Conmutación multidireccional

En el cableado de edificios , la conmutación multidireccional consiste en la interconexión de dos o más interruptores eléctricos para controlar una carga eléctrica desde varios puntos . Una aplicación común es en la iluminación, donde permite controlar las lámparas desde diferentes ubicaciones, por ejemplo, en un pasillo, una escalera o una habitación grande.

A diferencia de un interruptor de luz simple , que es un interruptor unipolar de un tiro (SPST), la conmutación multidireccional utiliza interruptores con uno o más contactos adicionales y dos o más cables que conectan los interruptores. Cuando la carga se controla desde solo dos puntos, se utilizan interruptores unipolares de doble tiro (SPDT). Los interruptores bipolares de doble tiro (DPDT) permiten el control desde tres o más ubicaciones.

En diseños alternativos, se pueden utilizar relés de bajo voltaje o controles electrónicos para conmutar cargas eléctricas, a veces sin necesidad de cables de alimentación adicionales.

La carga controlada suele ser una lámpara, pero la conmutación multicanal se utiliza para controlar otras cargas eléctricas, como tomacorrientes, ventiladores, bombas, calentadores u otros electrodomésticos. La carga eléctrica puede estar cableada permanentemente o enchufada a una toma de corriente con interruptor .

Los interruptores de tres y cuatro vías permiten controlar una luz desde varios puntos, como la parte superior e inferior de una escalera, los extremos de un pasillo largo o las distintas puertas de una habitación grande. Estos interruptores tienen una apariencia similar a los interruptores unipolares de un solo tiro (SPST), pero cuentan con conexiones adicionales que permiten controlar un circuito desde múltiples ubicaciones. Al accionar el interruptor, se desconecta un terminal y se conecta el otro.

Eléctricamente, un interruptor típico de tres vías es un interruptor unipolar de doble tiro (SPDT) . Al conectar correctamente dos de estos interruptores, al accionar cualquiera de ellos se cambia el estado de la carga de apagado a encendido, o viceversa. Los interruptores pueden estar dispuestos de manera que tengan la misma orientación para el apagado y orientaciones opuestas para el encendido.

Un interruptor de cuatro vías (intermedio) es un interruptor bipolar de doble tiro (DPDT) diseñado específicamente para este fin. Su cableado interno de fábrica invierte las conexiones entre la entrada y la salida, y cuenta con solo cuatro terminales externos. Este interruptor dispone de dos pares de terminales de conexión que se pueden conectar directamente o cruzadas (transpuestas o intercambiadas). Sin embargo, también se puede implementar un interruptor intermedio añadiendo el cableado externo adecuado a un interruptor DPDT convencional (de seis terminales) o utilizando un relé DPDT independiente.

Al conectar en serie uno o más interruptores de cuatro vías (intermedios), con interruptores de tres vías en cada extremo, la carga puede controlarse desde tres o más ubicaciones. Al accionar cualquier interruptor, se cambia el estado de la carga de apagado a encendido o de encendido a apagado.

Para encender o apagar una carga desde dos ubicaciones (por ejemplo, encender o apagar una luz desde cada extremo de una escalera) se necesitan dos interruptores SPDT. Existen varias configuraciones de cableado para lograrlo.

Sistema Carter

El sistema Carter , también conocido como sistema Chicago, era un método de cableado de interruptores de tres vías en la época de los primeros sistemas de cableado con aisladores de porcelana . Este método de cableado, ahora obsoleto, está prohibido por el Código Eléctrico Nacional de los Estados Unidos desde 1923, ^{[ 3 ]} incluso en nuevas instalaciones con aisladores de porcelana, que aún se permiten bajo ciertas circunstancias. Este sistema de cableado todavía puede encontrarse en antiguas instalaciones eléctricas que conservan su sistema anterior.

