Cableado eléctrico en América del Norte

Cableado eléctrico en Norteamérica sigue las regulaciones y estándares aplicables en el lugar de instalación. También está diseñado para proporcionar un funcionamiento adecuado y también está influenciado por la historia y las tradiciones del lugar de instalación.

El Código Eléctrico Nacional de EE. UU. se aplica a muchas áreas de EE. UU. donde las autoridades estatales, del condado o locales lo han adoptado. Para el cableado eléctrico en Canadá, el Código Eléctrico Canadiense es una norma muy similar publicada en Canadá por la Asociación Canadiense de Normas.

Terminología

Aunque gran parte de la terminología de campo de los electricistas coincide con la de los códigos eléctricos, los usos pueden variar:

• Neutral alambre es el conductor de retorno de un circuito; en sistemas de cableado de construcción, el alambre neutral está conectado a tierra en un solo punto. Los estándares norteamericanos afirman que el neutral no es conmutado ni fusionado excepto en circunstancias muy definidas. El neutral está conectado al grifo central del transformador de la empresa eléctrica de un sistema de fase dividida, o el centro de la conexión de wye de un sistema de potencia de polifase.

Los códigos eléctricos de los Estados Unidos requieren que el neutral esté conectado a la tierra en el "panel de servicio" solamente y en ningún otro punto dentro del sistema de cableado de edificio. Formalmente, el neutral se llama el "conductor en tierra"; a partir del NEC 2008, los términos "conductor neutro" y "punto neutro" se han definido en el Código para ajustarse a lo que había sido uso común.

• Caliente es cualquier línea o conductor neutro (anchura o de otro modo) conectado con un sistema eléctrico que tiene potencial eléctrico en relación con el suelo eléctrico o la línea a neutral.
• Terreno es un conductor de seguridad con un camino de baja impedancia hacia la tierra. A menudo se llama el "cable de tierra", o terreno de seguridad. O es desnuda o tiene aislamiento verde.
• Legislatura como en "pista caliente" se refiere a uno de los múltiples caliente conductores en un sistema eléctrico. El servicio comercial residencial y pequeño más común en Canadá y EE.UU., una sola fase de división, 240 V, cuenta con unas piernas neutrales y dos calientes, 240 V entre sí, y 120 V cada una al neutral. El sistema de tres fases más común tendrá tres patas calientes, 208 V entre sí y 120 V cada una al neutral. Un sistema de alto-leg delta antiguo, pero todavía ampliamente utilizado utiliza tres fases con 240 voltios de fase a fase para cargas motoras, y 120 voltios para cargas de iluminación mediante un transformador con tapa central; dos de las fases son 120 voltios a neutral. La tercera fase, la "pierna alta" del sistema (también conocida como la "pierna doble"), tiene 208 V a neutral y no se utiliza generalmente para conexiones de una sola fase, así que es de color distintivo. Para instalaciones comerciales más grandes, 277/480 V o 347/600 V tres fases es común.
• An Fuera es definido por el NEC como "un punto en el sistema de cableado en el que se toma corriente al equipo de utilización". Esta definición incluye receptáculos, iluminación, motores, etc. Los interruptores ordinarios controlan pero no consumen electricidad, y por lo tanto no se definen como puntos de venta en este sentido.

Códigos y normas eléctricas

El Código Eléctrico Nacional (NEC) especifica métodos y materiales de cableado mínimos aceptables para muchos estados y municipios de EE. UU. Está patrocinado por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) y se ha revisado periódicamente desde 1897. Las jurisdicciones locales generalmente adoptan el NEC u otro código publicado y luego distribuir documentos que describan cómo los códigos locales varían de los códigos publicados. Los gobiernos no pueden distribuir el NEC por motivos de derechos de autor, aunque las partes que se han adoptado como ley no están sujetas a derechos de autor.

El propósito del NEC es proteger a las personas y la propiedad de los peligros que surgen del uso de la electricidad. El NEC no es un código eléctrico de ninguna jurisdicción per se; más bien, es un trabajo influyente de estándares que los legisladores locales (por ejemplo, miembros del concejo municipal, legisladores estatales, etc., según corresponda) tienden a utilizar como guía al promulgar códigos eléctricos locales. La NFPA establece que los extractos citados del Código Eléctrico Nacional deben tener un descargo de responsabilidad que indique que el extracto no es la posición completa y autorizada de la NFPA y que se debe consultar el documento NEC original como referencia definitiva.

