Equilibrio de cargas eléctricas

Equilibrar las demandas eléctricas es una parte muy importante de la distribución de los circuitos en un sistema de cableado doméstico. Los electricistas suelen hacerlo cuando instalan un nuevo panel de servicio (caja de breaker), recablean una casa o añaden varios circuitos durante una remodelación. En pocas palabras, un panel de servicio eléctrico tiene dos partes, y el equilibrio de la carga es una forma de repartir los circuitos por igual entre las dos partes para que la carga, o el consumo de energía, sea más o menos el mismo en ambos lados. Una carga desequilibrada se produce cuando se consume mucha más energía en un lado del panel que en el otro. Esto puede provocar el sobrecalentamiento de los componentes eléctricos y posiblemente la sobrecarga del panel. Aquí se enseñaremos como un panel de servicio eléctrico, tiene equilibrio de cargas eléctricas.

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Conceptos básicos del servicio eléctrico

La mayoría de las casas tienen un tipo de servicio eléctrico llamado monofásico, de tres cables. El servicio viene de la compañía eléctrica a través de dos cables «calientes» sin conexión a tierra que transportan 120 voltios cada uno, más un único cable «neutro» con conexión a tierra. 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 calientes del panel.

Los breakers de los distintos circuitos domésticos (denominados circuitos derivados) se encajan en el panel y se conectan eléctricamente a una o a las dos barras colectoras calientes. Un breaker unipolar se conecta a una sola barra colectora y proporciona 120 voltios a un circuito. Un breaker bipolar se conecta a ambas barras y suministra 240 voltios a un circuito. Al igual que los cables de servicio de la compañía eléctrica, cada circuito derivado tiene uno o dos cables calientes y un cable neutro. La energía eléctrica sale del panel por los cables calientes y vuelve al panel por el neutro. Desde allí, la energía vuelve a la red eléctrica a través del neutro del servicio público.

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Amperaje del circuito

Cada breaker tiene un amperaje nominal que indica la carga máxima que puede soportar el circuito antes de que el breaker se dispare para evitar daños por sobrecarga. Los breakers unipolares suelen tener un valor nominal de 15 ó 20 amperios. Los breakers bipolares suelen oscilar entre 20 y 50 amperios o más. El amperaje nominal es el principal factor utilizado para equilibrar las cargas en el panel de servicio.

Otro factor es el tipo de equipo eléctrico (electrodomésticos, tomacorrientes, iluminación, etc.) al que dan servicio los circuitos y el momento en que ese equipo suele utilizarse. Por ejemplo, una nevera 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. En cambio, un abanico de toda la casa o un abanico de ático tiene un consumo de energía relativamente constante y se utiliza sólo cuando hace calor y normalmente por la noche o temprano por la mañana.

Equilibrio de circuitos

Para entender cómo funciona el equilibrado, imagine que tiene dos circuitos de 120 voltios con breakers unipolares. Uno de los circuitos suministra a una nevera que consume 8 amperios; el otro circuito suministra a un congelador que consume 7 amperios. Estos aparatos están funcionando todo el tiempo, durante todo el año. Para equilibrar la carga de los dos circuitos, los breaker deben estar en barras calientes diferentes, o «patas», del panel de servicio.

De este modo, el amperaje de los dos circuitos se anula cuando la energía vuelve a la red eléctrica por el neutro. En este caso, la corriente en el conductor 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 lo más baja posible, por razones de seguridad, eficiencia energética y otras.

Por otro lado, si coloca ambos circuitos en la misma pata del panel, las cargas de los aparatos se sumarían, lo que daría lugar a 15 amperios de corriente en el neutro. Eso sería una carga desequilibrada y es preferible evitarla.

Colocación de los breakers

La pata o patas de las que se alimenta cada circuito depende de la ubicación del breaker en el panel. En la mayoría de los paneles, las ranuras de los breakers en cada lado del panel se alternan entre las barras calientes (patas). Si dos breakers unipolares están en el mismo lado y se apilan uno encima del otro, se conectarán a patas diferentes. Si están en el mismo lado pero tienen una ranura entre ellos, se conectarán a la misma pata.

Los breaker bipolares ocupan dos ranuras adyacentes y se conectan a ambas patas. Cada pata aporta 120 voltios por un total de 240 en el circuito. Por ello, los breakers bipolares se equilibran automáticamente, independientemente de su ubicación en el panel. Por lo tanto, cuando se diseñan los circuitos de la casa, el objetivo es tener un consumo de amperaje más o menos igual en ambas patas del panel.