I. Introducción
A. Definición de caja de derivación
Una caja de empalmes es un recinto diseñado para alojar conexiones eléctricas, proporcionando una forma segura y organizada de conectar múltiples cables y circuitos. Estas cajas pueden estar hechas de diversos materiales, como metal y plástico, y son cruciales en los sistemas eléctricos residenciales y comerciales. Sirven como puntos de conexión para los cables, garantizando que los empalmes eléctricos estén protegidos de daños y factores ambientales como la humedad y los impactos físicos.
B. Importancia en los sistemas eléctricos
Las cajas de empalmes son esenciales para preservar la seguridad y eficacia de los sistemas eléctricos, ya que protegen el cableado de amenazas externas, evitan el contacto involuntario con cables con corriente y reducen la posibilidad de incendios o cortocircuitos. Al ofrecer un entorno seguro para las conexiones eléctricas, las cajas de conexiones simplifican el mantenimiento y los cambios en los sistemas eléctricos sin poner en peligro los cables.
La importancia de las cajas de conexiones puede resumirse como sigue:
- Protección: Protegen las conexiones eléctricas de los elementos meteorológicos y los daños físicos, reduciendo el riesgo de peligros eléctricos.
- Organización: Las cajas de derivación ayudan a organizar las vías de cableado, lo que facilita la gestión de sistemas eléctricos complejos.
- Accesibilidad: Proporcionan puntos accesibles para reparaciones o actualizaciones, lo que permite a los electricistas trabajar con seguridad en el cableado sin necesidad de acceder a zonas ocultas o de difícil acceso.
II. Tipos de cajas de derivación
Las cajas de empalmes se dividen en grupos según sus usos, diseños y materiales particulares. Seleccionar la caja de empalmes adecuada para las distintas instalaciones eléctricas requiere conocer estos tipos.
A. Cajas de derivación metálicas
Las cajas de empalmes metálicas suelen fabricarse en acero o aluminio. Proporcionan una durabilidad excepcional y son perfectas para escenarios como entornos industriales o aplicaciones exteriores en las que la robustez es esencial. Estas cajas son adecuadas para lugares que podrían sufrir daños físicos o amenazas de incendio, ya que pueden tolerar altas temperaturas e impactos severos.
B. Cajas de derivación no metálicas
Por su resistencia a la corrosión, las cajas de empalmes no metálicas -que suelen ser de plástico PVC- son una opción popular para aplicaciones residenciales, como el interior de paredes o techos, y son ligeras y de precio razonable. Están pensadas principalmente para su uso en interiores, donde están expuestas a condiciones ambientales adversas de forma limitada.
C. Cajas de conexiones resistentes a la intemperie
Fabricadas específicamente para proteger las conexiones eléctricas de factores relacionados con la intemperie como la lluvia, el polvo y las altas temperaturas, las cajas de conexiones estancas son cruciales para evitar la entrada de humedad y los riesgos asociados, y garantizar que el cableado permanezca seco y seguro en entornos exteriores, como tomas de corriente o iluminación de exterior.
D. Cajas de conexiones antideflagrantes
Para evitar la ignición de atmósferas externas, las cajas de conexiones antideflagrantes están diseñadas para atrapar los gases o vapores explosivos que puedan surgir dentro de su envolvente. Estas cajas son esenciales en entornos peligrosos con compuestos combustibles, como industrias químicas o refinerías de petróleo. Al preservar la integridad de las conexiones eléctricas en entornos potencialmente explosivos, garantizan la seguridad.
III. Componentes de una caja de conexiones
Las cajas de derivación se componen de una serie de piezas cruciales que cooperan para garantizar el manejo eficaz y seguro de las conexiones eléctricas. Es esencial comprender estos elementos para realizar correctamente la instalación y el mantenimiento.
A. Caja
El componente principal de una caja de empalmes es la envolvente, que se utiliza para alojar y proteger las conexiones eléctricas. La caja, que suele estar fabricada con materiales como plástico o metal, evita el contacto accidental con cables con corriente y protege los componentes internos de daños físicos, polvo y humedad.
B. Placa de cubierta
La placa de cubierta, que es una tapa protectora para la caja de empalmes, asegura la caja y mantiene el cableado interno fuera del alcance. Es un componente de seguridad crucial porque reduce la posibilidad de contacto involuntario con las conexiones eléctricas. Las tapas pueden atornillarse o encajarse a presión, y pueden tener características que impidan la entrada de humedad o polvo.
