El Artículo 220 del Código Eléctrico Nacional (NEC) establece los métodos para calcular las cargas eléctricas en edificios residenciales, comerciales e industriales. Para el usuario promedio, estas reglas son especialmente relevantes al diseñar un circuito derivado o dimensionar un panel de servicio.

Esta guía detalla los métodos estándar y opcionales, los tipos de carga clave y consideraciones críticas como cargas continuas, factores de demanda y dimensionamiento neutral.

Circuitos derivados vs. Alimentadores vs. Servicios

El artículo describe los cálculos de carga para tres niveles de conductores en el sistema eléctrico: circuitos derivados, alimentadores y conductores de servicio.

• Los circuitos derivados sirven cargas individuales, como enchufes, luces o un solo electrodoméstico.
• Los alimentadores transportan energía desde el equipo de servicio (panel principal) a los subpaneles , que dan servicio a grupos de circuitos derivados.
• Los conductores de servicio llevan electricidad desde el punto de servicio público hasta el seccionador de servicio principal o panel principal.

En qué se diferencian los cálculos:

• Los circuitos derivados se calculan por dispositivo o por pie cuadrado (NEC 220.14 y 220.12). : El cálculo por dispositivo se utiliza cuando la carga está conectada a un equipo o tomacorriente específico, como una estufa o una secadora. El cálculo por pie cuadrado se utiliza para tomacorrientes generales, como los circuitos de iluminación.
• Los alimentadores combinan múltiples circuitos derivados y aplican factores de diversidad/demanda (NEC 220.42–220.61) porque múltiples cargas no funcionan al mismo tiempo.
• Las cargas de servicio combinan toda la carga del edificio, incluida la carga de calefacción o refrigeración más grande y los ajustes de carga continuos (NEC 220.40, 220.60).

Cada paso ascendente (rama → alimentador → servicio) aplica una agregación más amplia y más ajustes para reflejar la diversidad del mundo real y garantizar un dimensionamiento seguro de los conductores.

Métodos para el cálculo de carga

1. Método estándar

(Código Nacional de Educación 220.10–220.61)

Requerido para ocupaciones no residenciales o unidades residenciales que no califican para el Método Opcional (tienen menos de 100 A).

• Calcule cada carga individualmente: iluminación, enchufes, electrodomésticos, HVAC, motores.
• Aplicar factores de demanda (Tablas NEC 220.42, 220.55, 220.54).
• Agregue ajustes para cargas continuas y el motor más grande. Las cargas continuas (aquellas que se espera que funcionen durante tres horas o más) deben calcularse al 125 % de su capacidad nominal, y el motor más grande del sistema también debe calcularse al 125 %.
• Determine el calibre del neutro según las cargas desequilibradas. El conductor neutro se dimensiona según la carga desequilibrada máxima.

Factores de demanda mediante el método estándar:

• Iluminación general y receptáculos (NEC 220.42, Tabla 220.42)
  • Primeros 3.000 VA al 100% .
  • Resto de la carga general de iluminación/receptáculos reducida según el tipo de ocupación:
    • Viviendas, hoteles, moteles, almacenes → 35%
    • Hospitales → 50%
    • Almacenes → 40%
    • Tiendas, bancos, restaurantes, escuelas, etc. → 100%
• Circuitos para pequeños electrodomésticos y lavandería (NEC 220.52)
  • Cada uno requería un circuito derivado para electrodomésticos pequeños y lavandería → 1.500 VA cada uno.
  • Incluido en la carga de iluminación general antes de aplicar la Tabla 220.42.
• Equipos de cocina (NEC 220.55, Tabla 220.55)
  • Se aplica a cocinas eléctricas domésticas, hornos de pared y encimeras de cocina.
  • El factor de demanda depende del número de unidades y de la potencia nominal en kW:
    • 1 rango a 12 kW = 12 kW.
    • 2 rangos de 12 kW = 19 kW en total (no 24 kW).
    • 12 rangos de 12 kW = 65 kW en total (no 144 kW).
  • Las notas especiales en la Tabla 220.55 permiten realizar ajustes para electrodomésticos más grandes o más pequeños.
• Secadoras de ropa (NEC 220.54)
  • Cada secadora se contabilizó con un mínimo de 5.000 VA (o la potencia nominal, la que sea mayor).
  • Factor de demanda para múltiples secadoras:
    • 2 secadoras → 100% cada una .
    • 3 o más secadoras → 100% de la más grande + 85% de todas las demás .
• Otros aparatos de fijación fija (NEC 220.53)
  • Si hay 4 o más electrodomésticos fijados en su lugar (excluyendo HVAC), la carga total puede ser del 75% .
• Motores (NEC 220.50)
  • El motor más grande debe contarse al 125% de su corriente de carga completa.
  • Motores restantes al 100% .
• Climatización (HVAC) (NEC 220.60)
  • Cargas no coincidentes (como calefacción vs. refrigeración) → Solo se incluye la carga más grande .
• Cargas continuas (NEC 210.20(A), 215.3)
  • Cualquier carga que se espera que funcione durante 3 horas o más → calculada al 125% .
• Carga neutra (NEC 220.61)
  • Dimensionado neutro para la carga máxima desequilibrada después de todos los ajustes.

