Parte 33 · Clase 321 de 830

ARQ-321 · Abastecimiento eléctrico y tableros

Parte 33 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.19.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-320, ARQ-281, ARQ-169. Sin calendario. Casos, observaciones y parámetros ficticios salvo antecedentes atribuidos. Material educativo; revisión externa especializada pendiente.

Pregunta central

¿Cómo organizar el abastecimiento y los tableros de un edificio sin confundir energía consumida, potencia activa, potencia aparente y capacidad disponible?

Resultado y continuidad

La parte de climatización terminó con servicio, consumo y estados. Esta clase abre ELEC-CARGAS-01, un sistema sinusoidal ficticio, y ELEC-ESTADOS-01, una tabla independiente de simultaneidad. Construirás un esquema unilineal conceptual y un balance de potencias. No se dimensionan conductores, interruptores, acometidas o tableros ni se intervienen circuitos.

1. Una instalación se entiende por funciones y fronteras

El abastecimiento conecta una fuente con los servicios del edificio mediante distribución, seccionamiento, protección, medida y control. Un esquema unilineal representa relaciones eléctricas de forma simplificada; no sustituye planos de trazado, especificaciones, cálculos o documentación de ejecución.

La arquitectura debe prever ubicaciones, accesos, rutas y compatibilidad con otros sistemas. El equipo eléctrico determina la solución dentro de sus competencias. La decisión de situar un tablero puede afectar mantenimiento, crecimiento, exposición y continuidad del servicio, no solo disponibilidad de un paño de muro.

El catálogo RIC de SEC organiza materias como tableros, demanda, protección, puesta a tierra y puesta en servicio [SERV-RIC-LOC]. En esta entrega se pudo recuperar el localizador indexado, no verificar íntegramente el articulado y sus PDF. Por ello no se atribuyen a esa referencia dimensiones, ajustes ni condiciones normativas concretas.

2. Potencia y energía no son intercambiables

La potencia activa P expresa la tasa media de transferencia de energía útil o disipada dentro de una frontera. Su integral temporal da energía. Un registro de 20 kWh no identifica por sí solo el máximo de potencia ni su distribución durante el período.

La potencia instalada agrega valores nominales bajo sus definiciones. La demanda describe lo requerido o medido en un estado. La capacidad disponible pertenece a fuentes, equipos y condiciones de operación. No se obtienen las tres sumando etiquetas sin revisar simultaneidad y significado.

En edificios con respaldo, parte de las cargas puede pertenecer a otra frontera operativa. Eso no autoriza a considerarla independiente si comparte un elemento común. El diagrama debe mostrar dependencias: qué fuente alimenta qué distribución y bajo qué estado, sin asignar probabilidades de disponibilidad inexistentes.

3. Introducir el desfase en corriente alterna

Para tensión y corriente sinusoidales de igual frecuencia, el producto instantáneo varía en el tiempo. Su promedio resulta P = V_rms·I_rms·cosφ, donde φ es el desfase. La sección de OpenStax sobre potencia alterna desarrolla esta relación [SERV-AC]. Los valores eficaces no son los valores máximos de la onda.

La potencia aparente se define en este modelo como S = V_rms·I_rms; la reactiva como Q_e = V_rms·I_rms·sinφ. Así, S² = P² + Q_e². Utilizamos Q_e para no confundirla con caudal o calor de otros capítulos. Sus unidades se expresan convencionalmente en VA y var, respectivamente.

El factor de potencia es P/S. Estas relaciones simples pertenecen al régimen sinusoidal adoptado. Cargas con distorsión requieren una definición y análisis más amplios; no se afirma que cualquier instalación real se describa solo mediante un ángulo.

4. Resolver dos cargas simultáneas

ELEC-CARGAS-01 conecta dos cargas al mismo sistema ideal. La primera consume 3 kW activos, con factor 0,80 y componente reactiva inductiva. La segunda consume 2 kW activos, con factor uno. Son datos ficticios; no identifican equipos comerciales.

