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El cuadro eléctrico de distribución en B.T. (…2…) por Roberto Carezzano 4 Definición del proyecto En la página 18 del Contact nº10, vemos el esquema eléctrico unifilar de una instalación terciaria como podría ser por ejemplo, un centro comercial. La instalación propuesta tiene una finalidad puramente didáctica y por esta razón en el esquema se ha intentado establecer hipótesis iniciales de carácter general y uso recurrente. Un examen más detallado de dicho esquema pone de manifiesto que la instalación consta de tres niveles de distribución: • El primer nivel muestra la parte de alimentación del cuadro. Los dispositivos principales instalados en este nivel son el interruptor de maniobra, el interruptor automático general y el embarrado. • El segundo nivel consta de 6 int. aut. modulares y de caja moldeada, alimentados directamente desde el embarrado. • El tercer nivel se constituye exclusivamente de aparamenta modular para el mando y la protección de los circuitos finales. Estos interruptores se alimentan directamente de la aparamenta del segundo nivel con cables provistos de bornes de conexión o entre ellos con puentes de unión. El esquema unifilar propuesto es sólo la síntesis de un proyecto que, para una correcta definición, ha tenido en cuenta algunos aspectos técnicos fundamentales: sistema de distribución, tipo de carga y potencia absorbida (kW) factor de simultaneidad y tipo de servicio que la instalación debe asegurar. A partir de estos parámetros se puede calcular la corriente de la instalación Ib de cada circuito terminal (tercer nivel). Armario Quadro Procediendo al revés, se pueden determinar la corriente de la instalación de los circuitos del segundo nivel y la corriente de la instalación Ib del circuito de alimentación. Sobre el valor de la corriente, se puede llevar a cabo la elección del int. de maniobra y del int. aut. de cabecera por lo que a su corriente nominal se refiere. Además, en base a las condiciones de la instalación y al tipo de cable elegido se pueden individualizar los valores de la capacidad de los conductores. El valor Ib (corriente de utilización de los circuitos) junto con los valores de la corriente de cortocircuito y los niveles de la instalación, constituyen los elementos base necesarios para efectuar la correcta elección de todos los componentes de la instalación: cables, aparatos de maniobra, protección y distribución de la energía. En cuanto a la protección de la instalación, y para verificar la coordinación contra los contactos indirectos, se toma como base para la elección de los componentes la indicada en la norma CEI 64-8: •Protección contra sobrecargas. Debe cumplirse la condición Ib ≤ In ≤ Iz •Protección contra cortocircuitos. El dispositivo de protección debe tener un poder de corte igual o mayor a la corriente del cortocircuito supuesta Icp en el punto de instalación del mismo dispositivo Icp ≥ PdC. 2º nivel 1er nivel Ref. HA454 H645 HE334 HE336 NR440A NR440A NR420A NR440A •La coordinación de las protecciones contra los contactos indirectos. Depende del tipo de régimen de neutro utilizado en la distribución: TT, TN, IT. In PdC Bloque dif. I∆n/s Cable Esquema eléctrico unifilar relativo al 1er y 2º nivel. Todos los componentes utilizados en el desarrollo del proyecto y al cual haremos alusión pueden encontrarse en los catálogos de Hager. 5 Elección de los componentes Siguiendo a nivel práctico las indicaciones proporcionadas, ya sean de carácter dimensional o eléctrico, podemos proceder a tratar individualmente los diferentes dispositivos eléctricos. 1 Cuadro eléctrico El sistema de armarios Quadro representa la base de desarrollo del proyecto si se elige satisfacer: •La versatilidad constructiva, que puede satisfacer tanto el desarrollo actual del proyecto como las posibles ampliaciones futuras. •La facilidad para redactar la declaración de conformidad, pudiendo disponer de todas las pruebas efectuadas sobre el sistema Quadro en los laboratorios CESI. 250 A vertical 125 / 160 A placa de soporte en aluzink perfil DIN bloques de conexión 400 / 630 A vertical 250 A horizontal agujero corredero interruptor de maniobra HA: 125 A ... 630 A Gama de int. aut. de caja moldeada e int. de maniobra, series HN, HE y HA. tapa interruptor automático + bloque diferencial de 250 A Juego de equipamiento con int. aut. de caja moldeada y bloque diferencial, montaje vertical. 