2. Método opcional

(Código Nacional de Educación 220.82–220.88)

El método simplificado solo se permite para viviendas de 100 A o más. En lugar de calcular cada tipo de carga individualmente con diferentes factores de demanda (como en el Método Estándar), el Método Opcional agrupa las cargas generales y aplica un factor de demanda simplificado.

• Combinar cargas generales:
• – Iluminación/tomacorrientes: 3 VA por pie cuadrado
• – Pequeño electrodoméstico: 2 × 1.500 VA
• – Lavandería: 1 × 1.500 VA
• Agregue electrodomésticos, HVAC y estufas según la clasificación de la placa de identificación.
• Aplicar factor de demanda del 80% para la porción superior a 10.000 VA.
• Añade el 25% del motor más grande.
• Convertir VA totales a amperaje (VA ÷ 240 V).

Importante: utilice únicamente el tamaño mayor de la carga de calefacción o refrigeración , no ambas, a menos que funcionen simultáneamente.

Categorías de carga en el artículo 220

Iluminación general y receptáculos (NEC 220.12)

Utilice cargas unitarias por pie cuadrado:

• Unidades de vivienda → 3 VA/pie cuadrado
• Edificios de oficinas → 3,5 VA/pie cuadrado
• Tiendas minoristas → 3 VA/pie cuadrado
• Escuelas → 3 VA/pie cuadrado
• Almacenes → 0,25 VA/pie cuadrado
• Armerías y auditorios → 1 VA/pie cuadrado
• Bancos → 3 VA/pie cuadrado
• Barberías y salones de belleza → 3½ VA/pie cuadrado
• Iglesias → 1 VA/pie cuadrado
• Clubes → 3 VA/pie cuadrado
• Salas de audiencias → 2 VA/pie cuadrado
• Dormitorios → 2 VA/pie cuadrado
• Fábricas (áreas limitadas) → 3 VA/pie cuadrado
• Hospitales → 2 VA/pie cuadrado
• Hoteles y moteles (excluyendo porciones de unidades de vivienda) → 2 VA/pie cuadrado
• Habitaciones Lodge → 2 VA/pie cuadrado
• Museos → 2 VA/pie cuadrado
• Residencias de ancianos → 2 VA/pie cuadrado
• Restaurantes → 2 VA/pie cuadrado
• Establos → 2 VA/pie cuadrado
• Edificios de almacenamiento → 0,5 VA/pie cuadrado
• Teatros (áreas de audiencia) → 2 VA/pie cuadrado
• Terminales de transporte → 3 VA/pie cuadrado

Multiplique los metros cuadrados por el valor de VA. Aplique los factores de demanda de la Tabla 220.42, si corresponde.

Circuitos para pequeños electrodomésticos y lavandería (NEC 220.52)

• Circuitos de pequeños electrodomésticos: 1.500 VA cada uno (se requieren un mínimo de dos).
• Circuitos de lavandería: 1.500 VA para un circuito de lavandería dedicado.

Ambos se incluyen con la iluminación general para fines de factor de demanda.

Electrodomésticos fijados en su lugar (NEC 220.53)

• Agregue todos los electrodomésticos fijos (lavavajillas, triturador de basura, calentador de agua, etc.).
• Aplicar un factor de demanda del 75% si Hay 4 o más electrodomésticos conectados.
• No se aplica a cocinas, secadoras, sistemas HVAC o calefacción de ambientes (estos tienen sus propias reglas).

Normas de carga de electrodomésticos según el artículo 220

• Secadoras eléctricas (NEC 220.54)
• Electrodomésticos para cocinar (NEC 220.55)
• Aparatos utilizados en programas de instrucción (NEC 220.56)
• Calefacción y aire acondicionado de espacios (NEC 220.60)

Estas subsecciones anulan las reglas generales y deben aplicarse cuando corresponda.

Cocinas y hornos eléctricos (NEC 220.55)

Para cocinas eléctricas de 1 a 50 o más potencias superiores a 1¾ kW, utilice la Tabla 220.55 . Ejemplo:

• 1 rango = 100%
• 2 rangos = 75%
• 3 rangos = 70%
• rangos 12–17 = 45%
• rangos 41–50 = 30%

Para rangos superiores a 12 kW, ajuste hacia arriba un 5 % por cada kW por encima de 12 kW (consulte las Notas 1 a 3).

