Electrical_system

9.4.1 Generalidades

Los sistemas eléctricos que proporcionan a una instalación energía accesible para la calefacción, la refrigeración, la iluminación y el funcionamiento de los equipos (dispositivos de telecomunicación, ordenadores personales, redes, fotocopiadoras, impresoras, etc.) y de los electrodomésticos (por ejemplo, frigoríficos y lavavajillas) han experimentado un desarrollo espectacular en las últimas décadas, y constituyen la carga energética de más rápido crecimiento dentro de un edificio. Hoy en día, las instalaciones necesitan más que nunca sistemas eléctricos que proporcionen la energía con la que funcionan la mayoría de los sistemas vitales del edificio. Estos sistemas controlan la energía necesaria en el edificio y la distribuyen a los lugares que la utilizan. Lo más frecuente es que la tensión de la línea de distribución transportada en los postes de la compañía eléctrica se suministre a 2400/4160 V. Los transformadores reducen esta tensión a niveles predefinidos para su uso dentro de los edificios. En una red de distribución de energía eléctrica, la forma más común de servicio eléctrico es mediante el uso de cables aéreos conocidos como bajada de servicio, que es una línea eléctrica que va desde un poste de la compañía eléctrica hasta el edificio del cliente u otras instalaciones. Es el punto en el que las compañías eléctricas suministran energía a sus clientes.

En las instalaciones residenciales de Norteamérica y los países que utilizan su sistema, una bajada de servicio consta de dos líneas de 120 V y una línea neutra. Cuando estas líneas están aisladas y trenzadas, se denominan cable triplex. Para que estas líneas entren en las instalaciones de un cliente, normalmente deben pasar primero por un contador eléctrico y luego por el panel de servicio principal, que suele contener un fusible o disyuntor «principal». Este disyuntor controla toda la corriente eléctrica que entra en el edificio a la vez, y una serie de fusibles/disyuntores más pequeños, que protegen los circuitos derivados individuales. Siempre hay un interruptor principal para desconectar toda la energía; cuando se utilizan disyuntores, éste es proporcionado por el disyuntor principal. La línea neutra del poste está conectada a una toma de tierra cerca del panel de servicio, a menudo una varilla conductora clavada en la tierra.

En las aplicaciones residenciales, la bajada de servicio proporciona al edificio dos líneas separadas de 120 V de fase opuesta, por lo que se pueden obtener 240 V conectando un circuito entre los dos conductores de 120 V, mientras que los circuitos de 120 V se conectan entre cualquiera de las dos líneas de 120 V y la línea neutra. Además, los circuitos de 240 V se utilizan para aparatos de gran potencia y grandes electrodomésticos, como aires acondicionados, secadoras de ropa, hornos y calderas, mientras que los circuitos de 120 V se utilizan para la iluminación y los pequeños electrodomésticos ordinarios. Hay que tener en cuenta que estos números son «nominales», lo que significa que la tensión real puede variar.

En Europa y muchos otros países, se utiliza un sistema trifásico de 416Y/230. La caída de servicio consiste en tres cables de 240 V, o fases, y un cable neutro, que está conectado a tierra. Cada cable de fase proporciona 240 V a las cargas conectadas entre él y el neutro. Cada uno de los cables de fase transporta una corriente alterna de 50 Hz, que está desfasada 120° con respecto a los otros dos. Las tensiones más altas, combinadas con el económico esquema de transmisión trifásica, permiten que una bajada de servicio sea más larga que en el sistema norteamericano, y que una sola bajada dé servicio a varios clientes.

Para las bajadas de servicio comerciales e industriales, que suelen ser mucho más grandes y complejas, se utiliza un sistema trifásico. En los Estados Unidos, los servicios comunes consisten en 120Y/208 (tres circuitos de 120-V 120° fuera de fase, con 208-V línea a línea), 240-V trifásico y 480-V trifásico. En Canadá, son comunes los trifásicos de 575 V, y en muchos otros países los trifásicos de 380-415 V o 690 V. Por lo general, los voltajes más altos se utilizan para las cargas industriales pesadas, y los voltajes más bajos para las aplicaciones comerciales.

La diferencia entre las instalaciones eléctricas comerciales y las residenciales puede ser bastante significativa, especialmente en el caso de las instalaciones grandes. Aunque las necesidades eléctricas de un edificio comercial pueden ser sencillas, consistentes en unas pocas luces para algunas estructuras pequeñas, a menudo son bastante complejas, con transformadores y equipos industriales pesados. Cuando las deficiencias del sistema eléctrico o de iluminación se hacen evidentes y necesitan atención, suelen ser medibles e incluyen sobretensiones, disyuntores disparados, balastos ruidosos y otras condiciones más obvias, como receptáculos eléctricos o accesorios de iluminación inoperantes, que suelen descubrirse u observarse durante una revisión del sistema. Como se ilustra en las figuras 9.16 y 9.17, hay una serie de deficiencias típicas encontradas tanto en los sistemas eléctricos como en los de iluminación.

Figura 9.16. Diagrama que muestra las deficiencias típicas encontradas en los sistemas eléctricos.

Figura 9.17. Diagrama que muestra las deficiencias típicas encontradas en los sistemas de iluminación.

En muchos edificios comerciales, la mayor carga colocada en un sistema eléctrico dado proviene de los requerimientos de iluminación; por lo tanto, la distribución y gestión de las cargas eléctricas y de iluminación deben ser siempre monitoreadas en forma regular. La gestión del alumbrado también debe revisarse periódicamente porque los usos del espacio del edificio cambian y los usuarios se trasladan dentro del edificio. También es muy aconsejable que el sistema de iluminación esté integrado con el sistema eléctrico de la instalación. Los sistemas de iluminación están diseñados para garantizar una visibilidad adecuada tanto en el interior como en el exterior de una instalación y se componen de una fuente de energía, y de elementos de distribución que normalmente consisten en cableado y equipos emisores de luz.

Hoy en día existen diferentes códigos eléctricos que se aplican en varias jurisdicciones de los Estados Unidos. Algunas de las ciudades más grandes, como Nueva York y Los Ángeles, han creado y adoptado sus propios códigos eléctricos. El Código Eléctrico Nacional (NEC) y el Código Nacional de Protección contra Incendios (NFPC), publicados por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA), cubren casi todos los componentes del sistema eléctrico. Los municipios suelen adoptar el NEC en su totalidad o en parte. La inspección del sistema eléctrico y de iluminación debe incluir la determinación del cumplimiento general de estos códigos en la instalación.