Alimentación eléctrica de equipos AC
Temporada extrema y la prueba de fuego para los equipos
Esta semana fue una de temperaturas históricas. En Torreón se alcanzaron 45.7 grados centígrados, un récord absoluto. En Hermosillo se andan acercando a los cincuenta. El calor extremo nos da mucho negocio, pero también es la prueba de fuego para los equipos de aire acondicionado. Cuando todo mundo enciende su aire al mismo tiempo, se saturan las cargas eléctricas, caen los voltajes y vienen los problemas.
Los equipos Frikko están preparados: los semiconductores y la parte electrónica están diseñados para superar temperaturas extremas y variaciones de voltaje. Pero las etiquetas amarillas que ves en los equipos, esas pruebas de laboratorio, están hechas a 35 grados centígrados, que es el promedio del país. Cuando la temperatura supera eso, la capacidad y la eficiencia pueden bajar un poco. Lo que marca la diferencia es tu mano de obra como técnico profesional, especialmente en la parte de alimentación eléctrica.
La norma: artículo 440 y circuitos independientes
La norma establece que las cargas de fuerza, es decir los equipos con motores o motocompresores como los aires acondicionados, siempre deben tener circuitos independientes con su propia tierra física. Eso es lo primero.
Dentro de la instalación de una casa tienes el circuito derivado, que es tu centro de carga interno que distribuye las cargas eléctricas. Afuera está el alimentador, el general donde está el medidor. La norma determina que si la caída de tensión desde el derivado a la carga que estás instalando es mayor al 3%, debes hacer un ajuste de calibre de cableado. Si la referencia es desde el alimentador general, la caída no debe superar el 5%.
Ojo: no es por un valor absoluto de voltios. Si alguien te dice "tengo una caída de 5 voltios", eso no necesariamente es un problema. Tienes que dividir ese diferencial entre el voltaje de referencia y multiplicar por cien. Si el resultado es mayor al 3% o al 5%, entonces sí hay que cambiar el cableado.
Cómo detectar un problema de caída de voltaje
Cuando los problemas se presentan, la gente es muy puntual: "me falla el equipo a las tres y media de la tarde" o "se apaga en la noche". La pregunta obligada es: cuántos equipos tienes instalados. Si te dicen cinco equipos o siete toneladas encendidas simultáneamente, muy probablemente sea un problema de caída de voltaje.
Siempre que vayas a revisar una caída de voltaje, tienes que encender todas las demás cargas. Si con todo encendido la caída supera el 3% o 5%, toca cambiar el cableado. A lo mejor ese cableado tiene diez o quince años y ya perdió capacidad por sobrecalentamiento acumulado.
La tecnología inverter es la más vulnerable al bajo voltaje
Los equipos inverter se ven más afectados por las variaciones de voltaje, particularmente por los bajos voltajes. Los equipos monofásicos trabajan en un rango de operación de 220 a 240 voltios, o de 208 a 259 voltios. Antes de instalar cualquier equipo, revisa primero las condiciones eléctricas de la vivienda. No es tu responsabilidad directa, pero sí es parte de la responsabilidad que debes tener como técnico.
El cliente siempre te va a decir "no enciendo todos los equipos al mismo tiempo". Eso no es cierto. Con estas temperaturas extremas, todo mundo tiene los aires encendidos al cien por ciento.
Termomagnéticos: siempre nuevos, siempre de buena calidad
Cualquier equipo de aire acondicionado nuevo necesita un termomagnético nuevo de buena calidad. En el último mes hemos tenido muchos casos que parecían problemas de garantía y resultaron ser térmicos de mala calidad o expuestos a la intemperie. Cuando no hay espacio en los centros de carga, se instalan termomagnéticos afuera, y con estas temperaturas se empiezan a botar solos o fallan en una de las dos fases.
Aunque el cliente te diga "tiene cinco años pero se ve nuevecito", cámbialo. Tenemos que garantizar que la protección funcione.
Cálculo de ampacidad y del termomagnético
Para calcular la ampacidad de un equipo convencional, tomas el RLA del compresor (el motor más grande), lo multiplicas por 1.25, y le sumas el amperaje de los ventiladores del condensador y evaporador. Ese es el consumo máximo esperado.
Para el termomagnético, tomas el RLA del compresor, lo multiplicas por 1.75, sumas los ventiladores, y te vas al valor comercial inmediato superior. La protección no debe exceder el 175% ni ser mayor al 225% de la corriente nominal del compresor. Lo que buscamos es que si hay un fallo a tierra o cortocircuito, el térmico bote. No sobredimensiones el térmico por miedo o por duda, porque entonces no va a funcionar como protección cuando lo necesites.
Calibre 12 mínimo: lo que dice la norma
Hay un tabú con los equipos inverter eficientes. Internamente traen calibre 14 y el técnico piensa "pues si el equipo solo consume 3 o 4 amperes en régimen, con calibre 14 alcanza". Sí, la ampacidad del calibre 14 soporta esos amperes. Pero la norma es clara: para cargas de fuerza con motocompresor hermético, el calibre mínimo es el 12 AWG, cobre THW, a 75 grados centígrados. De ahí partes para hacer tu cálculo de caída de voltaje.
Factor de corrección por temperatura ambiente
La tabla de ampacidades de la norma está hecha a 30 grados centígrados. Si estás en Mexicali a 41-45 grados, tienes que aplicar factores de corrección. Para un cable calibre 12 THW a 75 grados, la tabla dice 25 amperes de ampacidad. Pero al corregir por temperatura ambiente de 41-45 grados, multiplicas por 0.82, y te queda en 20.5 amperes.
