Determinación Precisa del Número de Interruptores para Paneles Residenciales

Cómo Encontrar el Número de Interruptores en un Centro de Carga y Tablero de Distribución Basado en la Carga Calculada para Hogar

En EE. UU. y Canadá, el voltaje de alimentación común a edificios residenciales y hogares es 120V y 240V basado en NEC y CEC. Este sistema monofásico (en realidad un sistema de fase dividida) tiene tres cables (Caliente 1, Caliente 2 y un Neutro) desde el transformador de distribución hasta la caja de medidor y panel de servicio principal, es decir, interruptor principal.

Los niveles de voltaje disponibles en un centro de carga monofásico 120V/240V y caja de panel instalada en el hogar son los siguientes:

• Voltaje entre Caliente 1 (cualquiera de Negro o Rojo) y Neutro (Blanco) = 120V Monofásico
• Voltaje entre Caliente 1 (Negro) y Caliente 2 (Rojo) = 240V Monofásico (Voltaje de fase dividida)
• Voltaje entre Neutro (Blanco) y Tierra (Verde o Conductor Desnudo) = 0V.

Nota: Se usan los códigos de color de cableado NEC para la declaración anterior.

 

La siguiente figura muestra la configuración básica de alimentación monofásica 120V/240V conectada a un espacio de 24 interruptores o circuitos de carga en el centro de carga, caja de interruptores o tablero. Esto también muestra que 120V monofásico está disponible entre Negro y Blanco (cualquiera de Caliente 1 o Caliente 2) y Blanco (Neutro) mientras que el 240V de fase dividida está disponible a través de Negro y Rojo (Caliente 1 y Caliente 2). El número requerido de cables y alambres depende de la configuración del circuito de carga y dispositivo, es decir, algunos circuitos de 240V no necesitan un cable Neutro mientras que otros sí.

En un centro de carga, un interruptor unipolar de 120V ocupa una sola posición mientras que un interruptor bipolar de 240V ocupa dos posiciones en el centro de carga.

 

Determinando el Número de Interruptores / Circuitos en el Tablero

Nota 1: El siguiente ejemplo se basa en VA (Volt × Amperios) que se conoce como potencia aparente. Puede usar la potencia activa o real (en Vatios) que es igual a Potencia aparente × factor de potencia o VA × FP ya que el factor de potencia en edificios residenciales es casi unidad (1). En este caso, la potencia aparente en VA es igual a la potencia real en W "Vatios".

Nota 2: Se recomienda revisar el ejemplo anterior para dimensionar un centro de carga y tablero de distribución ya que hemos usado la misma terminología para este ejemplo.

Ejemplo:

Determine el número adecuado de interruptores y circuitos en un centro de carga o tablero de distribución para una casa de 1500 ft² (139.35 m²) con los siguientes circuitos de carga: Considere el factor de potencia como unidad "1".

• Iluminación general = 4.5 kVA
• Aire acondicionado = 6 kVA
• Estufa eléctrica = 8.4 kVA
• Calentador eléctrico = 7.2 kVA
• Secadora de ropa = 3.6 kVA
• Lavavajillas = 1.2 kVA
• Triturador de basura = 0.96 kVA
• Dos circuitos de pequeños electrodomésticos en la cocina para refrigeradora, licuadora, etc.
• 20% de expansión y carga futura, etc.

Solución:

Circuitos de Iluminación General:

Los circuitos de iluminación son generalmente de 120V con 15A o 20A. Para encontrar el número de interruptores y espacios en el centro de carga, tenemos que calcular la corriente de carga usando la fórmula básica de potencia:

I = P / V

Donde:

• I = Corriente en Amperios
• P = Potencia en Vatios (o kVA donde FP = 1)
• V = Voltaje en Voltios

Poniendo los valores:

I = 4500 VA / 120V

I = 37.5 A

Estos son los amperajes totales necesarios para los circuitos de iluminación. Se puede usar interruptor de 15A o 20A con cable de tamaño adecuado e interruptores y enchufes apropiados. Mayormente, se usan interruptores de 15A para puntos de iluminación, de esta manera, dividiremos el amperaje total de iluminación por 15A para determinar el número de circuitos de iluminación.

37.5 A / 15A = 2.5 (redondeado a 3).

Significa que usaremos 3 interruptores de circuito de iluminación.

