Por más de un siglo, la generación y distribución eléctrica en los EEUU era mayormente prolija y estaba consolidada. Las grandes plantas de energía que eran propiedad de empresas de servicios públicos ubicadas en las afueras de los centros urbanos, generaban electricidad y alimentaban una red de líneas de transmisión que la distribuía a lo largo y a lo ancho.
En este siglo, ese modelo centralizado ha comenzado a cambiar. La mejora de la tecnología y la drástica caída de los costos han originado un rápido aumento de la generación por parte de empresas privadas de energía eólica y solar, a medida que más personas en diversas actividades consideran la auto-suficiencia energética más económica y estratégicamente inteligente. Esta mezcla de nuevas fuentes de generación eléctrica conforma una porción importante en constante crecimiento de la energía de la nación, suplementando a la energía generada por los servicios públicos tradicionales.
“Diez años atrás, nadie se hubiera imaginado la gran infraestructura que hemos construido,” dice Bill Burke, gerente de la división de energía eléctrica en NFPA.
El cambio de paisaje ha causado que los expertos en electricidad re-imaginen el futuro de la red eléctrica, y ha sido uno de los principales motivos de tres de los agregados propuestos más importantes a la edición 2017 del Código Eléctrico Nacional (NEC®).
La mayor generación de energía de propiedad de los consumidores ha convocado a los paneles elaboradores del NEC a que consideren sistemas y circunstancias que nunca antes habían necesitado considerar.
Desde sus orígenes en 1896, el alcance del NEC ha estado limitado a consideraciones eléctricas teniendo en cuenta el lado del cliente—esto significa que las reglas del código no aplican a equipos de generación y distribución que son propiedad de y que operados por los servicios públicos. En los tiempos en que las grandes empresas de servicios públicos controlaban prácticamente toda la generación y distribución, la línea de demarcación era relativamente simple: el NEC regulaba la generación y transmisión de la energía eléctrica, y las disposiciones del NEC entraban en vigencia en el punto en que la electricidad ingresaba a la propiedad del cliente, habitualmente un edificio.
“En el NEC llamamos a eso el punto de acometida, donde finaliza la responsabilidad de los servicios públicos y donde comenzamos nosotros,” dice Jeff Sargent, especialista regional del NEC en NFPA.
“Pero esa línea de demarcación es dinámica y se mueve. A medida que la descentralización ha empujado la responsabilidad de los servicios públicos más lejos del sistema eléctrico del propietario, el NEC ha tenido que dar tratamiento a sistemas diferentes y de mayor voltaje.”
Tres de los cinco nuevos artículos propuestos en la edición 2017 del NEC son consecuencia directa de esta tendencia: Artículo 691, “Sistemas fotovoltaicos a gran escala”; Artículo 712, “Micro redes de corriente directa” y Artículo 706, “Sistemas de almacenamiento de energía.”
Paneles fotovoltaicos de envergadura (mucha)
Los paneles fotovoltaicos o PV, no son ninguna novedad, habiendo aparecido en el NEC en 1984. Tales sistemas generaban poca energía y su adopción era ínfima.
Los sistemas a gran escala cubiertos por el Artículo 691 propuesto son algo completamente diferente, dice Mark Earley, ingeniero eléctrico en jefe de la NFPA. Por definición, las configuraciones PV a gran escala son sistemas que producen por lo menos 5 megavatios (MW) de energía, apenas lo suficiente como para alimentar 800 viviendas promedio en los EEUU. Pero los sistemas pueden ser mucho más grandes que eso, de acuerdo con Earley. Durante el verano de 2014, Earley y algunos miembros del comité técnico del NEC viajaron al Desierto de Sonora en California para visitar una planta solar denominada Desert Sunlight. Cuando se terminen, las instalaciones contarán con 6 millones de paneles y producirán 550 MW de energía, la suficiente para alimentar 160,000 viviendas, según lo indica el sitio web del predio, firstsolar.com.
“La escala fue realmente muy sorprendente,” cuenta Earley. “A medida que nos acercábamos al centro, se angosta durante unas cinco millas aproximadamente hacia ambos lados, y todo lo que puede verse en el horizonte en ambas direcciones es un mar de paneles PV.”
Al margen de su magnitud, las instalaciones de Desert Sunlight también son únicas en cuanto a que conforman un proyecto financiado por capitales privados y no son propiedad de ninguna empresa de servicios públicos. La energía generada en las instalaciones es dirigida hacia la red eléctrica y vendida a las empresas de servicios públicos. En esencia es una planta generadora de energía propiedad de los capitales privados y cae dentro del alcance del NEC. No obstante, el problema, según Sargent, es que “los requisitos para paneles PV establecidos en el NEC en la actualidad no dan cobertura adecuada a instalaciones de esta magnitud.”
