Cableado eléctrico - Electrical wiring

Símbolos eléctricos para cableado

El cableado eléctrico es una instalación eléctrica de cableado y dispositivos asociados, como interruptores, tableros de distribución, enchufes y accesorios de iluminación en una estructura.

El cableado está sujeto a normas de seguridad para el diseño y la instalación. Admisibles de alambre y de cable tipos y tamaños se especifican de acuerdo con el funcionamiento del circuito de tensión y corriente eléctrica capacidad, con más restricciones sobre las condiciones ambientales, como la gama de temperatura ambiente, los niveles de humedad, y la exposición a la luz solar y los productos químicos.

Los dispositivos asociados de protección, control y distribución de circuitos dentro del sistema de cableado de un edificio están sujetos a especificaciones funcionales, de voltaje y de corriente. Los códigos de seguridad del cableado varían según la localidad, el país o la región. La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) está intentando armonizar los estándares de cableado entre los países miembros, pero aún existen variaciones significativas en los requisitos de diseño e instalación.

Códigos de prácticas y reglamentos de cableado

Plano de distribución de cableado para una casa

Los códigos y regulaciones de instalación de cableado están destinados a proteger a las personas y la propiedad de descargas eléctricas e incendios. Por lo general, se basan en un código modelo (con o sin enmiendas locales) elaborado por una organización de normalización nacional o internacional, como la IEC .

Australia y Nueva Zelanda

En Australia y Nueva Zelanda, el estándar AS / NZS 3000, comúnmente conocido como "reglas de cableado", especifica los requisitos para la selección e instalación de equipos eléctricos, y el diseño y prueba de tales instalaciones. El estándar es obligatorio tanto en Nueva Zelanda como en Australia; por lo tanto, todos los trabajos eléctricos cubiertos por la norma deben cumplir.

Europa

En los países europeos, se ha hecho un intento de armonizar las normas nacionales de cableado en un IEC estándar, IEC 60364 Instalaciones eléctricas para edificios . Por tanto, las normas nacionales siguen un sistema idéntico de secciones y capítulos. Sin embargo, este estándar no está escrito en un lenguaje que pueda ser adoptado fácilmente como un código de cableado nacional. Tampoco está diseñado para uso en campo por comerciantes e inspectores eléctricos para probar el cumplimiento de las normas nacionales de cableado. Por el contrario, los códigos nacionales, como el NEC o CSA C22.1, generalmente ejemplifican los objetivos comunes de IEC 60364, pero proporcionan reglas específicas en una forma que permite la orientación de quienes instalan e inspeccionan sistemas eléctricos.

Alemania

En Alemania, DKE (la Comisión Alemana de Tecnologías Eléctricas, Electrónicas y de la Información de DIN y VDE ) es la organización responsable de la promulgación de normas eléctricas y especificaciones de seguridad. DIN VDE 0100 es el documento de normativa de cableado alemán armonizado con IEC 60364.

Norteamérica

Los primeros códigos eléctricos de Estados Unidos se originaron en Nueva York en 1881 para regular las instalaciones de iluminación eléctrica. Desde 1897, la Asociación Nacional de Protección contra Incendios de EE. UU. , Una asociación privada sin fines de lucro formada por compañías de seguros, ha publicado el Código Eléctrico Nacional (NEC). Los estados, condados o ciudades a menudo incluyen el NEC en sus códigos de construcción locales por referencia junto con las diferencias locales. El NEC se modifica cada tres años. Es un código de consenso que considera las sugerencias de las partes interesadas. Las propuestas son estudiadas por comités de ingenieros , comerciantes , representantes de fabricantes, bomberos y otros invitados.

Desde 1927, la Asociación Canadiense de Normas (CSA) ha elaborado la Norma canadiense de seguridad para instalaciones eléctricas , que es la base de los códigos eléctricos provinciales. La CSA también produce el Código Eléctrico Canadiense , cuya edición de 2006 hace referencia a IEC 60364 ( Instalaciones Eléctricas para Edificios ) y establece que el código aborda los principios fundamentales de protección eléctrica en la Sección 131. El código canadiense reimprime el Capítulo 13 de IEC 60364, pero no hay criterios numéricos enumerados en ese capítulo para evaluar la idoneidad de cualquier instalación eléctrica.

Aunque las normas nacionales de EE. UU. Y Canadá se ocupan de los mismos fenómenos físicos y objetivos ampliamente similares, en ocasiones difieren en los detalles técnicos. Como parte del programa del Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN), los estándares de Estados Unidos y Canadá están convergiendo lentamente entre sí, en un proceso conocido como armonización.

Reino Unido

En el Reino Unido, las instalaciones de cableado están reguladas por la Institución de Requisitos de Ingeniería y Tecnología para Instalaciones Eléctricas: IEE Wiring Regulations, BS 7671 : 2008, que están armonizadas con IEC 60364. La 17a edición (publicada en enero de 2008) incluyó nuevas secciones para microgeneración y sistemas solares fotovoltaicos . La primera edición se publicó en 1882. En 2018, se publicó la 18a edición de las regulaciones de cableado BS7671: 2018 y entró en vigor en enero de 2019 y la Enmienda 1 de BS7671: 2018 se emitió en febrero de 2020. BS 7671 es el estándar al que el Reino Unido la industria eléctrica se adhiere, y el cumplimiento de BS 7671 ahora es requerido por ley a través de las Regulaciones de Electricidad, Seguridad, Calidad y Continuidad de 2002. {Regulaciones de Electricidad, Seguridad, Calidad y Continuidad 2002}

Codificación de colores del cableado por región

Cables codificados por colores en un conducto eléctrico de plástico flexible que se encuentra comúnmente en las casas europeas modernas

En un código eléctrico típico , algunos códigos de colores de los cables son obligatorios. Existen muchas reglas y excepciones locales por país, estado o región. Las instalaciones más antiguas varían en los códigos de color y los colores pueden desvanecerse con la exposición del aislamiento al calor, la luz y el envejecimiento.