C. Knockouts
Los pretroqueles son aberturas pretroqueladas en las cajas de empalmes que facilitan la introducción de cables. Para facilitar las conexiones entre varios circuitos, estas aberturas pueden eliminarse para dejar espacio para que los conductos eléctricos o los cables entren en la caja. Como los orificios ciegos ofrecen flexibilidad de instalación, los electricistas pueden modificar la caja para adaptarla a las necesidades concretas de los cables.
D. Soportes de montaje
Dependiendo del diseño de la caja de empalmes y de los requisitos de instalación, los soportes de montaje (piezas de hardware que fijan la caja a paredes, techos u otras superficies) pueden ser fijos o ajustables, lo que garantiza que la caja se mantenga estable y en la posición correcta durante la instalación y el uso.
E. Tornillos de puesta a tierra
Los tornillos metálicos llamados "tornillos de conexión a tierra" se encuentran dentro de la caja de empalmes y sirven como punto de conexión para los cables de conexión a tierra. Al canalizar adecuadamente el excedente de energía hacia la tierra, una correcta conexión a tierra reduce la probabilidad de peligro de incendio y ayuda a evitar descargas eléctricas, por lo que resulta esencial para la seguridad eléctrica. Los tornillos de conexión a tierra garantizan que las partes metálicas de la caja de empalmes permanezcan a potencial de tierra.
IV. Aplicaciones de las cajas de derivación
Las cajas de derivación son piezas adaptables que se utilizan en diversos contextos para garantizar conexiones eléctricas seguras y bien organizadas. Los ámbitos residencial, comercial, industrial y exterior son las categorías generales en las que pueden dividirse sus aplicaciones.
A. Uso residencial
Las cajas de empalmes son cruciales para conectar cables eléctricos en entornos residenciales; se colocan con frecuencia en lugares como paredes, áticos y sótanos para realizar conexiones de enchufes, interruptores y accesorios. Al contener múltiples conexiones de cables, las cajas de conexiones ayudan a mantener un sistema eléctrico limpio y ordenado, reduciendo el riesgo de peligros como incendios eléctricos o cortocircuitos. Su uso también facilita el mantenimiento y la resolución de problemas, lo que las hace indispensables en los sistemas de cableado doméstico.
B. Aplicaciones comerciales
En entornos comerciales, donde se supervisan intrincadas redes eléctricas en edificios públicos, establecimientos minoristas y edificios de oficinas, las cajas de conexiones son esenciales. Proporcionan a las conexiones eléctricas una ubicación única, lo que simplifica el mantenimiento y los ajustes. Las cajas de derivación se utilizan en entornos comerciales para ayudar a mantener una infraestructura eléctrica ordenada y eficaz, lo que es esencial para gestionar grandes demandas eléctricas y permitir una rápida resolución de problemas.
C. Entornos industriales
Diseñadas para soportar condiciones adversas como polvo, humedad y temperaturas extremas, las cajas de conexiones industriales son esenciales para conectar maquinaria y equipos pesados en entornos industriales. Su robusta construcción garantiza una distribución fiable de la energía, al tiempo que mejora la seguridad al proteger contra los riesgos ambientales. Su capacidad para gestionar sistemas eléctricos complejos es crucial en industrias en las que el tiempo de inactividad puede suponer importantes pérdidas de productividad.
D. Instalaciones exteriores
La finalidad de las cajas de conexiones para exteriores es proteger las conexiones eléctricas de factores ambientales como la lluvia, el polvo y los cambios de temperatura. Estas cajas resistentes a la intemperie son cruciales para aplicaciones como la iluminación paisajística, las tomas de corriente exteriores y los dispositivos de iluminación exterior, ya que mantienen el cableado seco y seguro, evitando los riesgos potenciales de la entrada de humedad o suciedad. Además, las cajas de empalmes para exteriores suelen tener mecanismos de cierre y materiales resistentes para evitar el vandalismo y garantizar la fiabilidad a largo plazo.
V. Selección de la caja de empalmes adecuada
Elegir la caja de empalmes adecuada es crucial para garantizar la seguridad, la conformidad y la funcionalidad de las instalaciones eléctricas. Estas son las consideraciones clave a la hora de seleccionar una caja de empalmes:
A. Consideración del medio ambiente
El entorno en el que se instalará la caja de empalmes influye significativamente en la elección del material y el diseño. Por ejemplo:
- Los entornos interiores pueden permitir cajas no metálicas, que son ligeras y resistentes a la corrosión.