Las construcciones nuevas, adiciones o modificaciones importantes deben seguir el código correspondiente a esa jurisdicción, que no es necesariamente la última versión del NEC. Las regulaciones en cada jurisdicción indicarán cuándo un cambio en una instalación existente es tan grande que luego debe reconstruirse para cumplir con el código eléctrico vigente. Generalmente no es necesario cambiar las instalaciones existentes para cumplir con los nuevos códigos.

Otros requisitos del código varían según la jurisdicción de los Estados Unidos. En muchas zonas, el propietario de una vivienda, por ejemplo, puede realizar el cableado doméstico de un edificio que ocupa; esto puede incluso ser el cableado completo de una casa. Algunas ciudades tienen reglas más restrictivas y exigen que las instalaciones eléctricas las realicen electricistas autorizados. El trabajo será inspeccionado por una autoridad designada en varias etapas antes de obtener el permiso para energizar el cableado de la empresa eléctrica local; el inspector puede ser un empleado del estado o la ciudad, o un empleado de una empresa de suministro eléctrico.

Para el cableado eléctrico en Canadá, el Código Eléctrico Canadiense es una norma muy similar publicada en Canadá por la Asociación Canadiense de Normas desde 1927.

Convenciones de diseño e instalación

Para cableado residencial, algunas reglas básicas dadas en el NEC son:

• Los terminales para el conductor neutral (calentado) en general, y para receptáculos, enchufes y conectores específicamente, se requieren para ser sustancialmente blanco en color [NEC 200.9, NEC 200.10 (B)], y si el terminal en sí no es visible, el agujero que conduce a él debe ser marcado con la palabra "blanco" o la letra "W". Enchufes de lámpara de base de Edison (llamados dispositivos de concha de tornillo en el NEC) se requiere que el conductor neutral se adjunte a la concha de tornillo exterior [NEC 200.10(C)]. En la práctica real, el terminal neutral es de color plata, la línea y los terminales de carga son de latón o (rarely) pintado negro), y el tornillo de tierra es generalmente de color verde. Un electricista mnemónico común utiliza para recordar qué alambre va a qué terminal es "blanco a luz... negro a latón... verde a verde".
• Fase alambre en un circuito puede ser cualquier color que no sea verde, gris o blanco (ya sean colores sólidos o rayas). Los colores comunes son negro, rojo, azul, marrón, amarillo y naranja (delta de pierna alta) alambre aislado, a veces otros colores. Se aplican excepciones específicas, como un cable corriendo a un interruptor y espalda (conocido como un viajero) donde el alambre blanco será la alimentación de alambre caliente que cambia. Otro es para un cable utilizado para alimentar una salida para 250 aparatos VAC que no necesitan un neutral, allí el blanco está caliente. En ambos casos el alambre blanco debe ser identificado como caliente, generalmente con cinta negra dentro de cajas de unión.
• El neutral alambre es identificado por alambre gris o aislado blanco, tal vez usando rayas o marcas.
• Con cable de la lámpara el alambre de acanalamiento es el neutral, y el alambre liso es el caliente. NEC 2008 400.22(f) permite la marcación de superficie con tiras blancas en la superficie del cordón de la lámpara. Con cable transparente el alambre caliente es de color cobre, y el neutral es de color plata.
• El alambre de tierra del circuito puede ser descalzo o identificado alambre aislado de verde o verde con rayas amarillas. Todos los sistemas metálicos en un edificio deben ser unidos al sistema de edificación, como agua, gas natural, tubería HVAC y otros.
• Los alambres más grandes generalmente están amueblados sólo en negro; estos alambres negros pueden ser debidamente identificados con pintura o cinta adecuada.
• Todo cableado en un circuito excepto por los cables que forman parte de un dispositivo o dispositivo debe ser del calibre requerido o mayor. Los alambres de diferentes tamaños se pueden utilizar en la misma pista de carreras siempre y cuando estén aislados para el máximo voltaje de cualquiera de estos circuitos.
• El Código da reglas para calcular la carga de circuitos y la máxima amabilidad.
• La protección del interrumpidor del circuito terrestre (GFCI) es necesaria en los recipientes en lugares húmedos y lugares donde existe un camino fácil para que la corriente de falla viaje a la tierra. Esto incluye todos los receptáculos destinados al servicio de superficies de cocina, espacios de arrastre a nivel de grado o inferior, sótanos, garajes y edificios accesorios, baños, zonas de lavandería, dentro de 6 pies del borde exterior de una bañera de lavabo o cabina de ducha, así como al aire libre. Hubo excepciones previas para los refrigeradores porque la desconexión no deseada podría causar el despojo de los alimentos y los desechos de basura. En su lugar, para refrigeradores y otros aparatos semipermanentes en sótanos y zonas húmedas, se utilizó un receptáculo dedicado no-GFCI único. A partir del 2020 NEC esta excepción ya no existe y aquellos dispositivos en los que están obligados a tener protección de GFCI cuando sea necesario. Los outlets de dos hilos que no tienen conductor de tierra pueden ser protegidos por un GFCI o una corriente superior del recipiente y deben ser etiquetados como "No Equipment Ground" y "GFCI Protected". La mayoría de los receptáculos GFCI permiten la conexión y proporcionan protección GFCI para los receptáculos conectados de aguas abajo. Los recipientes protegidos de esta manera o con un interruptor GFCI deben ser etiquetados "GFCI protected". (Fuera de América del Norte estos se denominan un "dispositivo corriente-residual" o RCD.)
• Arc-Fault Circuit Interrupter (AFCI) protección es necesaria para proteger casi todas las áreas terminadas de un hogar con excepción de los baños. Este dispositivo, que puede ser un interruptor o la primera salida en un circuito, está diseñado para detectar el arcing eléctrico peligroso en el cableado del circuito de ramas, así como en cables y enchufes. Un dispositivo AFCI está diseñado para viajar rápidamente cuando detecta arcing potencialmente peligroso que podría iniciar un incendio, pero no tropezar con arcing inofensivo como parte de la operación normal de dispositivos tales como motores.
• La mayoría de los circuitos tienen los componentes metálicos interconectados con un alambre de tierra conectado a la tercera, el canto redondo de un enchufe, y a cajas de metal y chasis de electrodoméstico.
• Furnaces, calentadores de agua eléctrica, bombas de calor, unidades centrales de aire acondicionado, secadores eléctricos, estufas eléctricas o cocineros, y construidos en hornos de microondas deben estar en circuitos dedicados.
• El código proporciona reglas para el tamaño de cajas eléctricas para el número de cables y dispositivos de cableado en la caja.

Lo anterior es sólo una breve descripción general y no debe utilizarse como sustituto del Código Eléctrico Nacional actual.

Comparación de las prácticas estadounidenses con otros países

Las prácticas de cableado eléctrico se desarrollaron en paralelo en muchos países a finales del siglo XIX y principios del XX. Como resultado, se desarrollaron variaciones nacionales y regionales que siguen vigentes. (ver Código Eléctrico Nacional, cableado eléctrico, cableado eléctrico en el Reino Unido). Algunos de estos se conservan por razones técnicas, ya que la seguridad de los sistemas de cableado depende no sólo del código de cableado sino también de las normas técnicas para los dispositivos, materiales y equipos de cableado.

La conexión a tierra de los circuitos de distribución es una diferencia notable en la práctica entre los sistemas de cableado de los Estados Unidos y los de otras regiones. Desde principios de la década de 1960, el cableado en construcciones nuevas ha requerido un conductor de puesta a tierra separado que se utiliza para unir (conectar eléctricamente) todas las partes de una instalación eléctrica que normalmente no transportan corriente. Los aparatos portátiles con carcasa metálica también tienen un conductor de conexión en el cable flexible y un enchufe que los conecta al sistema de distribución. El conductor de retorno del circuito (neutro) también está conectado a tierra únicamente en el panel de entrada de servicio; no se permiten otras conexiones de neutro a tierra, a diferencia de las regulaciones en otras partes del mundo.