Cargas de calefacción vs. cargas de refrigeración (NEC 220.60)

• Utilice únicamente el tamaño más grande de cargas de calefacción o refrigeración si son mutuamente excluyentes .
• Agregue ambos si pueden funcionar simultáneamente (por ejemplo, calefacción por zócalo + aire acondicionado de ventana).

Cargas continuas (NEC 215.2(A)(1)(a))

Una carga continua es cualquier carga que se espera que funcione durante 3 horas o más de forma continua.

Ejemplos:

• Iluminación de oficinas o almacenes
• Extractores de aire para estacionamientos
• Iluminación de emergencia o de salida

Regla: Multiplique las cargas continuas por 125 % al dimensionar conductores y OCPD.

Cálculos de carga del receptáculo (NEC 220.14)

• Cada receptáculo = 180 VA mínimo (simple o múltiple en un yugo).
• Para 4 o más receptáculos en un yugo, puede utilizar 90 VA por receptáculo .

Carga neutra (NEC 220.61)

El conductor neutro transporta la corriente desequilibrada entre los conductores de línea.

• Regla completa (precisión técnica):
  • Dimensione el neutro para el 100% de los primeros 200 A de carga desequilibrada.
  • Para cualquier exceso por encima de 200 A , puede dimensionar al 70 % de ese exceso .
• Ejemplo:
  • Carga desequilibrada = 400A.
  • Primeros 200A = 100% → 200A.
  • Restante 200A × 70% = 140A.
  • Capacidad neutral total requerida = 340A .
• Cuándo el 70% NO puede aplicar:
  • Si existen cargas no lineales significativas (armónicos).
  • En ocupaciones comerciales/industriales donde el desequilibrio neutro es impredecible.
  • Cuando la autoridad competente local exige un dimensionamiento totalmente neutral.

Cálculos de carga de alimentación y servicio (NEC 220.40–220.61)

• Carga del alimentador: suma de las cargas de los circuitos derivados aguas abajo , ajustadas por factores de demanda y reglas de carga continua.
• Carga de servicio: suma de todas las cargas de alimentación de todo el edificio más los ajustes para la carga de calefacción o refrigeración más grande.

Cálculos de carga de servicio y alimentación opcionales (NEC 220.82–220.88)

Este método simplifica el dimensionamiento de alimentadores o servicios para viviendas de 100 A o más . En lugar de calcular cada carga por separado con diferentes factores de demanda, se combinan la mayoría de las cargas en un total y se aplica una única regla de reducción.

Sumar cargas generales

• Carga general de iluminación y receptáculos = 3 VA por pie cuadrado (220,12).
• Circuitos de pequeños electrodomésticos = 2 × 1.500 VA .
• Circuito de lavandería = 1 × 1.500 VA .
• Electrodomésticos fijos, equipos de cocina y otras cargas de potencia nominal .

Aplicar el factor de demanda

• Toma el 100% de los primeros 10.000 VA .
• Tome el 40% de todo el VA por encima de 10.000 .
• → De aquí provienen la mayoría de los “ahorros” del Método Opcional: reduce la carga calculada en comparación con el Método Estándar.

Agregar carga de HVAC

• Incluya la carga de calefacción o la carga de refrigeración , la que sea mayor.
• Excepción: si ambos pueden ejecutarse simultáneamente, debes incluir ambos.

Añade el 25% del motor más grande

• Al igual que en el método estándar, el motor más grande obtiene un 25 % adicional para la capacidad de arranque/sobrecarga.

Convertir VA totales a amperaje

• Divida el total de voltios-amperios por el voltaje del sistema (generalmente VA ÷ 240 V ) para obtener la capacidad de corriente del alimentador o servicio.

Consejos de expertos y errores comunes

• No olvide la expansión futura : NEC no requiere alimentadores de gran tamaño, pero es conveniente agregar espacio libre.
• Al utilizar el método opcional , valide que las condiciones cumplan con NEC 220.82 antes de aplicarlo.
• Utilice las clasificaciones de las placas de identificación en lugar de las estimaciones generales para electrodomésticos fijos siempre que estén disponibles.
• Verifique siempre si las jurisdicciones locales tienen reglas más estrictas o enmiendas al NEC.
• Para edificios de ocupación múltiple , utilice NEC 220.40–220.84 y aplique cuidadosamente cargas de demanda diversificadas.

Aparatos cubiertos en otros artículos (Tabla 220.3 del NEC)

Algunos aparatos y cargas se rigen por otros artículos del NEC, que anulan o modifican el Artículo 220:

• Motores: Artículo 430
• Equipos de climatización: Artículo 440
• Ascensores: Artículo 620
• Soldadores: Artículo 630
• Riego: Artículo 675
• Cargadores de vehículos eléctricos: Artículo 625
• Energía solar fotovoltaica: Artículo 690
• Bombas contra incendios: Artículo 695
• Iluminación en estudios: Artículo 530