Cómo la ingeniería eléctrica hace que los edificios sean más seguros

La electricidad es un servicio fundamental en el mundo moderno, ya que proporciona la forma más rápida y eficiente de entregar grandes cantidades de energía. Sin embargo, esta capacidad de suministro de energía también hace que la electricidad sea peligrosa si no se maneja adecuadamente. Esto es precisamente de lo que se ocupa la ingeniería eléctrica: aprovechar el poder de la electricidad de forma segura.

Las instalaciones eléctricas utilizan 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 entregar un voltaje y potencia de salida adecuados para cada dispositivo, al 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, las fallas eléctricas y los cortocircuitos se consideran conceptos equivalentes. Sin embargo, existen otros tipos de fallas más allá de los cortocircuitos, y los siguientes son algunos ejemplos:

  • Una falla a tierra ocurre cuando un conductor vivo toca un objeto o superficie que no es parte del circuito.

  • Una falla de línea a línea ocurre cuando dos conductores activos a diferentes voltajes se tocan entre sí.

  • Una falla de arco es una descarga eléctrica que viaja por el aire.

  • Una sobrecarga ocurre cuando un dispositivo eléctrico consume corriente por encima de su valor nominal.

Estos problemas normalmente desencadenan una respuesta inmediata de los dispositivos de protección eléctrica. Sin embargo, existen otras condiciones menos severas que causan daños a largo plazo. Un ejemplo común es la subtensión, que ocurre cuando un sistema eléctrico tiene una tensión de alimentación inferior al valor nominal de los dispositivos conectados. En sistemas eléctricos con varias fases, también puede haber un desequilibrio de voltaje entre fases.

Cómo los ingenieros eléctricos previenen las fallas

Es de conocimiento común que un cable vivo expuesto representa un peligro. El cableado eléctrico se recubre con aislamiento y se introduce en un conducto, proporcionando dos capas de protección. Sin embargo, el aislamiento puede derretirse si un cable lleva 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 la ampacidad adecuada, el aislamiento no se derretirá en condiciones normales de funcionamiento. Si una falla eléctrica aumenta la corriente, los dispositivos de protección eléctrica desconectan el circuito antes de que la corriente alta 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 de magnitud suficiente para causar una descarga eléctrica o iniciar un incendio. En aplicaciones donde este tipo de fallas son 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 cableado óptima

Cómo la ingeniería eléctrica hace que los edificios sean más seguros

Al seleccionar el cable, los ingenieros eléctricos se centran en encontrar la ampacidad óptima según la aplicación. El cableado de tamaño insuficiente es peligroso porque su aislamiento puede derretirse fácilmente y provocar una falla eléctrica. Sin embargo, el cableado sobredimensionado representa un gasto innecesario. También tenga en cuenta que una mayor capacidad de corriente no se traduce en una mejora de la seguridad:

  • Si el cableado está sobredimensionado, no hay ningún beneficio de seguridad porque los conductores ya están protegidos por el disyuntor.

  • Por otro lado, si el disyuntor está sobredimensionado, puede permitir corrientes superiores a la capacidad del cableado. En otras palabras, un interruptor de gran tamaño crea una condición insegura.

  • Si tanto el cableado como el disyuntor están sobredimensionados, los dispositivos conectados al circuito no están protegidos contra sobrecargas. Por ejemplo, si el cableado y el disyuntor tienen un tamaño de 50 amperios, un aparato con una corriente nominal de 10 A no está protegido de manera eficaz.

En pocas palabras, una instalación eléctrica es segura cuando se optimizan las capacidades del cableado y los disyuntores. Tanto el tamaño excesivo como el insuficiente tienen consecuencias negativas.

Cuando se implementan medidas de eficiencia energética, puede ser posible especificar 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 también es una instalación segura. Cuando trabaja con ingenieros eléctricos calificados, ellos realizan un análisis detallado de todas las cargas eléctricas y las posibles condiciones de falla, para especificar conductores y dispositivos de protección adecuados.

Los servicios profesionales de ingeniería eléctrica también garantizan el cumplimiento del código, asegurando 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.