En los edificios residenciales y comerciales, la mayoría de los componentes de las instalaciones eléctricas están ocultos: sólo quedan expuestos elementos como lámparas y enchufes, ya que su función lo requiere. El papel de los sistemas eléctricos en el interior de los edificios es mucho más evidente en entornos industriales, donde no existen falsos techos ni paredes secas que oculten conductos, cajas de conexiones y otros accesorios.
Prácticamente todos los sistemas constructivos cuentan con al menos un componente eléctrico, incluso si el principal insumo energético no es la electricidad. Por ejemplo, los sistemas de calefacción de espacios dependen de ventiladores motorizados para distribuir el aire, y los equipos que funcionan con gas en las cocinas comerciales utilizan controles electrónicos. La electricidad normalmente está asociada a lámparas, enchufes y aparatos de aire acondicionado, ¡pero su cobertura es mucho más amplia!
La electricidad es el método de transmisión de energía más rápido y económico conocido en la sociedad moderna, pero esto también la hace peligrosa. Si una corriente de alta magnitud no se detiene rápidamente, fácilmente puede provocar un incendio. En EE. UU., el Código Eléctrico Nacional (NEC) NFPA 70 es el principal documento de referencia para diseñar instalaciones eléctricas de forma segura. El Código Eléctrico de Nueva York es básicamente el NEC con cambios y modificaciones específicas para la ciudad de Nueva York.
Requisitos para una instalación eléctrica segura
La seguridad eléctrica no depende de un solo dispositivo y debe estar integrada en todos los componentes eléctricos.
- Los equipos eléctricos deben fabricarse de forma segura y existen muchas asociaciones industriales y organismos reguladores que han asumido esta responsabilidad en los EE. UU. La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) y Underwriters Laboratories (UL) son quizás los ejemplos más conocidos: los equipos que no cumplen con los requisitos de NEMA y UL con frecuencia son rechazados.
- Los conductores y protecciones eléctricas deben ser adecuados a los equipos que suministran. Incluso si todo su sistema eléctrico utiliza componentes aprobados, pueden ocurrir fallas debido a conductores y blindajes clasificados incorrectamente: el aislamiento de un conductor sobrecargado se derrite y los disyuntores de gran tamaño no eliminan las fallas de baja magnitud.
- Todos los componentes eléctricos que transporten tensión deben estar aislados del público. En entornos residenciales y comerciales, los dispositivos eléctricos están muy cerca de personas de todas las edades y antecedentes profesionales. Las instalaciones eléctricas deberán diseñarse para evitar cualquier tipo de contacto accidental con conductores energizados.
Los requisitos para las instalaciones eléctricas se vuelven menos estrictos en áreas a las que solo accede personal capacitado, como salas mecánicas y eléctricas. Los transformadores e interruptores son peligrosos para el personal no capacitado, incluso cuando el equipo cumple con todos los códigos y estándares aplicables.
Eficiencia Energética en Instalaciones Eléctricas
Una instalación eléctrica segura no es necesariamente eficiente, pero una empresa de diseño profesional normalmente propondrá medidas para ayudar a reducir sus facturas de energía. La eficiencia energética realmente puede hacer que sus instalaciones sean más seguras y la iluminación LED es un gran ejemplo de esto:
- Las bombillas LED se pueden fabricar sin componentes eléctricos, mientras que la mayoría de los otros tipos de bombillas son propensos a romperse: incandescentes, halógenas, fluorescentes y HID.
- Las bombillas LED también tienen una huella térmica más pequeña, lo que reduce la posibilidad de provocar un incendio. Además, la mayoría de las bombillas LED no le quemarán la mano si se tocan accidentalmente, excepto aquellas en aplicaciones de alta potencia.
Los requisitos de seguridad eléctrica del NEC y códigos equivalentes siempre son obligatorios, mientras que las reglas de eficiencia energética cambian según la ubicación. Por ejemplo, el Código de Conservación de Energía de Nueva York establece un nivel mínimo de eficiencia para los edificios, pero este nivel está significativamente por debajo de la eficiencia máxima posible con las tecnologías modernas.
Breve resumen del proceso de diseño eléctrico
Muchos requisitos de diseño eléctrico se determinan en función de otros sistemas del edificio y no directamente de los requisitos del propietario. Considere los siguientes ejemplos:
- La capacidad de las calderas y equipos de aire acondicionado está directamente determinada por las necesidades de calefacción y refrigeración del edificio. Por otro lado, la instalación eléctrica correspondiente está determinada por la carga de los equipos motorizados como ventiladores y compresores.
- Un concepto similar se aplica al diseño de iluminación: las luminarias se seleccionan en función de los requisitos de superficie y de iluminación, mientras que los sistemas eléctricos dependen del consumo de energía.
Los ingenieros de diseño deben analizar los requisitos de energía de los equipos del edificio antes de especificar la instalación eléctrica que suministrará esa energía al voltaje correcto. Tenga en cuenta que los diseñadores pueden sugerir medidas de eficiencia energética para reducir la carga eléctrica total, y los siguientes son algunos ejemplos:
- Motores NEMA Premium Efficiency con controles de velocidad (VFD) para equipos superiores a 1 HP.
- Motores DC sin escobillas para equipos de potencia fraccionada.
- Iluminación LED, como se mencionó anteriormente.
- Electrodomésticos ENERGY STAR.
- Equipos de aire acondicionado con compresores inteligentes.
Los equipos eléctricos eficientes consumen menos corriente, reduciendo la capacidad del sistema eléctrico. Es posible reducir significativamente los costos optimizando la capacidad del cableado, los centros de carga, los paneles y los transformadores.
Una vez identificadas y optimizadas las cargas eléctricas, el siguiente paso es especificar circuitos derivados adecuados para alimentarlas. Tenga en cuenta que algunas cargas, como artefactos de iluminación y enchufes eléctricos, pueden compartir circuitos.
- El conducto eléctrico se selecciona según los requisitos de espacio del conductor. Por ejemplo, tres cables AWG #12 tienen una sección transversal mucho más pequeña que tres cables AWG #6.
- Los disyuntores se dimensionan según las clasificaciones de los conductores. El conductor se dimensiona según la carga y, a su vez, el disyuntor se dimensiona para proteger el conductor.
- Los centros de carga se distribuyen según la ubicación de los circuitos derivados en todo el edificio.
- Los circuitos alimentadores conectan los centros de carga con el equipo de servicio principal.
- El tamaño del equipo de servicio principal se basa en la carga total.
Observe cómo se combinan todas las cargas en el equipo de servicio, lo que significa que los beneficios de eficiencia energética se suman. Debido a que los equipos de servicio tienden a ser los más costosos de instalar y normalmente su precio se basa en la capacidad, es posible realizar ahorros significativos.
El Código Eléctrico Nacional NFPA 70 especifica requisitos detallados para cada parte de la instalación eléctrica, y su edificio debe someterse a una inspección antes de ser aprobado para el uso previsto.
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Conclusión
Las instalaciones eléctricas son la columna vertebral de muchos sistemas de construcción y deben diseñarse para un funcionamiento seguro. Sin embargo, no se recomiendan sistemas eléctricos demasiado diseñados ya que aumentan drásticamente los costos del proyecto.
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