- Las aplicaciones exteriores requieren cajas resistentes a la intemperie para protegerlas de la humedad y la exposición a los rayos UV.
- Los entornos industriales pueden necesitar cajas metálicas o a prueba de explosiones para soportar condiciones duras y evitar riesgos.
B. Requisitos de tamaño y capacidad
El dimensionamiento adecuado es esencial para acomodar el número y tamaño de los conductores, así como cualquier dispositivo o accesorio dentro de la caja. El Código Eléctrico Nacional (NEC) proporciona directrices para determinar el volumen mínimo necesario en función de:
- El número de conductores.
- El tamaño de los conductores (por ejemplo, de 18 AWG a 4 AWG o más).
- Asignaciones adicionales para dispositivos como interruptores o receptáculos.
Si no se selecciona una caja del tamaño adecuado, pueden producirse sobrecalentamientos, daños en el aislamiento o un mayor riesgo de incendios eléctricos.
C. Selección de materiales
La elección del material afecta a la durabilidad, la seguridad y la conformidad:
- Las cajas de empalmes metálicas (por ejemplo, de acero o aluminio) ofrecen robustez y son adecuadas para entornos con grandes exigencias físicas.
- Las cajas no metálicas (por ejemplo, de PVC) son ideales para interiores donde la humedad es mínima.
- Asegúrese de que los materiales sean resistentes a factores ambientales como la humedad, los rayos UV y la corrosión, especialmente en aplicaciones industriales o al aire libre.
D. Cumplimiento de los códigos eléctricos
A la hora de elegir una caja de empalmes, es obligatorio cumplir la normativa eléctrica local. El NEC establece requisitos específicos en relación con:
- Dimensiones mínimas de las cajas en función del tipo y número de conductores.
- Prácticas de instalación que garanticen la accesibilidad para el mantenimiento.
- Requisitos de conexión a tierra para evitar la acumulación de electricidad estática en lugares peligrosos.
Elegir una caja de empalmes que cumpla estos códigos no sólo mejora la seguridad, sino que también garantiza que las instalaciones pasen las inspecciones.
VI. Proceso de instalación
La instalación de una caja de empalmes implica varios pasos fundamentales para garantizar la seguridad y el cumplimiento de las normas eléctricas. Aquí tienes una guía detallada del proceso de instalación:
A. Planificación y preparación
- Precauciones de seguridad: Antes de comenzar, desconecte la alimentación en el panel del disyuntor principal del circuito en el que va a trabajar. Utilice un voltímetro o un comprobador sin contacto para confirmar que la alimentación está desconectada.
- Reúna herramientas y materiales: Reúna todas las herramientas y materiales necesarios, incluyendo:
- Caja de conexiones homologada (metálica o de plástico)
- Abrazaderas de cable (para cajas metálicas)
- Tuercas para cable
- Tornillos o clavos para el montaje
- Cinta aislante
- Pelacables y destornilladores
- Elija la ubicación: Seleccione una ubicación accesible para la caja de conexiones que cumpla con los códigos eléctricos locales. Asegúrese de que está montada firmemente en un montante o viga, con la cara a ras de la superficie de la pared.
B. Montaje de la caja
- Fijación a la estructura: Fije la caja de empalmes a un montante o viga utilizando tornillos a través de los orificios preexistentes en la caja, asegurándose de que quede estable y a ras de la superficie de la pared.
- Instale abrazaderas: En las cajas metálicas, retire los orificios ciegos con un destornillador o un martillo y, a continuación, instale abrazaderas para cables en cada punto de entrada. Para las cajas de plástico, utilice las abrazaderas internas incluidas en la caja.
C. Conexiones de cableado
- Prepare los cables: Pele aproximadamente 3/4 de pulgada de aislamiento de cada cable utilizando pelacables. Asegúrese de que cada conductor se extiende alrededor de 6 pulgadas en la caja.
- Conecte los cables de tierra: Una primero los cables de tierra de cobre desnudo o con aislamiento verde trenzándolos y asegurándolos con una tuerca para cables. Si utiliza una caja metálica, conecte un cable de tierra en espiral al tornillo de tierra del interior de la caja.
- Una los cables caliente y neutro: Une los cables negro (caliente) y blanco (neutro) usando tuercas para cables para conexiones seguras.
