Cómo funciona un sistema eléctrico

Han pasado más de 100 años desde que entró en funcionamiento la primera central eléctrica de corriente alterna en las Cataratas del Niágara. Desde entonces, Estados Unidos y eventualmente el mundo han sido transformados por la red eléctrica. Las torres que transportan cables de alto voltaje y postes de energía que distribuyen electricidad a hogares y negocios dominan el paisaje en todos los países desarrollados. Cada región tiene su propia compañía eléctrica para mantener y reparar la red.

Cada hogar tiene su propio sistema eléctrico, sin embargo, y cuando ocurren problemas allí, la compañía eléctrica no los arregla. Para saber a quién llamar cuando surgen problemas, los propietarios deben entender dónde termina la responsabilidad de la compañía eléctrica. y el de ellos comienza, así como una comprensión de cómo la energía entra en el hogar y se distribuye a través de todos los circuitos

La electricidad es fascinante, pero sistemas eléctricos puede ser complicado, y las explicaciones sobre cómo funcionan pueden verse envueltas en tecnicismos. Esta descripción (a través de los ojos de un constructor, no de un electricista) intenta mantener las cosas lo más simples posible.

El papel del transformador de línea

Manitas de la familia

A pesar de los generadores de energía solar, las redes eléctricas en los países desarrollados son alimentadas en gran parte por turbinas impulsadas por vapor, agua o viento. Estas turbinas producen corriente alterna (CA), que cambia de dirección 60 veces por segundo (60 Hertz o 60 Hz.) en América del Norte, y alimentarlo a través de líneas de transmisión respaldadas por torres gigantes y energía postes

Piense en el voltaje como la fuerza que impulsa la electricidad a través de los cables. El voltaje debe ser muy alto (del orden de varios cientos de miles de voltios) para permitir la transmisión a largas distancias de manera eficiente y al menor costo posible. Este voltaje es demasiado alto para el uso práctico, por lo que un transformador de línea debe reducir el voltaje (disminuirlo) a un valor utilizable.

Si observa un poste de energía, verá un gran cilindro de metal en la parte superior. Ese es el transformador de línea, y reduce el voltaje a aproximadamente 120/240 voltios para uso doméstico. Ese es el voltaje estándar suministrado a viviendas de una y dos familias en América del Norte. Otras configuraciones de voltaje se utilizan para edificios comerciales e industriales.

En muchas áreas, dice el maestro electricista John Williamson, el sistema de distribución de servicios públicos local está enterrado bajo tierra, por lo que los transformadores de servicios públicos están en las familiares cajas verdes montadas en pedestal que se ven en algunos edificios residenciales. barrios

“Los operadores de la red eléctrica regional trabajan incansablemente y en silencio las 24 horas del día para asegurarse de que el voltaje y la frecuencia de 60 Hz de la red sean estables y consistentes”, dice. “Esto es algo que todos damos por sentado”.

Del transformador al medidor

La bajada típica del servicio aéreo que va desde el transformador hasta la casa lleva tres cables: dos cables vivos y un cable neutro. El voltaje medido es de 240 voltios de vivo a caliente y 120 voltios entre el neutro y cada cable vivo. Encontrará la misma configuración básica de tres cables aislados en instalaciones subterráneas.

Primero, pasan a través de la cabeza de la intemperie, que es un conducto firmemente sujeto al techo o al revestimiento con una abertura de cuello de ganso para evitar que entre la lluvia. Luego, la siguiente parada para los cables de entrada de servicio es el medidor eléctrico, que generalmente está conectado al costado de la casa, justo debajo de la cabeza contra la intemperie. Los cables se conectan a los terminales de línea del medidor, lo que permite que el medidor controle el flujo de corriente a la casa.

La mayoría de los medidores actuales son medidores inteligentes y transmiten automáticamente esta información a la compañía eléctrica a través de señales de radio inalámbricas. Esto elimina la necesidad de lectores de medidores de servicios públicos para visitar cada hogar. El medidor de vatios-hora de vidrio pertenece a la compañía eléctrica, pero el recinto del enchufe del medidor y todos los componentes del sistema eléctrico del local que vienen después pertenecen al propietario.

Del medidor al panel de servicio

Desde los terminales de carga, que están en el lado opuesto del medidor de los terminales de línea, los cables de entrada de servicio luego van al panel de servicio principal. Antes de llegar allí, normalmente tienen que atravesar una pared. En ese punto, por lo general hay una caja de empalme o un accesorio de conducto (con una cubierta removible) conectado al costado de la casa. También podrían pasar a través de un interruptor de desconexión del servicio exterior, que el Código Eléctrico Nacional (NEC, por sus siglas en inglés) requiere a partir de 2023, pero es posible que las casas más antiguas no tengan.