Para la primera, S₁=3/0,80 = 3,75 kVA. La reactiva es Q_e1 = √(3,75²−3²) = 2,25 kvar. La segunda tiene S₂ = 2 kVA y Q_e2 = 0. Las componentes conjuntas son P = 5 kW y Q_e = 2,25 kvar.

Por tanto, S_total = √(5²+2,25²) = 5,482928 kVA, y factor conjunto 0,911922. No corresponde sumar 3,75 + 2 = 5,75 y llamarlo el valor aparente exacto del conjunto. Tampoco se promedian 0,80 y uno: los pesos y las componentes importan.

Figura 321. Se suman las componentes activa y reactiva de cargas simultáneas. El triángulo corresponde al modelo sinusoidal, no a un cálculo completo de una instalación.

5. Una corriente calculada no selecciona una protección

Si la tensión eficaz del caso fuera 230 V, expresamente ficticia para el ejercicio, el cociente S/V daría aproximadamente 23,839 A. Esa operación no considera todos los fenómenos, condiciones térmicas, fallas, instalación y requisitos necesarios para elegir componentes.

No se utiliza el número para recomendar una sección de cable o un ajuste. La capacidad de transportar corriente, la caída de tensión, el comportamiento ante fallas y la coordinación de protección son preguntas diferentes. Una sola división no las resuelve.

La separación es pedagógica: calcular una magnitud debe mejorar la comprensión sin ampliar indebidamente la conclusión. El estudiante debe poder explicar qué se verificó y qué información debería entregar al especialista, manteniendo el límite entre coordinación arquitectónica y proyecto eléctrico habilitado.

6. Conservar la simultaneidad

ELEC-ESTADOS-01 contiene tres servicios A, B y C con potencias activas por estado: A = [4, 1, 2], B = [1, 5, 1] y C = [2, 2, 3] kW. Los totales simultáneos son [7, 8, 6]. El máximo de esa tabla es ocho; sumar máximos separados produce 12 kW.

Doce no aparece en ningún estado registrado. Ocho tampoco demuestra capacidad suficiente para todos los estados posibles: faltan arranques, otras condiciones, futuro uso y criterios aplicables. La tabla solo permite distinguir dos operaciones matemáticas y documentar su alcance.

Si los estados duraran dos horas cada uno, la energía activa sería 42 kWh. Ese total no identifica el máximo: otras series podrían producir la misma energía. Los contadores y los registros de demanda deben conservar su resolución y frontera para no convertirse en equivalencias falsas.

7. Ubicación y acceso a tableros

Un tablero necesita relación con las cargas, rutas y condiciones del lugar. El espacio de operación o mantenimiento debe derivarse de requisitos pertinentes y documentación, no de una reserva improvisada en esta clase. El plano debe distinguir puerta, frente, recorrido de acceso y capas que podrían interferir.

También deben identificarse condiciones ambientales, exposición a agua y conflictos con otras redes. Un shaft compartido no vuelve compatibles todos sus servicios. La matriz registra qué especialidad define separaciones, protección y acceso, y qué documentos deben coincidir.

El crecimiento futuro exige distinguir espacio disponible, capacidad eléctrica y posibilidad de intervención. Un hueco libre en un tablero no garantiza potencia adicional ni convierte cualquier carga nueva en aceptable. La reserva debe describirse por función y evidencia, no por una etiqueta genérica de “ampliable”.

8. Identificación y continuidad de servicio

La nomenclatura debería relacionar fuente, tablero, circuito y servicio. Los documentos de operación deben permitir identificar qué función depende de cada elemento y qué alcance tiene una intervención autorizada. No se incluyen aquí instrucciones de desconexión o pruebas de tensión.

Los servicios críticos requieren coordinación específica. La existencia de una segunda fuente no prueba continuidad si comparte una transferencia, un control o una distribución no evaluados. ARQ-323 estudiará energía de respaldo bajo un caso diferente; no utilizará el factor de potencia calculado como garantía de autonomía.

