Panel de servicio eléctrico

 Un panel de servicio eléctrico, es el gabinete principal, al que llega el suministro eléctrico, para ser distribuida por circuitos derivados, a las diversas áreas de un edificio o una residencia.

Panel de servicio eléctrico

Un panel de servicio va después del sistema de acometida, va instalado al interior de la vivienda, hace la función de distribuir  la energía,  por circuitos derivados con  protección independiente.

Esta formado por un gabinete metálico con conectores y bases,  dentro de él, se montan los dispositivos de protección y se realizan conexiones de conductores.

Panel de servicio de hasta 8 circuitos

A finales de los años 50´s y principios de los 60´s, por la adquisición de mayor cantidad de electrodomésticos, se incrementó la demanda de energía de manera considerable en los hogares.

En 1961, la corporación suiza ABB (ASEA Brown Bveri Ltd)., pone en el mercado el primer modelo modular MCB, siglas del inglés de Miniature Circuit Breaker, este interruptor termomagnético puede realizar su trabajo de protección varias veces ya que es reutilizable.

Miniature Circuit Breaker

Las cajas con fusibles fueron quedando antiguas, surgieron los actuales paneles de servicio eléctrico.

Dejando a los fusibles, como solución para instalaciones simples de bajo costo.

Panel de servicio eléctrico para residencias grandes

En la instalación eléctrica de residencia,  se utilizan los circuitos derivados multiconductor, literal circuitos,  son varios e independientes. Cada uno tiene su dispositivo de protección, de manera que ante una falla, los demás continúan en función.

Llamamos derivados, porque parten del cuadro eléctrico y se distribuyen por secciones, de lavado, planta baja, iluminación exterior, etcétera.

Centros de carga de 60 amperes

Los paneles de servicio eléctrico se encuentran de varias capacidades, sobresalen principalmente tres, de 60,100 y 200 amperes, aunque también existen, algunas capacidades intermedias.

El panel de servicio eléctrico, suele renombrase indistintamente, como centro de carga o centro de distribución,  ya que ambas funciones realizan,  el nombre de centro es por ser un punto de llega y salidas de energía.  

La electricidad residencial

 La electricidad residencial se refiere a la que es utilizada en el hogar, para la iluminación y la conexión de los electrodomésticos.

La electricidad residencial

Cuando la electricidad se introdujo a las casas, tenía como objetivo la iluminación, en la actualidad todavía es común, decir el recibo “de la luz”, el otro fin es la conexión de equipos portátiles.

Va de cuento;

Cuentan que, a finales de 1870 Thomas Alva Edison, desarrollo la lámpara incandescente (el foco).

Desarrollo de la lámpara incandescente

El tipo de tapón de roscado como el que actualmente tienen los focos, fue desarrollado a mediados de 1880, también por Edison, el casquillo roscado fue ideado para mantener el foco en las alturas, pero instalar en ellos una conexión eléctrica, resulto poco práctica.

Conexión eléctrica antigua

El empresario estadunidense Harvey Hubbell II, fue un inventor talentoso, que vio la necesidad de poder conectar y desconectar, de manera fácil y segura los aparatos eléctricos. 

Harvey Hubbell II

En 1904 fueron patentados sus enchufes de conexión separables, con 2 clavijas, en 1910 como novedad hace una rotación de 90° de las clavijas planas, colocadas en paralelo una al lado de otra, como actualmente las utilizamos en México.

Sus inventos son numerosos y fascinantes, la empresa que fundo, en 1880 Hubbel Incorporated, sigue presente ofreciendo productos y soluciones innovadoras.

Las lámparas diseñadas por Edison para 100 voltios de corriente continua, funcionaron muy bien con 110 voltios de corriente alterna, 110 fue el voltaje normalizado por mucho tiempo en los hogares.

Cableado de fase dividida

En los años 60´s con la llegada de aparatos de aire acondicionado y calentadores, se elevó el voltaje a 120 volts. 

Las grandes residencias, demandarón mayor energía eléctrica, como solución se empezó a utilizar el sistema eléctrico bifásico, que permite realizar circuitos derivados multiconductor a120 Vca, además de alimentar equipos a 220 Vca. 