Esto principalmente se debe a que las instalaciones solares de más de 5 MW ni siquiera existían hasta 2007, y los módulos verdaderamente enormes que generan más de 100 MW han sido todos construidos a partir del año 2012, según información aportada por la Asociación de Industrias de Energía Solar o SEIA. Existen ahora nueve instalaciones de paneles solares en los EEUU de más de 100 MW, todas ellas en California y Arizona, según SEIA.
Además de establecer algunos requisitos básicos para su instalación, el artículo propuesto al NEC sobre sistemas PV a gran escala de hecho facilita o remueve algunos de los requisitos tradicionales para sistemas PV que se encontraban en el código. A pesar de la dimensión de estos sistemas, existen aspectos que los hacen más seguros que un típico módulo doméstico, dice Earley. Casi todos estos grandes módulos, por ejemplo, están ubicados en áreas aisladas lejos de la comunidad, haciendo que algunos de los requisitos para paneles PV del NEC resulten irrelevantes.
“La mayoría de estos módulos se encuentran en zonas valladas de modo tal que las únicas personas con acceso son los profesionales expertos en sistemas PV,” Earley dice. “Existen algunos requisitos tales como el apagado rápido, que no son necesarios dado que estos paneles no están montados sobre un edificio. Pero debido a que estas instalaciones se encuentran usualmente en áreas cercadas, sí existen algunos requisitos para la descarga a tierra de las cercas y cosas por el estilo.”
Micro red de corriente directa
Las micro redes de corriente directa (CD) son otro ejemplo de infraestructura eléctrica que han sido tradicionalmente propiedad de los servicios públicos, pero que está emigrando hacia el lado del consumidor. En esencia redes de distribución de energía independiente, las micro redes están cobrando popularidad en todo el mundo entre diversos tipos de grandes instalaciones y campus como medio para aumentar la eficiencia energética, reducir costos, y mantener la continuidad de los negocios clave.
La independencia de la red es atractiva como protección contra los fluctuantes precios de la energía y las interrupciones que amenazan los negocios. Pero para algunas grandes empresas, la generación y distribución privada de energía CD puede también ahorrar cientos de miles de dólares al año.
Desde que George Westinghouse se impuso sobre Thomas Edison en la guerra de las corrientes hacia finales del siglo 19, los servicios públicos han distribuido la energía como corriente alterna (CA). No obstante, los equipos de computadora, dispositivos electrónicos, iluminación LED, equipos de comunicación y otros sistemas clave funcionan con energía CD, lo que significa que la electricidad proveniente de la red debe ser convertida a CD antes de que tales dispositivos puedan utilizarla. Esta conversión, sin embargo, resulta en la pérdida de parte de esa electricidad, lo cual, en el caso de empresas de alta tecnología o empresas de telecomunicaciones que operan enormes centros de datos, puede elevar las sumas de manera significativa.
Los claros beneficios han llevado a que se desplieguen micro redes de CD en todo el mundo, en centros de datos, aeropuertos, campus universitarios y más. “Es como crear una pequeña compañía de servicios dentro del edificio,” cuenta Sargent.
Toda esa actividad hizo que el comité técnico del NEC tomara nota. El actual NEC da cobertura a ciertos requisitos básicos para el cableado, protección de sobre corriente y puesta a tierra, pero “no cubre todas las cuestiones implicadas cuando se interconectan múltiples fuentes de CD y cargas de CD, lo que justifica la necesidad de un nuevo artículo en el NEC,” escribe el grupo de tareas de CD del comité de correlación técnica del NEC en su fundamentación para la creación del nuevo capítulo. El grupo de tareas deja constancia de que ve este nuevo artículo “como un importante primer paso, que reserva un espacio a futuros requisitos en esta área de rápido crecimiento.”
Sistemas de almacenamiento de energía.
Tal como fuera detallado en la nota “Energía para guardar”, los sistemas de almacenamiento de energía o ESS están transformando el paisaje energético de manera vertiginosa. Dada la enorme flexibilidad que brindan los sistemas, se espera que se expanda la adopción en múltiples sectores, e incluso hacia dentro del mercado de consumo residencial. Los ESS permiten el almacenamiento de la energía renovable para su utilización cuando no sopla el viento ni brilla el sol. Los ESS también permiten a los consumidores adquirir y almacenar electricidad de la red cuando los precios están bajos (por ejemplo por la noche) y utilizarla cuando la demanda y los precios suben. Hospitales, centros de datos, aeropuertos y otras instalaciones con operaciones críticas pueden utilizar energía de batería para asegurar la continuidad de las actividades durante un apagón. Para las empresas de servicios públicos, almacenar cantidades de energía en baterías significa que se encuentra energía extra disponible para llevar la carga de electricidad durante picos infrecuentes de demanda, eliminando la necesidad de construir más plantas de energía.