Todavía hay otra tabla (artículo 310.15.2.b) que te pide un segundo factor de corrección. Multiplicas lo anterior por 0.93. Resultado: de los 25 amperes originales te quedan solo 19 amperes de capacidad real. Y todavía falta la corrección por agrupamiento si metes varios conductores en una misma tubería.
Conductores en tubería: respetar el espacio de enfriamiento
La tabla del capítulo 10, artículo 440, indica cuántos conductores puedes meter en una canalización. Con un solo conductor, tienes 53% de espacio para el cable y el resto para enfriamiento. Con dos conductores, 31% de espacio. Con más de dos, solo 40%. Si no respetas esos valores, el cable se sobrecalienta y pierdes ampacidad.
Tierra física: varilla independiente, nunca al neutro
Para garantizar la garantía del equipo (ocho años en compresor, un año en partes eléctricas para inverter y convencional, dos años para comercial ligero), pedimos una varilla de tierra física independiente. El tabú es que "el neutro ya está aterrizado a la varilla afuera". Sí, allá afuera sí. Pero si cuelgas la tierra del equipo al neutro dentro de la casa, la corriente de falla va a buscar un camino que no es el adecuado. No va a funcionar la protección ni se va a disipar el fallo a tierra correctamente. La varilla debe ser totalmente independiente.
El calibre del conductor de tierra física se determina según el tamaño del termomagnético. La tabla del artículo 250-122 lo establece así: termomagnético de 15 a menos de 20 amperes, cable calibre 14. Termomagnético de 20 amperes, calibre 12. Termomagnético de 30 a 60 amperes, calibre 10.
Colores de cables: orden en la instalación
Aunque no están en la norma mexicana sino en el código eléctrico de Estados Unidos, usar los colores correctos te da orden. En sistema monofásico 220/240: fase uno negro, fase dos rojo, neutro gris o blanco, tierra verde o verde con amarillo. En trifásico: negro, rojo, azul, neutro blanco, tierra verde o verde con amarillo (también se permite cable desnudo en trifásico). Pero siempre revisa con tu multímetro, porque no puedes garantizar que hayan respetado el código de colores.
Terminales y empalmes: donde se esconden las fallas
Los falsos contactos dañan tarjetas. Los empalmes mal hechos dañan tarjetas. Usa terminales planas con guasa y tornillo bien ajustado en los minisplit. En la unidad exterior del inverter, usa terminales apropiadas y un pelador adecuado para respetar todos los hilos del conductor.
Para empalmes, la norma no permite el tape negro a temperaturas superiores a 30-35 grados centígrados. Si tienes que empalmar un cable calibre 4 en dos tramos de 20 metros, poncha con un aislante que soporte la misma temperatura que el cable (75 o 90 grados). Usa empalmes ponchados con aislante adecuado o con soldadura. A la intemperie, el tape negro se degrada y con un jaloncito se separa, causando cortocircuitos al cabo de uno o dos años.
Cómo saber si un cable está sobrecargado
Revisa físicamente las terminales: si tienen color negro, hay sobrecalentamiento y ese cableado se tiene que cambiar. Para confirmarlo, enciende las cargas de aire acondicionado y mide voltajes con el multímetro en ambos extremos. Calcula el porcentaje de caída de voltaje. Si supera el 3% o 5%, toca cambiar el calibre del cableado.
Las variaciones de CFE no queman equipos (casi nunca)
Existe el tabú de que "las tarjetas fallan por culpa de CFE y sus apagones". La realidad es que cuando el inverter detecta variación de voltaje dentro de sus ciclos de 60 segundos, marca un código de error. Una vez que se estabiliza la red, borras el código reseteando el termomagnético y listo. Esas variaciones normales no queman equipos. Si hubiera una sobrecorriente severa, como un rayo, podría dañarse un varistor o un fusible en la tarjeta, pero esos componentes son reparables.
Los compresores inverter casi nunca se ven afectados. Lo que se daña son componentes específicos de la tarjeta como optoacopladores o capacitores, y hoy en día son reparables. En los cursos presenciales nos sorprendió ver cuántos técnicos e ingenieros electrónicos ya están reparando tarjetas exitosamente.
Diferencia en cálculo eléctrico entre convencional e inverter
En el convencional, usas el RLA del compresor como referencia. En el inverter, la norma todavía no contempla el variador de frecuencia. Lo que sí encuentras en la etiqueta amarilla es el amperaje del conjunto (unidad interior más exterior). Ese amperaje siempre es mayor en un inverter que en un convencional de la misma capacidad, porque refleja el consumo cuando el variador de frecuencia trabaja a su carga máxima. Un equipo convencional de una tonelada puede marcar 5 amperes; el inverter equivalente marca 7.2 amperes. Por eso el termomagnético para un inverter debe ser una fracción mayor.
Nunca conectes un aire al contacto de la pared
Ninguna carga de fuerza debe conectarse a un contacto doméstico. Los contactos domésticos en el mejor de los casos soportan 10 o 15 amperes, y en ese mismo circuito puedes tener refrigerador, microondas, secadora. Un equipo de una tonelada a 110/127 voltios ronda entre 10 y 11 amperes. Siempre maneja tu aire acondicionado con un termomagnético independiente, incluso si el equipo trae clavija.
Caída de tensión según distancia
A partir de cuántos metros existe caída de tensión depende del amperaje. Para un equipo de una tonelada a 5 metros con calibre 12, no hay problema. A 10 metros con calibre 12, tampoco. Pero cuando llegas a 20 o 30 metros, no asumas que "con un diez alcanza". Haz el cálculo. Siempre hay que calcular, sobre todo cuando vas sumando cargas de aires acondicionados y necesitas dimensionar el alimentador al centro de carga derivado.