Los circuitos de receptáculos de iluminación y energía en los sistemas norteamericanos suelen ser radiales desde un panel de distribución que contiene disyuntores para proteger cada circuito derivado. La clasificación más pequeña del circuito derivado es de 15 amperios y se utiliza para receptáculos e iluminación de uso general. A menudo, se utilizan circuitos de 20 amperios para iluminación y receptáculos de uso general. En la construcción residencial, los circuitos derivados para clasificaciones más altas generalmente están dedicados a un aparato, por ejemplo, aparatos de cocina fijos, secadoras eléctricas y aires acondicionados. Los receptáculos de iluminación y de uso general son de 120 voltios CA, y los dispositivos más grandes se alimentan mediante circuitos monofásicos de tres cables a 240 voltios.

En la construcción comercial, a menudo se utilizan circuitos trifásicos. Las configuraciones trifásicas comunes dentro de un edificio son 208 V/120 V en estrella, 120/240 en delta con toma central y 480 V/277 V en estrella. La iluminación suele alimentarse de 277 V o 120v.

Países como México pueden adoptar la norma NFPA como su código eléctrico nacional, con enmiendas locales similares a las de las jurisdicciones de los Estados Unidos. El Código Eléctrico Canadiense, si bien se desarrolló independientemente del código NFPA, es similar en alcance e intención al NEC de EE. UU., con sólo variaciones menores en los detalles de los requisitos técnicos; La armonización de los códigos CEC y NEC tiene como objetivo facilitar el libre comercio entre los dos países.

Métodos de cableado

La mayoría de los circuitos en las construcciones domésticas y comerciales livianas modernas de América del Norte están cableados con un cable con revestimiento no metálico (NM) del tipo designado. Este tipo de cable es el menos costoso para un tamaño determinado y es apropiado para aplicaciones en interiores secos. La denominación NM XX-Y indica, respectivamente, el tipo de revestimiento (en este caso, no metálico), el tamaño de los conductores principales y el número total de conductores del circuito (excluido el conductor de puesta a tierra). Por ejemplo, el cable NM 14-2 contiene tres conductores (dos más uno de tierra) de calibre 14, un tamaño que se utiliza normalmente para circuitos protegidos a 15 amperios. Los circuitos con corrientes más grandes (como hornos eléctricos, calentadores de agua, acondicionadores de aire o subredes a paneles de circuitos adicionales) tendrán conductores más grandes. No todas las jurisdicciones de EE. UU. permiten el uso de cables con cubierta no metálica. El NEC no permite el uso de cables NM en estructuras grandes, resistentes al fuego o de gran altura.

En el cable tipo NM, el aislamiento del conductor está codificado por colores para su identificación, generalmente un conductor de conexión a tierra negro, uno blanco y uno desnudo. El Código Eléctrico Nacional (NEC) especifica que el conductor negro representa el conductor caliente, con voltaje significativo a tierra; el conductor blanco representa el conductor identificado o neutro, cerca del potencial de tierra; y el conductor desnudo/verde, el conductor de puesta a tierra de seguridad que normalmente no se utiliza para transportar corriente del circuito. Los cables se pueden cambiar de color, por lo que estas reglas generalmente se exceptúan. En aplicaciones de 240 voltios que no requieren un conductor neutro, el cable blanco se puede usar como segundo conductor caliente, pero se debe volver a colorear con cinta adhesiva o mediante algún otro método. Los cables de conexión de equipos flexibles de cuatro hilos tienen el rojo como cuarto color; A diferencia de las prácticas europeas más antiguas, la codificación de colores en los cables flexibles es la misma que en el cableado fijo.

