La previsión de la potencia eléctrica en baja tensión

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El sistema de cáculo de la previsión de la potencia de los nuevos suministros en edificios se ha modificado pero quizá menos de lo deseable

La previsión de potencia eléctrica de una instalación es el pilar sobre el que se fundamenta su desarrollo posterior. Por ello es fundamental cimentar ese desarrollo en una previsión reglamentaria y coherente con las necesidades reales de la potencia que demandará el suministro adaptándose a las particularidades de cada caso concreto.

La importancia que tiene el cálculo de la potencia eléctrica demandada por una instalación viene dada por varios motivos:


  1. Constituye el paso previo para calcular las líneas de alimentación de la compañía suministradora y las interiores del suministro.
  2. Resulta indispensable para dimensionar, en el caso de que sea necesario, el centro de transformación del que se alimentará la instalación.
  3. Garantiza que mientras se utilicen los receptores normales y hasta la máxima potencia prevista, no se va a producir una caída de tensión superior a la reglamentaria.
  4. Asegura que los aumentos de potencia previsibles no van a obligar a realizar modificaciones en la instalación general del edificio y/o en la instalación individual del usuario final.

Este conjunto de factores justifica un estudio más detallado de esta cuestión. Hasta el 2002, el procedimiento para cuantificar las necesidades de energía eléctrica en una instalación receptora estaba recogido a nivel normativo en el artículo 16 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión aprobado por Decreto 2413/1973, de 20 de septiembre; en la Instrucción Técnica MIE-ITC 010 y en la hoja de interpretación n.º 14. Todo ello ha quedado derogado en su totalidad por el vigente Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

La previsión de cargas queda regulada en el artículo 12 del nuevo Reglamento de 2002 y en la Instrucción Técnica ITCBT 10, donde se detalla la cuestión en lo relativo a los suministros en baja tensión. En el articulado de ambas normas se fijan unos criterios muy generales, remitiéndose a las instrucciones técnicas complementarias para normalizar los detalles técnicos de forma exhaustiva.

La regulación actual y la de 1973 tienen sus coincidencias, pero varían los coeficientes de simultaneidad de los diferentes circuitos receptores y las potencias mínimas de algunos tipos de consumos específicos.

El Reglamento de 2002 ha mantenido el valor de las potencias por superficie de los locales comerciales, lo que no resulta excesivamente correcto, si se tiene en cuenta que actualmente las instalaciones reales han aumentado sensiblemente su potencia instalada, si se comparan con las de los años 70. Incluso se ha reducido la potencia mínima por suministro de los locales de oficinas.

Los aspectos donde se observan más discrepancias entre ambas regulaciones se pueden sistematizar en seis puntos fundamentales.

Lugares de consumo

La MIE-BT 010 del Reglamento de 1973 consideraba lugares de consumo:


  1. Los edificios destinados principal-mente a viviendas.
  2. Los edificios comerciales o de oficinas.
  3. Los edificios destinados a una industria específica.
  4. Los edificios destinados a una concentración de industrias.
  5. Los edificios públicos (teatros, cines, etc.)

La nueva ITC-BT 10 realiza la misma clasificación, pero eliminando los Edificios públicos (teatros, cines, etc…), que pasan a regirse por la ITC-BT 28 del Reglamento de 2002, donde no se especifica para nada una potencia mínima. El proyectista debe aplicar la previsión de carga genérica en el caso de que desconozca el uso del local; sin embargo, si ya sabe que uno de los bajos va a ser un local de pública concurrencia, se encontrará con un vacío legal, sin saber qué previsión de potencia tomar.

Grados de electrificación de las viviendas

La ITC-BT 10 del nuevo reglamento sustituye los grados de electrificación mínimo, medio y elevado en las viviendas del antiguo reglamento por los ahora denominados básico y elevado.

Acertadamente, se elimina el denominado grado de electrificación mínimo que se había quedado obsoleto, ya que contemplaba potencias tan bajas que había quedado fuera de la realidad actual. El nivel mínimo resultaba insuficiente para alimentar una cocina eléctrica y con dificultades permitía la instalación de una lavadora automática.

