Ejercicio 1: Cálculo de los circuitos de un local de pública concurrencia
Datos
Diseñar la instalación eléctrica de un café-bar compuesto por las siguientes estancias:
– Zona de bar: 70 m2
– Zona de barra: 23,80 m2
– Aseo de caballeros: 2,30 m2 y aseo de señoras/ minusválidos: 4,10 m2
– Almacén: 10,25 m2
La instalación interior parte de un CGMP y se distribuye en 9 circuitos:
● Alumbrado zona de bar/aseos (fase L1): 4 P.L. fluorescentes 2x36W c/u, FP = 0,8 (bar), 2 P.L. halógenos 60 W c/u (aseos), 3 P.L. emergencia LED 8 W c/u, L = 28 m
● Alumbrado zona de bar/barra (fase L2): 2 P.L. fluorescentes 2x36W c/u, FP = 0,8 (bar), 6 P.L. halógenos 60 W c/u (sobre barra), 3 P.L. emergencia LED 8 W c/u, L = 18 m
● Alumbrado zona de bar/barra/almacén (fase L3): 4 P.L. fluorescentes 2x36W c/u, FP = 0,8 (bar e interior barra), 2 P.L. halógenos 60 W c/u (almacén), 3 P.L emergencia LED 8 W c/u, L = 26 m
● Cafetera: monofásico, P = 3 kW, FP = 0,8, L = 6 m
● 2 Botelleros: monofásico, P = 500 W c/u, FP = 0,8, L = 16 m
● Cubitera/congelador: monofásico, P = 750 W y P = 500 W, FP = 0,8, L = 15 m
● Lavavajillas: monofásico, P = 2.500 W, FP = 0,8, L = 14 m
● Tomas de uso general: monofásico, P = 3.680 W, FP = 1, L = 25 m (distribuido en 12 tomas)
● Turbina/extractor: monofásico, P = 1.000 W y P = 1 CV, FP = 0,8, L = 25 m
La derivación individual (DI) será trifásica, L = 18 m.
Cuestiones
Se pide:
a) Clasificar el local.
b) Cálculo de los circuitos, incluida la derivación individual, expresados en una tabla. En esta tabla se debe indicar lo siguiente: tensión, potencia, intensidad, longitud, c.d.t. máx. permitida, sección del conductor, diámetro de tubo y calibre de las protecciones de cada línea.
c) Calcular la sección, solo por calentamiento, de todos los puentes hacia los ID con circuitos agrupados a partir de la potencia que demandan las cargas que protegen (leer más adelante las agrupaciones que se van a realizar).
d) Cálculo de los ID a partir de la potencia que demandan las cargas que protegen (no teniendo en cuenta los calibres de los magnetotérmicos que protegen). Si se calculasen teniendo en cuenta los calibres de los magnetotérmicos, ¿habría alguna diferencia?
e) Dibujar el esquema unifilar del cuadro general de mando y protección. Indicar la fase de cada circuito e indicar también las secciones de las agrupaciones.
f) Realizar el esquema de distribución en planta, distribuyendo adecuadamente los símbolos que se indican en la leyenda. Se situarán solo las tomas de uso general, ya que las tomas de corriente de los aparatos cuyo símbolo aparece reflejado en el plano no es necesario situarlas, pues la situación de cada símbolo ya supone el lugar donde van. Se indicará qué lámparas encienden los interruptores (mediante algún tipo de identificación).
Condiciones
Para el cálculo consideramos lo siguiente:
– No tenemos en cuenta el cálculo de sección por cortocircuito.
– No compensamos la c.d.t de la DI con la c.d.t. de la instalación interior.
– Hay que aplicar las ITC-BT-44 e ITC-BT-47 para las lámparas fluorescentes y motores.
– La DI es trifásica y comienza en un CPM (no hay LGA). Coeficiente de simultaneidad = 1.
– Los conductores son unipolares tipo ES07Z1-K (AS) bajo tubo corrugado en montaje empotrado.
– En relación a los ID, se agruparán los siguientes circuitos. En primer lugar, un ID para la cafetera junto con los 2 botelleros. Además, un ID para la cubitera/congelador junto con el lavavajillas. Asimismo, un ID para las tomas de uso general junto con la turbina/extractor. Finalmente, cada circuito de alumbrado dispondrá de su propio ID.
