Calculadora rápida para nivel de carga del circuito, diseñada para cálculos exactos y altamente eficientes.
Herramienta orientada a ingenieros y técnicos, integra normas internacionales y parámetros eléctricos comunes, actualizados prácticos.
Calculadora de nivel de carga del circuito (porcentaje de utilización de la corriente nominal)
Fundamentos eléctricos y métricas fundamentales para cálculo de carga
La evaluación del nivel de carga de un circuito requiere comprender potencias activas, aparente y corrientes en sistemas monofásicos y trifásicos. Los parámetros clave son potencia (P), tensión (V), factor de potencia (PF), y la corriente resultante (I).
Fórmulas básicas
Para circuito monofásico:
Para circuito trifásico (sistema equilibrado):
Relación entre potencia aparente y corriente:
Explicación de variables y valores típicos
- P: Potencia activa en vatios (W) o kilovatios (kW). Valores típicos: iluminación residencial 500–3000 W, cocina eléctrica 2000–7000 W, motor industrial 1–100 kW.
- V: Tensión nominal. Valores típicos: 230 V (monofásico), 400 V (trifásico sistema 230/400 V).
- PF (cosφ): Factor de potencia. Valores típicos: iluminación LED 0.9–0.99, motores sin corrección 0.7–0.9, cargas resistivas 1.0.
- √3: Factor para sistemas trifásicos, ≈ 1.732.
- I: Corriente en amperios (A). Resultado del cálculo, base para seleccionar conductores y protecciones.
- S: Potencia aparente en VA o kVA.
Normativa aplicable y criterios de diseño
El dimensionamiento y la verificación deben cumplir normativas nacionales e internacionales. Referencias principales:
- Nueva Edición NEC (National Electrical Code, NFPA 70) — normas para EE. UU.: https://www.nfpa.org/NEC
- IEC 60364 — Instalaciones eléctricas de baja tensión: https://www.iec.ch/standards
- Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) — Real Decreto 842/2002 (España): https://www.boe.es/eli/es/rd/2002/07/02/842/con
- Guías CENELEC y EN para compatibilidad y selección de equipos: https://www.cencenelec.eu
Además, tablas de capacidad de corriente nominal (ampacidades), factores de corrección por temperatura y agrupamiento, y criterios de continuidad (cargas continuas = 125% según NEC) deben aplicarse según normativa vigente.
Algoritmo de funcionamiento de la calculadora rápida
La calculadora debe seguir un flujo determinista que permita resultados reproducibles y auditoría técnica:
- Entrada de cargas individuales: tipo, potencia, factor de potencia, modo de operación (continua/intermitente).
- Agrupación y suma de potencias por circuito o alimentador.
- Aplicación de factores de simultaneidad o diversidad según tipo de instalación.
- Cálculo de corrientes usando fórmulas monofásicas o trifásicas.
- Aplicación de factores de corrección (temperatura, agrupamiento, profundidad de enterramiento).
- Selección de conductor y protección por criterio de ampacidad y capacidad de corte del dispositivo.
- Generación de informe técnico con justificación normativa y resultados.
Fórmula ampliada con cargas continuas
Si existe carga continua (según norma), aplicar factor 1,25 a la corriente calculada:
Donde I es la corriente resultante de P/(V × PF) o P/(√3 × V × PF).
Tablas de referencia con valores comunes
| Equipo | Potencia típica (W) | Corriente Monofásica @230 V (A) | Corriente Trifásica @400 V, PF 0,9 (A) |
|---|---|---|---|
| Iluminación LED (doméstica, conjunto) | 300 | 1,3 | 0,5 |
| Horno eléctrico | 3000 | 13,0 | 4,8 |
| Vitrocerámica | 7000 | 30,4 | 11,2 |
| Lavadora | 2000 | 8,7 | 3,2 |
| Aire acondicionado split (3.5 kW) | 3500 | 15,2 | 5,6 |
| Motor eléctrico (7,5 kW) | 7500 | 32,6 | 12,0 |
| Sección conductor Cu (mm²) | Corriente nominal aproximada (A) | Uso típico |
|---|---|---|
| 1,5 | 10–16 | Iluminación interior |
| 2,5 | 16–25 | Enchufes, pequeñas tomas |
| 4 | 20–32 | Enchufes de mayor carga |
| 6 | 32–40 | Circuitos de cocina, aire acondicionado pequeño |
| 10 | 40–55 | Mayores cargas y pequeñas subalimentaciones |
| 16 | 55–70 | Subalimentadores domésticos |
| 25 | 80–100 | Alimentadores industriales ligeros |
| Disyuntor/Interruptor (A) | Aplicación típica | Comentario |
|---|---|---|
| 10–16 A | Iluminación y tomas pequeñas | Protección de 1,5–2,5 mm² |
| 20–32 A | Tomas generales, horno pequeño | Protección de 2,5–6 mm² |
| 40–63 A | Cocina, subalimentadores | Protección de 10–16 mm² |
| 80–125 A | Alimentadores trifásicos | Protección de >25 mm² |
Factores de corrección y condiciones reales
Al determinar el nivel de carga real y seleccionar conductor/protección se deben incluir factores de corrección:
- Temperatura ambiente: las tablas de ampacidad suponen temperatura de referencia; aplicar correcciones si difiere.
