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Cuadro de distribución

Un cuadro de distribución (también conocido como panel de distribución , panel o caja de disyuntores, panel eléctrico , caja de fusibles o caja DB ) es un componente de un siste...

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Un cuadro de distribución (también conocido como panel de distribución , panel o caja de disyuntores, panel eléctrico , caja de fusibles o caja DB ) es un componente de un sistema de suministro eléctrico que divide la alimentación eléctrica en circuitos secundarios, a la vez que proporciona un fusible o disyuntor de protección para cada circuito en una carcasa común . Normalmente, también incorpora un interruptor principal y, en los cuadros más recientes, uno o más dispositivos de corriente residual (RCD) o interruptores diferenciales con protección contra sobrecorriente (RCBO).

En el Reino Unido, un cuadro de distribución diseñado para instalaciones domésticas se conoce como unidad de consumo . [ 1 ]

América del norte

Los cuadros de distribución norteamericanos suelen estar alojados en cajas de chapa metálica , con los interruptores automáticos ubicados en dos columnas operables desde el frente. Algunos cuadros de distribución cuentan con una puerta que cubre las manijas de los interruptores, pero todos están construidos con un frente muerto ; es decir, el frente de la caja (tenga o no puerta) impide que el operador de los interruptores automáticos entre en contacto con las partes eléctricas activas en su interior. Las barras colectoras transportan la corriente desde los conductores de línea entrantes ( fase ) hasta los interruptores, que se fijan a la barra mediante una conexión atornillada (con un tornillo roscado) o una conexión enchufable mediante un clip de retención. Los cuadros de distribución son más comunes en aplicaciones comerciales e industriales y emplean interruptores atornillados. Los paneles residenciales y comerciales ligeros generalmente se denominan centros de carga y emplean interruptores enchufables. Los conductores neutros se fijan a una barra neutra mediante terminales de tornillo . Los conductores de conexión equipotencial del circuito derivado se fijan a un bloque de terminales conectado directamente a la caja del cuadro de distribución, que a su vez está conectado a tierra .

Durante el mantenimiento del cuadro de distribución, cuando se ha retirado la tapa y los cables están a la vista, es común que algunos paneles de distribución estadounidenses tengan partes con tensión expuestas. En los paneles de entrada de servicio canadienses, el interruptor principal o disyuntor se encuentra en una caja de servicio , una sección del gabinete separada del resto del cuadro de distribución, de modo que cuando el interruptor principal o disyuntor está apagado, no hay partes con tensión expuestas al realizar el mantenimiento de los circuitos derivados. [ 2 ]

Disposición del interruptor

Los interruptores automáticos suelen estar dispuestos en dos columnas. En un cuadro eléctrico de estilo estadounidense, las posiciones de los interruptores se numeran de izquierda a derecha, a lo largo de cada fila, de arriba abajo. Este sistema de numeración es común entre numerosos fabricantes de paneles de interruptores.

Cada fila se alimenta desde una línea diferente ( A , B y C a continuación), para permitir que los interruptores automáticos de disparo común de 2 o 3 polos tengan un polo en cada fase. En Norteamérica, es común cablear equipos grandes instalados permanentemente línea a línea. Esto ocupa dos ranuras en el panel (bipolar) y proporciona un voltaje de 240  V para energía eléctrica bifásica o de 208  V para energía trifásica .

Interior

La fotografía de la derecha muestra el interior de un panel de servicio residencial fabricado por General Electric . Se pueden ver los tres conductores de servicio —dos líneas de fase y un neutro— entrando por la parte superior. El cable neutro está conectado a la barra colectora de neutro a la izquierda con todos los cables blancos, y los dos cables de fase están conectados al interruptor principal. Debajo del interruptor principal se encuentran las dos barras colectoras que transportan la corriente entre el interruptor principal y las dos columnas de interruptores de circuito derivado, con los cables de fase rojo y negro de cada circuito respectivo saliendo de ellas. Se pueden ver tres cables (fase negra, neutro blanco y tierra desnudo) saliendo del lado izquierdo de la caja que van directamente a un receptáculo eléctrico NEMA 5-15 con un cable de alimentación enchufado. El cable de tierra desnudo y trenzado entrante se puede ver cerca de la parte inferior de la barra colectora de neutro.