La información del sistema debe protegerse según su sensibilidad, pero permanecer disponible para responsables autorizados. Un rótulo en un plano desactualizado puede inducir una interpretación incorrecta incluso cuando la aritmética original era correcta. Las versiones y cambios son parte de la seguridad documental.

9. Una entrega conceptual verificable

El expediente contendrá un esquema, tabla de cargas por estado, definiciones de potencia y energía, balance de componentes y lista de información pendiente. Debe dejar claro qué datos son nominales, simulados, medidos o aún no obtenidos.

Una conclusión correcta de ELEC-CARGAS es que, bajo hipótesis sinusoidales y simultaneidad, cinco kW y 2,25 kvar producen 5,482928 kVA. No se transforma en aprobación del abastecimiento. La decisión real necesita requisitos, condiciones de la fuente, instalación y revisión profesional.

Al cerrar, comprueba que ningún número térmico de ARQ-320 se haya copiado como potencia eléctrica sin explicar conversión y frontera. El paso entre disciplinas conserva métodos, pero no convierte magnitudes distintas en datos intercambiables.

Una reserva de potencia tampoco equivale a una reserva de espacio. El recinto puede admitir otro tablero y conservar alimentación, capacidad o condiciones térmicas pendientes. A la inversa, una capacidad eléctrica documentada no demuestra que los recorridos y accesos permitan incorporar un equipo. El expediente registra ambas dimensiones por separado para evitar que una previsión arquitectónica se interprete como disponibilidad técnica contratada.

Práctica independiente

Una carga consume 4 kW con factor 0,80 inductivo; otra consume 3 kW con factor uno. Obtén P, Q_e, S y factor conjunto. Compara con la suma de aparentes individuales y explica la diferencia.

Otra serie simultánea tiene A = [3, 1, 4] y B = [2, 5, 1] kW, con estados de una, dos y una horas. Calcula máximo conjunto y energía. Señala dos decisiones de instalación que esos resultados no resuelven.

Autoevaluación y enlace

Distingue potencia activa, aparente, reactiva y energía; conserva simultaneidad y fronteras. ARQ-322 examinará las funciones de protección y puesta a tierra sin convertir estas cuentas en instrucciones para intervenir circuitos.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Cómo organizar el abastecimiento y los tableros de un edificio sin confundir energía consumida, potencia activa, potencia aparente y capacidad disponible?

Por qué está exactamente aquí

Abre la Parte 33 porque plantea primero el problema «¿Cómo organizar el abastecimiento y los tableros de un edificio sin confundir energía consumida, potencia activa, potencia aparente y capacidad disponible?». La transición desde ARQ-320 · Operación, mantenimiento y consumo real conserva métodos de evidencia y límites, pero no traslada parámetros del bloque anterior. Establece la pregunta y el producto base que ARQ-322 · Puesta a tierra y protecciones: conceptos desarrollará a continuación.

• Prerrequisitos: ARQ-320, ARQ-281, ARQ-169
• Capacidad que introduce: La parte de climatización terminó con servicio, consumo y estados. Esta clase abre ELEC-CARGAS-01 , un sistema sinusoidal ficticio, y ELEC-ESTADOS-01 , una tabla independiente de simultaneidad. Construirás un esquema unilineal conceptual y un balance de potencias.
• Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-322, ARQ-323, ARQ-364

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-320, ARQ-281, ARQ-169"] --> B["ARQ-321 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · SERV-AC University Physics Volume 2, 15.4: Power in an AC Circuit + SERV-RIC-LOC Pliegos técnicos RIC y reglamento de…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-322, ARQ-323, ARQ-364"]

El diagrama permite comprobar una relación que el texto lineal oculta con facilidad: esta clase recibe capacidades previas, toma decisiones apoyadas por fuentes, exige una experiencia y produce evidencia que habilita trabajo posterior. No representa un procedimiento de obra.