Colorín colorado 

Circuito eléctrico derivado multiconductor

 En el circuito eléctrico derivado multiconductor, el cuadro eléctrico se alimenta con 2 o más conductores vivos, que comparten un conductor neutro, y tiene salidas de múltiples circuitos.

Circuito eléctrico derivado multiconductor

El circuito derivado multiconductor “MBC” (Multiwire Branch Circuit), es de uso residencial con gran demanda de energía, por lo que, del centro de distribución, parten múltiples circuitos.

Circuito para sala, cocina, luz exterior, etcétera.

Va de cuento;

En 1886 el empresario Gorge Westingouse, fundo la Westingouse Electric, tiempo después, fue capaz de ofrecer sus servicios de corriente alterna, a la mitad de precio de la de su competidor, la General Electric de Edison.

Su principal ventaja, provenían de los inventos y patentes de uno de sus trabajadores, Nikola Tesla, y del uso de transformador.

Con el transformador se puede “elevar el voltaje alterno”, la alta tensión permite trasladar la energía a grandes distancias.

El sistema de corriente alterna, trasporta la energía eléctrica de forma trifásica, y de él se distribuye a voltajes más bajos, en tres tipos de suministros residenciales.

Tipos de suministros de CFE en México

En México la Comisión Federal de Electricidad “CFE”, establece los tipos de servicio de suministro de energía.

El servicio bifásico, tiene un medidor alimentado a 3 hilos, su capacidad de suministro, representa 2 sistemas monofásicos.

Por lo que contaríamos con el doble de energía, para alimentar mayor cantidad de consumidores de energía (más circuitos de energía).

Distribución de la acometida bifásica

El sistema bifásico, tiene 2 conductores activos (vivos), llamados fases y un conductor neutro compartido.

El circuito derivado multiconductor “MBC” se utiliza en alimentaciones bifásicas y trifásicas, aquí abordaremos solo la primera.

Donde es común que el centro de distribución de carga, se localice al interior de la vivienda.

Circuito derivado multiconductor “MCB”

Las instalaciones bifásicas requieren de mayor cuidado, ya que se cuenta con una diferencia de potencial (voltaje) entre fases “L1 y L2”, con tensiones de 220 voltios.

En este artículo, vemos como se alimenta y distribuye la electricidad en una residencia, con un centro de carga del que salen 4 circuitos, todos alimentados con 110 Voltios.

El separar en circuitos derivados, se obtiene eficiencia en nuestra instalación eléctrica. 

Centro de distribución de 4 circuitos de 110 voltios

En el diagrama anterior, el circuito derivado multiconductor, tiene un cuadro eléctrico del que salen 4 circuitos, hay  8 líneas conductoras separadas.

En el diagrama anterior se representan solo  circuitos de la planta baja, c1 y c2, si somos observadores, van a los interruptores I1 e I3, dejaremos la L2 para la parte alta, circuitos c3 Y c4. evitando que en estas áreas existan  220 volts.

Cabe señalar que existen centros de distribución de carga de mayor capacidad.

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Circuitos eléctricos derivados

Los circuitos eléctricos derivados, surgen por la forma en que se distribuye la energía eléctrica, desde el dispositivo de protección hasta el último dispositivo de la(s) salida(s).

Circuitos eléctricos derivados

La palabra derivado significa. Tener su origen en otra cosa,  o bien provienen de una fuente primitiva. Por ejemplo, marino (procede del mar), panadería (de pan).

Las instalaciones eléctricas al interior de un hogar, se componen de circuitos de alumbrado y circuitos de tomas de corrientes, que provienen de un cuadro eléctrico (interruptor de seguridad o de un centro de carga).

Es decir de un cuadro eléctrico se distribuyen y se extienden al interior de la vivienda los diversos circuitos eléctricos.

Diagramas lineales de circuitos de instalaciones residenciales

Cuentan que, la primera aplicación “comercial” de la electricidad, fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833).

 Y fue a partir del último cuarto del siglo XIX, cuando se extendió la iluminación a calles y viviendas, iniciando el crecimiento comercial y exponencial de la electricidad.

