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Importancia del tablero en la Instalación Eléctrica.

             aludos.

Espero se encuentren muy bien estimados lectores, A continuación les comparto el más reciente escrito en Tecnología Eléctrica.

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El papel del tablero en la instalación eléctrica.

Antes de entrar en una instalación eléctrica cualquier sea su tipo residencial comercial o industrial y ellas puedan funcionar adecuadamente, La energía eléctrica abastecida por una empresa distribuidora o por el generador de energía, pasa por el tablero de de distribución.

Los tableros eléctricos son estructuras de suma importancia que desempeñan un papel fundamental para la distribución equilibrada de la  energía eléctrica por medio de varios circuitos individuales para los diversos puntos de consumo en una instalación eléctrica bien sea residencial,  comercial o industrial, así como también para el control de máquinas, iluminación, equipamientos, motores y accionamiento de aparatos, entre otros. En ellos encontramos las unidades de protección (Interruptores y/o fusibles) de los diversos circuitos.

La norma ICONTEC lo define tablero como "panel diseñado para ser colocado en un gabinete o caja metálica, normalmente accesible desde el frente, y que contiene dispositivos de conexión y control. Está generalmente conectado a un alimentador o circuito principal; puede contener herrajes, interruptores manuales o dispositivos automáticos. Desde este elemento se distribuyen circuitos ramales"

Otro aspecto a resaltar en los tableros es saber cómo localizarlo ya que con esto se puede proteger y optimizar la instalación eléctrica, preservando sus bienes, bien sean estos equipamientos, estructura fabril y hasta personal, usted puede evitar grandes pérdidas económicas.

En este orden de ideas podemos continuar diciendo que los tableros pueden ser  encontrados y clasificados para los más variados contextos y usos. Estos dependerán en gran medida del diseño o rediseño de la instalación para su clasificación es por ello que en la etapa de construcción o reforma de un inmueble está la parte eléctrica, requiriendo siempre un trabajo cuidadoso para conectar todos los espacios de uso, que haga la distribución de las tensiones de forma correcta y que tenga extrema seguridad. Por eso es importante conocer la clasificación de los tableros eléctricos.

Clasificación de los Tableros Eléctricos:

La clasificación de los tableros eléctricos se puede hacer desde distintos puntos de vista. Generalmente se prefiere el de la funcionalidad. Sin embargo acá se nombran algunas formas de clasificarlos.

A. Por su función o uso.

1.- General.

2.- Distribución y Sub-distribución.

3.- Servicios especiales.

3.1.- Mando y Control

3.2.- Centro de Controle de Motores

3.3.- Panel de accionamientos.

B. Por su forma de montaje.

1.- Superficial.

2.- Embutido.

3.- Pedestal.

3.1.- Armario.

3.2.- Multicolumnas.  

C. Por el montaje de los dispositivos

1.- Tipo de barra.

2.- Tipo de porta-fusibles.

3.- Tipo montaje en carril DIN.

Ver más en: http://www.tecnocircuitoalfa.com.ve/nlab.html

                     https://www.siemensmexico.com.mx/productos/tableros-electricos.html

https://slideplayer.es/slide/3917177/

https://legrand.com.pe/uso-y-aplicaciones-de-los-tableros-electricos-industriales/


Nota: Cabe destacar que conocer sobre el montaje y la tener un tablero o panel no es suficiente  para cumplir correctamente su función. Al final, es necesario que todos los dispositivos, circuitos individuales, fusibles y demás  componentes que lo integran estén correctamente dispuestos.

¿Organización de los tableros eléctricos?

Un tablero eléctrico bien organizado garantiza su correcto funcionamiento, además de evitar la ocurrencia de accidentes. Es por esto que se deben realizar pruebas y ensayos de mantenimiento para verificar las condiciones en las cuales se encuentran.

Figura 1: Imagen referencial comparando dos tableros.

                        (b) https://www.homify.com.mx/libros_de_ideas/6561318/instalacion-electrica-residencial-y-comercial-en-ciudad-de-mexico

En las imágenes mostradas anteriormente ¿Donde será más fácil realizar una inspección?

