Previsión de Cargas para Suministros en Baja Tensión
La previsión de cargas para suministros en baja tensión es un paso fundamental en el diseño de cualquier instalación eléctrica. Esta estimación del consumo energético futuro permite dimensionar correctamente los componentes de la instalación, asegurando un suministro suficiente.
Las previsiones de carga se establecen como valores teóricos mínimos que deben considerarse en el diseño. Esto significa que, incluso si la demanda real de los usuarios es inferior a estos valores, la instalación debe estar preparada para soportar el consumo teórico previsto.
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: las previsiones 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 cargas 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 para la Previsión de Cargas
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 carga 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.
Carga Total de un Edificio Destinado Principalmente a Viviendas
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
Carga Correspondiente a las Viviendas del Edificio
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 coeficiente de simultaneidad:
La ITC-BT-10 proporciona en su tabla 1 los coeficientes de simultaneidad a aplicar, que es la que se muestra a continuación:
Es importante destacar que estas fórmulas no son aplicables para viviendas que cuentan con sistemas de calefacción y/o agua caliente sanitaria mediante acumulación nocturna, es decir, aquellas con tarifa nocturna.
En estos casos, dado que la carga de todos estos aparatos se conecta simultáneamente, el coeficiente de simultaneidad aplicable será de 1. Esto implica que, para las viviendas con tarifa nocturna, se deben sumar sus potencias sin aplicar ningún coeficiente de simultaneidad.
En la práctica, esto se reduce a considerar el coeficiente de simultaneidad de 1 a las viviendas en las que se haya previsto inicialmente la instalación de sistemas de calefacción y/o agua caliente sanitaria, como termos o radiadores eléctricos.
Carga Correspondiente a los Servicios Generales del Edificio
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 carga 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 carga 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: 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.
Carga Correspondiente a los Locales Comerciales y Oficinas
Para calcular la previsión de carga 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:
Carga Correspondiente a los Garajes
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 de Cargas de un Edificio Comercial, de Oficinas o Destinado a Industrias
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 6 ejercicios resueltos de cálculo de previsión de cargas 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
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