Calculadora de carga o potencia electrica general por área – m2/ft2 según norma

Calculadora para estimar carga eléctrica por área, necesaria en diseño, eficiencia y cumplimiento normativo actual.

Método compatible con normas internacionales, unidades m2 y ft2, aplicado a perfiles residenciales y comerciales.

Fundamentos eléctricos por área y propósito de uso

El cálculo de carga eléctrica por unidad de área (m2, ft2) permite dimensionar instalaciones, protecciones y distribución de energía con criterios de seguridad y eficiencia. Este enfoque es habitual en etapas preliminares de proyecto para estimaciones rápidas, balances de carga y comprobación de normativa.

Conceptos clave

• Factor de densidad de carga (D): potencia activa por unidad de área, expresada en W/m2 o W/ft2.
• Factor de simultaneidad o diversidad (FF): coeficiente que reduce la suma de cargas nominales por no operar todas simultáneamente.
• Potencia total estimada (P): producto del área, densidad y factor de diversidad.
• Corriente de diseño (I): corriente en amperios para la alimentación, se obtiene de P dividiendo por la tensión y considerando factor de potencia.
• Margen de seguridad y pérdidas: añadir margen para calentamiento, corrección por temperatura, caída de tensión y futuros añadidos.

Unidades, conversiones y notación

Unidades comunes:

• m2: metro cuadrado.
• ft2: pie cuadrado (1 ft2 = 0.092903 m2).
• W: vatios (potencia activa).
• kW: kilovatios (1 kW = 1000 W).
• kVA: kilovoltio-amperio para potencia aparente.
• A: amperios (corriente).

Conversión básica:

Normativa aplicable y referencias técnicas

Para el cálculo y dimensionamiento deben consultarse normas locales e internacionales que rigen metodología, factores de demanda, protección y criterios de seguridad.

• NFPA 70 - National Electrical Code (NEC): orientaciones sobre cargas por área y demand factors para edificios en EE. UU. (https://www.nfpa.org)
• IEC 60364 - Instalaciones eléctricas de edificios: criterios de diseño y protección (https://www.iec.ch)
• REBT (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión) y normas UNE en España: criterios de diseño y selecciones de conductores y protecciones (https://www.boe.es)
• CTE (Código Técnico de la Edificación, España) para aspectos de eficiencia energética y seguridad (https://www.mitma.gob.es)
• ISO 50001 y guías de eficiencia energética para determinación de cargas y análisis de consumo (https://www.iso.org)

Las tablas y factores presentados en este artículo son orientativos. Verifique siempre la normativa local y las tablas oficiales para proyectos definitivos.

Metodología de cálculo: paso a paso

1. Definición del área y uso

1. Determinar el área neta en m2 o convertir desde ft2.
2. Identificar el uso del espacio (residencial, oficina, sala comercial, industria ligera, almacén, etc.).
3. Seleccionar densidad de carga apropiada (W/m2 o W/ft2) según tabla de referencia o normativa.

2. Cálculo de la potencia bruta

Fórmula general (potencia bruta sin diversidad):

P_bruta = A × D

Donde:

• A = Área (m2)
• D = Densidad de carga (W/m2)

Ejemplo de variables típicas:

• Densidad de iluminación en oficina: D = 10–15 W/m2.
• Densidad de tomas de corriente pequeñas (residencial): D = 10–20 W/m2 según equipamiento.
• Sistemas HVAC no incluidos en las densidades pueden tratarse por circuito o por potencia nominal.

3. Aplicación del factor de simultaneidad (diversity factor)

Para reflejar que no todas las cargas operan simultáneamente se aplica un factor FF:

P_diseño = P_bruta × FF

Donde FF (0 < FF ≤ 1). Valores típicos:

4. Conversión de potencia a corriente

Para calcular corriente de diseño:

Para sistema monofásico:

I = P_diseño / V

Para sistema trifásico (potencia activa P en W):

I = P_diseño / (√3 × V_linea × pf)

Donde:

• I = corriente en A
• P_diseño = potencia de diseño en W
• V = tensión entre fase y neutro (monofásico) o V_linea = tensión entre fases (trifásico)
• pf = factor de potencia (típico 0.9–1.0; para iluminación pf ≈ 0.9, para cargas resistivas pf ≈ 1.0)

5. Margen para pérdidas, caída de tensión y ampliaciones futuras

Incluir margen entre 5% y 20% de la potencia calculada para contingencias, según normativa local y política de proyecto.