En la tabla 1 se resumen los tipos de electrificación regulados en ambas nor-mas con sus respectivas particularidades en cuanto a superficies y potencias.

La diferencia de potencias se debe principalmente al redondeo. El artículo 4 del Reglamento Electrotécnico de 2002 establece las tensiones nominales en 230 y 400 V, en función de que la alimentación sea monofásica o trifásica. Al aplicar estos valores de tensión, se puede ver perfectamente que 5.750 W corresponden a 25 A, y 9.200 W a 40 A, ambos valores en suministros monofásicos. Los grados de electrificación del nuevo Reglamento se adaptan exactamente a los escalones de potencia normalizados de los interruptores de control de potencia (ICPs) de las compañías suministradoras de energía eléctrica. Esto no ocurría con las potencias de los grados de electrificación del Reglamento de 1973, sin motivo aparente para ello.

La clasificación de una vivienda en el grado de electrificación elevado se realiza no sólo por su superficie construida, sino en función de que se prevea la instalación de calefacción eléctrica, aire acondicionado, electrodomésticos de alto consumo, como una secadora, o se incorporen o dupliquen algunos circuitos como se detalla a continuación. Sola-mente con que se incorpore uno de los elementos de consumo citados o se duplique uno de los circuitos, la instalación cambia directamente de grado de electrificación hacia el de mayor potencia.

En el caso de que la vivienda disponga de más de treinta puntos de alumbrado el circuito C1 se desdobla en dos. Este circuito se denomina de iluminación en la tabla 1 de la Instrucción Técnica ITCBT 25. El segundo circuito creado, que pasa a denominarse C6, es otro circuito de alumbrado gemelo del C1. La vivienda, en este caso, pasa al grado de electrificación elevado.

Si tiene más de veinte tomas de corriente de uso general, el circuito se desdobla en dos. El circuito C2 se denomina de tomas de corriente de uso general en la tabla 1 de la Instrucción Técnica ITC-BT 25. Este segundo circuito pasa a denominarse C7 y, como en el caso anterior, la vivienda cambia de grado de electrificación.

Cuando la vivienda disponga de un sistema domótico de automatización, gestión de la energía y de seguridad (circuito C11 según la ITC-BT 25.2.3.2) pasa sin más al grado de electrificación elevado.

En cualquiera de los casos en que se duplica alguno de los circuitos de alimentación de cocina y horno (circuito C3), de distribución interna destinado a lavadora, lavavajillas y termo (circuito C4) o de alimentación de cocina y baños (circuito C5), la vivienda se considera de electrificación elevada.

Todo esto se contempla en el documento número 10 de la Guía Técnica, que redunda en lo regulado por la ITCBT 25 del nuevo Reglamento. Estos supuestos no son más que una transposición de lo prescrito en el punto 2.3.2 de la ITC-BT 25, donde se describen los circuitos adicionales de una vivienda de electrificación elevada respecto de otra con un grado de electrificación básico.

Si se conoce el valor de la carga real de los elementos de consumo, se deberá utilizar ese dato si es mayor que el mínimo teórico. En el caso de viviendas y en función de los consumos reales que existan, se puede aumentar la potencia de la instalación. Se deben añadir para ello más circuitos, siguiendo los criterios básicos de la ITC-BT 25 y los generales de la técnica del sector.

El Reglamento de 1973 contemplaba unas potencias máximas de hasta 3, 5 y 8 kW para las viviendas de grado de electrificación básico, medio o elevado, respectivamente; se trataba de potencias máximas por grado de electrificación. El actual Reglamento de 2002 fija unos valores de potencia mínima, de los que no se puede bajar a nivel de diseño, a partir de 5,75 kW y de 9,2 kW, para los grados de electrificación básico y elevado respectivamente. Como se puede comprobar, la filosofía es totalmente diferente: se ha pasado de fijar una potencia máxima por grado de electrificación a tomar una potencia mínima de partida sobre la que únicamente se puede subir. El calibre mínimo del interruptor general automático (IGA) de una vivienda será como mínimo de 25 A en el caso de electrificación media y 40 A para electrificación elevada.