En el ámbito comercial e industrial, el cable NM no cerrado a menudo está prohibido en ciertas áreas o en su totalidad (dependiendo del uso del edificio y de los códigos de construcción locales/estatales). Por lo tanto, casi nunca lo utilizan los contratistas eléctricos comerciales. La mayor parte del cableado se coloca en conductos no flexibles, generalmente EMT, debido a su costo y durabilidad. Es posible que se requiera rigidez para ciertas áreas y, además, es posible que se requieran accesorios de bloqueo de vapor en áreas donde existe riesgo de incendio o explosión (como estaciones de servicio, fábricas de productos químicos, silos de granos, etc.). Se puede usar PVC donde se tiende el cable. bajo tierra o donde se verterá el hormigón. Un banco de conductos suele estar hecho de múltiples conductos de PVC revestidos de hormigón. FMC o Flex se utiliza cuando EMT u otro conducto no flexible no es práctico o para tramos cortos, conocidos como "látigos", hacia luces u otros dispositivos. Para los circuitos de energía, la codificación de colores utiliza los mismos colores que la construcción residencial y agrega los cables adicionales utilizados para los sistemas trifásicos. El negro, el rojo y el azul se utilizan para los cables calientes y el blanco se utiliza como cable neutro en un circuito de 120/208 V. El marrón, el naranja y el amarillo se utilizan como cables calientes y el gris como cable neutro en 277/480 V. Para la conexión a tierra, independientemente del voltaje, se utiliza el verde (o un cable pelado).

En los Estados Unidos se utilizan otros tipos de sistemas de cableado para el cableado de edificios; Estos incluyen cables blindados de metal corrugado, cables con aislamiento mineral, otros tipos de cables de alimentación y varios tipos de conductos eléctricos. En aplicaciones industriales, los cables se pueden tender en bandejas portacables. El cable tipo TC está especialmente diseñado para su uso en sistemas de bandejas. Se aplican reglas de cableado especiales en ubicaciones húmedas o corrosivas y en ubicaciones que presentan riesgo de explosión. Los materiales de cableado para uso en los Estados Unidos generalmente deben fabricarse y probarse según los estándares de producto establecidos por NEMA y Underwriters Laboratories (UL) y deben llevar marcas de aprobación como las establecidas por UL.

Los tipos de cableado aprobados pueden variar según la jurisdicción. No todos los métodos de cableado aprobados en NEC se aceptan en todas las áreas de los Estados Unidos.

Tipos de cables

Los tipos de cables para las prácticas de cableado de América del Norte están definidos por estándares emitidos por Underwriters Laboratories, la Asociación Canadiense de Estándares, la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales, la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos y la Asociación de Ingenieros de Cables Aislados.

XHHW significa "XLPE (que a su vez es una abreviatura de cross(X)-lpolietileno entintado) Altaalta resistencia al calor resistente al agua." XHHW es una designación para un material de aislamiento específico, clasificación de temperatura y condición de uso (adecuado para lugares húmedos) para alambres y cables eléctricos.

Los cables con aislamiento XHHW se utilizan comúnmente en los sistemas de distribución eléctrica de corriente alterna (CA) de edificios e instalaciones comerciales, institucionales e industriales, generalmente a niveles de voltaje (diferencia de potencial o fuerza electromotriz) que oscilan entre 110 y 600 voltios. Este tipo de aislamiento se utiliza tanto para conductores de cobre como de aluminio, que son sólidos o trenzados, según el tamaño.

De acuerdo con el estándar 44 de Underwriters Laboratories (UL), el aislamiento XHHW es adecuado para su uso en lugares secos de hasta 90 °C (194 °F) o húmedos de hasta 75 °C (167 °F).

El aislamiento XHHW-2, que es similar al XHHW, es adecuado para su uso en lugares secos o húmedos hasta 90 °C (194 °F).

THWN significa "Thermoplástico resistente al calor y al agua Recubierto de nailon." THWN es una designación para un material de aislamiento específico, clasificación de temperatura y condición de uso (lugares húmedos) para alambres y cables eléctricos.

THHN significa "Thermoplástico Altoalto Hresistente al N recubierto de nailon." THHN es una designación para un material de aislamiento específico, clasificación de temperatura y condición de uso (adecuado para lugares secos y húmedos) para alambres y cables eléctricos.

El cable con aislamiento THWN o THHN se usa comúnmente en los sistemas de distribución eléctrica de CA en toda América del Norte, generalmente en niveles de voltaje de 110 a 600 voltios. Este tipo de aislamiento se utiliza tanto para conductores de cobre como de aluminio, que son sólidos o trenzados, según el tamaño. Muchos cables tienen clasificación THWN y THHN y son adecuados para su uso en lugares secos de hasta 90 °C (194 °F) o húmedos de hasta 75 °C (167 °F).