La guerra de las corrientes entre Edison y Tesla, sucedió ente 1880 y 1890.

Donde 2 sistemas de corriente eléctrica intentaban imponerse de manera comercial.

El sistema de corriente continua de Compañía Edison (CC) y el de corriente alterna (CA) de la Westinghouse Electric.

Diagrama de instalación residencial antiguo

Las primeras instalaciones residenciales en México tenían un solo tipo de protección, en el interruptor con fusibles tipo tapón roscado, elemento de seguridad para toda la instalación.

Tiempo después, aparecierón los interruptores de seguridad, con  fusibles tipo cartucho,  en México  seguíamos realizando instalaciones similares, descrito en el diagrama anterior.

Ya en los años 80´s, mi asesor francés Alan Bajon,  me señalaba, que nuestras instalaciones eran inseguras, solo protegían sobrecargas muy grandes.

Instalación residencial insegura

Las instalaciones antiguas, aunque contengan muchos dispositivos, su disposición unifilar resultan  poco práctica, similar a un circuito derivado individual.

Un circuito derivado individual, es aquel que alimenta una sola carga, por ejemplo un anuncio, o una bomba de agua. en las instalaciones antiguas, una falla provocaba que toda la instalación quederá fuera de servicio.

Las instalaciones eléctricas residenciales de hoy en día, deben cumplir con regulaciones señaladas en la norma mexicana NOM 001 (operación, mantenimiento de instalaciones eléctricas).  El artículo 210 describe entre otras cosas la clasificación de los “circuitos derivados”

Diagrama con circuitos derivados

En general; en un circuito derivado propiamente dicho, del cuadro eléctrico se distribuyen  2 o más circuitos con elementos de protección independientes.

Diagrama lineal con circuitos derivados

Con circuitos derivados se distribuyen las cargas, seleccionando conductores y elementos de protección breakers (interruptores termomagnéticos automáticos) de las distintas capacidades existentes en el mercado.

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Tablero de distribución eléctrico

 Un tablero de distribución eléctrica es un gabinete donde se montan interruptores y equipo protección, con el fin de repartir la energía eléctrica a los diversos circuitos de una instalación eléctrica.

Tablero de distribución eléctrico

Las normas eléctricas resaltan como protección principal, la protección contra contactos directos de partes “vivas” con personas y animales, esto es señalado en el artículo 4.1.2.1 de la Norma Oficial Mexicana, NOM 001 de instalaciones eléctricas.

El nombre tablero hace referencia a un cajón (armario, gabinete, panel, etcétera) que contiene componentes, para una función determinada. Los hay de control, de carga, etcétera, aquí hablaremos de los tableros de distribución.

Los tableros de distribución por razones prácticas, son parte o se ubican cerca de la alimentación eléctrica.

Equipos eléctricos telegráficos montados sobre madera

Va de cuento:

 Los primeros equipos de instalaciones eléctricas comerciales, fueron los sistemas telegráficos y telefónicos donde se montaban los equipos en bases de madera.

En “tablas” se instalaban los conmutadores telefónicos, y se operaban manualmente para distribuir las llamadas telefónicas.

Cuentan que se emplearon hombres jóvenes para realizar esta tarea, pero rápidamente, fueron sustituidos por mujeres, las razones generaban grandes problemas por sus bromas.

Diagrama de alimentación eléctrica residencial antigua 

En los tiempos de la cinta de aislar de trapo, la instalación eléctrica de las casas, se alimentaba con 2 conductores, que recorrían todos los puntos de la instalación. 

Los conductores se denominaban, como línea viva y conductor neutro, y en ambos se utilizaban fusibles tipo tapón roscado.

Componentes de la alimentación eléctrica residencial antigua

En los tiempos de la cinta de aislar de plástico, se utilizan nuevas regulaciones.

Donde se establece, que, solo se protejan e interrumpan las “líneas vivas”, y se utilicen los circuitos derivados, (artículo 210 NOM 001).

Centro de distribución de 2 ventanas

En los circuitos de derivados, se alimentan diversas salidas (alumbrado y tomacorrientes), y equipos específicos, como la lavadora, el aparato de aire, etcétera, separando y protegiendo los circuitos con interruptores automáticos (interruptores termomagnéticos).