- Asegure los cables: Apriete las abrazaderas de los cables para sujetarlos firmemente sin apretarlos demasiado, ya que podría dañarlos.
D. Sellado y acabado
- Cubra la caja de conexiones: Una vez realizadas todas las conexiones, coloque la placa de cubierta de forma segura para proteger el cableado interno del polvo y la humedad.
- Comprobación final: Asegúrese de que todas las conexiones están bien apretadas y que no hay cables expuestos fuera de la caja de conexiones.
- Restablezca la alimentación: Conecte la alimentación en el disyuntor y compruebe las conexiones para asegurarse de que todo funciona correctamente.
VII. Consideraciones de seguridad
- Conexión a tierra
- Cajas metálicas: Conexión a tierra mediante tornillo o método homologado
- Cajas no metálicas: Utilizar pinza de puesta a tierra homologada
- Garantizar un conductor de puesta a tierra continuo e ininterrumpido
- Protección contra sobrecorriente
- Conectar a disyuntores o fusibles de potencia nominal adecuada.
- Controle si hay signos de sobrecarga (cajas calientes, luces parpadeantes).
- Accesibilidad
- Instalar en lugares de fácil acceso
- Mantener un espacio de trabajo mínimo (30″ de ancho x 36″ de fondo).
- Seguridad contra incendios
- Utilizar materiales incombustibles adecuados para el entorno
- Implantar protección contra incendios en los circuitos críticos
- Fije firmemente las tapas de las cajas de conexiones
X. Impacto medioambiental y sostenibilidad
En el sector eléctrico, los efectos de las cajas de derivación sobre el medio ambiente y su contribución a la sostenibilidad son factores cada vez más importantes. Esta sección examina la conservación de energía de las cajas de conexiones, los métodos de reciclaje y los materiales respetuosos con el medio ambiente.
A. Materiales ecológicos
Plásticos reciclados: Dado que algunas cajas de conexiones, como la i12 GreenLine, están compuestas de al menos 90% de material reciclado postconsumo (PCR), que incluye LDPE y PP, este cambio no sólo ahorra materias primas, sino que también reduce drásticamente el impacto medioambiental en unos 40% en comparación con los plásticos convencionales.
Durabilidad y rendimiento: Las cajas de empalmes ecológicas minimizan la dependencia de nuevos plásticos de origen fósil a la vez que mantienen altos estándares de rendimiento y seguridad, demostrando que la sostenibilidad y la funcionalidad pueden coexistir.
ABS NUEVO VS. ABS RECICLADO EN CAJAS DE DERIVACIÓN ESTANCAS
B. Reciclaje de antiguas cajas de derivación
Reciclar las viejas cajas de empalmes es una forma eficaz de minimizar los residuos y fomentar la sostenibilidad:
Recuperación de materiales: Los componentes valiosos, como metales (como el cobre) y polímeros, pueden recuperarse y reutilizarse en procesos de fabricación a partir de cajas de conexiones de sistemas eléctricos retirados, incluidos los paneles solares. Esta práctica reduce la demanda de recursos vírgenes y disminuye la basura de los vertederos.
Potencial de reutilización: Muchas cajas de derivación pueden renovarse y reutilizarse si aún están en buen estado. Garantizar el sellado de todas las aberturas no utilizadas permite su reinstalación segura, lo que contribuye a la conservación de los recursos.
C. Aspectos de conservación de la energía
- Gestión eficaz del cableado: Las cajas de derivación correctamente instaladas facilitan configuraciones de cableado eficientes, reduciendo las pérdidas de energía asociadas a conexiones deficientes o circuitos sobrecargados. Esta eficiencia puede suponer un menor consumo de energía en los sistemas eléctricos.
- Apoyo a las energías renovables: Las cajas de conexiones son componentes integrales de los sistemas de energía solar que conectan los paneles solares a los inversores y otros componentes eléctricos. Al permitir la integración de fuentes de energía renovables, contribuyen a los esfuerzos generales de conservación de la energía.
XI. Normas reglamentarias y cumplimiento
Garantizar el cumplimiento de las normas reguladoras es fundamental para la instalación y el funcionamiento seguros de las cajas de conexiones. En esta sección se analizan los requisitos clave del Código Eléctrico Nacional (NEC), las designaciones UL y las normas internacionales.
