Factores que intervienen en las instalaciones elctricas

Para tener una instalacin elctrica adecuada intervienen consideraciones que dependen en gran medida de las necesidades del usuario.

Sin embargo, es posible mencionar algunas recomendaciones para el buen uso de los distintos elementos que componen la instalacin.

Carga

Todo aquello que consume -o que utiliza- electricidad es una carga elctrica. Las cargas elctricas pueden ser de tres tipos: resistivas (R), inductivas (L) o capacitivas (C).

Con los tres tipos de cargas mencionados podramos formar un cuarto tipo combinndolas y les llamaramos cargas mixtas.

La carga total de una casa-habitacin es una combinacin de los tres tipos principales, pero en la mayora de los casos se omiten las inductivas y capacitivas y simplemente se atiende al consumo en Watts para toda la residencia.

Siempre que se realiza una instalacin elctrica debes hacerla acorde a tu carga. Si tienes mucha carga entonces circular ms corriente y los conductores deben tener un mayor calibre para soportarla, por el contrario si tienes poca carga y sabes que en un lugar especfico no se incrementar en el futuro entonces utiliza conductor ms delgado.

Los conductores siempre deben partir -del punto de alimentacin o acometida- de mayor a menor o de igual a igual nunca al contrario. Por ejemplo en una instalacin elctrica residencial comn la acometida tiene conductores calibre No. 8 AWG, luego continua con calibre No. 10 AWG en los alimentadores generales, enseguida utiliza calibre No. 12 AWG para circuitos derivados y contactos, y termina con calibre No. 14 AWG para retornos.

Demanda y factor de demanda

La demanda de una instalacin o sistema de distribucin es la carga en las terminales receptoras tomadas en un valor medio en determinado intervalo, con esta definicin se entiende por carga la que se mide en trminos de potencia (aparente, activa, reactiva o compleja) o de intensidad de corriente. El perodo durante el cual se toma el valor medio se denomina intervalo de demanda y es establecido por la aplicacin especfica que se considere, la cual se puede determinar por la constante trmica de los aparatos o por la duracin de la carga.

La carga puede ser instantnea, como cargas de soldadoras o corrientes de arranque de motores. Sin embargo los aparatos pueden tener una constante trmica en un tiempo determinado, de tal manera que los intervalos de demanda pueden ser de 15, 30, 60 o ms minutos, dependiendo del equipo de que se trate, se puede afirmar entonces que al definir una demanda es requisito indispensable indicar el intervalo de demanda ya que sin esto el valor que se establezca no tendr ningn sentido prctico.

Por ejemplo, si se requiere establecer el valor de demanda en amperes para la seleccin o ajuste de fusibles o interruptores se deben utilizar valores instantneos de corriente de demanda, sin embargo, esta situacin no se presenta en la mayora de los equipos elctricos, ya que su diseo en cuanto a capacidad de carga se basa en la elevacin de temperatura que pueden alcanzar dentro de los mrgenes de seguridad, y este cambio de temperatura no es instantneo ni depende simplemente de la carga que se aplique sino tambin del tiempo.

Como ejemplos de lo anterior se pueden mencionar los cables y transformadores, que tienen una constante de tiempo trmico digno de tenerse en cuenta y por lo tanto poseen una capacidad de almacenamiento trmico y de sobrecarga considerable, por lo que las cargas varan entre picos comparativamente agudos y valles profundos.

Si la carga consiste principalmente de un motor de induccin el valor instantneo de la corriente de arranque ser cinco veces la corriente normal de plena carga y probablemente muchas veces mayor que la corriente que por lo regular tome el transformador que lo alimente: sin embargo, se sabe que durar un intervalo muy pequeo, usualmente menor que un segundo.

Dado que la capacidad de carga de un transformador se basa en la elevacin de temperatura con carga continua, y esta ltima est determinada por energa calorfica que se puede medir en watt-hora o kilowatt-hora, los valores altos de corriente de corta duracin no producirn elevaciones de temperatura considerables y consecuentemente ser antieconmico determinar la capacidad del transformador que se requiere debido a estas altas corrientes de corta duracin.

