120/240 Voltios

120/240 Voltios, es un voltaje nominal combinado, normalizado en los Estados Unidos de Norteamérica y en México, y la mayoría de los hogares, lo reciben del sistema de distribución con fase dividida.

120/240 Voltios

El servicio eléctrico que llega a nuestras casas por líneas de distribución, es un voltaje secundario combinado, 2 mitades de voltaje de línea a neutro de 120 voltios y un voltaje de línea a línea de 240 voltios.

Las regulaciones estadunidenses como el Código Eléctrico Nacional (NEC) en su artículo 220.5, y la norma ANSI C84.1, señalan como valor nominal 120/240 Voltios.

Las tensiones de 110/220 V. fueron sustituidas por 120/240 V. por regiones hace ya varias décadas  en los Estados Unidos de América.

Transformador monofásico con norma K

En México, los transformadores para distribución de la energía eléctrica, utilizados en fraccionamientos residenciales, son diseñados y fabricados, para la CFE (Comisión Federal de Electricidad), bajo la norma K, las especificaciones CFE K1000-01 y CFE L0000-02, en las que se señala, que el voltaje nominal de salida es de 120/240 Voltios.

ESPECIFICACION CFE L0000-02

Los cambios en regulaciones estadunidenses, son adoptados en México, para hacer compatible la norma nacional con la internacional, dada la relación entre ambos países.

El Código Eléctrico Nacional (NEC), menciona en el artículo 220,5, para “cálculos” de cargas, “se utilizarán las tensiones nominales del sistema, de 120, 120/240, 208 Y/120, 240, 347, 480 Y/277, 480, 600 Y/347 y 600 Voltios.”

Un valor nominal es la principal referencia, podíamos afirmar que es “un valor ideal”, sin embargo, existen diversos factores que causan inestabilidad en la red de distribución, por lo que se permiten variaciones de tensiones mayor o menor de un 10%.

Secadora para tensiones de 208, 220 y 240 

Los equipos señalan en sus especificaciones solo en tensiones nominales,  y pueden ser diseñados con multitensiones.

Existen transformadores trifásicos, con tensiones secundarias de 127/220 Voltios, algunos de estos transformadores en zonas comerciales e industriales, en donde existen residencias.

De estos transformadores, podemos tener servicios trifásicos a 4hilos, o bifásicos a 3 hilos, de donde se toman tensiones monofásicas, a dos hilos para equipos a 220 voltios.

Electrodoméstico con voltaje nominal de 240 Voltios

En las redes sociales estadunidenses (en internet), se sorprenden que se siga afirmando, que hay voltajes nominales de distribución de energía de 110/220 V.

En México, la confusión sin duda, es aún más grande. 

Servicio eléctrico con voltaje de 120/208 Volts

 El servicio eléctrico con voltaje de 120/208 Volts, es un sistema estadunidense de uso comercial e industrial, que proporciona120 Volts de línea a neutro (L-N) Y 208 Volts de línea a línea (L-L)

Servicio eléctrico con voltaje de 120/208 Volts

La tensión eléctrica de 120 voltios, tiene aplicación residencial, y es señalado como estándar, por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) en México.

El voltaje de 208 Voltios es extraño en México. No es así, en los Estados Unidos de Norteamérica, donde este servicio eléctrico es el más común, utilizado en edificios comerciales y pequeñas industrias.

Secundario del transformador

Las tensiones provienen del secundario de un transformador delta - estrella, y se representa para el análisis entre las 2 tensiones, solo el devanado secundario del transformador.

Este devanado secundario, tiene conexión estrella a 4 hilos, y suele abreviarse como 120/208Y o 120/208 WYE.

Para obtener los 208 V., se multiplica los 120 por la raíz cuadrada de 3.

 (1.732) x (120) = 208 Volt.

Secundario del transformador con neutro puesto a tierra

La raíz de 3 surge a partir de que las tres líneas de 120 voltios, están separadas 120 grados eléctricos, entre sí.

Algunas regulaciones, señalan colocar la tierra de servicio, la menciono al último, ya que no es utilizada para determinar el porqué del 208.

Aplicación del servicio eléctrico 120/208 Volts

Los 120 Voltios se utilizan para lámparas y equipos monofásicos y los 208 voltios para equipos trifásicos.

