Por lo general, el cliente es responsable de todos los componentes dentro de la vivienda y conectados directamente a ella, incluidos los conductores dentro del cabezal de intemperie y hasta la unión con los conductores del servicio público. El diseño y dimensionamiento de estos componentes se rige por el Código Eléctrico Nacional (NEC). Los electricistas diseñan y construyen estos sistemas. En muchas zonas, los inspectores locales se encargan de hacer cumplir la normativa. Los conductores del cliente (que abarcan los cables eléctricos conductores de corriente, los cables neutros y los cables de tierra) se dimensionan según los métodos NEC para determinar la carga coincidente prevista. Los disyuntores de protección de cada circuito se dimensionan para garantizar que cualquier corriente que supere la capacidad nominal del conductor, debido a fallos o a una carga excesiva, se interrumpa antes de que se produzcan daños en el conductor o situaciones de peligro de incendio. El panel de disyuntores de servicio, a menudo denominado «el panel» o «la caja de disyuntores», es el recinto que alberga el conjunto de disyuntores de la residencia. El panel incluye un disyuntor principal dimensionado, junto con el cableado de servicio, para la carga máxima coincidente de la residencia. Las cajas de fusibles, que suelen encontrarse en las casas más antiguas, cumplen la misma función protectora que los paneles de disyuntores, pero emplean fusibles de un solo uso en lugar de disyuntores. Los paneles de disyuntores de servicio se conocen generalmente por el tamaño del disyuntor principal. Los tamaños más comunes instalados hoy en día incluyen 100 Amperios (A) y 200A. Los tamaños heredados incluyen 60A y 80A. La toma del contador, que proporciona puntos de conexión para el contador de la compañía eléctrica, se dimensiona en función del tamaño del disyuntor principal. Cuando se añaden nuevas cargas residenciales, la capacidad disponible en los disyuntores existentes, la capacidad del disyuntor principal y los espacios abiertos del panel para los nuevos disyuntores son consideraciones importantes que influyen en los requisitos de actualización eléctrica y los costos relacionados. Puede ser necesario actualizar el cableado doméstico, sobre todo el de estilo tradicional, cuando se actualiza el cuadro de servicio, lo que puede suponer costos significativos. Para el servicio eléctrico residencial, la compañía eléctrica es generalmente responsable de todos los componentes desde la conexión de entrada de servicio hasta los conductores primarios del sistema de distribución. Para algunos servicios residenciales subterráneos, el cliente puede ser responsable de los conductores de servicio en su propiedad hasta el punto de conexión de la compañía eléctrica en un transformador, pedestal de conexión secundaria o poste elevador. Los equipos de los servicios públicos se rigen por el Código Nacional de Seguridad Eléctrica (NESC), que es mucho menos prescriptivo que el NEC en cuanto al dimensionamiento de los equipos. El NESC permite a las compañías eléctricas y a los fabricantes de equipos desarrollar sus propios métodos de clasificación de equipos.  

Históricamente, las prácticas de diseño tanto de los equipos del cliente como de los equipos de las compañías eléctricas han variado significativamente a lo largo del tiempo y según las zonas geográficas. Por ejemplo, en las zonas en las que históricamente se ha dispuesto de gas natural, las cargas eléctricas para calefacción, calentamiento de agua y cocina tienden a ser mucho menos comunes. En consecuencia, el tamaño total de los cuadros y disyuntores suele ser menor y es más probable que sea necesario actualizarlos para la electrificación de los hogares. Debido a la larga vida útil de los equipos de distribución, las prácticas históricas de diseño tienen importantes repercusiones en la actualidad. Gran parte de los equipos que aún están en servicio se diseñaron utilizando prácticas y supuestos habituales en el momento de su construcción. La actualización de las normas de diseño y los métodos de dimensionamiento para las nuevas construcciones y la identificación de formas rentables de superar los desafíos creados por la infraestructura heredada son importantes facilitadores para la adopción de DER y vehículos eléctricos (EV) y la electrificación de los usos finales tradicionalmente atendidos por los combustibles fósiles. El cambio climático también afectará a las prácticas de clasificación térmica de los equipos. La mayoría de las clasificaciones térmicas de los equipos de distribución se basan en suposiciones relacionadas con la temperatura ambiente, el viento, la disipación del calor y otros factores ambientales. Los supuestos utilizados en estos cálculos se basan generalmente en las condiciones más extremas previstas durante una estación determinada. Como consecuencia del cambio climático, se espera que aumenten las temperaturas ambiente estacionalmente elevadas, especialmente durante el verano. Eso podría obligar a las empresas de servicios públicos a reducir la capacidad térmica nominal de los equipos. Las empresas de servicios públicos están empezando a estudiar las modificaciones de las prácticas de clasificación térmica de los equipos y el impacto resultante en la infraestructura y la capacidad. A la hora de evaluar la necesidad de actualizar el servicio eléctrico residencial, las consideraciones principales son el tipo y la antigüedad del panel principal de disyuntores, el tamaño del disyuntor principal y el número de espacios disponibles para disyuntores. Algunos modelos antiguos específicos de paneles de disyuntores o cajas de fusibles pueden ser inseguros debido a fallos de diseño o defectos de fabricación y deben sustituirse si se realiza alguna modificación en el equipo eléctrico doméstico. Los equipos inseguros deben sustituirse independientemente de si el servicio se está actualizando para DER o electrificación, pero una actualización del servicio puede revelar tales condiciones y requiere que se mitiguen.  