Europa

A partir de marzo de 2011, el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC) exige el uso de cables de color verde / amarillo como conductores de protección, azules como conductores neutros y marrones como conductores monofásicos.

Estados Unidos

El Código Eléctrico Nacional de los Estados Unidos requiere un conductor de protección aislado de cobre desnudo, o verde o verde / amarillo, un neutro blanco o gris, con cualquier otro color usado para monofásico. El NEC también requiere que el conductor de tramo alto de un sistema delta de tramo alto tenga aislamiento naranja o que sea identificado por otros medios adecuados, como etiquetado. Antes de la adopción del naranja como el color sugerido para la pierna alta en el NEC de 1971, era una práctica común en algunas áreas usar rojo para este propósito.

La introducción del NEC establece claramente que no pretende ser un manual de diseño y, por lo tanto, la creación de un código de colores para conductores sin conexión a tierra o "calientes" queda fuera del alcance y propósito del NEC. Sin embargo, es un error común pensar que el Código exige la codificación de colores de los conductores "activos".

En los Estados Unidos, la codificación por colores de los conductores de sistemas trifásicos sigue un estándar de facto, en el que se utilizan negro, rojo y azul para sistemas trifásicos de 120/208 voltios, y marrón, naranja o violeta y amarillo. utilizado en sistemas de 277/480 voltios. (Violeta evita conflictos con la regla delta de tramo alto de NEC). En edificios con sistemas de voltaje múltiple, los conductores conectados a tierra (neutrales) de ambos sistemas deben identificarse por separado y distinguirse para evitar conexiones entre sistemas. La mayoría de las veces, los sistemas de 120/208 voltios usan aislamiento blanco, mientras que los sistemas de 277/480 voltios usan aislamiento gris, aunque este código de color en particular no es actualmente un requisito explícito del NEC. Sin embargo, algunas jurisdicciones locales especifican la codificación de colores requerida en sus códigos de construcción locales.

Reino Unido

El Reino Unido requiere el uso de cables cubiertos con aislamiento de rayas verdes / amarillas, para las conexiones a tierra de seguridad. Esta creciente norma internacional fue adoptada por su apariencia distintiva, para reducir la probabilidad de confusión peligrosa de los cables de puesta a tierra de seguridad con otras funciones eléctricas, especialmente por personas afectadas por el daltonismo rojo-verde .

En el Reino Unido, las fases se pueden identificar como activas mediante el uso de luces indicadoras de colores: rojo, amarillo y azul. Los nuevos colores de los cables de marrón, negro y gris no se prestan a los indicadores de colores. Por esta razón, los paneles de control trifásicos a menudo usarán luces indicadoras de los colores antiguos.

Colores, cable fijo y flexible

Colores estándar de aislamiento de cables
Cable flexible (p. Ej., Cables de extensión , de alimentación y de lámpara )
Región o país Etapas Neutral Tierra de protección / tierra
Argentina, Unión Europea, Sudáfrica ( IEC 60446 ) Alambre de color brown.svg, Alambre de color black.svg,Alambre de color gris.svg Alambre de color blue.svg Alambre de color verde amarillo.svg
Australia, Nueva Zelanda (AS / NZS 3000: 2007 3.8.1, 3.8.3) Alambre de color brown.svg,

Alambre de color rojo.svg (previamente),

"cualquier color que no sea verde, amarillo, verde / amarillo, negro o azul claro"

Cable de color azul claro.svg,

Alambre de color black.svg (previamente)

Alambre de color verde amarillo.svg,
Alambre de color green.svg(anteriormente)
Brasil ( ABNT NBR 5410: 2004 6.1.5) Alambre de color black.svg, Alambre de color brown.svg, Alambre de color rojo.svg, Alambre de color naranja.svg, Alambre de color gris.svg,Alambre de color white.svg

Se puede utilizar cualquier color para las fases de cables flexibles, excepto las rayas verde y verde / amarillo.

Alambre de color amarillo.svg Por razones de seguridad, el amarillo no debe usarse cuando hay cables con rayas verdes / amarillas.

Alambre de color blue.svg El azul se puede utilizar para fases dentro de cables flexibles cuando no hay neutro presente.