Pequeños Electrodomésticos

En el ejemplo dado, hay dos circuitos de carga de pequeños electrodomésticos, es decir, 2 unidades de interruptor de 120V, 20A.

Circuitos de Lavandería

Solo se necesita 1 circuito de 20A, 120V para una secadora de ropa en el ejemplo dado.

Circuitos de Grandes Electrodomésticos:

Nos referimos a los grandes electrodomésticos que operan en interruptores bipolares de 240V. Todos los aires acondicionados, estufas/horno eléctricos, calentadores eléctricos, secadoras de ropa, etc., operan en circuitos de 240V y por lo tanto se consideran individualmente. Tenga en cuenta que el interruptor bipolar de 240V ocupa dos espacios (posición) en la caja de interruptores. Ahora encontremos el número requerido de interruptores en el centro de carga (basado en Amperios) para grandes electrodomésticos dividiendo la clasificación kVA del dispositivo por 240V.

Aire Acondicionado

Usando la fórmula básica de corriente como arriba:

I = P / V

I = 6 kVA / 240V

I = 25 A.

Generalmente, la clasificación en amperios de un interruptor debe seleccionarse al 125% (factor de 1.25) para carga continua, es decir, calentadores eléctricos y aire acondicionado, etc. En caso de aire acondicionado:

125% × 25A = 31.25 A.

De esta manera, el siguiente interruptor disponible más cercano como 35A debería usarse para un aire acondicionado de 6kVA. Tenga en cuenta que lo mismo (125%) es aplicable al tamaño del cable, es decir, tanto cable de 35A como interruptor de 35A deberían usarse para carga de 31.25 Amperios especificada para aire acondicionado u otra carga continua y simultánea.

Circuito de Calentador Eléctrico

Igual que el cálculo anterior, la clasificación en amperios del calentador eléctrico de 7.2 kVA es:

I = 7.2 kVA / 240V = 30 A

Multiplicando el factor de seguridad del 125%:

1.25 × 30A = 37.5 A

Como la capacidad en amperios del interruptor no debe exceder la clasificación de corriente del conductor usado para él. Un interruptor de 40A junto con tamaño de cable de 40A (el siguiente tamaño estándar más cercano) debe usarse para un circuito de calentador eléctrico clasificado para 7200 VA.

Circuito de Estufa Eléctrica:

Usando el método anterior de cálculos básicos, es un circuito de 35A, 240V (8.4 kVA / 240V). Ahora con factor de seguridad:

1.25 × 35A = 43.75 A

El siguiente tamaño disponible y recomendado de interruptor y cable es 50A para estufa eléctrica de 8400VA, 240V.

Circuito de Secadora de Ropa

La secadora es 15A, 240V (3.6kVA / 240V). Multiplicando el factor de seguridad:

125% × 15A = 18.75 A

El tamaño de cable y interruptor recomendado es 20A, 240V bipolar.

Circuito de Triturador de Basura

Tanto el triturador como el lavavajillas son circuitos de 120V. El triturador es 10A, 120V (1.2kVA / 120V). Con factor de seguridad:

125% × 10A = 12.5 A

El siguiente disponible y tamaño adecuado de cable e interruptor es 15A, 120V unipolar.

Circuito de Lavavajillas

El lavavajillas es 8A, 120V (0.96kVA / 120V). Con factor de seguridad:

125% × 8A = 10A.

Se necesita interruptor unipolar de 120V, 10A con el mismo tamaño de cable.

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Número Total de Espacios para Interruptores en la Caja de Interruptores:

Ahora, podemos calcular el número total de espacios requeridos para interruptores en el centro de carga como se muestra en la tabla siguiente.

Circuito	Cantidad	Interruptor	Voltaje	Espacios Requeridos
Iluminación General	3	15A	120V	3
Pequeños Electrodomésticos	2	20A	120V	2
Lavandería	1	20A	120V	1
Aire Acondicionado	1	35A	240V	2
Calentador Eléctrico	1	40A	240V	2
Estufa Eléctrica	1	50A	240V	2
Secadora de Ropa	1	20A	240V	2
Triturador de Basura	1	15A	120V	1
Lavavajillas	1	10A	120V	1
				16

Basado en el cálculo para el ejemplo anterior, se requiere un mínimo de 16 espacios de centro de carga. Debido a la expansión futura y 20% de puntos de carga extra, un panel de 20 espacios es la opción adecuada para estar seguro como se muestra en la siguiente figura.

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