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Tableros Eléctricos: Una solución en evolución (parte II)
Por Milton Correa C., Gerente de Operaciones de CLAS Ingeniería Eléctrica S.A.
mcorrea@clas-sa.com  •  www.clas-sa.com

clas1.jpg (11278 bytes)En la primera parte de este artículo (1) vimos que la Comisión Electrotécnica Internacional ha publicado la norma IEC 60439-1, relacionada con los tableros eléctricos, específicamente los conjuntos de equipos eléctricos bajo una envolvente, que establece los criterios principales para el diseño de éstos. En esta parte, continuamos revisando las siete formas de separación interna, así como otras de las características de estos envolventes.


FORMA 3A. Separación entre las barras y unidades funcionales, así como entre todas las unidades funcionales. Separación de los terminales de conexión de salida de las unidades, pero no entre ellos. Los terminales de conexión no deben ser separados de las barras.

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FORMA 3B. Separación entre las barras y unidades funcionales, así como entre todas las unidades funcionales. Separación de los terminales de conexión de salida de las unidades, pero no entre ellos. Los terminales de conexión deben estar separados de las barras.

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FORMA 4A. Separación entre las barras y unidades funcionales, así como entre todas las unidades funcionales, incluyendo además los terminales de conexión que son parte integral de la unidad funcional. Los terminales de conexión están en el mismo compartimiento que la unidad funcional asociada.

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FORMA 4B. Separación entre las barras y unidades funcionales, así como entre todas las unidades funcionales, incluyendo además los terminales de conexión que son parte integral de la unidad funcional. Los terminales de conexión no están en el mismo compartimiento que la unidad funcional asociada, debiendo ir en un compartimiento individual y separado.

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Sistema de Barras

El Sistema de Barras es el corazón de cualquier tablero de Baja Tensión, siendo su función principal proveer conexión eléctrica entre el disyuntor general y las unidades de salida. Por lo tanto, es esencial que éste cumpla los requerimientos de elevación de temperatura, cortocircuito y otras condiciones descritas en diferentes normas internacionales.c5.gif (14793 bytes)

Temperatura: La máxima temperatura del sistema de barras se determina según las propiedades térmicas de las barras y del material aislante, la capacidad de las uniones de barras, y del stress térmico sobre el resto de los componentes en el tablero. Según la norma DIN 43671 sección 3.2.2 e IEC borrador 17D A (Alemania) 37.

Elevación de temperatura: Según la norma IEC 60439-1 tabla 2 y las normas relacionadas EN 60439-1, BS – EN 60439-1 y DIN VDE 0660 parte 500, los siguientes son los límites de temperatura:

Cortocircuitos: Durante un cortocircuito al interior del tablero, el sistema de barras y los componentes están expuestos a un alto nivel de stress, tanto térmico como dinámico. Esto significa que el fabricante debe asegurar que el tablero soporte esta condición de cortocircuito, así como el disyuntor principal sea apto para despejar esta falla.

La capacidad de resistencia al cortocircuito debe ser verificada por ensayos (TTA), o por extrapolación de ensayos de tipo en arreglos similares (PTTA).


Arcos en Tableros Eléctricos

Los arcos internos son las fallas más frecuentes de cortocircuito en los tableros de baja tensión, pudiendo causar graves lesiones corporales, daños materiales y pérdida de producción. Por lo tanto, es muy razonable solicitar capacidades de resistencia a estos arcos; el problema surge cuando se han de definir estas capacidades y la forma de verificar este cumplimiento.

clas2.jpg (4283 bytes)Se puede hablar de tres tipos de arcos en los tableros:

1.- Arcos primarios en barras no protegidas o en el lado primario de la protección de cortocircuito del tablero.

2.- Arcos primarios en barras protegidas por una protección contra cortocircuitos.

3.- Arcos secundarios a la salida de unidades funcionales, después de la protección contra cortocircuitos de la unidad.

Los Arcos tipo 1, sin duda, causan graves daños materiales, existiendo incluso el riesgo de que el tablero explote, teniendo como consecuencia que las personas cercanas a él puedan resultar gravemente quemadas y/o golpeadas por objetos proyectados. La duración del arco depende de la protección de Alta Tensión y puede ser entre 0,15 - 0,5 seg.

Los de tipo 2 normalmente tienen una duración de 50 ms, con la condición de que el tablero esté protegido por un disyuntor sin retardo. Esto reducirá los daños, pero como la subida de presión interna tiene lugar dentro de los primeros milisegundos, sigue siendo una situación muy grave.

