La electricidad es esencial en la construcción moderna, impactando la funcionalidad, seguridad y eficiencia de cualquier proyecto, desde viviendas unifamiliares hasta complejos industriales. Este artículo detalla los diferentes tipos de sistemas eléctricos, sus aplicaciones, ventajas, desventajas y consideraciones de seguridad, ofreciendo una guía completa para profesionales y aficionados interesados en la construcción.
Sistemas de distribución eléctrica: baja, media y alta tensión
La elección del sistema de distribución eléctrica depende del tamaño, tipo y necesidades energéticas del proyecto. Los sistemas se clasifican en baja, media y alta tensión, cada uno con características específicas:
Sistemas de baja tensión (BT)
Los sistemas BT, típicamente entre 100V y 1000V, son la base de la electrificación en construcciones residenciales y comerciales de pequeña a mediana escala. Suelen operar a 120V en Norteamérica y 220V/230V en Europa. Los componentes clave incluyen:
- Tableros de distribución: Contienen los interruptores automáticos (breakers) que protegen los circuitos individuales.
- Interruptores automáticos (breakers): Dispositivos de protección contra sobrecorrientes y cortocircuitos. Un breaker de 20 amperios protege un circuito de iluminación.
- Cables: Generalmente de cobre, transportan la electricidad a diferentes puntos de consumo. Se utilizan diferentes calibres según la intensidad de corriente.
- Tomas de corriente: Puntos de conexión para los equipos eléctricos. Las normas dictan la cantidad requerida por espacio.
- Sistemas de puesta a tierra: Esenciales para la seguridad, protegen contra descargas eléctricas. Requieren un buen diseño y mantenimiento.
El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) en España, y códigos similares en otras regiones, establecen normas para la instalación segura y eficiente de sistemas BT.
El coste promedio de instalación de sistemas BT en una vivienda unifamiliar de 150m² puede oscilar entre 3000 y 6000 euros, dependiendo de la complejidad de la instalación.
Sistemas de media tensión (MT)
Los sistemas MT, con voltajes que van de 1kV a 35kV, son necesarios en grandes construcciones como edificios comerciales, hospitales e industrias. Suelen incluir:
- Transformadores: Reducen el voltaje de alta tensión a niveles seguros para la distribución en baja tensión.
- Celdas de media tensión: Proporcionan protección y control, incluyendo interruptores de potencia y sistemas de protección contra sobrecorrientes y fallos de tierra.
- Sistemas de protección avanzados: Monitores y relevadores que detectan anomalías y desconectan la alimentación en caso de peligro.
La eficiencia energética es mayor en sistemas MT, debido a la menor pérdida de energía en la transmisión. Una gran fábrica puede ahorrar hasta un 15% en su factura eléctrica con una adecuada instalación de MT.
Sistemas de alta tensión (AT)
Los sistemas AT (más de 35kV) constituyen la infraestructura principal de suministro eléctrico. Aunque no se utilizan directamente en las construcciones, alimentan las subestaciones que reducen la tensión para las redes de MT y BT. Una subestación típica puede tener transformadores con una capacidad de 100 MVA.
Tipos de corriente eléctrica: CA y CC
La corriente eléctrica se clasifica principalmente en alterna (CA) y continua (CC), cada una con características y aplicaciones distintas:
Corriente alterna (CA)
La CA es la corriente predominante en las construcciones, por su facilidad de transformación y transmisión a largas distancias. El voltaje y la corriente cambian periódicamente de dirección, con una frecuencia de 50Hz o 60Hz dependiendo de la región. El 90% de los sistemas eléctricos en las edificaciones utilizan CA.
Corriente continua (CC)
La CC mantiene una dirección de flujo constante. Su uso en la construcción está aumentando con la incorporación de energías renovables como la solar. Las aplicaciones incluyen:
- Iluminación LED de baja tensión: Más eficiente y duradera.
- Sistemas de baterías de respaldo: Para asegurar la alimentación en caso de cortes de energía.
- Vehículos eléctricos: Cada vez más presentes, requieren sistemas de recarga de CC.
Se proyecta que el uso de CC en la construcción aumentará un 20% en los próximos 10 años, impulsado por la creciente demanda de energía renovable.
Sistemas de protección eléctrica: seguridad en la construcción
La seguridad eléctrica es primordial. Los sistemas de protección minimizan riesgos de incendios, descargas y daños a equipos.
Dispositivos de protección contra sobrecorrientes
Los interruptores automáticos (disyuntores) y los fusibles protegen contra sobrecargas y cortocircuitos. Su correcta selección es crucial: un circuito con una demanda de 10 amperios requiere un disyuntor de al menos 15 amperios.
Dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD)
Los SPD protegen contra picos de tensión que pueden dañar equipos. Los pararrayos protegen contra descargas atmosféricas, desviando la corriente hacia tierra. Un edificio de 10 pisos puede requerir hasta 10 pararrayos para una protección adecuada.
Sistemas de puesta a tierra
La puesta a tierra conecta partes metálicas de la instalación a tierra, proporcionando un camino de baja resistencia para las corrientes de falla. Un mal diseño de puesta a tierra puede aumentar el riesgo de electrocución y daños por cortocircuito. Un sistema de puesta a tierra eficaz reduce la impedancia de tierra a menos de 5 ohmios.
En un edificio de oficinas moderno con un sistema de protección bien diseñado, el tiempo medio entre fallos (MTBF) puede exceder los 10 años, reduciendo significativamente los costes de mantenimiento y mejorando la seguridad.
Consideraciones especiales para la instalación eléctrica
Hay aspectos específicos que influyen en el diseño e instalación de sistemas eléctricos:
Normativas eléctricas
El cumplimiento de normas como el REBT (España) o códigos eléctricos locales es obligatorio. Estas regulaciones establecen estándares para la seguridad, eficiencia y calidad de las instalaciones.
Sistemas de iluminación
La iluminación LED está ganando terreno por su eficiencia energética, reduciendo el consumo eléctrico hasta en un 75% en comparación con la iluminación incandescente.
Automatización de edificios (domotica)
La domótica permite el control remoto de sistemas eléctricos, mejorando la eficiencia y la comodidad. Un sistema de domótica bien configurado puede reducir el consumo de energía en un 10-15%.
Zonas peligrosas
En ambientes con riesgo de explosión (industrias químicas, petroleras), se requieren equipos especiales con certificación para zonas peligrosas, con niveles de protección intrínsecamente seguros.
La correcta planificación, diseño e instalación de sistemas eléctricos son fundamentales para la seguridad, eficiencia y funcionalidad de cualquier construcción. La elección de materiales y componentes de alta calidad, así como el cumplimiento de las normativas, son clave para un resultado exitoso.