Con respecto a la potencia de un edificio de viviendas, la tabla 1 de la ITCBT 10 establece el coeficiente de simultaneidad en función del número de viviendas. Pero dicha previsión no es aplicable a las viviendas o edificios con tarifa nocturna donde no hay simultaneidad, pues toda la potencia nocturna (acumuladores y A.C.S.) se conecta a la vez y a la misma hora.

Los coeficientes de simultaneidad reglamentarios son de aplicación a todas las instalaciones eléctricas en baja tensión, de acuerdo con el artículo 2 del Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto. Esta norma tiene carácter básico y por ello regula las bases mínimas de la totalidad de las instalaciones eléctricas en todo el territorio nacional, derogando cualquier norma particular de las empresas suministradoras, aunque hayan sido aprobadas por el Ministerio de Industria o por el órgano competente en dicha materia de la Comunidad Autónoma correspondiente, en lo que se opongan a ella.

Los coeficientes de simultaneidad previstos en ambos reglamentos se han colocado en forma de tabla y representado gráficamente con el fin de facilitar una comparación entre ambos (tabla 2).

Llama la atención que los coeficientes de los grados de electrificación medio y mínimo del antiguo Reglamento de 1973 sean más altos que los del Reglamento de 2002 y que los coeficientes para las viviendas de electrificación elevada sean más bajos. Se mantiene de esta forma, en el Reglamento de 2002, un solo coeficiente de simultaneidad de valor intermedio entre los dos que preconizaba el anterior Reglamento de 1973.

El Reglamento de 2002 fija un coeficiente de simultaneidad intermedio entre los dos existentes anteriormente y único para todos los grados de electrificación. Los coeficientes de simultaneidad de la norma de 1973 se han representado con la misma filosofía que utiliza el reglamento actual para facilitar la comparación.

Hay una particularidad en el Reglamento de Baja Tensión de 2002 que conviene destacar. El punto 3.1 de la ITC-BT 10 al referirse a la carga de un conjunto de viviendas dice textualmente:

Se obtendrá multiplicando la media aritmética de las potencias máximas pre-vistas en cada vivienda por el coeficiente de simultaneidad indicado en la tabla 1 según el número de viviendas.

Para ilustrar lo anterior vamos a plan-tear el caso de un edificio de 20 viviendas: 10 viviendas de 180 m2, por lo tanto de electrificación elevada, y otras 10 de 100 m2 y grado de electrificación básico. La media aritmética de la potencia eléctrica de la totalidad de las viviendas del edificio será:

A esta potencia media hay que aplicarle el coeficiente de simultaneidad de la tabla 1 de la ITC-BT 10, con lo que la potencia total del conjunto de viviendas sería de:

P = 7.375 * 14,8 = 108.950 W

En el supuesto de que todas las viviendas tuviesen el mismo grado de electrificación, la solución es directa. Se multiplica la potencia según su grado de electrificación (o la superior que proceda si hay circuitos suplementarios) por el coeficiente de simultaneidad y se obtiene directamente el resultado del cálculo. Hay que recordar, como ya se anticipó, que esto no es aplicable cuando hay tarifa nocturna.

Electrificación de los servicios generales de un edificio de viviendas

Los servicios generales del edificio como el portal, las escaleras, los ascensores, los grupos de presión y bombeo, las salas de calor y frío y otros usos generales eléctricos se computarán por su potencia pre-vista y sin aplicar ningún coeficiente de simultaneidad.

El Reglamento de 1973 contemplaba lo mismo, pero no limitaba el coeficiente de simultaneidad a un valor determinado, por lo que haciendo una interpretación a contrario sensu, se podía aplicar un coeficiente de simultaneidad menor de la unidad, que actualmente no está permitido.