El NEC (Código Eléctrico Nacional) estadunidense, señala que para identificar este sistema de otros servicios eléctricos, el color del aislante del conductor, se emplea en las  fases A, B y C, (negro, rojo y azul), el neutro (blanco) y el de tierra de servicio (verde).

Nuestra referencia más cercana en México es el transformador (delta-estrella) 127/220 Voltios.

Voltajes nominales equivalentes

 Los voltajes nominales equivalentes, no causan ningún problema importante, cuando se conecta un aparato.

Voltajes nominales equivalentes

Los primeros sistemas de electricidad comercial de corriente alterna, utilizaron los focos de Thomas Alva Edison, tenían como objetivo iluminar, y a pesar  del tiempo, en México, continuamos afirmando de forma general, que pagamos el recibo de la luz.

 Cuentan que dichos focos, se diseñaron para alimentarse con un voltaje nominal de 100 Voltios, de corriente directa, y que fueron  alimentados con 110 Voltios de corriente alterna, para que iluminarán  con mayor intensidad.

Los antiguos focos fueron capaces de soportar este aumento de tensión eléctrica.

Tolerancia en el voltaje nominal

 “El voltaje nominal es el valor de voltaje, para el cual un dispositivo o sistema eléctrico, fue diseñado para funcionar de manera óptima y segura”

El rango de variación que se permite en una línea de alimentación eléctrica, se nombra tolerancia de voltaje, suele ser de +/- 10 % del voltaje nominal.

Voltajes nominales de fase y de lineas de sistema trifásico

Los transformadores trifásicos, proporcionan voltajes monofásicos nominales de 127 Voltios +/- 10 %. 

Los transformadores bifásicos, proporcionan voltajes monofásicos nominales de 120 voltios +/- 10 %.

Voltajes nominales de fase y de lineas de sistema bifásico

El estándar de tensión eléctrica de 120 voltios, es señalado, por la Comisión Federal de Electricidad en México, en su servicio de acometida.

Las longitudes de circuitos, la temperaturas, la resistencias de conductores, los falsos contactos, entre otros factores, también crean variaciones de voltajes.

Los fabricantes de aparatos eléctricos, conocen de estas variaciones.

 Conectar un aparato a 110, 115, 120 o 127 Voltios, no causa ningún problema.

Designación del medidor doméstico de energía

 La designación del medidor doméstico de energía, tipo Socket, se señala con el acrónimo 1S.

Designación del medidor doméstico de energía

El medidor 1S se diseña para trabajar a 120 voltios monofásico, 60 Hertz y con una clase de exactitud de 0.5.

En su carátula se marcan los parámetros; 1S, 1F, 2H, 1E, 15 (100) A, y actualmente se suele incluir, su diagrama esquemático de conexiones.

Los parámetros 1F y 2 H, del kilowatthorímetro

La energía que llega a nuestras casas, proviene de un sistema de generación eléctrica, llamado trifásico, del que se pueden tomar 3 tensiones monofásicas, con desfase entre ellas.

El desfasamiento ocurre porque las tensiones no se generan a un mismo tiempo, y se utiliza una de las tres fases (L1 y N; L2 y N; L3 y N).

En nuestros hogares llega la energía eléctrica, de 1 fase (1F), por 2 conductores (línea y neutro), que reciben el nombre técnico a 2 hilos (2H). 

El Watthorímetro digital “inteligente”, es electrónico de “estado sólido”, y ha dejado en desuso al medidor analógico electromecánico.

Watthorímetro analógico

El Watthorímetro analógico trabaja con el principio del “motor de Ferraris”, está caracterizado por un disco giratorio (rotor) que mueve ruedas con números, como si fuera reloj.

En su estator hay una bobina, para sensar (detectar) el voltaje “V” y otra bobina para la corriente “I”.

Antiguamente se afirmaba con razón, que el medidor de energía necesitaba 1 E (Estator), el estator es el circuito eléctrico fijo, en nuestro estudio, se incluyen las 2 bobinas “V” y “I”.

Diagrama esquemático del medidor de energía tipo 1S

En el Watthorímetro digitales monofásico, no utilizan el motor eléctrico, sin embargo, en la representación gráfica, continúan tradicionalmente representándose como bobinas.

La combinación de señales de tensión y corriente de entrada sensadas, “voltaje y corriente” se nombra técnicamente hoy como “elemento”, 1E (Elemento).