Centro de distribución de 4 ventanas

Con circuitos derivados, una instalación se considera  eficiente, la corriente no va por un solo circuito, por lo que hay menor perdida de energía, se utilizan conductores más pequeños, y protecciones más precisas.

En caso de una falla en un circuito, solo ese circuito se deja fuera y los otros continúan funcionando.

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Dispositivo ternomagnético en la acometida eléctrica

Un dispositivo termomagnético en la acometida eléctrica, es un interruptor automático que protege la instalación, contra sobre intensidades, utilizando 2 mecanismos. 

Dispositivo ternomagnético en la acometida eléctrica.

las modernas instalaciones eléctricas tienen en el interruptor termomagnético, una mejor opción de la que se brinda un interruptor de seguridad.

Interruptor termomagnético miniatura

Va de cuento.

Hace 100 años, en 1824, el Ingeniero, inventor y empresario alemán, Hugo Stotz, patento el primer interruptor termomagnético.

En 1912 vendió su empresa a la BBC ( Brown Boveri & Cie), hoy conocida como “ABB”, corporación suiza de tecnológica multinacional.

 El primer diseño modular MCB sale al mercado en 1961, su invención revoluciono la seguridad eléctrica mundial.

Dejando a los fusibles, como solución para instalaciones simples  de bajo costo.

Dispositivos de seguridad eléctrica

El interruptor automático de circuito miniatura “MCB” (Miniature Circuit Breaker) por sus siglas del inglés, puede realizar su trabajo de protección  varias veces ya que es  reutilizable.

El interruptor termomagnético es más preciso

Los "MCB" son más precisos que los fusibles, más fáciles de instalar, y operan desconectando 10 veces más rápido en casos de sobrecarga.

Eliminan el riesgo de sufrir una descarga eléctrica, presente al cambiar fusibles.

El mecanismo térmico brinda una protección lenta, actúa por deformación de un par de láminas de distinto material (bimetálico), y protege contra pequeños aumentos de corriente (sobrecargas).

El mecanismo magnético es una protección de respuesta rápida, es un electroimán, y protege contra cortos circuitos.

Símbolos del interruptor termomagnético

Los símbolos de los interruptores se dibujan normalmente abiertos,  su representación simple es más común.

En México adoptamos su denominación Estadunidense “Breaker” (interruptor automático), demás de  “pastilla”, ya se dice que tiene sus   circuitos y mecanismos “encapsulado”.

Su exterior es una caja moldeada cerrada y remachada, que impide manipular su protección.

Interruptor de seguridad y centro de carga

El interruptor termomagnético se coloca en un cuadro eléctrico llamado centro de carga, su instalación es tipo enchufe.

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Dispositivo de seguridad en la acometida eléctrica

El dispositivo de seguridad en la acometida eléctrica, tiene 2 funciones principales, protección contra sobre corrientes y facilitar el mantenimiento de la instalación. 

Dispositivo de seguridad en la acometida eléctrica

Toda alimentación eléctrica ante una eventualidad peligrosa por sobre corriente, debe contar con algún dispositivo, que actué e interrumpa el suministro.

De los pioneros con este fin, es el interruptor de seguridad.

El interruptor de seguridad de seguridad, está formado por un gabinete (armario), que protege contra contacto directos de partes “vivas” (energizadas).

Tiene una palanca para operar desde su exterior, y que se utiliza para abrir un interruptor interno, que desconecta el suministro de energía.

Interruptor de seguridad 

En su interior bajo el interruptor se localizan fusibles, que protegen contra sobre intensidades, interrumpiendo el circuito, ya que se funde, si la corriente alcanza valores superiores a los marcados en el fusible.

Para tener acceso a su interior, cuenta con una puerta frontal, en sus lados tiene círculos metálicos, que hacen la función de ventanas, para introducir los conductores.

 

Va de cuento.

Los elementos de protección en sistemas eléctricos, datan desde el año 1674, y aparecen aplicados de forma regular en 1880, para proteger las instalaciones telegráficas.

Cuentan que, el fusible tipo tapón roscado, fue inventado en los laboratorios de Thomas Alva Edson.