Las actualizaciones también pueden ser necesarias si se debe aumentar el tamaño del disyuntor principal o si no hay suficientes espacios disponibles para disyuntores para conectar nuevos equipos. Si el panel del disyuntor principal requiere una actualización para aumentar el tamaño del disyuntor, es probable que la toma del contador también requiera una actualización. Según el NEC 2023, la actualización del panel del disyuntor principal exige la instalación de un dispositivo de protección contra sobretensiones. El NEC proporciona varios métodos para determinar el tamaño requerido del disyuntor principal. La aplicación correcta de estos métodos puede ayudar a los clientes a evitar la necesidad de actualizar el panel del disyuntor principal. Las viviendas más antiguas (especialmente las construidas antes de 1960) o más pequeñas (especialmente las de menos de 1.000 pies cuadrados) tienen muchas más probabilidades de tener paneles de 100A. La capacidad de un edificio para dar servicio a la calefacción eléctrica de espacios y agua, la cocina y el secado de ropa, así como a la carga de VE y a las cargas de las tomas de circuitos derivados existentes, depende del tamaño del equipo, la superficie de la planta y la demanda máxima previa a la reconversión, todos ellos datos de entrada para los cálculos de carga del NEC. Debido a su demanda relativamente alta, las estufas eléctricas pueden ser más difíciles de acomodar en un panel de 100A, dependiendo del tamaño de la vivienda y de la presencia de otros aparatos eléctricos. Si un cuadro eléctrico tiene capacidad suficiente para dar servicio a cargas adicionales, la disponibilidad de una posición de disyuntor abierta puede suponer una limitación. Esta limitación depende tanto del número como del voltaje de los componentes electrificados considerados. Normalmente se necesitan permisos municipales o del condado para aumentar el tamaño del panel. La empresa de servicios públicos suele participar en las ampliaciones del tamaño del panel para reubicar el cable de servicio en la nueva base del contador y trasladar o actualizar el contador y, por lo tanto, dispone de información sobre las nuevas cargas. edificios con paneles más grandes que en edificios que requieren interacciones con las compañías eléctricas para aumentar el tamaño total del servicio eléctrico.  

Este informe proporciona una visión general sobre la importancia de dimensionar adecuadamente los paneles eléctricos y la infraestructura de servicios públicos para facilitar la electrificación residencial y la adopción de recursos energéticos distribuidos (DER), como la energía solar fotovoltaica y el almacenamiento de energía. Este trabajo, financiado por la Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables del Departamento de Energía de EE. UU., destaca la necesidad de actualizar las prácticas de diseño y los estándares para adaptarse a las nuevas demandas energéticas y tecnologías emergentes. El informe señala que las prácticas históricas de diseño para equipos tanto del lado del cliente como de la utilidad han variado significativamente a lo largo del tiempo y según la geografía. En áreas donde el gas natural ha sido común, las cargas eléctricas para calefacción y agua caliente son menos frecuentes, lo que resulta en paneles y breakers de menor tamaño que a menudo requieren actualización para la electrificación del hogar. Además, se discute cómo la adopción de DER y tecnologías de electrificación residencial impacta en los componentes de infraestructura, como transformadores y conductores de servicio, que deben ser dimensionados adecuadamente para satisfacer las nuevas demandas. El informe también aborda la conexión de DER para proporcionar energía de respaldo durante cortes de energía. Se menciona el uso de interruptores de transferencia inteligentes que permiten desconectar automáticamente del sistema de distribución y gestionar los DER para ofrecer energía a los hogares. Estas configuraciones modernas pueden incluir conexiones para DER en el lado del cliente del interruptor de transferencia, optimizando así el uso de la energía generada. En resumen, el documento enfatiza la necesidad de actualizar los estándares de diseño y los métodos de dimensionamiento para facilitar la adopción de tecnologías limpias y la electrificación de usos que tradicionalmente dependían de combustibles fósiles. 

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