– Se indicará únicamente en el esquema unifilar la fase a la que se conecta cada circuito.
a) Clasificación del café-bar
El local está clasificado como local de reunión (punto 2.1, tabla de clasificación de locales de pública concurrencia) y al tratarse de bares, cafeterías, restaurantes, etc. será siempre local de pública concurrencia, cualquiera que sea su ocupación.
b) Cálculo de los circuitos interiores y de la derivación individual
Para la ejecución de la instalación eléctrica será necesario la realización de proyecto, según lo indicado en importancia de la clasificación de los locales de pública concurrencia.
En el cálculo de los circuitos interiores se tendrá en cuenta todo lo expuesto en sección de conductores en instalaciones interiores.
Para obtener la potencia de cálculo de cada circuito se han aplicado los coeficientes a las lámparas fluorescentes y motores de las ITC-BT-44 e ITC-BT-47.
El hecho de ser clasificado como local de pública concurrencia, se ha tenido en cuenta en el diseño de las líneas de alumbrado del local. En la zona donde se reúne el público, las lámparas se distribuirán entre las 3 fases. Se debe intentar una distribución homogénea de cada circuito por toda esa zona.
Alumbrado zona de bar/aseos
Monofásico, L = 28 m, ΔV% = 3%, fase L1
P’ = Pfluor. + Phalóg. + Pemergen. = 1,8 ⋅ 4 ⋅ (2 ⋅ 36) ⋅ 0,8 + 2 ⋅ 60 + 3 ⋅ 8 = 558,72 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 3,04 ≤ 10 ≤ 14,5 ⇒ In = 10 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 16 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Alumbrado zona de bar/barra
Monofásico, L = 18 m, ΔV% = 3%, fase L2
P’ = Pfluor. + Phalóg. + Pemergen. = 1,8 ⋅ 2 ⋅ (2 ⋅ 36) ⋅ 0,8 + 6 ⋅ 60 + 3 ⋅ 8 = 591,36 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 3,21 ≤ 10 ≤ 14,5 ⇒ In = 10 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 16 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Alumbrado zona de bar/barra/almacén
Monofásico, L = 26 m, ΔV% = 3%, fase L3
P’ = Pfluor. + Phalóg. + Pemergen. = 1,8 ⋅ 4 ⋅ (2 ⋅ 36) ⋅ 0,8 + 2 ⋅ 60 + 3 ⋅ 8 = 558,72 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 3,04 ≤ 10 ≤ 14,5 ⇒ In = 10 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 16 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Cafetera
Monofásico, L = 6 m, ΔV% = 5%, fase L1
P’ = 1,25 ⋅ 3.000 = 3.750 W
Aumentamos sección a S = 4 mm2, Iz = 26 A > 20,38 A
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 20,38 ≤ 25 ≤ 26 ⇒ In = 25 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 20 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
NOTA: a cualquier electrodoméstico con motor se le aplica el factor de 1,25, aunque parte de su potencia se desarrolle en forma de calor. Si fuera puramente resistivo, como una plancha, una freidora, un SAI, un termo, etc. no se le aplicaría dicho factor.
2 botelleros
Monofásico, L = 16 m, ΔV% = 5%, fase L1
P’ = 1,25 ⋅ 500 + 500 = 1.125 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 6,11 ≤ 10 ≤ 14,5 ⇒ In = 10 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 16 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Cubitera/congelador
Monofásico, L = 15 m, ΔV% = 5%, fase L2
P’ = 1,25 ⋅ 750 + 500 = 1.437,5 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 7,81 ≤ 10 ≤ 14,5 ⇒ In = 10 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 16 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Lavavajillas
Monofásico, L = 14 m, ΔV% = 5%, fase L2
P’ = 1,25 ⋅ 2.500 = 3.125 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 16,98 ≤ 20 ≤ 20 ⇒ In = 20 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 20 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Tomas de uso general
Monofásico, L = 25 m, ΔV% = 5%, fase L3
P = 3.680 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 16 ≤ 16 ≤ 20 ⇒ In = 16 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 20 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Turbina/extractor
Monofásico, L = 25 m, ΔV% = 5%, fase L3
