Circuito en anillo

En el suministro eléctrico , un circuito en anillo es una topología de cableado eléctrico en la que la energía se distribuye a través de un anillo de cables continuo. Cada conductor del anillo está conectado a la fuente de suministro en ambos extremos. Esta topología contrasta con la configuración típica de circuito radial , en la que los nodos y el punto de distribución en el dispositivo de protección están conectados en línea o en una línea con ramificaciones o ramales que se desprenden de la línea principal. ^{[ 1 ]}

Los circuitos en anillo se utilizan en la distribución de energía eléctrica e iluminación. Los anillos en el punto de consumo final, ya sea para energía eléctrica o iluminación, se conocen como circuitos finales en anillo . En el Reino Unido, a los circuitos finales en anillo se les suele llamar con el nombre histórico de anillo principal .

Los circuitos en anillo están sujetos a la protección de cables típica aplicable a todo tipo de topologías de circuitos, en las que el cable soporta una carga de amperaje superior al valor del dispositivo de protección (interruptor).

En el Reino Unido existe un circuito final de anillo anómalo con el cable sometido a una carga de amperaje inferior a la del dispositivo de protección. Está sujeto a una exención, 433.1.204 en las Normas Británicas 7671. ^{[ 2 ]}

En el Reino Unido, los circuitos finales en anillo se dividen en dos tipos:

1. El anillo final 433.1.204 tiene el cable con una clasificación de amperaje máximo inferior a la del dispositivo de protección;
2. Circuitos en anillo cuyo cable tenga una capacidad de amperaje máxima superior a la del dispositivo de protección.

Si un circuito se diseña con un cable con una carga de amperaje máxima inferior a la del dispositivo de protección, se activa la norma 433.1.204 de la BS 7671. Dicha norma establece que dicho circuito debe ser exclusivamente de tipo anillo, no radial ni en estrella. La implementación del circuito en anillo según la norma 433.1.204 se utiliza principalmente en el Reino Unido, donde se desarrolló, y en menor medida en países que adoptaron las normas eléctricas británicas. ^{[ 3 ]}

La exención final del anillo 433.1.204 en BS 7671 simplemente dice en términos sencillos:

1. El circuito debe ser de tipo anillo final (los dos conductores del cable que entran al dispositivo de protección duplican la capacidad de amperaje del circuito con respecto a la capacidad de amperaje del cable);
2. El dispositivo de protección debe ser un interruptor automático magnetotérmico (MCB)/interruptor diferencial con protección contra sobrecorriente (RCBO)/dispositivo de protección antifugas (AFDD)/fusible de 30 A o 32 A;
3. Se requiere un cable de al menos 2,5 ^{mm² .}
4. El cable debe tener conductores de cobre ;
5. La capacidad de corriente mínima del cable debe ser de 20 A, teniendo en cuenta la reducción de capacidad;
6. Si se van a instalar tomas de corriente en el anillo final, solo deben ser de la familia de accesorios de tomas de corriente BS 1363: el enchufe y toma de corriente de clavija cuadrada tipo G 13A. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

En el Apéndice 15 de la norma BS 7671 se ofrece orientación adicional para la sección 433.1.204, recomendando , entre otras cosas: una cobertura máxima de 100 metros cuadrados de superficie y que la carga se distribuya razonablemente alrededor del anillo final. ^{[ 6 ]}

Un circuito con terminación en anillo, diseñado según la norma 433.1.204 de la BS 7671, permite el uso de cables de menor diámetro que los utilizados en un circuito radial de capacidad de corriente total equivalente, lo que resulta en una instalación económica. Los conductores de diámetro reducido en los cables flexibles que conectan un aparato al enchufe, destinados a usarse con tomas de corriente en un circuito con terminación en anillo, están protegidos individualmente por un fusible en el enchufe. Sus principales ventajas sobre los circuitos radiales son la menor cantidad de cable utilizado, una menor caída de tensión en el punto más alejado del circuito y una mayor flexibilidad en los aparatos y equipos conectados.

Debido a que ambos extremos del cable del anillo están conectados al mismo dispositivo de protección, la corriente puede circular en dos direcciones alrededor del anillo para alcanzar cualquier carga. Si la carga se distribuye uniformemente entre ambas direcciones, la corriente en cada una será la mitad de la carga total, lo que permite utilizar un cable con la mitad de la capacidad de conducción de corriente total. En la práctica, la carga no siempre se distribuye de manera uniforme.

El circuito comienza en el cuadro de distribución , también conocido como cuadro de consumo , y recorre cada carga sucesivamente, volviendo al cuadro de consumo. El circuito se alimenta mediante un fusible o un interruptor automático en el cuadro de consumo.

Los circuitos en anillo según BS 7671, 433.1.204 se utilizan comúnmente en el cableado británico, especificando únicamente el uso de tomas de corriente con enchufes con fusible según BS 1363. Debido a que la capacidad del dispositivo de protección (interruptor) es mucho mayor que la capacidad máxima de amperaje del cable, el circuito final en anillo solo puede utilizarse con enchufes con fusible en las tomas de corriente, o con unidades de conexión con fusible (FCU) de 13 A para aparatos fijos con cables flexibles. La norma 433.1.204 especifica cable de 2,5 mm² ^o cable de cobre con aislamiento mineral de 1,5 ^mm² como tamaño mínimo utilizado y protegido por un fusible máximo de 30 A o un interruptor automático de 32 A. ^{[ 7 ]}

El circuito en anillo y el sistema universal de enchufes y tomas de corriente BS 1363 asociado se desarrollaron en Gran Bretaña entre 1942 y 1947. ^{[ 8 ]}

Antes de la Segunda Guerra Mundial, se utilizaban enchufes y tomas de corriente de distintos tamaños para adaptarlos a la corriente del aparato, conectados a circuitos radiales con fusibles adecuados. La capacidad de los fusibles se elegía para proteger tanto el cableado fijo como el cable flexible conectado al enchufe.