2 Aparamenta de cabecera En nuestro caso, el int. de maniobra y el int. aut. de cabecera representan la parte fundamental. Ambos son aparatos tetrapolares (no modulares). Los aparatos que se ajustan a los requisitos de la instalación son los de las series HA, HN y HE. Las referencias y características de los aparatos del 1er y 2º nivel, aparecen en la tabla de la página anterior. En el catálogo general y en el nuevo catálogo electrónico Hager, aparecen informaciones sobre el funcionamiento, las curvas, regulación de los relés… La fotografía muestra las dos gamas de aparatos. La elección de los bloques diferenciales, se efectuó teniendo en cuenta el funcionamiento específico que requería la instalación y la seguridad de las personas. En la elección no se han tenido en cuenta solamente los aspectos eléctricos, sino también aquellos más prácticos sobre la simplicidad y la facilidad de montaje. Los aparatos elegidos pueden montarse sobre un juego de equipamiento completo, con placa de soporte, tapa y tornillos de fijación. El dibujo muestra un juego de equipamiento. 3 Int. automáticos magnetotérmicos modulares En la tabla inferior, se puede ver un resumen de todos los productos disponibles. Las series MJ, NC y NR, resultan idóneas para nuestro objetivo, tanto para las intensidades nominales como por el poder de corte. El esquema adjunto representa la parte del esquema unifilar que nos interesa para esta elección. En cuanto a su instalación en el cuadro, es posible utilizar el juego de equipamiento constituido por un perfil DIN y una tapa con abertura. La fotografía de la página siguiente nos muestra este juego de equipamiento. interruptores 3er nivel 19-20-21-22-23-24 3er nivel del esquema unifilar. Tipo Ref. PdC Familia Curva MU C MP ML MJ MB MC Polos 1P 1 P+N 2P ICP-M 1 P 1 P+N 2P 3P 3 P+N 4P 1 P+N C 1 P+N C B C Norma según el poder de corte In (A) UNE EN 60-898 6 a 40 A UNE 20-317 5 a 63 A UNE EN 60-898 2 a 40 A UNE EN 60-898 2 a 40 A 1P 2P 3P 4P 1P 1 P+N 2P 3P 4P 1P 2P 3P 4P UNE EN 60-898 IEC 947-2 UNE EN 60 947-2 6 a 63 A UNE EN 60-898 IEC 947-2 UNE EN 60 947-2 0,5 a 63 A UNE EN 60-898 IEC 947-2 UNE EN 60 947-2 0,5 a 63 A 0,5 a 63 A 6 a 63 A 0,5 a 63 A NC C ND D 1 2 3 4 P P P P UNE EN 60-898 0,5 a 63 A NM C 1 2 3 4 P P P P IEC 947-2 UNE EN 60 947-2 80 y 100 A NM C 125 A 125 A D P P P P P P P P UNE EN 60-898 IEC 947-2 UNE EN 60 947-2 NM 1 2 3 4 1 2 3 4 UNE EN 60-898 IEC 947-2 UNE EN 60 947-2 80 y 100 A 80 y 100 A NR C 1 2 3 4 P P P P IEC 947-2 UNE EN 60 947-2 50 y 63 A 25 a 40 A 6 a 20 A 4,5 kA 6 kA 10 kA Poder de corte (PdC) 15 kA 20 kA 25 kA 4 Sistemas de distribución Existen diversos tipos de elementos para poder distribuir la energía en los armarios Quadro: •Bloques de conexión escalonados, para intensidades de 80 a 125 A. •Bloques de conexión unipolares, para intensidades de 250 y 400 A. Juego de equipamiento para aparamenta modular. •Embarrados componibles de 250, 400 y 630 A. La fotografía inferior muestra las características de los sistemas de distribución utilizados en la instalación. En el desarrollo constructivo de nuestra instalación, la elección se orienta hacia el embarrado de 250 A, para realizar la distribución principal. La instalación resulta racional, en cuanto se utilizan espacios normalmente poco aprovechables, y simples, gracias al práctico sistema para fijar los soportes sobre los montantes. Los juegos que constituyen este sistema de distribución cuentan con todo el material necesario para su montaje. Sistemas de distribución utilizados en los armarios Quadro. Bloques de conexión escalonados fijación sobre perfil DIN, suministrado con: - placa posterior aislante, - pantalla frontal de protección transparente Ui = 660 V Icc = 12 kA Icc = 15 kA A Embarrado de 250 A, componible montaje lateral In 80 A tetrapolar nº de conexiones por fase: entrada: 1 x 16 flexible salida: 8 x 10 flexible ancho 88 (5 ❚) x alto 85, por profundo 44 mm In 125 A tetrapolar nº de conexiones por fase: entrada: 1 x 35 flexible salida: 1 x 25 + 10 x 16 flexible ancho 129 (7,5 ❚) x alto 85, por profundo 44 mm este conjunto se compone de: A - soporte tetrapolar para pletinas de 20 x 5 mm - suministrado con tornillos de fijación B B - 4 pletinas de cobre de 20 x 5 mm roscadas a M6 - tensión de cortocircuito: C - pantalla de protección C A Ui = 600 V Icc = 24,5 kA 5 Juegos de conectores Puentes y bornes de conexión para aparamenta modular Permiten realizar de modo directo y seguro la conexión eléctrica entre la aparamenta principal y el embarrado. Se realizan con cables o con pletinas de cobre flexibles. En el catálogo podemos ver los juegos de conexión disponibles, teniendo en cuenta el tipo de aparato principal (int. aut. NH o int. de maniobra HA) su montaje (vertical u horizontal) y el sistema de embarrado que se utiliza. 