En el diseño de 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. Se contrasta con el circuito radial habitual , en el que los enchufes y el punto de distribución están conectados en una línea con el punto de distribución en un extremo.
Los circuitos de anillo también se conocen como circuitos finales de anillo y a menudo de manera incorrecta como circuitos principales de anillo , un 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 cables de menor diámetro que los que se utilizarían en un circuito radial con una capacidad de corriente total equivalente. Los conductores de diámetro reducido de los cables flexibles que conectan un aparato al enchufe destinado a utilizarse con tomas de corriente en un circuito en anillo están protegidos individualmente por un fusible en el enchufe. Por lo tanto, sus ventajas sobre los circuitos radiales son la menor cantidad de cobre utilizado y una mayor flexibilidad de los aparatos y equipos que se pueden conectar.
Idealmente, el circuito en anillo actúa como dos circuitos radiales que avanzan en direcciones opuestas alrededor del anillo, y el punto de división entre ellos depende 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 un cable 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 un cable 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 toma de corriente 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 mayor que la de cualquier toma de corriente individual, el sistema solo se puede utilizar con enchufes con fusibles o tomas de corriente para electrodomésticos con fusibles. Generalmente están cableados con cable de 2,5 mm2 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 mm2 si se trata de tramos de cable muy largos (para ayudar a reducir la caída de tensión ) o si hay factores de reducción como un aislamiento térmico muy grueso. También se puede utilizar un cable revestido de cobre con aislamiento mineral de 1,5 mm2 (conocido como pyro ) (ya que el cable con aislamiento mineral puede soportar el calor de manera más eficaz que el PVC normal), aunque se debe tener más cuidado con respecto a la caída de tensión en tramos más largos. Los dispositivos de protección para el cableado fijo deben tener una clasificación superior a la que protegería los cables de los electrodomésticos flexibles, por lo que la norma BS 1363 exige que todos los enchufes y unidades de conexión incorporen fusibles adecuados para el cable del electrodomésticos.
El circuito de anillo y el sistema de enchufe y toma 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 , Pekín , 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 distintos tamaños de enchufes y tomas de corriente para adaptarse a los requisitos actuales del aparato, y estos estaban conectados a circuitos radiales con fusibles adecuados; 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 reunió 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 tomas de corriente. [3] [4] El esquema se especificó para utilizar tomas de corriente de 13 A y clavijas con fusibles; se consideraron varios diseños para las clavijas y tomas de corriente. El diseño elegido como estándar británico fue el sistema de clavijas planas ahora conocido como BS 1363. Otros diseños de clavijas y tomas de corriente con fusibles de 13 A, en particular los sistemas Wylex y Dorman & Smith , que no se ajustaban a la norma elegida, se utilizaron hasta la década de 1950, pero en la década de 1960 la BS 1363 se había convertido en la norma única para nuevas instalaciones.
El comité ordenó el circuito en anillo tanto para aumentar la seguridad del consumidor como para combatir la escasez de cobre prevista para la posguerra. El comité estimó que el uso del circuito en anillo y de fusibles unipolares reduciría los requisitos de materias primas en aproximadamente un 25% en comparación con las regulaciones anteriores a la guerra. [2] : 7
El circuito en anillo sigue siendo la configuración de cableado de red más común en el Reino Unido, aunque las Normas de cableado también permiten circuitos radiales de 20 A y 30 A, con una recomendación basada en la superficie del suelo servida (20 A para superficies de hasta 25 m 2 , 30 A para hasta 100 m 2 ).
Las normas para circuitos en anillo establecen que la capacidad nominal del cable no debe ser inferior a dos tercios de la capacidad nominal del dispositivo de protección. Esto significa que el riesgo de sobrecarga sostenida del cable puede considerarse mínimo. Sin embargo, en la práctica, es extremadamente raro encontrar un anillo con un dispositivo de protección distinto a un fusible de 30 A, un disyuntor de 30 A o un disyuntor de 32 A y un tamaño de cable distinto a los mencionados anteriormente. Debido a que el enchufe BS 1363 contiene un fusible que no supera los 13 A, la carga en cualquier punto del anillo es limitada.