La fotografía de la izquierda muestra una configuración de doble panel: un panel principal a la derecha (con la cubierta frontal colocada) y un subpanel a la izquierda (sin la cubierta). El subpanel se alimenta mediante dos cables de fase gruesos y un cable neutro que discurre por el conducto en ángulo cerca de la parte superior de los paneles. Esta configuración parece presentar dos infracciones del Código Eléctrico Nacional de EE. UU. vigente: el panel principal no tiene conductor de puesta a tierra (en este caso, se alimenta a través del subpanel) y la barra de neutro del subpanel está conectada a la barra de tierra (estas deberían ser barras separadas después del primer interruptor de desconexión, que en este caso es el panel principal).

Cajas de fusibles

Un diseño común de caja de fusibles que se encontraba en las casas construidas entre 1940 y 1965 era la caja de fusibles de 60 amperios que incluía cuatro fusibles de enchufe (es decir, de base Edison) para circuitos derivados y uno o más bloques de fusibles que contenían fusibles de cartucho para propósitos como los circuitos de electrodomésticos grandes. [ 3 ] Después de 1965, se hizo común el panel más robusto de 100 A con servicio de tres cables (230 V); una caja de fusibles podía tener bloques de fusibles para el interruptor principal y un circuito de cocina eléctrica, además de varios fusibles de enchufe (base Edison o tipo S) para circuitos individuales. [ 4 ]

Reino Unido

Un tipo de cuadro de distribución del Reino Unido.

Esta imagen muestra el interior de un cuadro de distribución típico en el Reino Unido. Los tres cables de fase entrantes se conectan a las barras colectoras mediante un interruptor principal situado en el centro del cuadro. A cada lado del cuadro hay dos barras colectoras , una para el neutro y otra para la tierra. El neutro entrante se conecta a la barra colectora inferior del lado derecho del cuadro, que a su vez está conectada a la barra colectora de neutro superior izquierda. El cable de tierra entrante se conecta a la barra colectora inferior del lado izquierdo del cuadro, que a su vez está conectada a la barra colectora de tierra superior derecha. Se ha retirado la tapa de la barra de neutro inferior derecha; la barra de neutro del lado izquierdo conserva su tapa.

En el lado izquierdo de las barras colectoras de fase se encuentran dos interruptores diferenciales bipolares con protección contra sobrecorriente (RCBO) y dos interruptores automáticos unipolares, uno de ellos sin usar. Los RCBO bipolares que se muestran en la imagen no están conectados entre dos fases, sino que tienen conexiones de neutro del lado de la alimentación que salen por detrás de las barras colectoras de fase. En el lado derecho de las barras colectoras se encuentran un interruptor automático unipolar, un RCBO bipolar con protección contra sobrecorriente (RCBO) y un interruptor automático tripolar.

Las instalaciones comerciales, públicas e industriales de mayor tamaño suelen utilizar alimentación trifásica, con cuadros de distribución que cuentan con dos filas verticales de interruptores. Las instalaciones de mayor tamaño a menudo utilizan cuadros de distribución secundarios.

En ambos casos, los cuadros eléctricos modernos que gestionan suministros de hasta aproximadamente 100  A (unidades de distribución) o 200  A (cuadros de distribución) utilizan disyuntores y disyuntores diferenciales montados sobre carril DIN . El cuadro de distribución principal de una instalación también suele incluir un interruptor principal (conocido como interruptor de entrada ) que conmuta las líneas de fase y neutro de toda la alimentación. (Nota: un interruptor de entrada puede denominarse o venderse como interruptor seccionador , pero esto resulta problemático, ya que no necesariamente se utilizará como tal en el sentido estricto).