El NEC ha ofrecido algunos requisitos para baterías desde su edición 1897, pero nada tan abarcativo como el Artículo propuesto 706 para el NEC, dice Earley. El artículo propuesto contiene “mucho detalle” para esta nueva faceta del código, cuenta, e incluye reglamentación sobre equipos, instalaciones de ESS simples y múltiples, desconexión y apagado, etiquetado de seguridad y más. El artículo da cobertura a baterías de almacenamiento electromecánicas, baterías de flujo, capacitores, y dispositivos de energía cinética tales como volantes de inercia y aire comprimido.
Tan abarcativo como es este primer intento, Sargent admite que es sólo un comienzo, y que los ESS son una categoría significativa pero nueva aún en ciernes. “Este es nuestro primer intento—a medida que estos sistemas se tornen más convencionales, las reglas de seguridad evolucionarán tanto como las fotovoltaicas,” dice Sargent. “Es duro anticipar o crear en un laboratorio de pruebas lo que va a suceder en el mundo real, pero la tecnología no espera por los códigos y normas. La tecnología avanzará.”
Primero la seguridad
La nueva y cambiante tecnología no es la única impulsora del cambio en el NEC. Tal como en todas las ediciones, hubo una saludable cantidad de aportes y de revisiones. En resumidas cuentas, los paneles elaboradores del NEC recibieron más de 4,000 aportes públicos para el código, lo que implica un número importante, dice Earley. Entre las modificaciones que ingresaron al documento hay nuevos requisitos diseñados para mejorar la seguridad para trabajadores eléctricos y socorristas. A continuación, un pequeño resumen de algunas de las modificaciones propuestas:
Apagado externo para socorristas: Este nuevo requisito, que entrará en vigencia en 2020, requerirá que todas las estructuras residenciales unifamiliares y bifamiliares cuenten con dispositivos externos para cortar la energía de una residencia. En la actualidad el NEC requiere medios de desconexión del servicio eléctrico, pero no especifica en dónde debe ubicarse dicho dispositivo. El departamento de bomberos hace tiempo que viene apoyando la instalación de un dispositivo de apagado externo para evitar tener que ingresar a un edificio en llamas o inundado para cortar la energía de ser necesario. Habitualmente, el departamento de bomberos llama a la compañía de servicios públicos para que desconecte el servicio si esto es necesario, pero en algunas áreas rurales esto puede llevar media hora o más y en muchas situaciones el tiempo es apremiante.
Mejora del etiquetado: Algunas nuevas revisiones propuestas están previstas para alinear de mejor manera el NEC con NFPA 70E®, Seguridad Eléctrica en Lugares de Trabajo.
“Los nuevos requisitos nos ayudarán a implementar las prácticas para un trabajo seguro establecidos en 70E —si tenemos una instalación inicial segura, esto ayuda a facilitar las prácticas de trabajo seguro,” dice Sargent. “Esta es la manera en que los dos documentos trabajan en conjunto.”
Una de las revisiones pide un mayor detalle en el etiquetado en los equipos, en lo referente al voltaje nominal, energía incidente y el nivel de protección personal que necesita el equipo. Mediante la entrega a los trabajadores de mantenimiento de información específica y propia del sistema eléctrico en cuestión, podrán evaluar mejor las precauciones que deben tomarse, cuenta Sargent. “Hoy en día, todo lo que requerimos es una advertencia básica del tipo ‘Peligro: Riesgo de Arco Eléctrico,’ dice.
Otra revisión diseñada para dar abordaje a la seguridad del trabajador establecería espacios libres mínimos frontales y laterales para la instalación de ciertos equipos eléctricos. La regla está prevista para asegurar que los trabajadores no se encuentran en peligro cuando trabajan en espacios reducidos en los que hay equipos instalados, tales como espacios sobre el cielorraso o espacios de tuberías.
“Queremos evitar la situación en la que un trabajador debe ingresar a dicho espacio y diagnosticar problemas, o probar cables y medidores, y no puede abrir completamente las puertas de los cerramientos, o debe trabajar sobre una superficie conectada a tierra,” dice Sargent.
En otras modificaciones, un nuevo Artículo 425 da tratamiento a disposiciones para equipos para procesos industriales con calor, tales como calderas de electrodos, calefactores de conductos, calentadores de tira, calefactores de inmersión, y otros equipos eléctricos fijos aprobados para procesos industriales y comerciales con calor. Un nuevo Artículo 710 establece disposiciones específicas para sistemas de energía autónomos que no están conectados a la red. Algunos de estos sistemas autónomos incluyen sistemas PV, sistemas alimentados por energía eólica, celdas de combustible, generadores para motores y otros. Finalmente, nuevas disposiciones se agregaron en relación a elevadores para piscinas alimentados con energía eléctrica que brindan acceso a una piscina o spa para personas con discapacidad.
La fecha límite para presentar notificaciones de intención de formular una moción para el NEC fue el 29 de abril. Para más información sobre el proceso para la edición 2017 del NEC, visite nfpa.org/70.
Jesse Roman es editor asociado en NFPA Journal.