Para estimar la potencia eléctrica de los portales y escaleras, la guía técnica del Reglamento de 2002, en el caso de que no se conozcan los consumos reales, sugiere una potencia de cálculo para el alumbrado del portal de 15 W/m2 si las lámparas son incandescentes y 8 W/m2 si son de fluorescencia. Para las escaleras, estima 7 W/m2 en el caso de incandescencia y 4 W/m2 si el alumbrado es fluorescente. Estos valores se pueden utilizar como indicativos, aunque prácticamente supone el mismo trabajo diseñar la instalación que determinar las superficies y hacer después la estimación de potencia.

Electrificación de los garajes

En el Reglamento de 1973 no se aplicaba una previsión de potencia mínima para este tipo de suministros. Se contemplaba la potencia real instalada sin establecer mínimos de ningún tipo y el coeficiente de simultaneidad era unitario. Normal-mente el resultado de la potencia prevista era inferior al calculado de acuerdo con el nuevo Reglamento.

En el Reglamento de 2002 se establece una potencia mínima por m2 de garaje. En esta norma, para calcular la previsión de potencia de los garajes que tienen ventilación natural, se establece un valor de cálculo mínimo por superficie de 10 W/m2 y de 20 W/m2 para los garajes que precisan ventilación forzada. Se fija también un valor mínimo de 3.450 W, con independencia de la superficie del garaje y del sistema de ventilación.

Electrificación de locales comerciales y de oficinas

Para este tipo de locales se mantienen los 100 W/m2 de la norma de 1973. Hoy en día el uso de la electricidad es mucho más intensivo que hace más de 30 años, entre otras causas debido a lo habitual de la colocación de bombas de calor en los locales de este tipo, por lo que en mi opinión se perdió una buena ocasión para haber elevado este valor a 200 W/m2, o incluso más. Esta modificación hubiera fijado un valor mucho más ajustado a la realidad actual de la potencia de las instalaciones eléctricas en locales.

El coeficiente de simultaneidad sigue siendo la unidad, y la carga total del edificio el resultado de sumar cada una de las potencias afectadas por su correspondiente coeficiente de simultaneidad.

Como ya se ha dicho previamente en el Reglamento de 2002, se mantiene la previsión general de 100 W/m2 con un mínimo de 3.450 W por local, independientemente de su superficie. En el Reglamento de 1973 la potencia mínima por local era de 5.000 W, sin tener en cuenta la superficie, y el coeficiente de simultaneidad se establecía en la unidad. Dado que el consumo de energía eléctrica va en aumento, esta disminución de la previsión de potencia mínima por local que realiza el Reglamento de 2002 no resulta explicable.

Electrificación en edificios industriales

En el Reglamento de 2002, la carga de los edificios destinados a industrias y/o a concentración de industrias se mantiene en los 125 W/m2 de la norma anterior. Se establece además una potencia mínima de 10.350 W por local, independientemente de la superficie de la industria, que en el antiguo Reglamento de 1973 no se citaba. Dado que el nuevo reglamento es de mínimos, se considera que la citada potencia es la más baja posible, independientemente de que el consumo real pueda ser inferior. Esta potencia es la que se debe utilizar para dimensionar la instalación, su acometida y la red de baja tensión, a no ser que se conozca la potencia real y sea superior.

Una vez expuestas las diferencias teóricas entre los dos reglamentos, se realiza una comparación entre las potencias eléctricas de una serie de instalaciones típicas calculadas según ambos textos. Los distintos casos prácticos se han ordenado de la letra A a la F y corresponden a un grupo de naves industriales; edificios de viviendas de electrificación elevada, mínima y media o básica; un edificio de oficinas y otro destinado a la concentración de industrias. Se incluye también el cálculo de la diferencia de potencia entre ambas estimaciones. En los cálculos realizados en aplicación del Reglamento de 1973, no se han incluido coeficientes de simultaneidad menores a la unidad, excepto para las viviendas, con objeto de que el conjunto sea más homogéneo y fácil de comparar.

