En el diseño del suministro eléctrico , un circuito en anillo es una técnica de cableado eléctrico en la que los enchufes y el punto de distribución están conectados en un anillo. A diferencia del circuito radial habitual , en el que las tomas de corriente y el punto de distribución están conectados en línea con el punto de distribución en un extremo.
Los circuitos en anillo también se conocen como circuitos finales en anillo y, a menudo, incorrectamente como redes principales en anillo , término utilizado históricamente, [1] o informalmente simplemente como anillos .
Se utiliza principalmente en el Reino Unido , donde se desarrolló, y en menor medida en Irlanda y Hong Kong .
Este diseño permite el uso de alambre de menor diámetro que el que se usaría en un circuito radial de capacidad de corriente total equivalente. Los conductores de diámetro reducido en los cables flexibles que conectan un aparato al enchufe destinado a ser utilizado con enchufes en un circuito en anillo están protegidos individualmente por un fusible en el enchufe. Por lo tanto, sus ventajas sobre los circuitos radiales son una menor cantidad de cobre utilizada y una mayor flexibilidad de los aparatos y equipos que se pueden conectar.
Idealmente, el circuito anular actúa como dos circuitos radiales que discurren en direcciones opuestas alrededor del anillo, dependiendo el punto de división entre ellos de la distribución de la carga en el anillo. Si la carga se divide uniformemente en las dos direcciones, la corriente en cada dirección es la mitad del total, lo que permite el uso de cables con la mitad de la capacidad total de transporte de corriente. En la práctica, la carga no siempre se divide uniformemente, por lo que se utiliza alambre más grueso.
El anillo comienza en la unidad de consumo (también conocida como caja de fusibles , tablero de distribución o caja de disyuntores ), visita cada enchufe por turno y luego regresa a la unidad de consumo. El anillo se alimenta desde un fusible o disyuntor en la unidad de consumo.
Los circuitos en anillo se utilizan comúnmente en el cableado británico con tomas de corriente que llevan enchufes con fusibles según BS 1363 . Debido a que la clasificación del disyuntor es mucho más alta que la de cualquier toma de corriente, el sistema solo se puede utilizar con enchufes con fusibles o tomas de electrodomésticos con fusibles. Generalmente están cableados con cable de 2,5 mm 2 y protegidos por un fusible de 30 A, un disyuntor antiguo de 30 A o un disyuntor armonizado europeo de 32 A. A veces se utiliza un cable de 4 mm 2 si se trata de cables muy largos (para ayudar a reducir la caída de tensión ) o de factores de reducción de potencia, como un aislamiento térmico muy grueso . También se puede utilizar un cable revestido de cobre con aislamiento mineral de 1,5 mm 2 (conocido como pirotécnico ) (ya que el cable con aislamiento mineral puede resistir el calor de manera más efectiva que el PVC normal), aunque se debe tener más cuidado con respecto a la caída de voltaje en tramos más largos. Los dispositivos de protección para el cableado fijo deben tener una clasificación superior a la que protegerían los cables flexibles de los electrodomésticos, por lo que BS 1363 requiere que todos los enchufes y unidades de conexión incorporen fusibles apropiados para el cable del electrodoméstico.
El circuito en anillo y el sistema de enchufe y enchufe BS 1363 asociado se desarrollaron en Gran Bretaña durante 1942-1947. [2] Se utilizan comúnmente en el Reino Unido y, en menor medida, en la República de Irlanda . También se encuentran en los Emiratos Árabes Unidos , Singapur , Hong Kong , Beijing , Indonesia y muchos lugares donde el Reino Unido tuvo una fuerte influencia, incluidos, por ejemplo, Chipre y Uganda.
La práctica anterior a la Segunda Guerra Mundial era utilizar enchufes y tomas de varios tamaños para adaptarse a los requisitos actuales del aparato, y estos se conectaban a circuitos radiales adecuadamente fusionados; las clasificaciones de esos fusibles eran apropiadas para proteger tanto el cableado fijo como el cable flexible conectado al enchufe.
