Dimensionamiento del alimentador de una vivienda de 140 m² con carga límite
Proyectas el alimentador de una vivienda unifamiliar de 140 m², sistema monofásico de 3 hilos, 120/240 V, 60 Hz. La distancia del medidor al centro de carga es de 25 m y todo el tramo va en tubería EMT de 32 mm sobre muro. Cargas conocidas: alumbrado y contactos generales por metro cuadrado; dos circuitos de pequeños artefactos de 1 500 VA cada uno; un circuito de lavandería de 1 500 VA; una secadora eléctrica de 240 V con placa de 5 000 VA; un minisplit de 240 V que consume 12 A; y una bomba de agua de 1 HP con consumo nominal de 1 200 VA. El centro de carga tiene zapatas marcadas 75 °C. El cliente pide «no gastar de más»: quiere protección principal de 60 A con conductor de cobre calibre 6 AWG, argumentando que «así venía la casa anterior». El voltaje medido en el medidor es 238 V.
1. Calcula la carga demandada total y la corriente de diseño del alimentador. Muestra cada paso y explica qué factor de demanda aplicaste y por qué.
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Carga general (vivienda): 140 m² × 33 VA/m² = 4 620 VA. Este valor ya cubre alumbrado y contactos de uso general; no se suman 180 VA por salida.
Circuitos de artefactos: 2 × 1 500 VA (pequeños artefactos) = 3 000 VA; lavandería 1 500 VA.
Subtotal general: 4 620 + 3 000 + 1 500 = 9 120 VA.
Factor de demanda: a los primeros 3 000 VA se aplica 100 % y al resto 35 %: 3 000 + (6 120 × 0.35) = 3 000 + 2 142 = 5 142 VA. No se aplica factor a la secadora, al minisplit ni a la bomba: son cargas fijas con demanda propia.
Cargas fijas: secadora 5 000 VA + minisplit (12 A × 240 V = 2 880 VA) + bomba 1 200 VA = 9 080 VA.
Total: 5 142 + 9 080 = 14 222 VA.
Motor mayor: corresponde 25 % adicional sobre la bomba (1 200 × 0.25 = 300 VA) → 14 522 VA.
Corriente de diseño: I = 14 522 VA ÷ 238 V = 61.0 A. Sin el recargo del motor sería 59.8 A.
Conclusión: la carga supera los 60 A. Ese dato, y no la costumbre, es el que decide la protección.
2. Selecciona protección y conductores del alimentador considerando terminales a 75 °C. Indica también neutro y conductor de tierra, y justifica por qué el 6 AWG propuesto no sirve.
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Protección: como la corriente de diseño es 61.0 A, un interruptor de 60 A queda por debajo y dispararía con la casa a plena carga. Se requiere protección de 70 A (siguiente tamaño normalizado), verificando que la carga no exceda el 100 % del dispositivo.
Conductores de fase: con zapatas a 75 °C se usa la columna de 75 °C, no la de 90 °C del aislamiento. Cobre 6 AWG = 65 A: menor que los 70 A del interruptor, por lo que el conductor quedaría desprotegido. Cobre 4 AWG = 85 A a 75 °C, suficiente y correctamente protegido por el interruptor de 70 A. Incluso si se insistiera en 60 A, el 6 AWG quedaría en el límite exacto, sin margen para desbalance ni temperatura.
Neutro: en un alimentador de 3 hilos con cargas de 120 V desbalanceadas conviene mantenerlo del mismo calibre que las fases (4 AWG). Reducirlo ahorra poco y complica el cálculo de desbalance.
Tierra de equipo: para 70 A corresponde 8 AWG de cobre; debe ir en el mismo ducto, continuo, sin empalmes y con conexión a la barra de tierra del centro de carga.
Ocupación: cuatro conductores 4 AWG más tierra en EMT de 32 mm cumplen holgadamente el 40 % de llenado, así que la ruta existente sirve. Lo que no sirve es el 6 AWG con 60 A: ahorra unos metros de cobre y garantiza disparos y un alimentador operando al 100 % de su capacidad.
3. Verifica la caída de tensión del alimentador y evalúa el argumento del cliente sobre «la casa anterior». ¿Qué le comunicas por escrito?
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Caída de tensión con 4 AWG: resistencia aproximada de tabla 1.01 Ω/km; longitud de ida y vuelta 2 × 0.025 km = 0.05 km; R total = 0.0505 Ω. Con 61 A: V = 61 × 0.0505 ≈ 3.1 V, es decir 3.1 ÷ 238 = 1.3 %, dentro del 3 % recomendado para alimentador y con margen para el 5 % total incluyendo circuitos derivados.
Con 6 AWG: R ≈ 1.61 Ω/km → 0.0805 Ω → 4.9 V ≈ 2.1 %. La caída sí cumple, pero la ampacidad no: 65 A no protegen 61 A de carga con interruptor de 70 A, y con 60 A el dispositivo queda por debajo de la carga. La decisión la manda la ampacidad, no la caída.
Sobre «la casa anterior»: una instalación existente no es referencia de cumplimiento; pudo haberse dimensionado con otra carga, otra norma o simplemente estar mal. El argumento válido es el cálculo y la verificación, no la costumbre.
Comunicación al cliente (por escrito, en lenguaje no técnico): carga calculada 14.5 kVA, corriente 61 A; se requiere protección de 70 A y conductor 4 AWG; el 6 AWG con 60 A no soporta la demanda y provoca disparos y calentamiento; diferencia de costo estimada y beneficio (capacidad para futuras ampliaciones). Se anexa el cálculo y se pide autorización firmada antes de comprar material.