- Agrupamiento: cuando varios conductores están en bandeja o conducto, aplicar factor de reducción según norma.
- Altura sobre el nivel del mar: en instalaciones especiales donde afecta la disipación.
- Factor de simultaneidad o diversidad: reduce la necesidad nominal cuando cargas no operan simultáneamente. Ej.: restaurantes, viviendas.
- Cargas continuas: tomar 125% para dimensionamiento de dispositivos cuando el uso supera 3 horas continuas.
Factores de diversidad típicos (orientativos)
- Vivienda unifamiliar: demanda por circuito de cocina se aplica factor de demanda según normativa local; total vivienda aplicar tablas del REBT/NEC.
- Edificios de oficinas: iluminación y enchufes con factor de diversidad 0.6–0.8 según carga y número de puntos.
- Industrias con motores: aplicar factores según probabilidad de arranque simultáneo y perfil de proceso.
Ejemplos reales: casos desarrollados paso a paso
Ejemplo 1 — Circuito monofásico para cocina doméstica
Planteamiento: cocina doméstica con vitrocerámica (7000 W), horno (3000 W), refrigerador (200 W) y iluminación de cocina (300 W). Tensión monofásica 230 V. Suponga PF = 1 para cargas resistivas y motor refrigerador PF = 0,85. Determine corriente, aplique simultaneidad simplificada (vitrocerámica y horno no usados simultáneamente al máximo) y seleccione protección y conductor.
- Sumar potencias sin diversidad: P_total = 7000 + 3000 + 200 + 300 = 10.500 W.
- Aplicar criterio de simultaneidad: suponga que vitrocerámica y horno rara vez al máximo simultáneo. Aplique factor de simultaneidad conservador de 0,8 para la vitro y 0,6 para el horno: P_vitro_equiv = 7000 × 0,8 = 5600 W; P_horno_equiv = 3000 × 0,6 = 1800 W.
- Recalcular P_total_sim = 5600 + 1800 + 200 + 300 = 7.900 W.
- Calcular corriente monofásica (PF general aproximado = 1):
- Si consideramos cargas continuas (no aplicable aquí) se multiplicaría por 1,25; no es necesario.
- Seleccionar conductor y protección: corriente calculada 34,35 A. Seleccione conductor de 6 mm² Cu (ampacidad 32–40 A). Debido a margen, se recomienda 10 mm² si la normativa local exige protección con margen o si hay temperatura alta. Seleccionar disyuntor de 40 A (curva apropiada para carga resistiva).
I = P ÷ (V × PF) = 7.900 ÷ (230 × 1) = 34,35 A.
Resultado: circuito monofásico calculado ≈ 34,35 A; recomendado conductor 6–10 mm² Cu; proteccion 40 A según criterio y condiciones reales.
Ejemplo 2 — Alimentador trifásico para motores en taller
Planteamiento: dos motores trifásicos: Motor A 15 kW, Motor B 7,5 kW. Tensión línea a línea: 400 V. Factor de potencia medio 0,9. Ambos motores pueden operar simultáneamente; sin embargo, probabilidad de funcionamiento simultáneo 0,9. Indicar corriente de diseño, aplicar factor de continuidad si es necesario y seleccionar conductor y disyuntor.
- Potencia total aparente activa: P_total = 15.000 + 7.500 = 22.500 W.
- Aplicar simultaneidad: factor de simultaneidad asumido 0,9 → P_effectiva = 22.500 × 0,9 = 20.250 W.