El Comité de Instalaciones Eléctricas que se convocó en 1942 como parte del programa de Estudios de Construcción de Posguerra determinó, entre otras cosas, que el circuito final en anillo ofrecía un sistema más eficiente y de menor costo que soportaría de manera segura un mayor número de enchufes. [3] [4] El esquema se especificó para utilizar tomas de corriente de 13 A y enchufes con fusibles; Se consideraron varios diseños para enchufes y tomas de corriente. El diseño elegido como estándar británico fue el sistema de clavija plana ahora conocido como BS 1363. Se utilizaron otros diseños de enchufes y tomas de corriente con fusibles de 13 A, en particular los sistemas Wylex y Dorman & Smith , que no se ajustaban al estándar elegido. hasta la década de 1950, pero en la década de 1960 la BS 1363 se había convertido en el estándar único para nuevas instalaciones.
El comité ordenó al circuito en anillo aumentar la seguridad del consumidor y combatir la escasez de cobre prevista para la posguerra . El comité estimó que el uso de circuitos en anillo y fusibles unipolares reduciría las necesidades de materias primas en aproximadamente un 25% en comparación con las regulaciones de antes de la guerra. [2] : 7
El circuito en anillo sigue siendo la configuración de cableado de red más común en el Reino Unido, aunque el Reglamento de cableado también permite circuitos radiales de 20 A y 30 A, con una recomendación basada en el área de piso atendida (20 A para un área de hasta 25 m). 2 , 30 A para hasta 100 m 2 ).
Las reglas para circuitos en anillo establecen que la clasificación del cable no debe ser inferior a dos tercios de la clasificación del dispositivo de protección. Esto significa que el riesgo de sobrecarga sostenida del cable puede considerarse mínimo. En la práctica, sin embargo, es extremadamente raro encontrar un anillo con un dispositivo de protección que no sea un fusible de 30 A, un disyuntor de 30 A o un disyuntor de 32 A, y un tamaño de cable distinto de los mencionados anteriormente. Debido a que el enchufe BS 1363 contiene un fusible que no excede los 13 A, la carga en cualquier punto del anillo es limitada.
Las Regulaciones de cableado IET ( BS 7671 ) permiten la instalación de un número ilimitado de tomas de corriente de 13 A (en cualquier punto sin fusible, simple o doble, o cualquier número con fusible) en un circuito en anillo, siempre que el área de piso atendida no exceda los 100 m 2 . En la práctica, la mayoría de las casas pequeñas y medianas tienen un circuito circular por planta, mientras que las casas más grandes tienen más.
Un diseñador de instalación puede determinar si se requieren circuitos adicionales para áreas de alta demanda. Por ejemplo, es una práctica común colocar las cocinas en su propio circuito circular o, a veces, en un circuito circular compartido con un cuarto de servicio para evitar colocar una carga pesada en un punto del circuito circular principal de la planta baja. Dado que cualquier carga en un anillo es alimentada por los conductores del anillo a ambos lados del mismo, es deseable evitar una carga concentrada colocada muy cerca de la unidad consumidora, ya que los conductores más cortos tendrán menos resistencia y soportarán una parte desproporcionada de la carga.
Se permiten derivaciones sin fusibles de un anillo cableado en el mismo cable que el anillo para ejecutar un enchufe (simple o doble) o una unidad de conexión con fusible (FCU). Antes de 1970, se permitía el uso de dos encajes simples en un espolón, pero desde entonces no se ha permitido debido a su conversión a encajes dobles. Los ramales pueden comenzar desde un enchufe o unirse al cable en anillo con una caja de conexiones u otro método aprobado para unir cables. Los enchufes triples y más grandes que cumplen con BS 1363 siempre tienen fusibles de 13 A y, por lo tanto, también se pueden colocar en un ramal. Desde 1970 está permitido tener más espuelas que casquillos en el anillo, pero muchos electricistas lo consideran una mala práctica [ ¿quién? ] tener demasiados ramales sin fusionar en una nueva instalación.