El Comité de Instalaciones Eléctricas, que se reunió en 1942 como parte del programa de Estudios de Construcción de Posguerra, determinó que el circuito final en anillo ofrecía un mayor número de tomas que suministraban al menos 2 kW a cada toma, y ​​un circuito más eficiente y de menor costo. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Se consideraron varios diseños para el sistema de toma-salida para el diseño en anillo, seleccionándose el nuevo BS1363 13 A de clavija plana y enchufes con fusible , un sistema de toma-salida desarrollado independientemente del circuito final en anillo. ^{[ 5 ]} De los dos sistemas de toma-salida de normas británicas, el BS546 y el universal BS1363, para la década de 1960 el BS1363 se convirtió en la norma única para nuevas instalaciones finales radiales y en anillo.

El comité impuso el circuito en anillo para aumentar la seguridad del consumidor y estimó que el uso de un circuito en anillo y fusibles unipolares reduciría los requisitos de materias primas en aproximadamente un 25 % en comparación con los estándares de antes de la guerra. ^{[ 8 ] : 7}

El circuito en anillo sigue siendo la configuración de circuito de alimentación de tomacorrientes más común en el Reino Unido . Los circuitos finales en anillo se utilizan comúnmente, aunque en menor medida, en la República de Irlanda , y también se adoptaron, por ejemplo, en los Emiratos Árabes Unidos , Singapur , Hong Kong , Pekín , Indonesia , Chipre y Uganda , así como, por supuesto, en muchos países del Imperio Británico y la Commonwealth británica . ^{[ 11 ]} Sin embargo, presenta problemas de seguridad más complejos que los circuitos radiales para la energía solar enchufable . ^{[ 12 ]}

Las normas para circuitos terminales en anillo que se rigen por la norma BS 433.1.204 en el Reino Unido establecen que el cable debe tener un tamaño mínimo de 2,5 mm² ^{y el dispositivo de protección una capacidad de 30 A o 32 A. Esto significa que el riesgo de} sobrecarga sostenida del cable puede considerarse mínimo. ^{[ 13 ]}

Las normas británicas 7671, 433.1.204 permiten la instalación de un número ilimitado de tomas de corriente de 13 A en un circuito en anillo, con la recomendación en el Apéndice 15 de que la superficie cubierta no supere los 100 ^m²  . En la práctica, la mayoría de las casas pequeñas y medianas tienen un circuito en anillo por planta, mientras que las viviendas más grandes suelen tener más.

Un diseñador de instalaciones puede determinar si se requieren circuitos adicionales para áreas de alta demanda. Por ejemplo, es común que las cocinas tengan su propio circuito en anillo o, en ocasiones, un circuito en anillo compartido con un cuarto de servicio para evitar sobrecargas en un solo punto del circuito principal de la planta baja. Dado que cualquier carga en un circuito en anillo se alimenta mediante los conductores a ambos lados de la carga, es conveniente evitar una carga concentrada muy cerca del cuadro eléctrico, ya que la menor longitud de los conductores ofrecerá menor resistencia al soportar una carga desproporcionada.

Las derivaciones sin fusible de un circuito en anillo cableado en el mismo cable que el anillo pueden alimentar una toma (simple o doble) o una unidad de conexión con fusible (FCU). Antes de 1970, se permitía el uso de dos tomas simples en una derivación, pero desde entonces se ha prohibido debido a la popularidad de las tomas dobles. Las derivaciones pueden partir de una toma en el anillo o unirse al cable del anillo con una caja de conexiones u otro método aprobado de unión de cables. Las tomas triples o de mayor capacidad que cumplen con la norma BS 1363 siempre están protegidas con un fusible de 13 A y, por lo tanto, también pueden colocarse en una derivación. Desde 1970, está permitido tener más derivaciones que tomas en el anillo, pero muchos electricistas consideran una mala práctica tener demasiadas derivaciones sin fusible en una instalación nueva.

Las unidades de conexión con fusible (FCU) pertenecen a la familia de accesorios BS 1363 e incorporan un fusible de 13 A. La FCU está diseñada para alimentar cables fijos, con o sin cables flexibles. El fusible protege el cable flexible. Están disponibles en versiones con y sin interruptor.

Los aparatos fijos con una potencia de 3  kW o más (por ejemplo, calentadores de agua y algunas cocinas eléctricas) o con un consumo de energía considerable durante largos periodos (por ejemplo, calentadores de inmersión) pueden conectarse a un circuito en anillo, pero se recomienda encarecidamente conectarlos a un circuito independiente. Sin embargo, existen numerosas instalaciones antiguas con este tipo de aparatos conectados a un circuito en anillo.

Los defensores del circuito en anillo señalan que, cuando se instala correctamente, también existen varias ventajas que deben tenerse en cuenta.

El concepto de circuito final en anillo ha sido criticado en comparación con los circuitos radiales.

• Cableado eléctrico en el Reino Unido

• Guía de cableado del circuito en anillo