Cable de color azul claro.svg(azul claro) Alambre de color green.svg, Alambre de color verde amarillo.svg
China (PRC) Alambre de color amarillo.svg, Alambre de color green.svg,Alambre de color rojo.svg Alambre de color black.svg, Alambre de color blue.svg Alambre de color verde amarillo.svg
Estados Unidos, Canadá (120 V) Alambre de color black.svg
  latón metálico
Alambre de color white.svg
  plata metálica
Alambre de color green.svg, Alambre de color verde amarillo.svg;
 ,      rayas verdes / amarillas
Estados Unidos, Canadá (fase dividida 240 V) Alambre de color black.svg, Alambre de color rojo.svg Alambre de color white.svg Alambre de color green.svg, Alambre de color verde amarillo.svg;
 ,      rayas verdes / amarillas
Cable fijo (p. Ej., Cables dentro, sobre o detrás de la pared)
Región o país Etapas Neutral Tierra de protección / tierra
Argentina; Porcelana; Unión Europea ( IEC 60446 ) desde abril de 2004; el Reino Unido desde el 31 de marzo de 2004 (BS 7671); Hong Kong desde julio de 2007; Singapur desde marzo de 2009; Rusia desde 2009 (GOST R 50462); Ucrania, Bielorrusia, Kazajstán; Corea del Sur a partir de enero de 2021 Alambre de color brown.svg, Alambre de color black.svg,Alambre de color gris.svg Alambre de color blue.svg Alambre de color verde amarillo.svg
India, Pakistán; Reino Unido, antes del 31 de marzo de 2004 (BS 7671); Hong Kong, antes de 2009; Malasia y Singapur, antes de febrero de 2011 Alambre de color rojo.svg, Alambre de color amarillo.svg,Alambre de color blue.svg Alambre de color black.svg
Australia, Nueva Zelanda (AS / NZS 3000: 2018 3.8.1, tabla 3.4) Alambre de color black.svg Cable de color azul claro.svg Alambre de color verde amarillo.svg(desde aproximadamente 1980 - Cable trenzado)
Alambre de color green.svg(desde aproximadamente 1966 - Cable
Alambre de color cobre desnudo.svgtrenzado ) Cable trenzado - sin aislamiento; con mangas en los extremos (anteriormente)
Brasil ( ABNT NBR 5410: 2004 6.1.5) Alambre de color black.svg, Alambre de color white.svg, Alambre de color rojo.svgPara los sistemas trifásicos. No se requiere en todo el país, pero se requiere en algunas áreas, generalmente desde el medidor hasta el tablero de distribución principal, luego se puede usar cualquier color para las fases de cable fijo (excluyendo azul, verde y rayas verdes / amarillas).

Alambre de color naranja.svg, Alambre de color gris.svg,Alambre de color brown.svg

Alambre de color amarillo.svg Por razones de seguridad, el amarillo no debe usarse cuando hay cables con rayas verdes / amarillas.

Cable de color azul claro.svg(azul claro)

En instalaciones donde el neutro también sirve como tierra de protección, se deben usar cables de color azul claro con marcas de terminales con rayas verdes / amarillas.

Alambre de color green.svg, Alambre de color verde amarillo.svg

Alambre de color cobre desnudo.svgno se acepta aislamiento en circunstancias específicas.

China (PRC) Alambre de color amarillo.svg, Alambre de color green.svg,Alambre de color rojo.svg Alambre de color black.svg, Alambre de color blue.svg Alambre de color verde amarillo.svg
Sudáfrica Alambre de color black.svg Alambre de color verde amarillo.svg
Estados Unidos Alambre de color black.svg, Alambre de color rojo.svg, Alambre de color blue.svgPara 120, 208, o 240 V
Alambre de color brown.svg, Alambre de color naranja.svg, Alambre de color amarillo.svgpara 277 o 480 V
  latón metálico
Alambre de color white.svgpara 120, 208 o 240 V
Alambre de color gris.svgpara 277 o 480 V
  plata metálica
Alambre de color green.svg  
Alambre de color cobre desnudo.svgno se
Alambre de color verde amarillo.svgrequiere aislamiento para sistemas aislados
Canadá Alambre de color rojo.svg, Alambre de color black.svgPara sistemas monofásicos
Alambre de color rojo.svg, Alambre de color black.svg, Alambre de color blue.svgpara los sistemas trifásicos
Alambre de color white.svg, Alambre de color gris.svg Alambre de color green.svg, Alambre de color verde amarillo.svg  
Alambre de color cobre desnudo.svg sin aislamiento
Alambre de color naranja.svg, Alambre de color brown.svgPara sistemas monofásicos aislados
Alambre de color naranja.svg, Alambre de color brown.svg, Alambre de color amarillo.svgpara aislado trifásicos sistemas
Alambre de color green.svg, Alambre de color verde amarillo.svgpara sistemas aislados
Cajas (p. Ej.,   púrpura translúcido) denotan marcas en los terminales de cableado.

Métodos de cableado

Instalación de cableado eléctrico "persiguiendo" ranuras en la estructura de mampostería de las paredes de un edificio.

Los materiales para el cableado de sistemas eléctricos interiores en edificios varían según:

  • Uso previsto y cantidad de demanda de energía en el circuito
  • Tipo de ocupación y tamaño del edificio.
  • Normativas nacionales y locales
  • Entorno en el que debe operar el cableado.

Los sistemas de cableado en una casa unifamiliar o dúplex, por ejemplo, son simples, con requisitos de energía relativamente bajos, cambios poco frecuentes en la estructura y distribución del edificio, generalmente con condiciones ambientales secas, moderadas y no corrosivas. En un entorno comercial ligero, se pueden esperar cambios de cableado más frecuentes, se pueden instalar aparatos grandes y pueden aplicarse condiciones especiales de calor o humedad. Las industrias pesadas tienen requisitos de cableado más exigentes, como corrientes muy grandes y voltajes más altos, cambios frecuentes en la disposición de los equipos, atmósferas corrosivas, húmedas o explosivas. En las instalaciones que manejan gases o líquidos inflamables, pueden regirse reglas especiales para la instalación y el cableado de equipos eléctricos en áreas peligrosas .