En el sistema Carter, los cables de fase (energizado) y neutro se conectaban a los tornillos de retorno de ambos interruptores de tres vías, y la lámpara se conectaba entre los tornillos comunes de ambos interruptores. Si ambos interruptores se activaban o desactivaban, la luz permanecía apagada; pero si se activaban en posiciones opuestas, la luz se encendía. La ventaja de este método era que solo utilizaba un cable para la luz desde cada interruptor, ya que ambos contaban con un cable de fase y uno neutro.

El principal problema de este método es que, en dos de las cuatro combinaciones posibles, la carcasa del portalámparas se electrifica, lo que supone un riesgo de descarga eléctrica para quien intente cambiar la bombilla. En una de las combinaciones, con la bombilla apagada, el portalámparas se electrifica en ambos terminales. En una de las combinaciones, con la bombilla encendida, la bombilla se alimenta al revés, con el conector central conectado a tierra y la carcasa energizada, lo que significa que una bombilla fundida también tiene la carcasa electrificada. Por lo tanto, este método está prohibido en las instalaciones eléctricas modernas donde se utilizan bombillas con casquillo Edison .

Para más de dos ubicaciones, dos de los cables de interconexión deben pasar por un interruptor intermedio, cableado para intercambiar o transponer el par. Se puede insertar cualquier número de interruptores intermedios, lo que permite cualquier número de ubicaciones. Esto requiere dos cables a lo largo de la secuencia de interruptores.

Sistema de viajero

Utilizando tres interruptores, existen ocho combinaciones posibles de posiciones: cuatro con la luz encendida y cuatro con la luz apagada. (Estos diagramas también utilizan la nomenclatura del cableado eléctrico estadounidense).

Como se mencionó anteriormente, el circuito anterior se puede extender utilizando varios interruptores de 4 vías entre los interruptores de 3 vías para ampliar la capacidad de conmutación a cualquier número de ubicaciones.

Los sistemas basados ​​en relés con circuitos de control de baja tensión permiten conmutar la alimentación de las cargas de iluminación desde cualquier número de ubicaciones. Para cada carga, se utiliza un relé de enclavamiento que mantiene mecánicamente su estado de encendido o apagado, incluso si se interrumpe el suministro eléctrico al edificio. La alimentación de la red eléctrica se conecta a la carga a través del relé.

En lugar de conectar los interruptores directamente a la red eléctrica, se utiliza una tensión baja (normalmente 24 V CA) conectada a interruptores basculantes o de palanca momentáneos remotos. Estos interruptores suelen tener contactos SPDT en configuración (ENCENDIDO)-APAGADO-(ENCENDIDO). Al accionar el interruptor en una dirección, los contactos del relé se cierran; al accionarlo en la dirección opuesta, se abren. Se pueden conectar en paralelo, según sea necesario, varios interruptores basculantes adicionales en diferentes ubicaciones. Opcionalmente, se puede añadir un control maestro que encienda o apague todas las luces de la instalación simultáneamente mediante un temporizador o un ordenador.

Tras un auge inicial en la década de 1960, el uso residencial de estos sistemas de baja tensión basados ​​en relés se ha vuelto poco común. Los proveedores de material eléctrico no suelen disponer de equipos para nuevas instalaciones, aunque todavía es posible encontrar repuestos para el mantenimiento de las instalaciones existentes.

A partir de 2012,La conmutación multicanal en aplicaciones residenciales y comerciales se implementa cada vez más mediante técnicas de señalización por línea eléctrica e inalámbrica. Entre ellas se incluyen el sistema X10 , disponible desde la década de 1970, y sistemas híbridos cableados/inalámbricos más recientes, como Insteon y Z-Wave . Esto resulta especialmente útil al adaptar circuitos multicanal a cableados existentes, evitando a menudo la necesidad de perforar las paredes para instalar nuevos cables.

Los sistemas de control remoto se utilizan cada vez más en edificios comerciales como parte de los sistemas de iluminación bajo control semiautomático, para mejorar la seguridad y el ahorro de energía.