Interruptor de cerámica y foco con rosca Edison

Las primeras instalaciones comerciales de Edison, tenían la intención de proteger los 2 polos (polo positivo y polo negativo de corriente directa).

Este tipo de fusible casi desaparece hoy en día, la rosca tipo Edison, también es empleada en otros tipos de elementos de la instalación, en particular en portalámparas.

Las bases roscadas E 26 y E 27 (E = Edison) son intercambiables, es decir un foco con rosca con diámetro de 26 milímetros, puede colocarse correctamente en una base de 27 milímetros. 

Antiguos tomacorrientes con rosca Edison

La invención del interruptor de seguridad 1895 se le atribuye a Bryson Dexter Horton, de la Detroit Fuse and Manufacturing.

En 1902 se empezó a utilizar interruptores de seguridad, en la distribución eléctrica y el control industrial en los Estados Unidos de Norteamérica.

Interruptor de seguridad Square D

En 1917 la empresa Detroit Fuse and Manufacturing cambio a “Square D”, Horton señalo que la D corresponde a su origen Detroit.

En México los interruptores “Square D”, fueron muy populares, decir square D fue sinónimo de un interruptor de seguridad.

Hay la ceencia  popular que el nombre  "D cuadrada", se debe a que se formaba en la puerta del gabinete del interruptor, debido a que cuenta con un abultamiento, que permitir trabajar a los interruptores tipo navaja, de forma que, de lado se ve una “D” y de frente un cuadrado.

Aunque, por otro lado, al interruptor de seguridad junto a otros dispositivos de seguridad ( como los centros de carga y los centros de distribución) por su forma física se les nombra “cuadro eléctrico”.

En 1991 “Square D” fue adquirida por Schneider Electric.

Función del medidor de energía eléctrica

 La función del medidor de energía eléctrica es señalar la energía  consumida en KiloWatts hora (KWh), su lectura es necesaria para  determinar un costo en un periodo determinado.

Función del medidor de energía eléctrica

El medidor de energía eléctrica también llamado “Watthorímetro”, forma la parte central de la acometida eléctrica.

 En México para recibir el suministro de la red, la instalación  de acometida debe cumplir  requisitos técnicos, elaborados por la CFE (Comisión Federal de Electricidad).

Ubicación del Watthorímetro

Va de cuento.

Hace ya algunos años, el ingeniero escoses James Watt, fabricante de máquinas de vapor, para señalar lo que eran capaces de hacer sus máquinas, las comparo con la cantidad de caballos que se requerían para obtener la potencia equivalente.

Señalan también que en un inicio sus maquinas las hacia  muy ruidosas, argumentando que la gente pensaba falsamente, que a mayor ruido se obtenía mayor potencia.

Más tarde. se utilizó un equivalente  de la potencia mecánica de caballos de fuerza (Horse power (HP ), para determinaren otros tipos de energía.

En México  la unidad de potencia eléctrica utilizada en el Watts.

Y su consumo en un determinado tiempo, sirbe para determinar la energia suministrada y su costo.

Tipos de medidores de energía eléctrica

Los medidores analógicos utilizan medios electromecánicos, tienen manecillas giratorias, que señalan el consumo de energía eléctrica, y funcionan basados en el principio de motor eléctrico.

Por cierto, el primer diseño del motor de corriente alterna polifásico (fase dividida en la siguiente imagen), en 1885 se le atribuye al ingeniero eléctrico  italiano Galileo Ferraris. aunque señalan que no lo patento.

 Watthorímetro electromecánico

Su estator es una bobina de potencial (voltaje) y una bobina de corriente (amperaje), también tiene un sistema de ajuste por imanes, y su rotor es un disco de aluminio, cuyo eje por medio de engranajes hacen girar las manecillas. 

Medidores de energía eléctrica con indicador de color

En México la gran mayoría de los medidores de consumo de energía eléctricos son del tipo electrónico, medidores digitales que utilizan las ventajas de la electrónica de estado sólido.

Incluso algunos,  incorporar la internet, algunas de sus ventajas son lecturas remotas,  notificaciones de corte y de reconexión remoto y el monitoreo del consumo en tiempo real.

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