Los alambres y cables se clasifican según el voltaje del circuito, la clasificación de temperatura y las condiciones ambientales (humedad, luz solar, aceite, productos químicos) en las que se pueden utilizar. Un alambre o cable tiene una clasificación de voltaje (a neutro) y una clasificación de temperatura máxima de la superficie del conductor. La cantidad de corriente que un cable o alambre puede transportar de forma segura depende de las condiciones de instalación.

Los tamaños de cable estándar internacional se dan en el estándar IEC 60228 de la Comisión Electrotécnica Internacional . En América del Norte, se utiliza el estándar American Wire Gauge para tamaños de cables.

Cables

Materiales de cableado modernos

Los cables revestidos no metálicos modernos, como los tipos NMB y NMC (de EE. UU. Y Canadá), constan de dos a cuatro cables cubiertos con aislamiento termoplástico , más un cable para conexión a tierra protectora (unión), rodeado por una cubierta de plástico flexible. En América del Norte y el Reino Unido, este conductor suele ser un cable desnudo, pero en el Reino Unido se requiere que este conductor de tierra de protección (PE) desnudo esté revestido con un tubo aislante verde / amarillo donde se ha quitado el revestimiento del cable. La mayoría de las otras jurisdicciones ahora requieren que el conductor de tierra de protección esté aislado con el mismo estándar que los conductores que transportan corriente con aislamiento verde / amarillo.

Con algunos cables, los conductores individuales se envuelven en papel antes de aplicar la cubierta de plástico.

Las versiones especiales de cables revestidos no metálicos, como el tipo UF de EE. UU., Están diseñados para el entierro subterráneo directo (a menudo con protección mecánica separada) o para uso exterior donde la exposición a la radiación ultravioleta (UV) es una posibilidad. Estos cables se diferencian por tener una construcción resistente a la humedad, carecen de papel u otros rellenos absorbentes y están formulados para resistir los rayos UV.

El aislamiento de polímero sintético similar al caucho se utiliza en cables industriales y cables de alimentación instalados bajo tierra debido a su resistencia superior a la humedad.

Los cables aislados se clasifican según su voltaje de funcionamiento admisible y su temperatura máxima de funcionamiento en la superficie del conductor. Un cable puede tener múltiples clasificaciones de uso para aplicaciones, por ejemplo, una clasificación para instalaciones secas y otra cuando se expone a humedad o aceite.

Generalmente, el cable de construcción de un solo conductor en tamaños pequeños es un cable sólido, ya que no se requiere que el cableado sea muy flexible. Los conductores de alambre de construcción de más de 10 AWG (o aproximadamente 5 mm 2 ) están trenzados para brindar flexibilidad durante la instalación, pero no son lo suficientemente flexibles como para usarlos como cable para electrodomésticos.

Los cables para edificios industriales, comerciales y de apartamentos pueden contener muchos conductores aislados en una cubierta general, con armadura de acero o aluminio de cinta helicoidal, o armadura de alambre de acero, y quizás también una cubierta general de PVC o plomo para protección contra la humedad y el daño físico. Los cables destinados a un servicio muy flexible o en aplicaciones marinas pueden protegerse con hilos de bronce tejidos. Los cables de alimentación o de comunicaciones (p. Ej., Redes de computadoras) que se enrutan en o a través de espacios de manejo de aire (plenums) de edificios de oficinas deben estar encerrados en conductos metálicos o clasificados para baja producción de llamas y humo.

Cables con aislamiento mineral revestidos de cobre en una placa de panel

Para algunos usos industriales en acerías y ambientes cálidos similares, ningún material orgánico da un servicio satisfactorio. A veces se utilizan cables aislados con escamas de mica comprimidas . Otra forma de cable de alta temperatura es un cable con aislamiento mineral , con conductores individuales colocados dentro de un tubo de cobre y el espacio lleno de polvo de óxido de magnesio . Todo el conjunto se reduce a tamaños más pequeños, comprimiendo así el polvo. Dichos cables tienen una clasificación de resistencia al fuego certificada y son más costosos que los cables sin clasificación contra incendios. Tienen poca flexibilidad y se comportan más como conductos rígidos que como cables flexibles.

El entorno de los cables instalados determina cuánta corriente puede transportar un cable. Debido a que varios conductores agrupados en un cable no pueden disipar el calor tan fácilmente como los conductores aislados simples, esos circuitos siempre se clasifican en una " ampacidad " más baja . Las tablas en los códigos de seguridad eléctrica dan la corriente máxima permitida según el tamaño del conductor, el potencial de voltaje, el tipo y grosor del aislamiento y la clasificación de temperatura del cable en sí. La corriente permitida también será diferente para ubicaciones húmedas o secas, para ubicaciones calientes (ático) o frías (subterráneas). En un tramo de cable a través de varias áreas, la parte con la clasificación más baja se convierte en la clasificación del tramo general.