Para cada fase, la energía se distribuye a través de una barra colectora . En los paneles de dos fases, las barras colectoras independientes se alimentan directamente desde la entrada, lo que permite utilizar interruptores diferenciales (RCD) para proteger grupos de circuitos. Alternativamente, se pueden utilizar interruptores diferenciales con protección contra sobrecorriente (RCBO) para proporcionar protección tanto contra sobrecorriente como contra corriente residual a circuitos individuales.

También se pueden utilizar otros dispositivos, como transformadores (por ejemplo, para circuitos de timbres) y contactores (relés; por ejemplo, para grandes motores o cargas de calefacción).

Los nuevos cuadros de distribución británicos suelen tener las partes activas protegidas con un grado de protección IP2X , incluso cuando se ha retirado la cubierta para su mantenimiento.

Unidades de consumo

Cuadro de distribución estándar antiguo de Wylex equipado con fusibles de siete hilos (una de las ranuras para fusibles no está en uso).
Cuadro de distribución Hager equipado con disyuntores magnetotérmicos, un interruptor diferencial y un interruptor bipolar.

En el Reino Unido, la norma BS 7671 define una unidad de consumo como "Un tipo particular de cuadro de distribución que comprende un conjunto coordinado probado para el control y la distribución de energía eléctrica, principalmente en locales domésticos..." [ 5 ] Estas instalaciones suelen tener suministros monofásicos a 230 V (norma nominal); históricamente, se conocían como cajas de fusibles , ya que las unidades de consumo antiguas utilizaban fusibles hasta la llegada de los miniinterruptores automáticos (MCB). Una nueva unidad de consumo doméstica normal utilizada como panel principal puede tener de 6 a 24 vías para dispositivos (algunos de los cuales pueden ocupar dos vías), y estará dividida en dos o más secciones (por ejemplo, una sección sin RCD para alarmas, etc., una sección protegida por RCD para tomas de corriente y una sección protegida por RCD para iluminación y otros electrodomésticos empotrados). Las unidades de consumo secundarias utilizadas para dependencias exteriores suelen tener de 1 a 4 vías más un RCD.

Según las normativas de cableado recientes (anteriores a la 17.ª edición), los cuadros eléctricos no solían tener secciones protegidas por interruptores diferenciales (IDC) para nada que no fueran tomas de corriente, aunque algunos cuadros eléctricos más antiguos sí los incluían. Antes de 1990, los IDC (y las barras colectoras divididas) no eran estándar en los cuadros eléctricos.

Las cajas de fusibles suelen usar fusibles de cartucho o recableables sin ningún otro dispositivo de protección, y las cajas básicas de cuatro vías son muy comunes. Algunas cajas antiguas están hechas de baquelita marrón-negra, a veces con una base de madera. Aunque su diseño es histórico, eran equipo estándar en las nuevas instalaciones hasta la década de 1980, por lo que son muy comunes. Los portafusibles de estas cajas pueden no ofrecer protección contra el contacto accidental con terminales con corriente.

Ejemplos

En el Reino Unido, los cuadros eléctricos (CU) han evolucionado desde simples interruptores principales y fusibles recableables, que solo ofrecían protección contra sobrecargas y cortocircuitos, hasta sofisticadas unidades de control que incorporan numerosas funciones de seguridad para proteger contra diferentes tipos de fallos eléctricos. La elección del dispositivo de protección del circuito dependerá del tipo de circuito eléctrico que proteja y del nivel de protección requerido. La norma BS7671:2018, Requisitos para Instalaciones Eléctricas, también conocida como Reglamento de Cableado IET, se actualiza periódicamente y su última edición, en el momento de redactar este texto, es la enmienda 2:2022, publicada el 28 de marzo de 2022. Configuraciones típicas de CU:

  • Cuadro de distribución con interruptor principal: Consta de un interruptor principal que desconecta la alimentación de todos los circuitos simultáneamente. Este interruptor cuenta con una barra colectora que une todos los dispositivos de protección a una fuente de alimentación común y un conductor neutro o barra de enlace que se conecta a un carril neutro común. Dispone de un carril de tierra independiente para la conexión del conductor de tierra principal. Este ejemplo ofrece el mayor grado de separación de circuitos, ya que todos son independientes. Sin embargo, este ejemplo en particular podría no ser adecuado como solución independiente con solo disyuntores magnetotérmicos (MCB) para protección contra sobrecargas y cortocircuitos en cada circuito. La norma BS7671 podría requerir protección adicional contra fugas a tierra, disyuntores diferenciales con protección contra sobretensiones (RCBO) y fallas de arco eléctrico (AFDD) , lo que encarecería la solución.
  • Cuadro de distribución con interruptor principal y doble interruptor diferencial (RCD): Consta de un interruptor principal que desconecta la alimentación de todos los circuitos simultáneamente y dos interruptores diferenciales (RCD) de 30 mA, cada uno con su propia barra colectora, que protegen un banco de circuitos independiente (normalmente mitad y mitad, aunque existen otras combinaciones) contra fugas a tierra. Ofrece una solución rentable al combinar interruptores automáticos (MCB) más económicos con solo dos interruptores diferenciales (RCD) más caros.
  • Cuadro de distribución de alta integridad: consta de un interruptor principal que desconecta la alimentación de todos los circuitos simultáneamente y tres barras colectoras independientes, una conectada directamente al interruptor principal y las otras dos a cada interruptor diferencial principal. La barra colectora del interruptor principal permite el uso de interruptores automáticos (MCB) únicamente cuando no sean apropiados dispositivos más sensibles como interruptores diferenciales con protección contra sobrecorriente (RCBO) e interruptores diferenciales con protección contra sobrecorriente (AFDD), o el uso independiente de RCBO, y puede estar limitado a una o dos vías. El resto de los circuitos se dividen de la misma manera que en un cuadro de distribución con doble interruptor diferencial. Este tipo de cuadro de distribución ofrece una mejor separación de circuitos que un cuadro de distribución con doble interruptor diferencial, a la vez que proporciona mayor flexibilidad.
  • Cuadro de distribución con interruptor diferencial (RCD): Esta es la solución menos conveniente en términos de separación de circuitos, ya que el interruptor principal es un interruptor diferencial. Menos común que otros tipos, ya no se considera una solución independiente, puesto que se interrumpe el suministro eléctrico a todos los circuitos en caso de un fallo a tierra que active el interruptor diferencial principal.

Los cuadros eléctricos modernos deben ser metálicos (no combustibles) y suelen utilizar dispositivos montados en riel DIN . El riel DIN está estandarizado, pero la disposición de las barras colectoras no. La combinación de dispositivos de diferentes marcas contraviene las especificaciones del fabricante y, por lo general, debe evitarse.

La elección del cuadro eléctrico dependerá de varios factores, como el tamaño y la distribución de la vivienda, el número de plantas, las dependencias anexas, las cargas previstas (iluminación, enchufes, hornos, duchas, calentadores de agua, cargadores de coches eléctricos, etc.) y el grado de protección necesario para cada circuito.

La caja que se muestra en la parte superior derecha es un modelo " Wylex estándar" equipado con fusibles recableables. Estas cajas también pueden equiparse con fusibles de cartucho o disyuntores miniatura (MCB). Este tipo de cuadro eléctrico fue muy popular en Gran Bretaña hasta 2001, cuando la normativa de cableado exigió la protección mediante dispositivos de corriente residual (RCD) para las tomas de corriente que "razonablemente" pudieran alimentar equipos exteriores ( BS 7671 :2001, ISBN) . 0-86341-373-0). Existían varios diseños similares de otros fabricantes, pero los de Wylex son, con mucho, los más comunes y los únicos para los que todavía se encuentran portafusibles/interruptores de forma habitual. [ 6 ]

Algunos fabricantes han añadido características innovadoras, como CPN Cudis, que ha incorporado una tira de luz LED a su cuadro eléctrico 'Lumo' para mejorar la visibilidad en lugares oscuros, como debajo de las escaleras. [ 7 ]

Tipos de protección RCD

Protección RCD moderna para el consumidor con doble carga dividida

Desde la entrada en vigor de la 17.ª edición del Reglamento de Instalaciones Eléctricas del IET (BS 7671:2008, que incorpora la enmienda n.º 1:2011), los cuadros eléctricos en el Reino Unido deben proporcionar protección RCD a todos los cables empotrados en las paredes, excepto a los circuitos de alta integridad, como los de las alarmas antirrobo o los detectores de humo.

