La electricidad es un servicio fundamental en el mundo moderno, ya que proporciona la forma más rápida y eficiente de suministrar grandes cantidades de energía. Sin embargo, esta capacidad de suministro de energía también hace que la electricidad sea peligrosa si no se maneja adecuadamente. De esto precisamente se trata la ingeniería eléctrica: aprovechar la potencia de la electricidad de forma segura.
Las instalaciones eléctricas ocupan mucho menos espacio que los sistemas mecánicos y de plomería, pero son la columna vertebral de muchos servicios de construcción. Una instalación eléctrica bien diseñada puede proporcionar voltaje y potencia adecuada para cada dispositivo, al mismo tiempo que incluye medidas de protección contra todo tipo de fallas eléctricas.
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¿Cuáles son los tipos de fallas eléctricas?
Entre el público en general, los fallos eléctricos y los cortocircuitos se consideran conceptos equivalentes. Sin embargo, existen otros tipos de fallas además de los cortocircuitos, y los siguientes son algunos ejemplos:
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Una falla a tierra ocurre cuando un conductor energizado toca un objeto o superficie que no es parte del circuito.
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Una falla de línea a línea ocurre cuando dos conductores energizados a diferentes voltajes se tocan.
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Una falla de arco es una descarga eléctrica que viaja a través del aire.
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Se produce una sobrecarga cuando un dispositivo eléctrico consume corriente por encima de su valor nominal.
Estos problemas suelen desencadenar una respuesta inmediata de los dispositivos de protección eléctrica. Sin embargo, existen otras afecciones menos graves que provocan daños a largo plazo. Un ejemplo común es la subtensión, que ocurre cuando un sistema de energía tiene una tensión de suministro inferior al valor nominal de los dispositivos conectados. En sistemas eléctricos con varias fases también puede haber desequilibrio de tensión entre fases.
Cómo los ingenieros eléctricos previenen fallas
Es bien sabido que un cable con corriente expuesto representa un peligro. El cableado eléctrico se recubre con aislamiento y se introduce en el conducto, proporcionando dos capas de protección. Sin embargo, el aislamiento puede derretirse si un cable transporta corriente por encima de su capacidad, y los ingenieros eléctricos deben asegurarse de que los tamaños de cableado especificados sean suficientes para la corriente esperada.
Cuando un cable tiene una ampacidad adecuada, el aislamiento no se derretirá en condiciones normales de funcionamiento. Si una falla eléctrica aumenta la corriente, los dispositivos de protección eléctrica desconectarán el circuito antes de que la alta corriente pueda causar daños.
Las fallas a tierra y las fallas de arco son particularmente peligrosas: pueden producir corrientes que no son lo suficientemente altas como para dañar el cableado, pero sí de magnitud suficiente para causar una descarga eléctrica o provocar un incendio. En aplicaciones donde este tipo de fallas representan un riesgo, los ingenieros eléctricos especifican interruptores de circuito de falla a tierra (GFCI) e interruptores de circuito de falla de arco (AFCI).
La importancia de una capacidad de hilatura óptima
Al seleccionar el cable, los ingenieros eléctricos se centran en encontrar la ampacidad ideal según la aplicación. El cableado de tamaño insuficiente es peligroso porque su aislamiento puede derretirse fácilmente y provocar una falla eléctrica. Sin embargo, un cableado sobredimensionado representa un gasto innecesario. Considere también que una mayor capacidad de corriente no se traduce en una mayor seguridad:
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Si el cableado es demasiado grande, no hay ningún beneficio de seguridad porque los conductores ya están protegidos por el disyuntor.
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Por otro lado, si el disyuntor está sobredimensionado, puede permitir corrientes superiores a la capacidad del cableado. En otras palabras, un disyuntor de gran tamaño crea una condición insegura.
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Si el cableado y el disyuntor son demasiado grandes, los dispositivos conectados al circuito no estarán protegidos contra sobrecargas. Por ejemplo, si el cableado y el disyuntor tienen una potencia nominal de 50 amperios, un aparato con una potencia nominal de 10 amperios no estará protegido de manera efectiva.
En definitiva, una instalación eléctrica es segura cuando se optimizan las capacidades del cableado y de los disyuntores. Tanto el sobredimensionamiento como el subdimensionamiento tienen consecuencias negativas.
Cuando se implementan medidas de eficiencia energética, es posible que se especifique una instalación eléctrica con capacidades de cableado reducidas. La seguridad no se ve comprometida en este caso, ya que la corriente consumida por los equipos eléctricos es menor.
Conclusión
Una instalación eléctrica bien diseñada es también una instalación segura. Cuando trabaja con ingenieros eléctricos calificados, ellos realizan un análisis detallado de todas las cargas eléctricas y posibles condiciones de falla para especificar conductores y dispositivos de protección adecuados.
Los servicios profesionales de ingeniería eléctrica también garantizan el cumplimiento del código, lo que garantiza una rápida aprobación del proyecto. Para minimizar los riesgos de incendio, las instalaciones eléctricas deben diseñarse de acuerdo con el Código Eléctrico Nacional (NEC) NFPA 70. Además, los componentes especificados deben tener marcas de certificación de un laboratorio de pruebas reconocido a nivel nacional, como UL o ETL.
