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Equilibrio de cargas eléctricas

Una torre Jenga

Equilibrar las cargas eléctricas es una parte importante de la disposición de los circuitos en un sistema de cableado doméstico. Por lo general, lo hacen los electricistas cuando instalan un nuevo panel de servicio (caja de interruptores), vuelven a cablear una casa o agregan varios circuitos durante una remodelación. En términos simples, un panel de servicio eléctrico tiene dos lados, y equilibrar la carga es una cuestión de dividir los circuitos de manera uniforme entre los dos lados para que la carga, o el consumo de energía, sea aproximadamente el mismo en ambos lados. Una carga desequilibrada ocurre cuando hay significativamente más energía consumida en un lado del panel que en el otro. Esto puede provocar un sobrecalentamiento de los componentes eléctricos y posiblemente una sobrecarga del panel.

Conceptos básicos del servicio eléctrico

La mayoría de los hogares tienen un tipo de servicio eléctrico llamado monofásico, de tres cables. El servicio proviene de la red pública a través de dos cables sin conexión a tierra (“activos”) que transportan 120 voltios cada uno, más un solo cable con conexión a tierra (“neutro”). Los cables se conectan al panel de servicio de la casa y cada cable caliente proporciona energía de 120 voltios a una de las dos barras colectoras calientes en el panel. Los disyuntores para los diversos circuitos domésticos (llamados circuitos derivados) encajan en el panel y se conectan eléctricamente a una o ambas barras colectoras calientes. Un disyuntor unipolar se conecta a una sola barra colectora y proporciona 120 voltios a un circuito. Un disyuntor bipolar se conecta a ambas barras colectoras y suministra 240 voltios a un circuito. Al igual que los cables de servicio público, cada circuito derivado tiene uno o dos cables activos y un cable neutro. La energía eléctrica sale del panel a lo largo de los cables calientes y regresa al panel en el neutro. A partir de ahí, la energía vuelve a la red pública a través del neutro del servicio público.

Amperaje del circuito

Cada disyuntor tiene una clasificación de amperaje que indica la carga máxima que el circuito puede manejar antes de que el disyuntor se apague para evitar daños por sobrecarga. Los disyuntores unipolares generalmente tienen una capacidad nominal de 15 o 20 amperios. Los disyuntores bipolares suelen oscilar entre 30 y 50 amperios o más. La clasificación de amperaje es el factor principal que se utiliza para equilibrar las cargas en el panel de servicio. Otro factor es el tipo de equipo eléctrico (electrodomésticos, enchufes, iluminación, etc.) al que sirven los circuitos y cuándo se usa típicamente ese equipo. Por ejemplo, un refrigerador funciona las 24 horas del día, los 365 días del año y necesita la mayor cantidad de energía para arrancar el motor de su compresor. Por el contrario, un ventilador para toda la casa (ventilador del ático) tiene un consumo de energía relativamente constante y se usa solo durante el clima cálido y generalmente por la noche o temprano en la mañana.

Equilibrio del circuito

Para comprender cómo funciona el equilibrio, imagine que tiene dos circuitos de 120 voltios con interruptores unipolares. Un circuito alimenta un refrigerador que consume 8 amperios; el otro circuito alimenta un congelador horizontal que consume 7 amperios. Ambos electrodomésticos funcionan todo el tiempo, durante todo el año. Para equilibrar la carga de los dos circuitos, los interruptores deben estar en diferentes barras colectoras calientes o “patas” del panel de servicio. De esa manera, el amperaje de los dos circuitos se cancela entre sí cuando la energía regresa a la red eléctrica en el neutro. En este caso, la corriente en el neutro sería de 1 amperio: 8 – 7 = 1. Si ambos aparatos consumieran 8 amperios, la corriente en el neutro sería 0. El objetivo es que la corriente en el neutro sea tan baja como posible — por seguridad, eficiencia energética y otras razones.

Por otro lado, si coloca ambos circuitos en la misma pata del panel, las cargas de los electrodomésticos se sumarían, lo que resultaría en 15 amperios de corriente que regresan al neutro. Esa sería una carga desequilibrada y preferiblemente se evitaría.

Colocación del martillo

El tramo o tramos de los que se extrae cada circuito depende de dónde se encuentra el disyuntor en el panel. En la mayoría de los paneles, las ranuras del interruptor a cada lado del panel alternan entre las barras colectoras calientes (patas). Si dos disyuntores unipolares están en el mismo lado y se apilan uno encima del otro, se conectarán a diferentes patas. Si están en el mismo lado pero tienen una ranura entre ellos, se conectarán a la misma pata. Los disyuntores bipolares ocupan dos ranuras adyacentes y se conectan a ambas patas. Cada pata proporciona 120 voltios para un total de 240 para el circuito. Debido a esto, los disyuntores bipolares se equilibran automáticamente, sin importar dónde se encuentren en el panel. Por lo tanto, cuando esté diseñando circuitos para la casa, el objetivo es tener un consumo de amperaje aproximadamente igual en ambas patas del panel.

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