Como ya se mencion los intervalos en los que usualmente se mide la demanda son de 15, 30 o 60 minutos, siendo los intervalos de 15 o 30 minutos los que se aplican por lo general para la facturacin o determinacin de capacidad de equipo.

La demanda promedio en cualquier perodo es igual al nmero de kilowatt-hora consumidos, divididos entre el nmero de horas en el perodo considerado.

Demanda mxima

Las cargas elctricas por lo general se miden en amperes, kilowatts o kilovolt-amperes; para que un sistema de distribucin o parte de ste se planee eficientemente se debe conocer la "Demanda Mxima" del mismo.

Como ya se ha mencionado, en general las cargas elctricas rara vez son constantes durante un tiempo apreciable, o sea que fluctan de manera continua, en una curva de carga de 24 horas de un transformador de distribucin, la carga vara entre un mximo a las 19:30 horas y un mnimo a las 3:30 horas, aunque los valores cambien, este tipo de curva se repetir constantemente, as se presentarn variaciones similares de mximo y mnimo en todas las partes del sistema de distribucin, el valor ms elevado se denomina pico o demanda mxima.

El conocimiento de la demanda mxima de un grupo de cargas y su efecto en el sistema de distribucin es tambin de gran importancia, dado que la demanda mxima del grupo determinar la capacidad que requiera el mismo sistema, de igual modo, la demanda mxima combinada de un grupo pequeo de consumidores determinar la capacidad del transformador que se requiere; as las cargas que alimenta un grupo de transformadores dan por resultado una demanda mxima, la cual determina el calibre del conductor y la capacidad del interruptor o del regulador que formen parte de un alimentador primario.

Como se puede observar, en todos los casos la determinacin de la demanda mxima es de vital importancia, y si no se pueden obtener medidas precisas de la demanda es necesario estimar su valor de la mejor manera posible para utilizar estos datos correctamente en el proceso de la planeacin del sistema de distribucin.

Factor de diversidad o de grupo (Fdiv)

Se define como la relacin entre las sumas de las demandas mximas individuales y la demanda mxima de todo el grupo. Puede referirse a dos o ms cargas separadas, o puede incluir todas las cargas de cualquier parte de un sistema elctrico o el sistema total.

El factor de diversidad se utiliza para determinar la demanda mxima que resulte dela combinacin de un grupo de cargas individuales o de la combinacin de dos o ms grupos de stos. Estas combinaciones pueden representar un grupo de usuarios alimentados por un transformador, un grupo de transformadores conectados a un alimentador primario, un grupo de alimentadores conectados a una subestacin, etc.

Mientras que el factor de demanda indica la simultaneidad en el uso de los equipos instalados por el usuario, el factor de diversidad permite juzgar el hecho de que tan coincidentes en el tiempo son las demandas mximas individuales y aprovechar la diversidad para hacer ms econmicos los diseos y construcciones de los sistemas de distribucin puesto que se ajustan a la realidad. Los factores de diversidad son diferentes para las distintas regiones del pas, pues dependen del clima, de las costumbres, del grado de industrializacin de la zona y de las diferentes clases de consumo.

Factor de simultaneidad

Es el cociente entre la mxima potencia que proporciona una instalacin elctrica, y la suma de las potencias nominales de todos los receptores que estn conectados a ella. Por ejemplo, la potencia de todos los receptores elctricos de una vivienda ser la suma de la potencia de la cocina elctrica, del microondas, de la lavadora, del lavavajillas, del secador, del aspirador, de la plancha, del televisor, de los equipos informticos, de todos los dems pequeos electrodomsticos, de todas las lmparas, etc.

Pero la potencia de la instalacin no se calcula para toda esa potencia, ya que no todos los elementos estarn conectados simultneamente a la red. Para tener en cuenta este hecho se aplica un coeficiente de simultaneidad, cuyo valor resulta de una estimacin debida a la experiencia, aunque en algn caso la legislacin fija este coeficiente.