Tablas de referencia: densidades de carga y factores

Las siguientes tablas contienen valores orientativos ampliamente utilizados para estimaciones preliminares.

Fórmulas y explicación de variables

Se presentan fórmulas en HTML puro y explicación técnica de cada variable con valores típicos.

Fórmula 1 — Potencia bruta:

Variables:

• A = Área en m2 (ej.: 100 m2)
• D = Densidad en W/m2 (ej.: 50 W/m2)

Ejemplo de valores típicos: A = 100 m2, D = 50 W/m2 → P_bruta = 100 × 50 = 5000 W

Fórmula 2 — Potencia de diseño con diversidad:

Variables:

• FF = Factor de simultaneidad (ej.: 0.7)

Fórmula 3 — Corriente monofásica:

Variables:

• V = tensión fase-neutro (ej.: 230 V)

Fórmula 4 — Corriente trifásica:

Variables:

• V_linea = tensión entre fases (ej.: 400 V)
• pf = factor de potencia (ej.: 0.95)

Ejemplo: P_diseño = 10 000 W, V_linea = 400 V, pf = 0.95 → I = 10 000 / (1.732 × 400 × 0.95) ≈ 15.2 A

Ejemplos reales y desarrollos completos

Ejemplo 1: Vivienda unifamiliar — cálculo de carga por área

Planteamiento: vivienda de 120 m2 (superficie útil), uso residencial mixto. Se estimará la potencia de diseño para la alimentación general, sin contabilizar cargas específicas como calefacción central eléctrica si corresponde por circuito separado.

1) Selección de densidad D: para vivienda, tabla sugiere D = 80 W/m2 (valor razonable centrado).

2) Cálculo de P_bruta:

3) Selección de factor de simultaneidad FF: para vivienda elegir FF = 0.6 (considerando que no todos los equipos funcionan simultáneamente).

4) Cálculo de P_diseño:

5) Corriente de diseño monofásica (tensión 230 V):

6) Margen de seguridad: añadir 15% para futuras cargas y pérdidas:

Interpretación y dimensionamiento:

• La corriente final ≈ 28.8 A sugiere un interruptor de entrada principal de 32 A o 40 A según normativa y disponibilidad comercial.
• Si se incluye calefacción eléctrica o cocina eléctrica, estas cargas deben considerarse como circuitos dedicados y el cálculo debe revisarse.
• Comprobación según REBT/NEC: ver coeficientes y reglas específicas para tomas y aparatos independientes.

Ejemplo 2: Oficina abierta (open-plan) — edificio comercial

Planteamiento: planta de oficina de 450 m2 con mobiliario y puestos de trabajo. Se debe estimar la potencia y la corriente de alimentación trifásica.

1) Selección de densidad D: para oficina D = 20 W/m2 (iluminación + equipos).

5) Considerar carga adicional de HVAC: potencia del sistema HVAC estimada en 18 kW (separada pero alimentada por la misma acometida principal). Se suma a P_diseño porque HVAC puede operar simultáneamente durante horas de trabajo.

Calcular valor:

I ≈ 24 300 / 657.0 ≈ 37.0 A

8) Margen de seguridad 10%:

I_final ≈ 37.0 × 1.10 ≈ 40.7 A

Interpretación:

• Se selecciona un interruptor y cableado principal para al menos 63 A (norma comercial común) para asegurar margen, posibilidad de ampliación y cumplimiento con tablas de capacidad de conductor con corrección por temperatura.
• La aportación de HVAC es crítica; si HVAC tiene alimentación independiente, entonces la acometida principal puede reducirse.
• Realizar estudio de caída de tensión para verificar se cumple el límite (p. ej. 3% para circuitos terminales y 5% total).