Los cables generalmente se sujetan con accesorios especiales donde ingresan a los aparatos eléctricos; puede ser una simple abrazadera de tornillo para cables con camisa en un lugar seco, o un conector de cable con junta de polímero que se acopla mecánicamente a la armadura de un cable blindado y proporciona una conexión resistente al agua. Se pueden aplicar accesorios de cable especiales para evitar que fluyan gases explosivos en el interior de los cables con camisa, donde el cable pasa a través de áreas donde hay gases inflamables. Para evitar que se aflojen las conexiones de los conductores individuales de un cable, los cables deben apoyarse cerca de su entrada a los dispositivos y a intervalos regulares a lo largo de sus recorridos. En edificios altos, se requieren diseños especiales para soportar los conductores de tramos verticales de cable. Generalmente, solo se permite un cable por accesorio, a menos que el accesorio esté clasificado o listado para varios cables.

Se requieren construcciones de cables especiales y técnicas de terminación para los cables instalados en barcos. Dichos conjuntos están sujetos a condiciones ambientales y mecánicas extremas. Por lo tanto, además de los problemas de seguridad eléctrica y contra incendios, también se puede requerir que dichos cables sean resistentes a la presión cuando atraviesan los mamparos de un buque. También deben resistir la corrosión causada por el agua salada o el rocío de sal , lo que se logra mediante el uso de chaquetas más gruesas, especialmente construidas, y al estañar los soportes de alambre individuales.

Transformador de distribución de energía residencial monofásico de EE. UU., Que muestra los dos conductores de "línea" aislados y el conductor "neutro" desnudo (derivado de la toma central conectada a tierra del transformador). También se muestran los cantenarios de apoyo a la distribución.

En la práctica norteamericana, un cable aéreo desde un transformador en un poste de energía a un servicio eléctrico residencial generalmente consta de tres conductores trenzados (triplexados), uno es un conductor neutro desnudo, y los otros dos son los conductores aislados para ambos conductores. normalmente se suministran dos voltajes de línea de 120 V desfasados ​​de 180 grados. El conductor neutro es a menudo un cable de acero "mensajero" de soporte, que se utiliza para soportar los conductores de línea aislados.

Conductores de cobre

Los dispositivos eléctricos a menudo utilizan conductores de cobre debido a sus propiedades, incluida su alta conductividad eléctrica , resistencia a la tracción , ductilidad , resistencia a la fluencia , resistencia a la corrosión , conductividad térmica , coeficiente de expansión térmica , soldabilidad , resistencia a sobrecargas eléctricas , compatibilidad con aisladores eléctricos y facilidad de uso. instalación. El cobre se utiliza en muchos tipos de cableado eléctrico.

Conductores de aluminio

Bloques de terminales para unir conductores de aluminio y cobre. Los bloques de terminales se pueden montar en un riel DIN .

El alambre de aluminio fue común en el cableado residencial de América del Norte desde finales de la década de 1960 hasta mediados de la de 1970 debido al aumento del costo del cobre. Debido a su mayor resistividad , el cableado de aluminio requiere conductores más grandes que el cobre. Por ejemplo, en lugar del cable de cobre de 14 AWG ( calibre de cable estadounidense ), el cableado de aluminio debería ser de 12 AWG en un circuito de iluminación típico de 15 amperios, aunque los códigos de construcción locales varían.

Los conductores de aluminio sólido se fabricaron originalmente en la década de 1960 a partir de una aleación de aluminio de grado de utilidad que tenía propiedades indeseables para un cable de construcción y se utilizaron con dispositivos de cableado destinados a conductores de cobre. Se encontró que estas prácticas causan conexiones defectuosas y posibles peligros de incendio. A principios de la década de 1970, se introdujo un nuevo cable de aluminio hecho de una de varias aleaciones especiales, y todos los dispositivos (disyuntores, interruptores, receptáculos, conectores de empalme , tuercas para cables , etc.) se diseñaron especialmente para este propósito. Estos alambres de aluminio más nuevos y diseños especiales abordan problemas con las uniones entre metales diferentes, la oxidación en las superficies metálicas y los efectos mecánicos que ocurren cuando los diferentes metales se expanden a diferentes velocidades con los aumentos de temperatura.

A diferencia del cobre, el aluminio tiene una tendencia a deslizarse o fluir en frío bajo presión, por lo que las conexiones con abrazaderas de tornillo de acero liso más antiguas podrían aflojarse con el tiempo. Los dispositivos eléctricos más nuevos diseñados para conductores de aluminio tienen características destinadas a compensar este efecto. A diferencia del cobre, el aluminio forma una capa de óxido aislante en la superficie. A veces, esto se soluciona recubriendo los conductores de aluminio con una pasta antioxidante (que contiene polvo de zinc en una base de polibuteno de bajo residuo ) en las juntas o aplicando una terminación mecánica diseñada para atravesar la capa de óxido durante la instalación.

Algunas terminaciones en dispositivos de cableado diseñados solo para alambre de cobre se sobrecalentarían bajo una carga de corriente pesada y causarían incendios cuando se usaran con conductores de aluminio. Se desarrollaron normas revisadas para materiales de cables y dispositivos de cableado (como la designación CO / ALR "revisada de cobre-aluminio") para reducir estos problemas. Si bien todavía se utilizan tamaños más grandes para alimentar paneles eléctricos y dispositivos grandes, el cableado de aluminio para uso residencial ha adquirido una mala reputación y ha caído en desgracia.