Resultado observable, evidencia y evaluación

1. Identificar y delimitar las condiciones necesarias para responder la pregunta central de abastecimiento eléctrico y tableros.
2. Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: La parte de climatización terminó con servicio, consumo y estados. Esta clase abre ELEC-CARGAS-01 , un sistema sinusoidal ficticio, y ELEC-ESTADOS-01 , una tabla independiente de simultaneidad. Construirás un esquema unilineal conceptual y un balance de potencias.
3. Justificar una decisión de abastecimiento eléctrico y tableros mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Una carga consume 4 kW con factor 0,80 inductivo; otra consume 3 kW con factor uno. Obtén P, Q e, S y factor conjunto. Compara con la suma de aparentes individuales y explica la diferencia.

Evidencia mínima: La parte de climatización terminó con servicio, consumo y estados. Esta clase abre ELEC-CARGAS-01 , un sistema sinusoidal ficticio, y ELEC-ESTADOS-01 , una tabla independiente de simultaneidad. Construirás un esquema unilineal conceptual y un balance de potencias.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-321/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

• La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Cómo organizar el abastecimiento y los tableros de un edificio sin confundir energía consumida, potencia activa, potencia aparente y capacidad disponible?
• La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Una carga consume 4 kW con factor 0,80 inductivo; otra consume 3 kW con factor uno. Obtén P, Q e, S y factor conjunto. Compara con la suma de aparentes individuales y explica la diferencia.
• Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
• La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-322.
• Distingue potencia activa, aparente, reactiva y energía; conserva simultaneidad y fronteras. ARQ-322 examinará las funciones de protección y puesta a tierra sin convertir estas cuentas en instrucciones para intervenir circuitos.

La rúbrica común complementa estos criterios; no los reemplaza. Una entrega puede superar un promedio y continuar pendiente si oculta una condición crítica.

Trazabilidad de las decisiones

La tabla permite auditar las relaciones; la explicación, el caso y la práctica de la clase siguen siendo la documentación principal.

Autoevaluación, recuperación y continuidad

Errores diagnósticos

Antes de avanzar, comprueba si puedes reconstruir cada resultado sin mirar la solución, señalar qué evidencia lo sostiene y nombrar una condición que obligaría a revisar tu decisión. Conserva la primera versión, la objeción recibida y la revisión.

Conexión siguiente: La continuidad inmediata es ARQ-322 · Puesta a tierra y protecciones: conceptos; conserva el método y vuelve a verificar datos y límites.

Fuentes y alcance de uso

Los casos, datos, diagramas y soluciones son elaboraciones originales. Las fuentes nuevas se consultaron el 23 de septiembre de 2026; las heredadas conservan su alcance. No se declara lectura integral cuando el acceso fue parcial ni se anuncian ensayos reales.

[SERV-AC] University Physics Volume 2, 15.4: Power in an AC Circuit

OpenStax / Rice University. https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/15-4-power-in-an-ac-circuit

Consulta: Sección de potencia media y factor de potencia en régimen sinusoidal. Apoyo: Distinguir potencia activa, desfase y magnitudes aparentes dentro de un modelo ideal. Límite: No se analizan armónicos ni se seleccionan conductores o protecciones. Casos y demostraciones propios.

[SERV-RIC-LOC] Pliegos técnicos RIC y reglamento de instalaciones de consumo

Superintendencia de Electricidad y Combustibles, Chile. https://www.sec.cl/reglamento-de-seguridad-de-las-instalaciones-de-consumo-de-energia-electrica-decreto-08/

Consulta: Catálogo recuperado mediante índice web: materias de tableros, demanda, protección, tierra, emergencia y puesta en servicio. La apertura directa y algunos PDF fallaron. Apoyo: Localizar documentos que el equipo debe verificar en su versión aplicable. Límite: No se declara lectura del articulado, vigencia íntegra ni cumplimiento. No se extraen dimensiones, ajustes o métodos de prueba de fragmentos indexados.