Conjunto de naves industriales

Como primer supuesto, se plantea la previsión de potencia de un grupo de naves industriales que cuentan con un grupo de presión común que les suministra agua potable, un grupo de bombeo de agua común para todas las naves y un alumbrado exterior de la calle particular donde se encuentran. La potencia será la que se expresa en la tabla 3. La previsión de potencias en este caso es idéntica independientemente de que el cálculo se realice en base a cualquiera de los dos reglamentos.

Para estimar la potencia de una bomba se puede aplicar la siguiente fórmula:

P = C* Q* H

Donde:

P = Potencia de la bomba en kW.

C = Constante aproximadamente igual a 8.

Q = Caudal en m3/seg.

H = Altura manométrica en metros de columna de agua o m.c.a. (si se tiene el valor de la presión en kg/cm2 hay que convertirlo en m.c.a., 1 kg/cm2˜10 m.c.a.).

De esta forma se puede estimar la potencia de la bomba con una precisión suficiente, a nivel de previsión de potencia eléctrica.

Edificio de viviendas de electrificación elevada

Como segundo supuesto, se calcula la previsión de carga de un edificio de viviendas de electrificación elevada, y dotado naturalmente de los demás servicios comunes, como ascensor, locales comerciales, portal, escaleras, garaje, sala de calderas y grupos de presión y bombeo. La potencia de los locales se calcula aplicando los valores máximos por superficie. La de las viviendas en función de su grado de electrificación (que también depende de la superficie) y de los coeficientes de simultaneidad reglamentarios. En el caso de portales y grupos de elevación y bombeo, se han tomado los valores de carga real para uniformizar la comparación. Los garajes en el Reglamento de 1973 se calculaban en función de su carga real y en el Reglamento de 2002 se estiman en base a una potencia mínima por superficie.

Para estimar la potencia de los ascensores se puede acudir a la NTE-ITA, teniendo en cuenta que en un edificio de viviendas la capacidad típica es de cinco personas y la velocidad no suele superar 1 m/s, por lo que la potencia del ascensor rara vez excede los 11,5 kW. Las potencias y velocidades más usuales se pueden ver en la tabla 8. La potencia total del edificio es en este supuesto un 16,17% superior cuando se calcula de acuerdo al Reglamento de 2002, debido fundamentalmente a la mayor carga de las viviendas y del garaje. Véase la tabla 4.

Edificio de viviendas de electrificación mínima

En este caso la diferencia entre la potencia calculada en función de ambas nor-mas es muy importante. En la nueva reglamentación, ha desaparecido esta categoría (electrificación mínima). La baja previsión de potencia que hacía el grado de electrificación mínimo del Reglamento de 1973 supone que el cálculo realizado, de acuerdo con el Reglamento de 2002, se dispare en un 42% más de potencia respecto a la realizada en base al Reglamento anterior, ayudada por la potencia de garaje, tal y como figura en la tabla 5.

Edificio de viviendas de electrificación media o básica

Se producen muy pocas diferencias entre los cálculos realizados de una y otra forma, principalmente a causa de los redondeos de potencia de las viviendas y a la mayor carga del garaje (tabla 6).

Edificio de oficinas

El saldo resultante según la reglamentación actual es negativo. El anterior Reglamento era mas exigente que el actual en cuanto a la previsión de potencia mínima de las oficinas pequeñas; por este motivo la nueva potencia calculada resulta inferior. Si no se tiene en cuenta la potencia del garaje, la previsión es de 219 kW según el Reglamento de 2002 y 250 kW de acuerdo con el Reglamento de 1973. El resultado da 31 kW menos haciendo la estimación con la nueva norma en vez de con la anterior, lo que parece un contrasentido, pues el uso de la electricidad es hoy día mucho más intensivo que en 1973. El resultado final no queda tan descompensado porque la previsión de potencia del garaje, calculada de acuerdo con el Reglamento de 2002, es mucho mayor. Los resultados se encuentran en la tabla 7.