Los conductores de aluminio todavía se utilizan mucho para la transmisión de energía a granel , la distribución de energía y los circuitos de alimentación grandes con cargas de corriente elevadas, debido a las diversas ventajas que ofrecen sobre el cableado de cobre. Los conductores de aluminio cuestan y pesan menos que los conductores de cobre, por lo que se puede usar un área de sección transversal mucho mayor por el mismo peso y precio. Esto puede compensar la mayor resistencia y la menor resistencia mecánica del aluminio, lo que significa que se necesita un área de sección transversal más grande para lograr una capacidad de corriente comparable y otras características. Los conductores de aluminio deben instalarse con conectores compatibles y se debe tener especial cuidado para asegurar que la superficie de contacto no se oxide.

Canales y tendidos de cables

Elevadores de conductos eléctricos , vistos dentro del eje con clasificación de resistencia al fuego , como se ve entrando por la parte inferior de un cortafuegos . El cortafuegos está hecho de mortero cortafuegos en la parte superior y lana de roca en la parte inferior. Las canalizaciones se utilizan para proteger los cables de daños.

Los cables aislados se pueden tender en una de varias formas entre dispositivos eléctricos. Puede ser una tubería flexible especializada, llamada conducto , o una de varias variedades de tubería de metal (acero rígido o aluminio) o no metálica ( PVC o HDPE ). Se pueden utilizar canales de alambre de PVC o metal de sección transversal rectangular (Norteamérica) o canalizaciones (Reino Unido) si se requieren muchos circuitos. Los cables que corren bajo tierra pueden colocarse en tubos de plástico revestidos de concreto, pero se pueden usar codos de metal en tirones severos. El cableado en áreas expuestas, por ejemplo, pisos de fábricas, se puede instalar en bandejas de cables o conductos de conducción rectangulares con tapas.

Cuando el cableado, o las canalizaciones que sostienen el cableado, deben atravesar paredes y pisos con clasificación de resistencia al fuego , los códigos de construcción locales requieren que las aberturas estén cortadas contra incendios . En los casos en que el cableado de seguridad crítica debe mantenerse operativo durante un incendio accidental, se debe aplicar protección contra incendios para mantener la integridad del circuito de manera que cumpla con la lista de certificación de un producto . La naturaleza y el grosor de cualquier material de protección pasiva contra incendios utilizado junto con el cableado y los conductos de conducción tiene un impacto cuantificable sobre la reducción de ampacidad, porque las propiedades de aislamiento térmico necesarias para la resistencia al fuego también inhiben el enfriamiento por aire de los conductores de potencia.

Una bandeja de cables se puede utilizar en tiendas y viviendas.

Las bandejas de cables se utilizan en áreas industriales donde muchos cables aislados se colocan juntos. Los cables individuales pueden salir de la bandeja en cualquier punto, simplificando la instalación del cableado y reduciendo el costo de mano de obra para instalar cables nuevos. Los cables de alimentación pueden tener accesorios en la bandeja para mantener el espacio entre los conductores, pero el cableado de control pequeño a menudo se instala sin ningún espacio intencional entre los cables.

Las regulaciones eléctricas locales pueden restringir o imponer requisitos especiales sobre la mezcla de niveles de voltaje dentro de una bandeja de cables. Las buenas prácticas de diseño pueden separar, por ejemplo, cables de señal o de medición de bajo nivel de las bandejas que transportan circuitos derivados de alta potencia, para evitar la inducción de ruido en circuitos sensibles.

Dado que los cables que corren por conductos o subterráneos no pueden disipar el calor tan fácilmente como al aire libre, y dado que los circuitos adyacentes aportan corrientes inducidas, las regulaciones de cableado dan reglas para establecer la capacidad de corriente (ampacidad).

Se utilizan accesorios sellados especiales para el cableado tendido a través de atmósferas potencialmente explosivas.

Barras de bus, conducto de bus, bus de cable

Parte superior del cortafuegos con penetrantes que consta de un conducto eléctrico a la izquierda y un conducto de bus a la derecha. El cortafuegos consta de mortero cortafuegos en la parte superior y lana de roca en la parte inferior, para una clasificación de resistencia al fuego de 2 horas .

Para corrientes muy altas en aparatos eléctricos y para corrientes altas distribuidas a través de un edificio, se pueden usar barras colectoras. (El término "bus" es una contracción del latín ómnibus , que significa "para todos"). Cada conductor vivo de un sistema de este tipo es una pieza rígida de cobre o aluminio, generalmente en barras planas (pero a veces como tubería u otras formas) . Las barras colectoras abiertas nunca se usan en áreas de acceso público, aunque se usan en plantas de fabricación y patios de interruptores de compañías eléctricas para obtener el beneficio del enfriamiento por aire. Una variación es utilizar cables pesados, especialmente cuando es deseable transponer o "enrollar" fases.

En aplicaciones industriales, las barras conductoras a menudo se ensamblan previamente con aisladores en gabinetes conectados a tierra. Este conjunto, conocido como conducto de bus o vía de bus, se puede utilizar para conexiones a aparamenta de gran tamaño o para llevar la alimentación de energía principal a un edificio. Una forma de conducto de bus conocido como "bus enchufable" se utiliza para distribuir energía a lo largo de un edificio; está construido para permitir la instalación de interruptores de derivación o controladores de motor en lugares designados a lo largo del autobús. La gran ventaja de este esquema es la capacidad de eliminar o agregar un circuito derivado sin eliminar el voltaje de todo el conducto.

