Ejercicios: Instalaciones y eficiencia en la vivienda

Explica qué es el tablero general de distribución y protección de una vivienda, dónde suele colocarse y qué dos funciones cumple (repartir la corriente y proteger).

En el tablero eléctrico conviven los breakers (interruptores termomagnéticos) y el interruptor diferencial. Explica a qué protege cada uno: uno a la instalación y a los aparatos, y otro a las personas.

La instalación eléctrica se divide en circuitos (iluminación, tomacorrientes, cocina...). Explica qué es un circuito dentro de la vivienda y da dos ventajas de tenerlos separados.

La figura muestra un tablero eléctrico doméstico por donde entra la corriente y sale hacia los circuitos de la vivienda, con un elemento marcado con ?. Indica qué elemento es y explica cuándo actúa y a qué o a quién protege.

Describe el recorrido del agua dentro de una vivienda desde la acometida (la entrada general) hasta una llave de agua caliente, nombrando el registro general (la llave general de paso) y el calentador o la caldera.

Nombra los tres sistemas de climatización habituales en una vivienda (calefacción, aire acondicionado y ventilación) y explica con una frase qué aporta cada uno al confort.

Explica qué es la domótica y nombra tres aplicaciones domóticas concretas que ayudan a ahorrar energía en casa, indicando qué ahorra cada una.

Explica qué son el interruptor general de la electricidad y la llave general del agua, y razona por qué toda la familia debería saber dónde están (piensa en una fuga de agua o en una avería eléctrica).

Al conectar un aparato dañado, «se dispara el diferencial» y toda la casa se queda sin luz. Explica qué detectó el diferencial, qué pasos seguirías para rearmar la instalación con seguridad y por qué nunca se debe puentear ese interruptor.

Un breaker (o interruptor termomagnético) salta cuando por su circuito pasa más corriente de la permitida; el interruptor diferencial (el GFCI o "protección contra fuga a tierra") salta cuando detecta una fuga de corriente. Pon un escenario concreto para cada disparo y explica qué protege cada uno.

El esquema muestra la planta de una vivienda con los circuitos que salen del tablero eléctrico hacia las habitaciones, con un circuito marcado con ?. Identifica a qué circuito corresponde cada línea y razona por qué la cocina suele tener un circuito propio.

Una familia instala un termostato programable, sensores de presencia en el pasillo y programación horaria en el calentador de agua. Explica cómo ahorra energía cada una de esas tres medidas domóticas.

En el esquema de la instalación de agua de una casa aparecen, en orden: acometida, llave general, calentador y dos ramales (agua fría y agua caliente) que llegan al baño y a la cocina. Explica qué hace cada elemento y razona por qué el ramal de agua caliente sale después del calentador y no antes.

Un horno de $3.000\ \text{W}$ y un lavavajillas de $2.200\ \text{W}$ funcionan a la vez en la cocina. Calcula la corriente total que recorre el circuito con $I = \frac{P}{V}$ (la tensión de red es $230\ \text{V}$) y razona por qué ese circuito lleva un breaker de más amperios que el de la iluminación.

Unos sensores de presencia encienden la luz del pasillo solo cuando hay alguien. La bombilla LED de $10\ \text{W}$ pasaba de estar 5 horas al día encendida a estar solo 1 hora. Calcula el ahorro anual en $\text{kWh}$ y comenta en qué espacios de la casa NO pondrías un sensor de presencia, razonándolo.

Compara un calentador de agua instantáneo con un calentador eléctrico de acumulación: cómo calienta cada uno, cuándo conviene cada sistema (uso ocasional frente a varias duchas seguidas) y qué implica para el consumo mantener agua caliente las 24 horas.

En el tablero eléctrico de la figura, un usuario observa que el interruptor automático termomagnético (breaker) de $25\ \text{A}$ de la cocina se dispara con frecuencia al preparar la comida mientras la lavadora está funcionando. Un vecino le aconseja: «Cambia ese breaker por uno de $32\ \text{A}$ o $40\ \text{A}$; así no volverá a dispararse y podrás encender los tres electrodomésticos a la vez».

1. a) Comprueba cuantitativamente si el breaker de $25\ \text{A}$ se disparará cuando funcionen simultáneamente el horno ($3.000\ \text{W}$), la lavadora ($2.200\ \text{W}$) y el microondas ($800\ \text{W}$) a una tensión de $230\ \text{V}$ ($P = V \cdot I$).
2. b) Refuta técnicamente el consejo del vecino: predice qué ocurrirá en los conductores de la instalación eléctrica si se cambia el breaker por uno de mayor calibre sin cambiar la sección de los cables, justificándolo mediante el efecto Joule y el riesgo de incendio según el RETIE.
3. c) Propón una solución técnica reglamentaria (distribución de circuitos según el RETIE) y una pauta de uso racional que evite el disparo sin necesidad de obras.

Durante la reforma de una vivienda antigua que carece de interruptor diferencial y de polo a tierra en los tomacorrientes, un instalador aficionado afirma: «Si colocamos breakers nuevos y bien calibrados de $16\ \text{A}$ en cada circuito, las personas ya están totalmente protegidas frente a cualquier contacto eléctrico con la carcasa metálica de una lavadora averiada».

1. a) Refuta técnicamente la afirmación: si la fase entra en contacto directo con la carcasa metálica y una persona la toca descalza (resistencia corporal aproximada $R = 1.500\ \Omega$ a $230\ \text{V}$), calcula la intensidad de corriente que atravesará su cuerpo. Compara este valor con el umbral de fibrilación ventricular ($30\ \text{mA}$) y con la corriente mínima que hace disparar al breaker de $16\ \text{A}$.
2. b) Explica el principio físico de funcionamiento del interruptor diferencial y justifica por qué es el único dispositivo capaz de proteger la vida en este escenario, tanto si existe polo a tierra como si no.

En una toma de corriente de la sala (circuito C2 protegido por un breaker de $16\ \text{A}$ y cableado reglamentario de $2,5\ \text{mm}^2$), se conecta una multitoma comercial con cable propio de sección reducida ($1\ \text{mm}^2$) y una potencia máxima admisible indicada por el fabricante de $2.300\ \text{W}$ ($10\ \text{A}$). En ella se conectan a la vez un calefactor de aceite de $2.000\ \text{W}$, un calefactor cerámico de $1.500\ \text{W}$ y un televisor de $150\ \text{W}$ a una tensión de $230\ \text{V}$.

1. a) Calcula la intensidad total que demandan los aparatos encendidos simultáneamente y compárala con los límites admisibles de la multitoma, de la línea de la toma de corriente y del breaker del tablero.
2. b) Justifica mediante la ley de Joule ($P = I^2 \cdot R$) por qué existe un grave riesgo de incendio antes incluso de que actúe el breaker del tablero eléctrico, identificando con precisión qué elemento de la instalación fallará primero térmicamente.
3. c) Un habitante propone sustituir el breaker de $16\ \text{A}$ del tablero por uno de $25\ \text{A}$ «para que no salte al poner los dos calefactores». Explica el peligro que introduce esta modificación sobre la instalación empotrada en la pared.