Cuando se conectan cargas distintas a los enchufes BS 1363 a un circuito en anillo o se desea colocar más de un enchufe para equipos de baja potencia en un ramal, se utiliza una unidad de conexión con fusible (FCU) BS 1363. En el caso de aparatos fijos, será una unidad de conexión conmutada y fusionada (SFCU) para proporcionar un punto de aislamiento para el aparato, pero en otros casos, como alimentar múltiples puntos de iluminación (aunque generalmente se considera una mala práctica colocar iluminación en un anillo). instalación nueva, pero a menudo se realiza cuando se agregan luces a una propiedad existente) o múltiples enchufes, a menudo es preferible uno sin interruptor.
Los aparatos fijos con una potencia nominal de 3 kW o más (por ejemplo, calentadores de agua y algunas cocinas eléctricas) o con una demanda de energía no trivial durante períodos prolongados (por ejemplo, calentadores de inmersión) pueden conectarse a un circuito en anillo, pero Se recomienda encarecidamente que, en su lugar, estén conectados a su propio circuito dedicado. Sin embargo, existen muchas instalaciones antiguas con este tipo de cargas en un circuito en anillo.
Los defensores del circuito en anillo señalan que, cuando se instala correctamente, también se deben considerar una serie de ventajas.
Para habitaciones cuadradas o circulares, un circuito en anillo puede entregar más potencia por unidad de área de piso para un tamaño de cable determinado que un circuito radial simple, y la impedancia de la fuente y, por lo tanto, la caída de voltaje hasta el punto más alejado es menor. Alternativamente, para entregar la misma energía al mismo edificio con circuitos radiales se necesitarían más circuitos finales o un cable más pesado.
Como todos los accesorios del anillo están conectados a tierra desde ambos lados, se necesitan dos fallas independientes para crear una falla "fuera de tierra".
La continuidad de cada conductor alrededor de todos los puntos del anillo se puede verificar desde cualquier punto, y si es necesario hacerlo como parte del monitoreo de una instalación en vivo, se puede verificar mediante inyección de pinza amperimétrica con el sistema energizado.
El concepto de circuito final de anillo ha sido criticado de varias maneras en comparación con los radiales, y algunas de estas preocupaciones podrían explicar la falta de una adopción generalizada fuera del Reino Unido.
Los circuitos en anillo pueden continuar funcionando sin que el usuario se dé cuenta de ningún problema si existen ciertos tipos de fallas o errores de instalación. Esto proporciona a la vez robustez contra fallos y un potencial de peligro. [5] [6]
Al menos un autor afirma que probar circuitos en anillo puede llevar entre 5 y 6 veces más tiempo que probar circuitos radiales. [6] Las pruebas de instalación necesarias para el funcionamiento seguro de un circuito en anillo requieren más tiempo que las de un circuito radial, y es posible que los instaladores de bricolaje o los electricistas calificados en otros países no estén familiarizados con ellas.
La regulación 433-02-04 de BS 7671 requiere que la carga instalada se distribuya alrededor del anillo de manera que ninguna parte del cable exceda su capacidad nominal. En algunos casos, este requisito es difícil de garantizar y puede ignorarse en gran medida en la práctica, ya que las cargas a menudo se ubican juntas (p. ej., lavadora, secadora, lavavajillas, todo junto al fregadero de la cocina) en un punto no necesariamente cerca del centro. del anillo. [6] Sin embargo, el hecho de que la clasificación del cable sea el 67% de la del disyuntor, no el 50%, significa que un anillo tiene que estar significativamente desequilibrado para causar un problema.
En un circuito en anillo, si una unión deficiente provoca una alta resistencia en una rama del anillo, la corriente se distribuirá de manera desigual, posiblemente sobrecargando el conductor restante del anillo.