Barras colectoras para la distribución de tierra de protección (tierra)

Los conductos de barras pueden tener todos los conductores de fase en el mismo gabinete (barra no aislada), o pueden tener cada conductor separado por una barrera con conexión a tierra de las fases adyacentes (barra separada). Para conducir grandes corrientes entre dispositivos, se utiliza un bus de cable.

Para corrientes muy grandes en estaciones generadoras o subestaciones, donde es difícil proporcionar protección al circuito, se utiliza un bus de fase aislada . Cada fase del circuito se ejecuta en una caja metálica separada con conexión a tierra. La única falla posible es una falla de fase a tierra, ya que los gabinetes están separados. Este tipo de bus se puede clasificar hasta 50.000 amperios y hasta cientos de kilovoltios (durante el servicio normal, no solo para fallas), pero no se usa para cableado de edificios en el sentido convencional.

Paneles electricos

Paneles eléctricos, cables y cortafuegos en una sala de servicio eléctrico en una fábrica de papel en Ontario , Canadá

Los paneles eléctricos son cajas de conexiones de fácil acceso que se utilizan para desviar y cambiar los servicios eléctricos . El término se usa a menudo para referirse a paneles de interruptores o cajas de fusibles. Los códigos locales pueden especificar el espacio libre físico alrededor de los paneles.

Degradación por plagas

Se sabe que las hormigas locas frambuesa consumen el interior de las instalaciones de cableado eléctrico, prefiriendo la corriente continua a la corriente alterna . Los científicos no comprenden bien este comportamiento.

Las ardillas , ratas y otros roedores pueden roer el cableado desprotegido y provocar incendios y descargas eléctricas. Esto es especialmente cierto en el caso de los cables de red telefónica y de computadora con aislamiento de PVC. Se han desarrollado varias técnicas para disuadir a estas plagas, incluido el aislamiento cargado con polvo de pimienta.

Métodos de cableado tempranos

Los primeros sistemas de cableado de energía interior utilizaban conductores desnudos o cubiertos con tela, que se aseguraban con grapas al marco del edificio o en los estribos. Cuando los conductores atravesaban las paredes, se protegían con cinta de tela. Los empalmes se hicieron de manera similar a las conexiones telegráficas y se soldaron por seguridad. Los conductores subterráneos se aislaron con envoltorios de cinta de tela empapada en brea y se colocaron en canales de madera que luego se enterraron. Dichos sistemas de cableado no eran satisfactorios debido al peligro de electrocución e incendio, además del alto costo de mano de obra para tales instalaciones. Los primeros códigos eléctricos surgieron en la década de 1880 con la introducción comercial de la energía eléctrica; sin embargo, existían muchas normas contradictorias para la selección de tamaños de cables y otras reglas de diseño para instalaciones eléctricas, y se vio la necesidad de introducir uniformidad por motivos de seguridad.

Perilla y tubo (EE. UU.)

Cableado de perilla y tubo (el cable naranja es un cable de extensión no relacionado)

El primer método estandarizado de cableado en edificios, de uso común en América del Norte desde aproximadamente 1880 hasta la década de 1930, fue el cableado de perillas y tubos (K&T): se pasaban conductores individuales a través de cavidades entre los miembros estructurales en paredes y techos, con tubos de cerámica formando canales de protección a través de viguetas y perillas de cerámica unidas a los miembros estructurales para proporcionar aire entre el alambre y la madera y para sostener los alambres. Dado que el aire podía circular libremente por los cables, se podían utilizar conductores más pequeños que los requeridos en los cables. Al disponer los cables en lados opuestos de los elementos estructurales del edificio, se brindó cierta protección contra los cortocircuitos que pueden ser causados ​​por clavar un clavo en ambos conductores simultáneamente.

En la década de 1940, el costo laboral de instalar dos conductores en lugar de un cable resultó en una disminución en las nuevas instalaciones de perillas y tubos. Sin embargo, el código de EE. UU. Todavía permite nuevas instalaciones de cableado de K&T en situaciones especiales (algunas aplicaciones rurales e industriales).

Alambres revestidos de metal

Cable eléctrico revestido de plomo de una casa de alrededor de 1912 en el sur de Inglaterra. Dos conductores están revestidos de goma roja y negra, el cable de tierra central está desnudo. Estos cables son peligrosos porque la funda es propensa a partirse si se flexiona repetidamente.

En el Reino Unido, una de las primeras formas de cable aislado, introducida en 1896, consistía en dos conductores aislados con papel impregnado en una funda de plomo general. Se soldaron juntas y se utilizaron accesorios especiales para portalámparas e interruptores. Estos cables eran similares a los cables telefónicos y telegráficos subterráneos de la época. Los cables con aislamiento de papel resultaron inadecuados para instalaciones de cableado interior porque se requería una mano de obra muy cuidadosa en las cubiertas de plomo para garantizar que la humedad no afectara el aislamiento.

Un sistema inventado más tarde en el Reino Unido en 1908 empleaba alambre aislado de caucho vulcanizado encerrado en una funda de tira de metal. La cubierta de metal se unió a cada dispositivo de cableado de metal para garantizar la continuidad de la conexión a tierra.