Los cuadros eléctricos cuentan con diferentes métodos para proteger los circuitos. Por ejemplo, un cuadro eléctrico de doble carga dividida puede estar dispuesto en una vivienda de dos plantas de la siguiente manera:

RCD 1

  • Luces de arriba,
  • Final del Ring de la planta baja,
  • Enchufes de garaje,
  • Estufa

RCD 2

  • Luces de la planta baja,
  • Enchufes en la planta superior,
  • Ducha,
  • Calefacción

Al disponer los circuitos de esta manera, seguirá habiendo suministro eléctrico en una de las plantas si solo salta un interruptor diferencial. Además, al tener enchufes y luces conectados a interruptores diferenciales alternos, si, por ejemplo, un hervidor defectuoso en la planta baja provoca que salte ese interruptor, las luces de la cocina seguirán funcionando, evitando el riesgo de tener que investigar la avería a oscuras.

Otra forma de proteger los circuitos según la 17.ª edición del Reglamento de Instalaciones Eléctricas IET es instalando interruptores diferenciales con protección contra sobrecarga (RCBO) en cada circuito. Si bien esta opción es más costosa que la de interruptores diferenciales y disyuntores magnetotérmicos (RCD+MCB), permite que cualquier fallo en un circuito active únicamente el RCBO de ese circuito, lo que reduce la localización del fallo desde el principio. Cuando se requiere la intervención de un electricista, este fallo localizado se puede resolver más rápidamente (y, por lo tanto, a menor coste) en comparación con la configuración de RCD+MCB, que solo indica un fallo en algún punto dentro del conjunto de circuitos de dicho RCD.

Algunos sistemas más antiguos, como los que utilizan MK o las antiguas unidades de consumo MEM, tenían un fusible por derivación, por ejemplo:

  • Fusible 1 de las luces de la planta superior
  • Fusible 2 de los enchufes de la planta superior
  • Fusible 3 de las luces de la planta baja
  • Fusible 4 de los enchufes de la planta baja

etc..

Cajas de fusibles antiguas

Todavía hay en funcionamiento algunas cajas de fusibles anteriores a 1950. Se debe tener precaución al manipularlas, ya que suelen tener partes con tensión expuestas. Las instalaciones que alimentan no cumplen con las normas modernas de seguridad eléctrica . Otra característica de las instalaciones muy antiguas es que pueden tener dos fusibles por circuito: uno en la fase y otro en el neutro . En raras ocasiones, se pueden encontrar circuitos en anillo antiguos con al menos cuatro  fusibles de 15 A por anillo, uno en cada fase y otro en el neutro, y esta configuración se repite para cada una de las dos líneas de alimentación del anillo.

Diferencias del fabricante

A pesar de la adopción de un riel DIN estándar para el montaje y una forma de recorte estándar para interruptores aparentemente intercambiables, las posiciones de las conexiones de las barras colectoras y otras características no están estandarizadas. Cada fabricante tiene uno o más "sistemas" o tipos de paneles de interruptores que solo son totalmente compatibles con interruptores de ese tipo. Estos conjuntos han sido probados y aprobados para su uso por una autoridad reconocida. Reemplazar o agregar equipos que "simplemente encajan" puede generar situaciones inesperadas o incluso peligrosas. Dichas instalaciones no deben realizarse sin antes consultar fuentes especializadas, incluidas las hojas de datos de los fabricantes.

Ubicación y designación

Una acometida trifásica entra por el lateral de este panel de servicio principal, que consta de tres fusibles de 100 amperios .