Por su parte, los de tipo 3, son los más frecuentes, siendo la liberación de energía bastante reducida, en función del equipo de protección empleado. Sin embargo, el problema es que un "pacífico" arco, a menudo secundario, "salta" y reinicia en el lado línea del dispositivo de protección, resultando en un arco primario tipo 1 ó 2.


Tipos de Conexiones Eléctricas de las Unidades Funcionales

De acuerdo a la norma IEC 60439-1-1999-09, los tipos de conexiones eléctricas de las unidades funcionales pueden ser indicados por un código de tres letras:

La primera letra indica el tipo de conexión eléctrica del circuito de acometida principal.

La segunda, el tipo de conexión eléctrica del circuito principal de salida.

La tercera, el tipo de conexión de los circuitos auxiliares.

Las letras a usar serán F (conexiones fijas), D (desconectables - desenchufables) y W (extraíbles).


Conjuntos tipo conexión fija

Un conjunto de tipo fijo se caracteriza por ser un tablero con componentes montados y cableados a placas de montaje, conectados a la red principal del circuito por medio de cables o barras. Pueden contar con formas de separación interna 1- 4, según la norma IEC 60439-1.

Para el caso de partes fijas, las conexiones de los circuitos principales de este tipo sólo pueden realizarse cuando el conjunto está sin energía. En general, la instalación o desinstalación de partes fijas requiere el uso de una herramienta. Además, su conexión (o desconexión) normalmente requiere la desconexión completa del conjunto o parte de él.

Con el fin de impedir la operación no autorizada, el dispositivo de conmutación podrá dotarse de los medios que lo aseguren en una o más posiciones. Si en determinadas condiciones de trabajo, se permite intervenir en un conjunto energizado, siempre se deberán respetar las consignas de seguridad.


clas3.jpg (8211 bytes)Conjunto tipo desconectable

Un conjunto tipo desconectable se caracteriza porque una parte de él puede ser removido por completo del conjunto y sustituirse por otro, a pesar de que el circuito permanezca con energía. Las partes desconectables estarán diseñadas de manera que su equipo eléctrico, en condiciones de seguridad, puede ser conectado o desconectado del circuito principal, incluso si éste se encuentra con energía. Las distancias de aislamiento y líneas de fuga, serán las indicadas en la norma IEC 60439-1 cláusula 7.1.2.1. Asimismo, las partes desconectables deberán tener una posición "conectado" y una posición "removido".


Conjunto tipo extraíble

Un conjunto extraíble se caracteriza por que las partes desconectables pueden ser movidas de posición, a una distancia de aislamiento establecida, siguiendo mecánicamente unida al conjunto. La distancia de aislamiento deberá cumplir con la norma IEC 60439-1 cláusula 7.1.2.2.

Las partes extraíbles estarán diseñadas de manera que su equipo eléctrico pueda ser conectado o desconectado en condiciones seguras, incluso mientras el circuito principal permanezca energizado.

La distancia de aislamiento puede referirse ya sea a los circuitos principales o a los circuitos principales con los circuitos auxiliares.

Las partes extraíbles pueden tener una posición conectado, una posición de ensayo (test) (o una situación de prueba) y una posición desconectado. Deberán ser claramente discernibles y situadas en estas posiciones.

Para las dos últimas posiciones, se puede requerir el uso de herramientas adecuadas para conectar y desconectar, siendo necesario asegurarse que estas operaciones no se realicen con carga.


Conclusiones

La normativa internacional nos da las herramientas para estandarizar aquellas aplicaciones industriales que demandan soluciones de altas exigencias, tales como: continuidad de servicio, resistencia comprobada a las corrientes de cortocircuito, resistencia a los arcos internos, etc.

La norma chilena NCh4/2003 define algunas exigencias para los tableros eléctricos, pero si esos criterios se aplican a lo que demanda la industria se cubren sólo aspectos básicos, por lo que cobra relevancia el introducir soluciones tecnológicas, normativas y ensayadas.

Hablar de conceptos tales como compartimentación, extraibilidad, arco interno, tableros con ensayos de tipo, debe ser el estándar en la definición de este tipo de soluciones.

(1) Revista ElectroIndustria Nº 124, Agosto 2011, págs. 56, 58 y 59.

Septiembre 2011
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Comentarios acerca de este artículo
Miguel Stuardo Matus Terminal Graneles del Norte (06/05/2021)
Agradecería que me indicarán cuántos es la distancia de tránsito peatonal entre tableros eléctricos en una sala eléctrica o qué norma me puede ayudar
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