- Calcular corriente trifásica:
- Si los motores son considerados cargas continuas por operación prolongada, aplicar factor 1,25: I_continua = 32,48 × 1,25 = 40,6 A.
- Seleccionar conductor: con I_continua ≈ 40,6 A, conductor típico sería 10 mm² Cu (40–55 A). Para margen y correcciones por agrupamiento, se puede seleccionar 16 mm² Cu.
- Seleccionar proteccion: disyuntor trifásico con capacidad de ruptura adecuada, tensión 400 V, corriente nominal 50 A (o 40 A si la norma y curva lo permiten). Verificar coordinación entre fusible/interruptor y arrancadores de motor.
I = P ÷ (√3 × V_L-L × PF) = 20.250 ÷ (1,732 × 400 × 0,9).
Calcular denominador: 1,732 × 400 × 0,9 = 1,732 × 360 = 623,52.
I = 20.250 ÷ 623,52 ≈ 32,48 A.
Resultado: corriente de diseño ≈ 32,5 A; si carga continua, I_design ≈ 40,6 A; conductor recomendado 10–16 mm² Cu; protección 40–50 A trifásica con curva adecuada.
Implementación práctica de la calculadora rápida
Elementos funcionales mínimos para una herramienta técnica:
- Campos de entrada: lista de cargas (nombre, P en W o kW, PF, tipo de carga, tiempo de operación, probabilidad de simultaneidad).
- Opciones: seleccionar sistema (monofásico/trifásico), tensión nominal, aplicar normativa local (NEC/IEC/REBT) para ajustes preestablecidos.
- Motor de cálculo: sumar potencias, aplicar factores, calcular corrientes con fórmulas presentadas, añadir factores de corrección.
- Salida: I calculada, selección sugerida de conductor (mm²), disyuntor recomendado, energía aparente (kVA), PDF con memoria de cálculo y referencias normativas.
- Validación: avisos cuando P excede umbrales, comprobación de continuidad, verificación de ampacidad y capacidad de ruptura.
Recomendaciones de interfaz y SEO
- Campos claramente etiquetados y con unidades. Permitir entradas en W/kW y conversión automática.
- Generar nombrado semántico para URLs y metadatos (ej.: calculadora-nivel-carga-circuito-rapida).
- Incluir ejemplos descargables para mejorar la retención y autoridad del sitio.
- Proveer enlaces a normativa y documentos técnicos para mejorar confianza y posicionamiento.
Buenas prácticas, verificación y limitaciones técnicas
La calculadora es una herramienta de diseño preliminar y no sustituye la ingeniería certificada. Consideraciones prácticas:
- Siempre valide con mediciones en sitio: corriente real, factor de potencia, armónicos.
- Verifique las tablas de ampacidad actualizadas según fabricante y norma local.
- Tenga en cuenta armónicos generados por cargas con electrónica de potencia (variadores, fuentes conmutadas); pueden requerir sobredimensionamiento.
- Considere temperatura real y condiciones de instalación (enterrado, bandeja llena, agrupado) para correcciones.
- Documente supuestos: factores de simultaneidad, PF asumido, período de operación.
Fuentes normativas y lecturas recomendadas
- NFPA 70 — National Electrical Code (NEC). Página oficial: https://www.nfpa.org/NEC
- IEC 60364 — Instalaciones eléctricas de baja tensión. Información del comité IEC: https://www.iec.ch/standards
- Real Decreto 842/2002 — Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), BOE: https://www.boe.es/eli/es/rd/2002/07/02/842/con
- Guías CENELEC y EN: https://www.cencenelec.eu
- Publicaciones técnicas sobre selección de conductores y protección: IEC, fabricantes de cables (p. ej. Prysmian, Nexans) — se recomienda consultar fichas de producto y tablas de ampacidad actualizadas del fabricante.
Resumen operativo y checklist para uso rápido
- Recolectar datos de carga con precisión (P, PF, tiempo de uso).
- Determinar si el circuito es monofásico o trifásico.
- Aplicar factores de simultaneidad y correcciones normativas.
- Calcular corriente con las fórmulas indicadas.
- Comprobar ampacidad del conductor y seleccionar protección adecuada.
- Generar memoria de cálculo con referencias normativas y supuestos.
Esta metodología permite una evaluación técnica rápida y documentada del nivel de carga de circuitos eléctricos, optimizando selección de conductores y dispositivos, y asegurando cumplimiento con normativas internacionales y locales.