Verificación adicional: caída de tensión, selección de conductor y protecciones

Después de calcular la corriente de diseño, proceda a verificar la caída de tensión y seleccionar conductor y protecciones:

1. Calcular caída de tensión ΔV = I × R × L_total × k según esquema de conductor; usar resistividad y temperatura.
2. Verificar que ΔV/V_nominal ≤ límite normativo (ej.: 3% circuitos terminales, 5% total hasta centro de transformación).
3. Seleccionar conductor con capacidad de corriente > I_final, aplicar factores de corrección por agrupamiento, temperatura ambiente, y tipo de aislamiento.
4. Seleccionar dispositivo de protección (magnetotérmico, fusible) con curva y calibración según tipo de carga (motores, iluminación, etc.) y capacidad de ruptura adecuada.

Prácticas recomendadas y consideraciones técnicas

• Separar cargas críticas (salas de servidores, sistemas de emergencia) y prever alimentación redundante si la normativa o la criticidad lo requieren.
• Documentar supuestos: densidades por área, factores de simultaneidad, pf y márgenes. Esto facilita revisiones y auditorías.
• Verificar compatibilidad armónica y calidad de la energía cuando hay equipos electrónicos sensibles.
• Usar herramientas de cálculo y BIM para sincronizar cargas por áreas en modelos arquitectónicos.
• Actualizar cálculos si hay cambios en ocupación, uso o instalacion de nuevos equipos.

Limitaciones del método y cuándo usar análisis detallado

El enfoque por densidad por área es adecuado para estimaciones preliminares y dimensionamientos generales. Sin embargo, para proyectos con:

• Equipos de gran potencia (ascensores, motores, compresores).
• Instalaciones críticas o hospitalarias.
• Grandes sistemas HVAC, cocinas industriales o refrigeración comercial.
• Requisitos estrictos de continuidad o sistemas redundantes.

...se requieren análisis puntuales de cargas por circuito, estudio de arranque de motores (corrientes de irrupción), coordinación de protecciones y estudios de cortocircuito.

Referencias normativas y lecturas recomendadas

• NFPA 70, National Electrical Code (NEC). https://www.nfpa.org
• IEC 60364 — Low-voltage electrical installations. https://www.iec.ch
• Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) - España. https://www.boe.es
• Código Técnico de la Edificación (CTE) — Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana (España). https://www.mitma.gob.es
• ISO 50001 — Energy management systems. https://www.iso.org
• Guías de fabricantes de luminarias, UPS y HVAC para cargas reales y factores de corrección (consulte fichas técnicas del fabricante).

Resumen de pasos prácticos para aplicar la calculadora

1. Determinar área y uso.
2. Seleccionar densidad D apropiada o usar tabla normativa.
3. Calcular P_bruta = A × D.
4. Aplicar factor de simultaneidad FF → P_diseño = P_bruta × FF.
5. Sumar cargas puntuales (HVAC, cocina, ascensores) si no incluidas en D.
6. Convertir a corriente I según monofásico o trifásico.
7. Añadir margen y verificar caída de tensión, selección de conductores y protecciones.
8. Documentar supuestos y verificar con normativa local.

Este procedimiento garantiza una estimación técnica coherente y trazable, útil en fases de proyecto básico y licitaciones.

Apéndice: tablas ampliadas de cargas por uso (valores comunes)

Notas finales y buen uso del método

Utilice estos procedimientos como guía técnica. Para proyectos ejecutivos realice un cálculo detallado por circuitos, comprobación de coordinación de protecciones y estudio de cortocircuito. Consulte siempre la normativa vigente aplicable a su jurisdicción y las fichas técnicas de los equipos instalados.

Si desea, puedo generar una hoja de cálculo con las fórmulas implementadas (valores de entrada: área, D, FF, V, pf, HVAC), o un ejemplo adaptado a su proyecto real para validar la acometida y la protección.