La especificación CFE GWH00-34.

4.18 “el término elemento es también referido como estator”.

Datos del medidor de energía tipo 1S

La corriente 15 A (Amperes), es también señala (CFE GWH00-34)

4.15 Corriente Nominal (In).

“Es el valor de la corriente marcada en la placa de datos, utilizada para el ajuste y calibración del medidor, y debe satisfacer los requerimientos de exactitud de esta especificación.

La corriente de (100) A  (100 Amperes).

“4.13 Corriente Máxima (Imáx)”

“Es el valor máximo de corriente marcado en la placa de datos, que admite el medidor en régimen permanente, y que debe satisfacer los requerimientos de exactitud de esta especificación; este valor es normalmente igual a la corriente de clase y se anota generalmente entre paréntesis.

Medidor de energía tipo S

 El medidor tipo S, es el término que se da, al medidor que se inserta en las mordazas de una base enchufe., donde la sigla “S” viene de la palabra socket.

Medidor de energía tipo S

Socket es un término inglés, y en ese idioma tiene variadas acepciones, en nuestro estudio es un enchufe.  

Los Watthorímetros más comunes, son los “auto-contenidos”

El término de “auto-contenido”, se  da al aparato de medición que no requieren elementos externos, como el uso de transformadores u otro equipo.

Medidor monofásico de energía eléctrica tipo S 

Los watthorímetros electrónicos, heredaron el sistema de montaje de los medidores analógicos, incluyendo la misma base, sus mordazas y algunos de sus términos.

En cuanto a su instalación, es un enchufe, clavija - contacto. Donde la base y sus mordazas, hace la función del tomacorriente.

Terminales del sistema de medición de energía eléctrica

Es importante señalar que la conexión central localizada en la base, que va finalmente conectada a tierra (tierra de servicio), cumple la función de eliminar variaciones de tensión, y está normalizada su presencia y su función.

 Sin embargo, la conexión de tierra de servicio no cumple una función vital de medición, por lo que, si por alguna razón es eliminada, por  ejemplo por vandalismo, el medidor continúa funcionando.

En México utilizamos Watthorímetros digitales tipo S, monofásicos y polifásicos, con una clase de exactitud 0.5.

Bases bifásica y trifásica para Medidores de energía tipo S

El medidor autocontenido, para uso doméstico  monofásico, tiene 4 terminales, el bifásico cuenta con 5 terminales, y se emplea en comercios y grandes residencias,  el trifásico utiliza 7  terminales, y tiene aplicación, en grandes residencias, comercios e industrias.

Medidor del servicio eléctrico multifuncional

 Un medidor del servicio eléctrico multifuncional, es un dispositivo que mide como objetivo específico el consumo eléctrico, los KiloWatts - hora, además de contar con funciones adicionales.

Medidor del servicio eléctrico multifuncional

La Comisión Federal de Electricidad (CFE), en su especificación CFE G0000-48 de “medidores multifunción para sistemas eléctricos”, define  el punto (4.2.1) como  la  Multifunción.  A la “integración funcional de capacidad de medición, comunicación local y remota, control de entrada y/o salida almacenamiento y transferencia de datos”.

Medidores de energía eléctrica

Los medidores del consumo de  la energía eléctrica en México, todavía conservan el nombre de “medidores de luz”, derivado de que las primeras casas, solo tenian como  consumidores lámparas.   

El medidor digital “inteligente” es electrónico " de estado sólido", y ha dejado en desuso, al medidor analógico (electromecánico), que trabaja bajo el principio del motor de Ferraris, este último caracterizado por un disco giratorio (rotor) que mueve  ruedas con números, como si fuera reloj.

Medidor inteligente de energía eléctrica monofásico

El medidor electrónico monofásico para sistema interactivo de medición de energía eléctrica, utiliza la misma base y conexiones de su antecesor (del medidor analógico).

Su multifuncionalidad la obtiene de sus circuitos electrónicos, a las nuevas generaciones, acostumbrados al teléfono celular, no les parecerá extraño que además de su función específica, el aparato se capaz de cumplir diversas tareas.

Funciones integradas de características eléctricas

El contador del suministro de energía eléctrica, nos brinda el servicios equivalente varios medidores, con clase de exactitud de 0.5.

