargas se realiza para calcular la sección de la línea general de alimentación (LGA) del edificio, se deben aplicar estos coeficientes por prescripción del REBT.
Si la previsión de cargas se realiza para la solicitud del suministro eléctrico a la compañía, no se suelen aplicar estos coeficientes.
En nuestro caso, sí que aplicaremos estos coeficientes en los problemas.
Locales Comerciales (La regla de los 100 W/m²)
Para calcular la previsión de cargas de los locales comerciales y oficinas, se han de considerar 2 factores:
● Potencia mínima por superficie y local: para asegurar una distribución adecuada en el funcionamiento de todos los dispositivos y sistemas eléctricos del local, se considera un mínimo de 100 W por metro cuadrado (W/m²) y por planta.
Por otro lado, cada local debe contar con un mínimo de 3.450 W a 230 V. Este valor mínimo garantiza que, independientemente del tamaño del local, exista una capacidad suficiente para alimentar los aparatos eléctricos más comunes y esenciales.
Además, se debe considerar un coeficiente de simultaneidad de 1. Con esto, se asume que todos los dispositivos o sistemas eléctricos pueden estar en funcionamiento al mismo tiempo. Es importante cuando la demanda de energía puede ser alta en ciertos momentos del día.
● Previsión real de potencia: si la previsión real de potencia es superior a los valores mínimos establecidos (100 W/m² y 3.450 W por local), se debe utilizar esta previsión real para el cálculo. Por otro lado, si la previsión real de potencia es inferior a los valores mínimos, se debe tomar la potencia mínima.
En la siguiente tabla se muestran varios ejemplos:
Garaje y Vehículo Eléctrico (ITC-BT-52)
El cálculo de la carga correspondiente a los garajes asegura que el suministro de energía sea suficiente para satisfacer las demandas de iluminación, ventilación y carga de vehículos eléctricos (VE).
Para calcular la carga eléctrica de los garajes se consideran 2 factores:
● Potencia mínima por superficie: los valores básicos dependen del tipo de ventilación:
– Garajes con ventilación natural: se considera una potencia mínima de 10 W/m² y planta.
– Garajes con ventilación forzada: la potencia mínima se incrementa a 20 W/m² y planta.
Independientemente del tipo de ventilación, se establece un mínimo de 3.450 W a 230 V para cada garaje, con un factor de simultaneidad de 1. Esto significa que se asume que todas las cargas podrían estar operando al mismo tiempo.
● Previsión real de potencia: si la previsión real de potencia del garaje es superior a los valores mínimos especificados, se debe utilizar esta previsión real para el cálculo. Esto asegura que la instalación eléctrica pueda manejar la demanda máxima esperada, evitando sobrecargas.
Carga Correspondiente a la Recarga de Vehículos Eléctricos
Con el incremento en el uso de vehículos eléctricos, la carga adicional para su recarga debe ser considerada en el diseño de los garajes. El cálculo de la potencia para la recarga de vehículos eléctricos (VE) incluye:
1º) Potencia mínima: se calcula multiplicando 3.680 W por el 10% del total de las plazas de aparcamiento construidas.
2º) Factor de simultaneidad: dependerá de si se instala un Sistema de Protección de la Línea General de Alimentación (SPL):
– Si se instala SPL: 0,3
– Si no se instala SPL: 1
La potencia PVE se añade a la potencia del resto del edificio, y el proyectista puede prever una potencia mayor si dispone de datos que lo justifiquen.
Sistema de Protección de la Línea General de Alimentación SPL
El SPL es un sistema que protege la línea general de alimentación contra sobrecargas, evitando el fallo de suministro para el conjunto del edificio.
Este sistema actúa disminuyendo momentáneamente la potencia destinada a la recarga del vehículo eléctrico (VE), ya sea desconectando cargas o regulando la intensidad. Con este mecanismo se asegura la continuidad del suministro eléctrico en situaciones de alta demanda.
El SPL consta de varios componentes que trabajan juntos para monitorear y controlar la carga en la LGA:
● Medidores de corriente: monitorean el valor de la corriente en la LGA y detectan posibles sobrecargas.
● Controladores electrónicos: procesan la información recibida de los medidores de corriente y determinan cuándo es necesario reducir la carga.
● Actuadores: realizan acciones específicas para reducir la carga. Pueden desconectar ciertos circuitos o cargas no esenciales, como dispositivos o sistemas de iluminación no críticos de los servicios comunitarios o del propio garaje. También pueden regular la intensidad de ciertas cargas, como la recarga de vehículos eléctricos (VE).
El desarrollo de tecnologías inteligentes está impulsando la evolución del SPL hacia sistemas más avanzados y conectados. Los futuros SPL pueden integrar:
– Inteligencia Artificial (IA): para predecir patrones de carga y optimizar la gestión de la energía de manera proactiva.
– Conectividad Internet de las Cosas (IoT): para una gestión remota y en tiempo real de las cargas, mejorando la flexibilidad y la capacidad de respuesta del sistema.
Previsión en Industria y Oficinas (Reglas Específicas)
La estimación de la carga total de un edificio comercial, de oficinas o destinado a industrias será:
● Edificios comerciales y de oficinas: la carga total se calcula considerando un mínimo de 100 W/m² y planta. Además, cada local dentro del edificio debe tener una carga mínima de 3.450 W a 230 V, con un coeficiente de simultaneidad de 1.
● Edificios destinados a concentración de industrias: para edificios industriales, la carga total se estima considerando un mínimo de 125 W/m² y planta, con un mínimo por local de 10.350 W a 230 V y un coeficiente de simultaneidad de 1. La naturaleza intensiva en energía de las operaciones industriales justifica la mayor densidad de potencia requerida.
Los cálculos deben incluir un margen para expansiones futuras y aumentos en la demanda de energía, asegurando que el sistema pueda adaptarse a cambios en el uso del edificio.
Ejercicios Resueltos de Previsión de Cargas para Suministros en Baja Tensión
A continuación, se presentan ejemplos de la itc-bt-10 mediante 6 ejercicios resueltos de cálculo de previsión de cargas del REBT en instalaciones de baja tensión:
Ejercicio 1: Previsión de cargas en instalaciones de baja tensión
Ejercicio 2: Previsión de cargas en instalaciones de baja tensión
Ejercicio 3: Previsión de cargas en instalaciones de baja tensión
Ejercicio 4: Previsión de cargas en instalaciones de baja tensión
Ejercicio 5: Previsión de cargas en instalaciones de baja tensión
Ejercicio 6: Previsión de cargas en instalaciones de baja tensión
Preguntas Frecuentes sobre la Previsión de Cargas
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