6 Accesorios de cableado pletina perforada placa de protección transparente Para un cableado seguro y práctico de la aparamenta modular, se pueden utilizar puentes de unión de lengüeta o de horquilla. Para la conexión de los cables de entrada, bornes de conexión. Su uso no comporta la ocupación de más espacio, racionaliza el cableado y facilita, de manera clara, la individualización de las diferentes conexiones. En cuanto a la conexión del tierra, disponemos de pletinas con bornes de conexión. Encontraremos estos componentes al abordar el aspecto de la protección contra los contactos indirectos. soporte tetrapolar Embarrado componible de 250 A. 6 Aspectos técnicos Todo lo descrito anteriormente representa la base práctica del desarrollo constructivo del cuadro de distribución que se necesita para cumplir las condiciones que se indican en el esquema unifilar. A nivel teórico, el esquema unifilar nos sugiere que reflexionemos sobre algunas situaciones que cuestionan algunos aspectos de implantación del circuito de entrada. Nuestra propuesta prevé el empleo de un interruptor de maniobra en serie con el int. aut. de caja moldeada. En la realidad de la instalación, se encuentran principalmente las 3 situaciones representadas en el esquema adjunto. 1 El cuadro esta dotado en la entrada de un dispositivo de protección contra el cortocircuito (DPCC) En esta situación, el cuadro debe especificarse con la indicación de la corriente de cortocircuito condicionada al Icc, relativa al dispositivo de protección utilizado. En nuestra instalación el DPCC está formado por el int. aut. de caja moldeada de 250 A. La corriente condicionada que caracteriza el cuadro corresponderá a la del interruptor H645. El valor de protección asegurado por el aparato es superior al de la supuesta corriente de cortocircuito de 18 kA. A favor de la elección del sistema Quadro, existen otras consideraciones positivas. La más importante corresponde a las pruebas a las que ha estado sometido por el CESI. La prueba específica sobre la resistencia de cortocircuito efectuada sobre un prototipo Quadro con embarrado de 250 A, ha sido verificado hasta un valor de cortocircuito de 20 kA. Esta verificación permite extrapolar los resultados experimentales obtenidos para poder construir cuadros de distribución como el propuesto. La verificación de la resistencia al cortocircuito pasa a través de las distancias existentes entre el armario y el embarrado. La tabla de la página siguiente, nos indica todos los embarrados disponibles para el sistema Quadro, en función de la intensidad nominal, de cortocircuito y las distancias entre soportes. Circuito de entrada de un cuadro. El cuadro, en la situación de trabajo anteriormente indicada, puede ser dotado de un int. de maniobra. Las situaciones de trabajo que requieren esta solución se necesitan cuando la instalación opera en un contexto en el que se efectúan frecuentes manutenciones. Poder disponer en la entrada del cuadro de un aparato de maniobra permite, al personal de mantenimiento, operar en absoluta tranquilidad sobre la instalación. Para esta realidad operativa, se efectúan pruebas de resistencia a la corriente de cortocircuito de breve duración en los laboratorios CESI, con una estructura típica de un armario Quadro y equipado con interruptores de maniobra de la serie HA. Para estas situaciones de trabajo, se puede disponer de útiles indicaciones para efectuar un correcto dimensionado en la implantación. 2 El cuadro no está dotado en la entrada de ningún dispositivo de protección contra el cortocircuito aunque está instalado en una sección de la instalación en la que está previsto un dispositivo de protección aguas arriba También debe especificarse el valor de la corriente de cortocircuito Icc. 3 El cuadro no está dotado en la entrada por un dispositivo de protección ni tampoco está previsto de ningún dispositivo de protección inmediatamente aguas arriba En esta situación, la resistencia al cortocircuito del cuadro debe especificarse indicando la corriente de cortocircuito de breve duración Icw. Este valor es un valor eficaz de corriente que el cuadro debe soportar durente 1 segundo (si no se especifica de otra manera). Embarrado In (A) Nº de pletinas / conexiones por fase Sección de las pletinas Tensión de cortocircuito (distancia máxima entre los soportes de las pletinas en función de la corriente de cortocircuito) 20 kA 25 kA 35 kA 250 A 1 pletina 1 fila con agujeros M6, paso 25 mm 20 × 5 mm 300 mm 150 mm - 400 A 1 pletina 32 × 6 mm - 375 mm - 630 A 1 pletina 50 x 5 mm - - 375 mm