Este medidor puede comunicarse con otros dispositivos, con el usuario, le permite establecer un dialogo, con información importante, como fallas o suspensión del servicio por falta de pago.

Fusible con base Edison

El fusible con base Edison, es un antiguo dispositivo de protección contra sobre corrientes, el abuelito de los fusibles, se obtiene para trabajar como reemplazo.

Fusible con base Edison

A pesar de sus años es poco conocido en México, ya que sus años de gloria, han quedado lejos.

 Todavía trabaja., ha sobrevivido a los cambios,  y esta presente, en algunas antiguas acometidas.

 En México es conocido como tapón fusible de 30 amperes, en su pais de origen, los estadunidenses lo denominan como fusible enchufable.

Antigua acometida

Los hay para diversas aplicaciones, y varias capacidades (amperajes).

Se acopla a su base como tornillo, al igual que los focos.

 “Según el Código Eléctrico Nacional (NEC) estadunidense, Los fusibles enchufables con base Edison deben clasificarse como de 125 voltios o menos y 30 amperios o menos”.

 Es decir, el tapón fusible, es de uso residencial.

 Tapón fusible

El tipo W es un fusible de enchufe de acción rápida (de uso general).

El tipo T es un fusible de enchufe de acción lenta (uso en motores).

El tipo TL es un fusible de acción de retardo y servicio medio, (utilizado en secciones de instalaciones).

El tipo D es un fusible de enchufe de retardo (uso en circuitos de encendido y apagado frecuente).

Bases de fusible enchufable 

Una persona poco diestra en el uso de fusibles, puede crear un problema, al colocar un fusible de una capacidad o caracteristicas diferente al original.

  Los fusibles de 10, 20 y 30 amperios, o de diferentes tipos, tienen la misma base roscada.

 Para asegurar que un fusible se instale en el lugar correcto, se crearon los fusibles tipo “S”, llamados de rechazo o a prueba de manipulaciones, ya que cada fusible tiene adaptador con rosca exterior Edison y en su interior una  rosca especial diferente.

Fusible con base Edison con interruptor de reinicio

Existen fusibles con base Edison con interruptor de reinicio, nombrados por los estadunidenses como fusible “mini breaker”.

Edison Fuse

En México, en las actuales regulaciones de acometidas de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), ya no es requerido, pero la experiencia en él, continuara en otros dispositivos.

Centro de medición modular

El centro de medición modular, es un equipo prefabricado, diseñado para ahorrar espacios, al formar un grupo compacto de acometidas de energía eléctrica. 

Centro de medición modular

El sistema pertenece al tipo de acometidas con "concentración de medidores", los estadunidenses  lo nombran "Meter Centers", y es utilizado en unidades de vivienda multifamiliar y centros comerciales.

El módulo está formado por una pila de medidores, y junto a ella, otra de dispositivos de protección, hay módulos de 3, 4, 5 y 6 unidades, y pueden obtenerse con bases de medidores, para servicios monofásicos, bifásicos o trifásicos.

Módulos de medición de energía eléctrica

 En realidad, un centro de medición “meter center”, es un grupo de acometidas compactas, ubicados en un solo sitio, para medir el consumo de energía, de forma individual de cada consumidor.

Módulo para medidores residenciales, para 5 servicios monofásica de 120 V.

Los hay para instalarse, a la interperie o al interior, y deben ser instalados en muros fuera del transito peatonal, y con especificaciones normalizadas.

Meter Centers

Su instalación es rápida y sencilla, se ensamblan tipo “electroducto”, se utilizan pernos y tuercas, en las cubiertas del gabinete.

Electro ductos para ensamble de modulo

Los hay con alimentación trifásica a 4 hilos y salidas monofásicas, pero se pueden pedir módulos bifásicos, o trifásicos.

Los módulos se diseñan para ensamblarse, y formar arreglos con mayor cantidad de unidades de medición.

Concentración Modular de servicios, en baja tensión, y red área 

 Las conexiones al interior del módulo, son herrajes metálicos de aluminio (bus), eliminando puntos calientes por falsos contactos.

Centro de medición de energía eléctrica, con bus de aluminio

Artículo en colaboración, del Ingeniero Sergio Elías Reyes Medina, Instructor del Centro Mexicano Francés del Conalep de Gómez Palacio, Durango.