Un sistema desarrollado en Alemania llamado "alambre Kuhlo" usaba uno, dos o tres alambres aislados con caucho en un tubo de chapa de latón o hierro recubierto de plomo, con una costura ondulada. La caja también se puede utilizar como conductor de retorno. El alambre Kuhlo se puede colocar expuesto sobre superficies y pintar, o incrustarse en yeso. Se fabricaron cajas de conexiones y enchufes especiales para lámparas e interruptores, ya sea de porcelana o de chapa de acero. La costura ondulada no se consideró tan hermética como el cable Stannos utilizado en Inglaterra, que tenía una funda soldada.

Un sistema algo similar llamado "cableado concéntrico" se introdujo en los Estados Unidos alrededor de 1905. En este sistema, un cable eléctrico aislado se envolvía con cinta de cobre que luego se soldaba, formando el conductor de tierra (retorno) del sistema de cableado. La vaina de metal desnudo, al potencial de tierra, se consideró segura al tacto. Si bien empresas como General Electric fabricaban accesorios para el sistema y algunos edificios estaban conectados con él, nunca se adoptó en el Código Eléctrico Nacional de EE. UU. Los inconvenientes del sistema eran que se requerían accesorios especiales y que cualquier defecto en la conexión de la funda daría como resultado que la funda se energizara.

Otros métodos de cableado históricos

Los cables blindados con dos conductores aislados con goma en una funda de metal flexible se usaban ya en 1906, y en ese momento se consideraban un método mejor que el cableado abierto de perilla y tubo, aunque mucho más caro.

Los primeros cables con aislamiento de caucho para el cableado de edificios de EE. UU. Se introdujeron en 1922 con la patente de EE. UU . 1458803 , Burley, Harry & Rooney, Henry, "Cable eléctrico aislado", emitido 1923-06-12, asignado a Boston Insulated Wire and Cable  . Se trataba de dos o más cables eléctricos de cobre macizo con aislamiento de caucho, más tela de algodón tejida sobre cada conductor para proteger el aislamiento, con una chaqueta tejida general, generalmente impregnada con alquitrán como protección contra la humedad. Se utilizó papel encerado como relleno y separador.

Con el tiempo, los cables con aislamiento de goma se vuelven quebradizos debido a la exposición al oxígeno atmosférico, por lo que deben manipularse con cuidado y, por lo general, se reemplazan durante las renovaciones. Cuando se reemplazan interruptores, enchufes o artefactos de iluminación, el mero hecho de apretar las conexiones puede hacer que el aislamiento endurecido se desprenda de los conductores. El aislamiento de caucho que se encuentra más adentro del cable a menudo está en mejores condiciones que el aislamiento expuesto en las conexiones, debido a la menor exposición al oxígeno.

El azufre en el aislamiento de caucho vulcanizado atacó el alambre de cobre desnudo, por lo que los conductores se estañaron para evitarlo. Los conductores volvieron a estar desnudos cuando se dejó de usar caucho.

Diagrama de un cable eléctrico simple con tres conductores aislados, con esquema de colores IEC.

Alrededor de 1950, se introdujeron revestimientos y aislamiento de PVC , especialmente para cableado residencial. Aproximadamente al mismo tiempo, los conductores individuales con un aislamiento de PVC más delgado y una cubierta de nailon delgada (por ejemplo, tipo estadounidense THN, THHN, etc.) se volvieron comunes.

La forma más simple de cable tiene dos conductores aislados trenzados entre sí para formar una unidad. Dichos cables sin cubierta con dos (o más) conductores se utilizan solo para aplicaciones de control y señal de voltaje muy bajo , como el cableado de timbres.

Otros métodos para asegurar el cableado que ahora están obsoletos incluyen:

  • Reutilización de las tuberías de gas existentes al convertir las instalaciones de iluminación de gas en iluminación eléctrica. Se tiraron conductores aislados a través de las tuberías que antes suministraban las lámparas de gas. Aunque se usa ocasionalmente, este método corría el riesgo de dañar el aislamiento debido a los bordes afilados dentro de la tubería en cada unión.
  • Molduras de madera con ranuras cortadas para cables de un solo conductor, cubiertas por una tira de tapa de madera. Estos estaban prohibidos en los códigos eléctricos de América del Norte en 1928. Las molduras de madera también se usaban hasta cierto punto en el Reino Unido, pero las reglas alemanas y austriacas nunca las permitían.
  • Un sistema de cuerdas gemelas flexibles sostenidas por botones de vidrio o porcelana se utilizó a principios del siglo XX en Europa, pero pronto fue reemplazado por otros métodos.
  • Durante los primeros años del siglo XX, se utilizaron varias formas patentadas de sistema de cableado, como los tubos Bergman y Peschel, para proteger el cableado; estos usaban tubos de fibra muy delgados o tubos metálicos que también se usaban como conductores de retorno.
  • En Austria, los cables se ocultaban incrustando un tubo de goma en una ranura de la pared, enlucido sobre él, luego quitando el tubo y tirando de los cables a través de la cavidad.

Los sistemas de molduras de metal, con una sección ovalada aplanada que consta de una tira de base y un canal de tapa a presión, eran más costosos que el cableado abierto o las molduras de madera, pero podían colocarse fácilmente en las superficies de las paredes. En la actualidad, todavía se encuentran disponibles sistemas de cableado de canalización montados en superficie similares .

Ver también

Referencias

Bibliografía

Otras lecturas

enlaces externos