Sistemas eléctricos de 120 V y de 230 V

Hoy en día en todo el mundo todos los países utilizan energía eléctrica por sus múltiples ventajas. Algunos países optan por utilizar sistemas de 120 V usados mayormente en América, mientras que otros disponen de 230 V, típicos de Europa. Estos voltajes comprenden un rango de 110 a 130 V y de 220 a 240 V, según el sistema eléctrico. Algunos países disponen de una tensión concreta por influencias extranjeras.

Concretamente para el caso de España, existen dos voltajes a nivel de distribución, redes trifásicas a 130/230 V y trifásicas de 230/400 V. Estos voltajes corresponden a los antiguos 127/220 V y 220/380 V.

Mi objetivo con este artículo es aclarar realmente cuales son las ventajas y desventajas de cada tensión y desmentir algunas falsedades que se han dicho a lo largo de los años.
También una de las finalidades es que en España se consiga que la norma respete la tensión de 130 V (los antiguos 125 V), no se pide que se cambie el sistema eléctrico, pero que sí se respete en las zonas en las que existe.

Cada uno de estos sistemas eléctricos tiene sus ventajas y sus inconvenientes, pero la realidad es que se ha pupularizado algo más el sistema de 230 V por que ciertos países se empeñaron en recomendar por normativa el voltaje de 230 V sin justificar por qué o en base a qué se escoje este valor. Otras razones son falsas creencias sobre unos sistemas y otros, o desventajas que son reales pero exajeradas. Otra razón por la que existen mas países con 230 V es por que antes de los años 1970 existían países que tenian redes de voltajes extraños, que no eran ni de 120 ni de 230 V, como por ejemplo 150 V, que existió en el norte de España y en Italia. Estos voltajes raros son completamente incompatibles con los de 120 V y 230 V, por lo tanto los usuarios de estos voltajes sufrían una incompatibilidad eléctrica a la hora de escoger electrodomésticos. Estas redes de voltajes extraños funcionaron el tiempo suficiente como para que en el momento de cambiar el voltaje y decidir el nuevo, ya existían las primeras recomendaciones de utilizar 220 V, mas tarde 230 V.

¿Mata la corriente o mata el voltaje? Evidentemente mata la circulación de corriente por el cuerpo humano, pero mucha gente entende esto completamente del revés, ya que afirman que es mejor una tensión elevada ya que por las líneas circula menos corriente. En realidad la corriente que atraviesa nuestro cuerpo en caso de contacto no es la que fluye por los conductores de la línea, cuando hagamos contacto con una fase circulará una corriente por nuestro cuerpo que dependerá por ley de ohm del voltaje que tiene la fase a tierra (120 V o 230 V) y de la resistencia de nuestro cuerpo, por lo tanto a más tensión peores serán las consecuencias de una descarga.

En los hogares el voltaje debe tener un nivel suficientemente elevado como para poder hacer funcionar los aparatos eléctricos sin necesidad de una corriente descomunal y, al mismo tiempo, lo suficientemente bajo como para que un contacto con un conductor eléctrico no ocasione grandes dolores.

Se suele afirmar que 230 V es un valor seguro y que para la protección de las personas existen interruptores diferenciales, pero ¿qué pasa si alguien recibe una descarga en una instalación eléctrica antes del diferencial? ¿qué pasa si el diferencial se avería? La mayor garantía de no morir electrocutado es usar un voltaje bajo, por eso la ley afirma que los voltajes son seguros hasta 50 V, ya que es un nivel de voltaje tan bajo que no será capaz de hacer circular una corriente que pueda ocasionar lesiones. Dicho esto solo queda reflexionar: 120 V es poco mas del doble que esos 50 V y 230 V son casi 5 veces ese límite, por lo tanto se deduce que con 120 V una descarga tendría unos efectos el doble de perjudiciales que con 50 V mientras que con 230 V los efectos serían casi 5 veces mayores!

Cualquier descarga en una instalación de fases de 230 V siempre será mas dolorosa y tendrá peores consecuencias en caso de contacto prolongado que una descarga en una instalación con fases a 120 V. Por eso mismo, en todos los países del mundo el voltaje debería ser estandar y encontrarse entre 120 y 130 V.