Concentración de medidores eléctricos

 La concentración de medidores eléctricos, es un sistema utilizado en instalaciones comerciales, donde se instalan medidores agrupados, en un solo lugar.

Concentración de medidores eléctricos

Permite que se tenga limpieza visual de la construcción, ya que se comparte una sola alimentación,  y preferentemente es subterránea.

Es utilizado en mercados, plazas comerciales y edificios, donde cada negocio cuenta con un medidor, para el registro individual del consumo. 

Facilita la toma de lectura,  se aprovecha espacios, se mejora la seguridad y la gestión del consumo eléctrico.

La “Medición para acometidas en concentración”, está normalizada

Los estadunideses lo difinen como "Meter Centers",  los hay en tipo módular, ya prefabricado.

En México es mas comun armarlos, la secciónes de medición  y las secciónes de protección, se agrupan dentro de un armario, y, comparten un ducto de alimentación y otro de distribución.

En México la “Medición para acometidas en concentración” está normalizada, por la Comisión Federal de Electricidad, especificación CFE DCMBT 400.

Acometidas comerciales en un solo sitio

Algunas de las regulaciones son, la distancia del gabinete al techo, la distancia entre medidores, la altura los medidores al piso, la coordinación del ducto de alimentación por personal encargado de las instaciones eléctricas y personal de la CFE.

Las agrupaciones al aire libre ofrecen baja seguridad, y  su control esta comprometido.

Medidores agrupados instalados al aire libre y accesibles al tránsito peatonal

Las agrupaciones de acometidas en armario y limitadas al tránsito peatonal, ofrecen  alta seguridad y control.

Medidores agrupados en un armario de medidores, sin acceso al tráfico peatonal.

El termino de "concentración de medidores", proviene de que es común que las acometidas están dentro de un armario, y que solo se ve las caratulas de los medidores de energía eléctrica.

Acometidas en concentración, con alimentación de red subterránea

En gabinetes con acometidas en concentración  “en baja tensión”, con carga mayor a 30 KW (KiloWatts), se elige alimentar de forma subterránea, sobre la alimentación de forma aérea, y  se tienen 3 opciones servicios, monofásicos, bifásicos y trifásicos. 

Centro Mexicano Francés del Conalep, alumnos, docentes y personal administrativo

Artículo en colaboración, del Ingeniero Sergio Elías Reyes Medina, Instructor del Centro Mexicano Francés del Conalep de Gómez Palacio, Durango.

Grado de los tomacorrientes

 El grado de los tomacorrientes, es un término, empleado por los fabricantes, para orientar sobre su uso, residencial, comercial o industrial.

Grado de los tomacorrientes

En el mercado estadunidense, existen una gran variedad de tomacorrientes para entrada de espigas rectas (straight blade), se estima que existen mas de 1000 tipos diferentes.

Variedad de tomacorrientes

El termino grado, se emplea de manera técnica, para señalar un nivel de  condición, en las que el tomacorriente va ser utilizado.

Los tomacorrientes pueden tener diferentes usos,  para una misma configuración de entrada, con igual capacidad, por ejemplo NEMA 5-15 R,  para 15 Amper y 125 Voltios.  .

Tomacorrientes NEMA 5-15 R

A los grados residencial (residential grade), comercial (comercial grade) e industrial (industrial grade), se agregan el hospitalario (hospital grade), el grado de especificación (specification grade) y el grado de especificaciones federales (fed espec).

Las tomas de corriente pueden tener uso en actividades productivas diversas, de allí surgen, niveles de especificación, también llamados sub grados, tales como uso alimenticio, uso construcción,  uso marino,  uso general, y  uso rudo.

Receptáculo dúplex/tomacorriente de 15 A, uso comercial

En tomas de corriente se va más allá de las 2 especificaciones comunes, del económico o del bueno.

Para utilizar “el bueno” correctamente, es necesario que indaguemos en los sitios de internet, de los fabricantes líderes.

Alumnos del equipo circuit_crew 9513 del conalep de Gómez Palacio, Durango.

De regreso del Centro Espacial Jhonson de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) estadunidense, en Houston Texas. Los alumnos de circuit_crew9513 del Centro Mexicano Francés del conalep, agradecen el apoyo brindado.

¡Gracias a todos los que hicieron posible esta aventura!  🚀💥