A. Requisitos del Código Eléctrico Nacional (NEC)
El NEC establece directrices específicas para la instalación de cajas de conexiones con el fin de minimizar los riesgos eléctricos. Las disposiciones clave incluyen:
- Especificaciones de materiales: Las cajas de derivación deben construirse con materiales incombustibles, como metal o plástico adecuado, en función del entorno previsto (NEC, sección 314.28). Por ejemplo, las cajas utilizadas en lugares húmedos deben tener la clasificación correspondiente.
- Requisitos de volumen y tamaño: El NEC establece un volumen mínimo en función del número y tamaño de los conductores de la caja (NEC, sección 314.16). Por ejemplo, una caja que contenga de tres a seis conductores requiere un volumen mínimo de 18 pulgadas cúbicas.
- Requisitos de conexión a tierra: Las cajas de empalmes deben estar conectadas a tierra para proporcionar una vía segura para la corriente de defecto, evitando riesgos de descarga eléctrica (NEC Sección 250.110). Los métodos de conexión a tierra varían en función de si la caja es metálica o no metálica.
- Accesibilidad: Las cajas deben instalarse en lugares accesibles para su mantenimiento e inspección, asegurándose de que no queden ocultas tras paredes o techos (NEC Sección 314.29).
B. Listados y certificaciones UL
Underwriters Laboratories (UL) proporciona certificaciones de seguridad para cajas de conexiones, garantizando que cumplen normas de rendimiento específicas. Entre los puntos clave se incluyen:
- Garantía de seguridad: Los productos incluidos en la lista UL han sido sometidos a rigurosas pruebas para verificar su seguridad y fiabilidad en diversas aplicaciones.
- Cumplimiento de normas: Las certificaciones UL garantizan que las cajas de conexiones cumplen las normas de seguridad pertinentes, incluidas las de resistencia al fuego, protección contra la humedad y rendimiento eléctrico.
- Aceptación del mercado: Muchos códigos de construcción locales exigen productos con certificación UL para su cumplimiento, por lo que es esencial que los electricistas y contratistas elijan cajas de conexiones certificadas.
C. Normas internacionales
Además de la normativa NEC y las certificaciones UL, las normas internacionales también rigen las especificaciones de las cajas de empalmes:
- Normas IEC: La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) proporciona directrices para las instalaciones eléctricas que pueden incluir especificaciones para las cajas de empalmes, sobre todo en lo relativo a la seguridad y las condiciones ambientales.
- Certificaciones ISO: La Organización Internacional de Normalización (ISO) establece normas de gestión de calidad que pueden aplicarse a los fabricantes de componentes eléctricos, incluidas las cajas de empalmes.
El cumplimiento de estas normas internacionales garantiza que las cajas de conexiones sean adecuadas para aplicaciones globales y cumplan diversos requisitos normativos.
XIII. Fabricantes de cajas de derivación
- Caja NEMA
- Ubicación: EE.UU.
- Página web: nemaenclosures.com
- Policarcasa
- Ubicación: EE.UU.
- Página web: polycase.com
- Turck, Inc
- Ubicación: EE.UU.
- Página web: turck.com
- VIOX Electric Co., Ltd
- Localización: China
- Página web: viox.com
- Grupo KAISER
- Localización: Alemania
- Página web: kaiser-elektro.de
- Fabricación Hammond
- Localización: Canadá
- Página web: hammondmfg.com
- Marechal Electric
- Localización: Francia
- Página web: marechal.com
- Grupo Spina
- Localización: Italia
- Página web: spinagroup.com
- Takachi
- Localización: Japón
- Página web: takachi.com
XIV. Conclusión
Las cajas de empalmes, que ofrecen conexiones seguras y bien organizadas para el cableado en diversos entornos, son partes cruciales de los sistemas eléctricos. Estos dispositivos son esenciales para preservar la eficiencia eléctrica y la seguridad tanto en entornos domésticos como comerciales. Tanto para los propietarios de viviendas como para los electricistas, es esencial comprender sus tipos, componentes y técnicas de instalación adecuadas. Las cajas de derivación siguen evolucionando, con materiales ecológicos y diseños eficientes desde el punto de vista energético cada vez más comunes a medida que la tecnología se desarrolla y la sostenibilidad gana importancia. Podemos garantizar que las cajas de derivación sigan actuando como protectores fiables de nuestra infraestructura eléctrica, fomentando la funcionalidad y la seguridad en nuestro entorno cada vez más electrificado, mediante el cumplimiento de las mejores prácticas y normativas reguladoras.