Una de las grandes mentiras que se explican referente a este tema es que los países que disponen de 120 V siguen con esta tensión por incapacidad económica de elevar la tensión a 230 V, lo cual es completamente falso por que aunque existen países pobres con 120 V, también existen potencias mundiales como USA (120 V) o Japón (100 V) y otros países industrializados que mantienen estas tensiones de uso doméstico, pero en la industria utilizan entre 400 V y 480 V. En cambio, los países pobres que utilizan 220/380 V son aun mas pobres que los que usan 127/220 V, pues adoptan esta tensión para que las líneas de BT lleguen mas lejos y ahorrarse transformadores, con las consiguientes desventajas de subidas y bajadas de tensión, por lo tanto son redes pensadas para alumbrado y pocos usos mas.

Otra cosa que en ocasiones se dice es que una instalación de una tensión consume mas que otra de a tensión, lo cual no es cierto. El consumo en una instalación depende de los aparatos receptores que se tengan conectados. Lo que si es cierto es que una instalación monofásica de 230 V o de dos fases y neutro a 130/230 V admitirá mas potencia que una monofásica de 130 V.




-Breve explicación sobre las redes de baja tensión

En realidad las redes eléctricas no ofrecen 120 V o 220 V mediante dos hilos, las distribuciones de baja tensión disponen de conductor neutro y de conductores de fase, que son los que dan el voltaje simple de 120 V o 220 V junto al neutro, mientras que entre los conductores de fase existe un voltaje mayor.

En las distribuciones que dan entre 110 y 130 V se utilizan sistemas tanto trifásicos como monofásicos. Los sistemas trifásicos son en estrella y funcionan con 4 conductores, un neutro y 3 de fase, y los voltajes que se pueden obtener fase-neutro o fase-fase tienen una relación de tensiones de raíz cuadrada de 3. Las tensiones mas comunes son 115/200 V, 120/208 V, 127/220 V y 133/230 V. Los sistemas monofásicos son usados para demandas mas pequeñas y consisten en transformadores con una toma media a modo de neutro y los dos extremos del bobinado a modo de fases, ofreciendo este sistema una red de 3 conductores, un neutro y dos fases. Los voltajes fase-neutro o fase-fase tienen una relación x2 y las tensiones mas comunes son de 110/220 V, 115/230 V y 120/240 V.

Las distribuciones que dan 230 V utilizan en todos los casos transformadores trifásicos con secundario en estrella y funcionan con 4 conductores, neutro y 3 fases. Los voltajes que se pueden obtener fase-neutro o fase-fase tienen una relación de tensiones de raíz cuadrada de 3 y son 220/380 V, 230/400 V y 240/416 V. Excepcionalmente, existe algún país que usa transformadores monofásicos con toma media a 220/440 V.





-Un poco de historia

Uno de los errores mas comunes al hablar de este tema es creer que los sistemas que dan 120 V son antiguos y los que dan 230 V son modernos, lo cual no es cierto. Si bien la tensión usada en los inicios de la electricidad eran 100 o 110 V tanto en CA como en CC, la batalla entre Edison y Tesla no sólo era por la CC y la CA, si no que Edison promovía el uso de 110 V mientras que Tesla apostaba por 220 V. En España ya a principios del S. XX existía la trifásica de 220/380 V y de 440 V, pero sólo se usaba en generadores eléctricos de baja y media potencia y en indústria.

El sistema eléctrico de 220/380 V se comenzó a hacer popular a raíz de la Segunda Guerra Mundial. Los alemanes necesitaban todo el metal disponible para la guerra y decidieron aplicar este sistema en sus redes, con ello conseguian transportar la misma potencia con menos cantidad de metal en los cableados. Debido a este hecho, algunos países adoptaron esta tensión y otro además se preocuparon mucho en promover esta tensión.