P’ = 1,25 ⋅ 1.000 + 736 = 1.986 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Calibre IA ⇒ I ≤ In ≤ Iz ⇒ 10,79 ≤ 16 ≤ 14,5
Aumentamos sección a S = 2,5 mm2 ⇒ 10,79 ≤ 16 ≤ 20 ⇒ In = 16 A (calibres comerciales de los interruptores automáticos)
Tubo ⇒ Φ = 20 mm (tabla 5 de ITC-BT-21)
Derivación individual (DI)
Trifásica, L = 18 m, ΔV% = 1,5%
Tendremos en cuenta todo lo indicado en cálculo de sección de las derivaciones individuales. Considerando un coeficiente de simultaneidad de la instalación de 1, la potencia será la suma de todas las potencias de los circuitos, pero hay que tener en cuenta que solo se multiplica por 1,25 el motor de mayor potencia (la cafetera). La potencia total será de:
PTOTAL = 558,72 + 591,36 + 558,72 + 1,25 ⋅ 3.000 + 2 ⋅ 500 + (750 + 500) + 2.500 + 3.680 + (1.000 + 736) = 15.624,8 W
Considerando cos φ = 0,8 por ser derivación individual trifásica (MT 2.80.12 de Iberdrola), el calibre del IGA sería de:
La potencia del IGA es de:
Según el MT 2.80.12 de Iberdrola incrementamos la potencia del IGA en 1,5 veces, entonces la potencia de cálculo de la DI será de:
P’ = 1,5 · 17.736,2 = 26.604,3 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Para determinar el calibre del fusible, tendremos en cuenta las condiciones de protección a sobrecargas del fusible para una DI:
1ª) I ≤ In ≤ Iz ⇒ 48 ≤ 50 ≤ 59
2ª) In ≤ 0,91 ⋅ Iz ⇒ 50 ≤ 0,91 ⋅ 59 = 53,69 ⇒ In = 50 A
Tubo ⇒ Φ = 50 mm en tabla de GUIA-BT-15 suministro trifásico (empotrado, ES07Z1-K) o tabla 5 de ITC-BT-21 de tubos en canalizaciones empotradas, (doble sección por ser DI, para S = 35 mm2 , 5 conductores).
El resumen de los cálculos de los circuitos es el siguiente:
c) Sección por calentamiento de todos los puentes hacia los ID
Al ser cables de muy corta longitud el cálculo de sección por c.d.t. es irrelevante.
Agrupación cafetera - 2 botelleros
P’ = 1,25 ⋅ 3.000 + (500 + 500) = 4.750 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Agrupación cubitera/congelador - lavavajillas
P’ = (750 + 500) + 1,25 ⋅ 2.500 = 4.375 W
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
Agrupación tomas de uso general - turbina/extractor
P’ = 3.680 + (1,25 ⋅ 1.000 + 736) = 5.666 W
Para simplificar, cuando haya diferentes cosenos, tomaremos el más desfavorable:
(tabla de Iz para cable no enterrado de ITC-BT-19)
d) Cálculo de los interruptores diferenciales
En este apartado tenemos que seleccionar los diferenciales y su cantidad, que dependerá del criterio del proyectista, siempre que todos los circuitos queden protegidos. De acuerdo con lo establecido en el enunciado:
● Agrupación cafetera - 2 botelleros: ID bipolar de In = 40 A (entre los 2 circuitos se puede consumir hasta 25,81 A). Por calibres de IA sería 25 + 10 = 35 A.
● Agrupación cubitera/congelador - lavavajillas: ID bipolar de In = 25 A (entre los 2 circuitos se puede consumir hasta 23,78 A). Por calibres de IA sería 10 + 20 = 30 A, en cuyo caso deberíamos ponerlo de In = 40A.
● Agrupación tomas de uso general - turbina/extractor: ID bipolar de In = 40 A (ya que en total de los 2 circuitos se puede consumir hasta 30,79 A). Por calibres de IA sería 16 + 16 = 32 A.
● ID para cada circuito de alumbrado: dispondrá cada uno de ID bipolar de In = 25 A.
Todos 30 mA de sensibilidad.
e) Esquema unifilar del cuadro general de mando y protección
Se repartirán las cargas entre las 3 fases de la forma más equilibrada posible. El esquema unifilar de la instalación quedaría como se indica en la siguiente figura.
f) Esquema de distribución en planta
En la siguiente figura se muestra el esquema de distribución en planta:
Se observa cómo se indica en el esquema qué lámparas encienden los interruptores (A, B, C y D).
En cuanto a la situación del CGMP, y conforme a las prescripciones del REBT, se ha instalado en un lugar al que no tiene acceso el público.
Tanto las lámparas de emergencia autónomas como las señales de emergencia, deben ser visibles en todo momento, incluso en caso de fallo en el suministro del alumbrado normal. Las señales son traslúcidas y se opta por colocar un adhesivo sobre las luminarias de emergencia.