Las Normas de cableado IET ( BS 7671 ) permiten instalar una cantidad ilimitada de tomas de corriente de 13 A (en cualquier punto, simples o dobles sin fusibles, o cualquier cantidad con fusibles) en un circuito en anillo, siempre que la superficie del suelo cubierta no supere los 100 m 2 . En la práctica, la mayoría de las casas pequeñas y medianas tienen un circuito en anillo por piso, y las instalaciones más grandes tienen más.
Un diseñador de instalaciones 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 de anillo o, a veces, en un circuito de anillo compartido con un lavadero para evitar colocar una carga pesada en un punto del circuito de anillo principal de la planta baja. Dado que cualquier carga en un anillo es alimentada por los conductores de anillo a cada lado de este, es conveniente evitar una carga concentrada ubicada muy cerca de la unidad de consumo, ya que los conductores más cortos tendrán menos resistencia y transportarán una parte desproporcionada de la carga.
Los ramales sin fusibles de un anillo cableado en el mismo cable que el anillo pueden funcionar con un enchufe (simple o doble) o una unidad de conexión con fusible (FCU). Antes de 1970, se permitía el uso de dos enchufes simples en un ramal, pero desde entonces se ha prohibido debido a su conversión en enchufes dobles. Los ramales pueden comenzar desde un enchufe o unirse al cable del anillo con una caja de conexiones u otro método aprobado para unir cables. Los enchufes triples y más grandes que cumplen con la norma BS 1363 siempre están protegidos con fusibles a 13 A y, por lo tanto, también se pueden colocar en un ramal. Desde 1970, se permite tener más ramales que enchufes en el anillo, pero muchos electricistas [¿ quiénes? ] consideran una mala práctica tener demasiados ramales sin fusibles en una nueva instalación.
Cuando se conectan cargas distintas a las tomas BS 1363 a un circuito en anillo o se desea colocar más de una toma para equipos de baja potencia en un ramal, se utiliza una unidad de conexión con fusibles (FCU) BS 1363. En el caso de aparatos fijos, será una unidad de conexión con fusibles conmutada (SFCU) para proporcionar un punto de aislamiento para el aparato, pero en otros casos, como la alimentación de varios puntos de iluminación (colocar iluminación en un anillo se considera generalmente una mala práctica en una nueva instalación, pero a menudo se hace cuando se agregan luces a una propiedad existente) o varias tomas, a menudo es preferible una 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 potencia 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 se conecten a su propio circuito dedicado. Sin embargo, hay muchas instalaciones antiguas con este tipo de cargas en un circuito en anillo.
Los defensores del circuito en anillo señalan que, si se instala correctamente, también hay una serie de ventajas a tener en cuenta.
En el caso de habitaciones cuadradas o circulares, un circuito en anillo puede suministrar más potencia por unidad de superficie para un tamaño de cable determinado que un circuito radial simple, y la impedancia de la fuente y, por lo tanto, la caída de tensión hasta el punto más alejado es menor. Por otra parte, para suministrar la misma potencia 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 esto debe hacerse como parte del monitoreo de una instalación en vivo, se puede verificar mediante la inyección de una pinza amperimétrica con el sistema energizado.
El concepto de circuito final de anillo ha sido criticado de diversas maneras en comparación con los radiales, y algunas de estas preocupaciones podrían explicar la falta de adopción generalizada fuera del Reino Unido.
Los circuitos en anillo pueden seguir funcionando sin que el usuario se dé cuenta de ningún problema si se producen determinados tipos de condiciones de avería o errores de instalación. Esto proporciona robustez frente a fallos y un potencial 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 los instaladores aficionados o los electricistas cualificados en otros países pueden no estar familiarizados con ellas.
La reglamentación 433-02-04 de la BS 7671 exige que la carga instalada se distribuya alrededor del anillo de manera que ninguna parte del cable supere 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 suelen estar ubicadas en el mismo lugar (por ejemplo, la lavadora, la secadora, el lavavajillas, todos al lado del fregadero de la cocina) en un punto que no necesariamente está cerca del centro del anillo. [6] Sin embargo, el hecho de que la capacidad nominal 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 de anillo, si alguna 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.