Para calcular la potencia de los ascensores se puede recurrir de nuevo a la NTE-ITA. La potencia según que el número de personas sea de ocho o quince puede llegar a 18,5 o 29,5 kW o incluso más en casos aislados. Los ascensores de este tipo de edificios tienen más capacidad, suelen ser más rápidos y su número de maniobras es mucho mayor, por lo que su potencia es más elevada.

Para facilitar el cálculo de la potencia de los ascensores, se incluyen en la tabla 8 parte de los datos de la norma tecnológica de la edificación NTE-ITA. Es muy raro encontrar ascensores de tipo superior al ITA-4 en edificios de viviendas donde normalmente se instalan los tipos uno y dos. Los ascensores de tipos superiores son más frecuentes en los edificios de oficinas o centros comerciales.

Construcción destinada a la concentración de industrias

Las diferencias entre los resultados obtenidos obedecen a la mayor potencia pre-vista para el garaje y a la potencia mínima establecida para cada local industrial independientemente de su superficie, establecida en 10.350 W por local. Los resultados calculados se pueden observar en la tabla 9. La potencia es un 6% mayor en el cálculo realizado de acuerdo con el nuevo Reglamento de 2002, pues al aplicar una potencia mínima por local, independientemente de la superficie, aumenta el total del inmueble.


Conclusiones

Una vez examinadas todas estas cuestiones, podemos llegar a las siguientes conclusiones:

El sistema de cálculo de la previsión de la potencia eléctrica de los nuevos suministros se ha modificado, pero quizá no tanto como hubiera sido deseable especialmente en lo relativo a varios puntos concretos como la potencia mínima de los locales comerciales o la de oficinas.

La previsión de carga de los locales comerciales se queda corta para las demandas reales. Hubiera sido mejor aumentarla o, incluso, duplicarla. La potencia mínima por local, independientemente de la superficie, pasa de 5 kW a 3,75 kW, lo que supone un claro retroceso respecto a la norma de 1973.

La carga mínima por local comercial u oficina no debería ser inferior a 5,75 kW (25 A), independientemente de su superficie y probablemente se quede justa.

Los 100 W/m2 que se mantienen para la previsión de carga en los locales comerciales son claramente insuficientes y están desfasados para las necesidades actuales. Como muestra un botón: en los centros comerciales, se está calculando con una previsión de potencia de 225 W/m2, lo que da idea del desfase del Reglamento de 2002 en este tema.

Al eliminar los locales de pública concurrencia del cómputo de cargas tipo, se ha cometido un error de apreciación, pues cuando se prevé la potencia, inicialmente no se tiene conocimiento del uso a que se van a destinar los locales comerciales, y sin embargo la demanda eléctrica de este tipo de locales es muy elevada y normalmente superior a la media.

Como contrapartida, para los locales industriales, en el nuevo reglamento se fija una potencia mínima de 10.350 kW por local, independientemente de su superficie, y una potencia mínima de 125 W/m2 para la que hay que diseñar la instalación, independientemente de que su consumo pueda ser menor. En el caso de que sea mayor se utilizará la potencia real demandada.

Bibliografía

Guía Técnica de aplicación del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, publicada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología. www.mct.es

Llorente Anton, M., Comentarios al Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, Profepro, Madrid, 2002.

Orden del Ministerio de la Vivienda de 21 de marzo de 1973, por la que se aprueba la Norma Tecnológica de la Edificación sobre instalaciones de transporte, ascensores, NTE-ITA (B.O.E. 31-III-1973).

Normativas

Decreto 2413/1973, de 20 de septiembre, por el que se aprueba el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión y sus modificaciones posteriores.

Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

Real Decreto 2177/1996, de 4 de octubre, por el que se aprueba la Norma Básica de la Edificación NBE-CPI/96, Condiciones de protección contra incendios en los edificios.

Normas UNE 20460; 100166.

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