“El NEC ahora requiere un interruptor de desconexión de emergencia exterior para los socorristas”, explica Williamson, “pero un interruptor exterior La desconexión del servicio puede satisfacer dos reglas de código al mismo tiempo: sirve tanto como desconexión de emergencia como de desconexión del servicio. Desconectar. Los socorristas de emergencia pueden usar el interruptor de desconexión exterior para cortar la energía de la casa antes de entrar”.

El panel de servicio principal está en el interior, generalmente en el sótano, un cuarto de servicio o un garaje. Los cables pasan por la pared y entran por la parte superior o inferior del panel. Cada cable se conecta a un disyuntor principal y luego a barras colectoras de cobre o aleación, que están diseñadas para acoplarse con disyuntores. El rompedores de circuito simplemente “conéctelo” a las barras colectoras del panel.

El disyuntor PRINCIPAL, como suele denominarse, también se puede utilizar como desconexión principal en viviendas anteriores a 2023. Está diseñado para abrirse y apagarse cuando la carga actual excede su valor nominal. Para construcciones nuevas, el NEC requiere una clasificación mínima de 100 amperios para una unidad de vivienda, pero las casas más grandes pueden necesitar un servicio de 200 amperios o más.

dentro del panel

Manitas de la familia

Las dos barras colectoras de cobre o aleación se conocen como “barras colectoras calientes”, y el voltaje entre ellas es de 240 voltios. Además de estas, existen otras dos barras de terminales, la barra neutral y la barra de puesta a tierra del equipo.

La barra de terminales neutral

La regleta de neutro suele ser niquelada y tiene una coloración plateada para distinguirla de la cobre barras de autobús calientes. Los cables neutros blancos para los circuitos derivados de 120 voltios terminan en la barra terminal neutral que, a su vez, se conecta al transformador mediante un cable de entrada de servicio neutro blanco. Esto proporciona una forma de que la electricidad que se origina en cualquier bus caliente regrese al transformador y forme un circuito completo.

La barra de puesta a tierra del equipo.

La mayoría de los paneles tienen una barra de terminales adicional que se conecta directamente a tierra, a menudo por medio de una varilla de tierra clavada en el suelo justo afuera de la casa, pero el NEC tiene varias opciones para estos "electrodos de puesta a tierra". Se pueden conectar a las tuberías de servicio de agua metálicas municipales subterráneas que abastecen la casa o, en construcciones nuevas, al acero de refuerzo en el concreto de la casa. zapatas

Todos los cables del circuito derivado en el hogar tienen un cable desnudo (o verde) de conexión a tierra del equipo que se conecta a esta barra de terminales. El conductor de puesta a tierra proporciona una ruta directa de baja resistencia para la corriente de falla a tierra de regreso al panel eléctrico, donde quema un fusible o dispara un interruptor automático. El conductor de puesta a tierra corre continuamente a través del circuito, conectándose a cada receptáculo, interruptor de luz y accesorio y cada caja eléctrica de metal.

Disyuntores y circuitos derivados

todo el circuito alambres que alimentan dispositivos eléctricos en el hogar, como luces, receptáculos y electrodomésticos, se originan en el panel de servicio principal. Aunque hay excepciones, los cables de circuito tienen un cable blanco que se conecta a la barra neutra, un cable de tierra desnudo o verde que se conecta a la barra de puesta a tierra y uno o dos cables vivos (negro y/o rojo), dependiendo de si el circuito opera a 120 o 240 voltios

En lugar de conectarse directamente al bus activo, el cable activo de cada circuito derivado se conecta a un circuito interruptor automático que dispara y corta la energía al circuito cuando el consumo de corriente excede su valor nominal. Los interruptores unipolares que controlan circuitos de 120 voltios suelen tener una capacidad nominal de 15 o 20 amperios, y cada uno encaja en una ranura que lo conecta automáticamente a una de las barras colectoras. Los disyuntores de dos polos para circuitos de 240 voltios deben hacer contacto con ambas barras colectoras.

Todo el cableado del panel está oculto por una puerta y, detrás de ella, una cubierta de frente muerto que se atornilla en la parte frontal del panel y deja solo los interruptores automáticos expuestos. El recinto del panel de metal está diseñado para contener arcos o chispas accidentales, y evita que las personas metan las manos y los dedos donde no pertenecen. Las etiquetas o un índice de panel en la puerta o cubierta indican qué circuito de la casa controla cada interruptor.

Chris Deziel ha estado activo en los oficios de la construcción durante más de 30 años. Ayudó a construir una pequeña ciudad en el desierto de Oregón desde cero y ayudó a establecer dos empresas de jardinería. Ha trabajado como carpintero, plomero y reparador de muebles. Deziel ha estado escribiendo artículos de bricolaje desde 2010 y ha trabajado como consultor en línea, más recientemente con el servicio Pro Referral de Home Depot. Su trabajo ha sido publicado en Landlordology, Apartments.com y Hunker. Deziel también ha publicado contenido científico y es un ávido músico.