En los años 1980 una norma IEC aconsejaba a nivel mundial usar 230/400 V para cualquier aplicación en baja tensión sin justificación. En aquella época se vivía una especie de fiebre de modernización, sobretodo en España, y en aquella época ostentosa se comenzaron a poner de moda diversidad de electrodomésticos y grandes cantidades de ojos de buey para alumbrar, por ejemplo. Todo esto implicaba una demanda bastante elevada y en parte a causa de esto se pensó que sería adecuado usar 230/400 V, pero el tiempo ha demostrado que debe primar un consumo racional de la energía y evitar consumos desproporcionados, por eso resulta bastante fuera de lugar utilizar 230/400 V en viviendas. De todos modos, USA es el país con mayor consumo eléctrico por habitante y utiliza 120 V, una vivienda habitualmente dispone de dos fases y neutro a 120/240 V, y suelen disponer de un interruptor general de 100 A o 200 A, lo que ofrece una potencia de 24 kW o 48 kW, potencias muy elevadas para una vivienda.

Lamentablemente se pretende que utilicemos un invento fruto de las carencias generadas por la guerra, lo cual resulta algo tercermundista.



-Razonamientos

Si bien es cierto que con una tensión mayor se puede transportar mas potencia con menos pérdidas, en baja tensión debe considerarse mucho mas importante la seguridad de los usuarios. En todo el mundo existen redes que ofrecen tensión simple de entre 110 y 130 V, lo cual demuestra que es perfectamente viable trabajar con esta tensión.

La estructura de distribución consiste en redes de media tensión que alimentan a los transformadores que dan baja tensión. Para que las pérdidas sean mínimas los transformadores de BT no deben estar excesivamente lejos de las cargas, y la red de media tensión debe tener un nivel de tensión que permita transportar grandes cantidades de energía a grandes distancias. En España las redes de media tensión, se han elevado de los 3000 V iniciales a los 20000 V o 25000 V actuales.

Por eso el sistema de 230/400 V es un sistema exagerado para usos domésticos, especialmente por la seguridad de los usuarios. Las ventajas que tiene utilizar 230/400 V en realidad en una instalación doméstica rara vez se perciben, primero por la baja potencia demandada y segundo por la escasa extensión de la instalación. En donde estas ventajas si son muy valoradas son en industria, y allí si que es adecuado el uso de 400 V, en cambio en un entorno doméstico en donde debe primar la seguridad y no existen grandes demandas de energía, el voltaje de 130/230 V es adecuado para cualquier aplicación.

En caso de necesitar corriente trifásica, se supone que debemos disponer de 400 V en nuestros hogares y otros lugares, lo cual es desproporcionado. Un consumo doméstico, de una oficia o similares, puede efectuarse perfectamente con monofásica de 130 V y dos o tres fases a 230 V. Por ejemplo, una vivienda que requiera 6,9 kW a 230 V, puede tener esa potencia perfectamente sin necesidad de utilizar conductores mas gruesos con dos fases y neutro a 130/230 V, con este sistema se pueden utilizar receptores monofásicos tanto de 130 V como de 230 V.

Si bien es cierto que usando 120-130 V en algunos casos se necesitarían conductores mas gruesos o mayor número de circuitos, el cableado se paga una vez en la vida, mientras que la tensión que es lo que genera el riesgo siempre estará ahí. Por eso en muchos países se prefiere pagar un poco mas y utilizar un nivel de tensión mas seguro.


Sistema 130/230 V
Ventajas:
-Nivel de tensión mas bajo y mas inofensivo
-Menores corrientes de fuga en caso de defecto de aislamiento
-Permite utilizar tanto receptores de 120-130 V como de 220-230 V.
-Al utilizar el voltaje de 230 V entre dos fases para receptores de potencia en vez de fase-neutro, cuando se conecten estos receptores en una línea larga, al no utilizar el neutro se evitan desequilibrios de tensiones.
Inconvenientes:
-Corriente elevada para potencias altas

Sistema de 230/400 V
Ventajas:
-Transmisión de mayor potencia
-Menores pérdidas en el cableado
Inconvenientes:
-Voltaje muy elevado y mas peligroso
-Corrientes de fuga mas elevadas
-Cotratos trifásicos muy caros