Por razones estéticas y de seguridad, los paneles de disyuntores y cuadros eléctricos domésticos suelen ubicarse en armarios , áticos , garajes o sótanos apartados , aunque a veces también forman parte de la estética del edificio (como una instalación artística, por ejemplo) o se instalan en lugares de fácil acceso. Sin embargo, la normativa de construcción estadounidense vigente prohíbe la instalación de un panel en un baño (o habitación similar), en armarios o donde no haya suficiente espacio para que un electricista acceda al panel. En situaciones específicas, como instalaciones al aire libre, en entornos peligrosos o en otros lugares poco comunes, puede ser necesario utilizar equipos especializados y seguir prácticas de instalación más rigurosas.

Los cuadros de distribución pueden estar designados para alimentación trifásica o monofásica, alimentación normal o de emergencia, o bien según su uso, como por ejemplo, paneles de distribución para alimentar otros paneles, paneles de iluminación para luces, paneles de alimentación para equipos y tomas de corriente, y para usos especiales. Los paneles se encuentran distribuidos por todo el edificio en armarios eléctricos que dan servicio a una sección del mismo.

Iluminación teatral

En un teatro, se utiliza un panel especializado conocido como rack de atenuadores para alimentar los equipos de iluminación del escenario. Un rack de atenuadores de estilo estadounidense tiene una alimentación trifásica de 208Y/120 voltios. En lugar de simples interruptores automáticos, el rack cuenta con un atenuador electrónico de estado sólido con su propio interruptor automático para cada circuito del escenario. Esto se conoce como una configuración de atenuador por circuito . Los atenuadores se distribuyen equitativamente entre las tres fases de entrada. En un rack de 96 atenuadores, hay 32 atenuadores en la fase A, 32 en la fase B y 32 en la fase C para distribuir la carga de iluminación de la manera más uniforme posible. Además de la alimentación eléctrica del transformador de suministro del edificio, un cable de control desde la mesa de iluminación transmite información a los atenuadores mediante un protocolo de control como DMX-512 . Esta información incluye datos sobre el nivel de iluminación de cada canal, lo que permite controlar qué circuitos de atenuación se activan y desactivan durante los cambios de iluminación del espectáculo (señales de luz) y durante qué tiempo de transición.

Los cuadros de distribución pueden ser de superficie o empotrados. La primera opción facilita la modificación o ampliación del cableado posteriormente, pero la segunda puede resultar más estética, sobre todo en viviendas. Otro inconveniente de empotrar un cuadro de distribución en la pared es que, si la pared es maciza, puede ser necesario retirar gran cantidad de ladrillo o bloque. Por este motivo, los cuadros empotrados solo se instalan en proyectos de obra nueva cuando se puede construir el espacio necesario en la pared.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Unidades de consumo
  2. ↑ C22.2 N.° 29-15 — «Cuadros de distribución y cuadros de distribución cerrados» . Asociación Canadiense de Normas. 2015. pág. 40. ISBN  978-1-77139-712-4.
  3. ↑ Los editores de Creative Publishing (2008). Black & Decker The Complete Guide to Wiring (4.ª ed.). Cool Springs Press . pág. 75. ISBN   978-1589234130Archivado del original el 18 de julio de 2023. Consultado el 15 de junio de 2014 .
  4. ↑ George, Daniels (enero de 1966). "Mejorando el cableado de su hogar" . Popular Science . Bonnier Corporation : 160. Archivado del original el 18 de julio de 2023. Recuperado el 15 de junio de 2014 .
  5. ↑ Reglamento de cableado IET, decimoséptima edición - Norma británica BS7671:2008, Parte 2: Definiciones
  6. ↑ "Búsqueda en Google sobre la disponibilidad en el Reino Unido de interruptores modernos para cuadros eléctricos antiguos" . Screwfix . Consultado el 5 de marzo de 2016 .
  7. ↑ "Empresa innovadora de Bury reconocida con tres nominaciones a premios" . www.burytimes.co.uk . 18 de noviembre de 2014. Consultado el 6 de mayo de 2015 .

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