De este modo, las principales ventajas que ofrece tener tableros eléctricos bien organizados son y para comenzar se pueden explicar las imágenes mostradas anteriormente con el próximo párrafo:

·                   Facilidad en el mantenimiento: Todos los equipos y máquinas son susceptibles de fallar, sin embargo, cuando no existe una organización de sus componentes internos, es mucho más difícil identificar su origen y, en consecuencia, realizar las reparaciones necesarias.

Es común, por ejemplo, que en tableros de control montados incorrectamente, sin organización de sus componentes, un simple mantenimiento tarde más en realizarse, ya que es necesario desmontar y mover muchas piezas para poder localizar y solucionar el problema.

           Seguridad: Para los operadores durante su manipulación, ausencia de cables sueltos o de fuga energética, por ejemplo, evita la ocurrencia de choques y hace más fácil su utilización.

Además de esto, cuando ocurra alguna falla en el funcionamiento del tablero, sea este de control, distribución, mando, accionamiento y cualquier otro tipo, será rápido y simple diagnosticar el origen cuando todos los dispositivos están bien organizados e identificados.

            Mejor aprovechamiento de recursos energéticos: Esto puede ser posible porque los tableros son los responsables de distribuir la energía eléctrica de una o más fuentes para todos los equipamientos, residencias (en el caso de predios, por ejemplo) y de más aparatos que son alimentados por él.

Sin embargo, cuando los circuitos y los disyuntores están mal colocados o desorganizados, es común que existan fugas eléctricas que tardan en detectarse por la falta de organización, lo que se traduce en aumentos en las facturas de la luz que muchas veces parecen inexplicables.

                     Viabilidad operacional: Cuanto más organizados están los tableros eléctricos, más sencillo es su funcionamiento, al fin y al cabo, los botones y visualizadores están correctamente ajustados, responden a los comandos dados y funcionan a plena potencia, factores que, en conjunto, hacen más viable la operación.

        Realización de pruebas y ensayos: La ejecución de pruebas y ensayos es fundamental para detectar la aparición de averías, montaje incorrecto y presencia de defectos no solo en lo que respecta al funcionamiento de los dispositivos, sino también a su composición material. Por lo tanto, el servicio debe realizarse al menos una vez al año. En edificios comerciales o industriales, se recomienda un mantenimiento preventivo mensual.

Ya en tableros eléctricos que se encuentran desorganizados, es necesario contar con la actuación de técnicos especializados para poder desmontarlos y montarlos de forma organizada, evitando accidentes y aprovechando al máximo el potencial de trabajo.

Locación de tableros de energía

Algunas razones se tornan interesantes para la localización de los tableros de energía, en especial para los ambientes no residenciales. Tal vez   usted sepa o nunca se ha detenido a pensar en ello, así que mencionemos algunos de ellos.

En primer lugar, es necesario saber que cada país tiene sus normas específicas que regulan la correcta instalación de los tableros de distribución. Para ejemplificar, consultemos la COVENIN: 542-99.

Según el reglamento que regula el “funcionamiento habitual y seguro de las instalaciones eléctricas de baja tensión, es decir, 1000V en tensión alterna y 1500V en tensión continua”, los cuadros de distribución se clasifican en conjuntos de protección, maniobra y control.

Por tanto, su instalación debe realizarse en un lugar de fácil acceso, y los marcos deben tener identificación en el exterior, legible y no fácilmente extraíble, según el texto de la propia norma.

Además, es importante que el o los tableros se instalen lo más cerca posible de donde exista la mayor demanda de energía. También es una forma de ahorrar.

La altura recomendable de un tablero de distribución es de 1.50 metros con respecto al piso. Además el tablero debe quedar correctamente en forma horizontal con el piso, y vertical con la pared donde está instalado.

El tablero, si supera el metro cuadrado de superficie, debe quedar separado un metro de las paredes, de modo que resulte accesible para su mantenimiento o reparación. A partir de allí, las líneas se distribuirán hacia los tableros secundarios de existir.

Instalar los tableros de distribución en el lugar incorrecto puede dañar todo el suministro y encarecer el trabajo. Por ello, cuente con profesionales especializados y con experiencia para realizar este tipo de servicio.

Nota: El tablero eléctrico no se debe instalar dentro de una habitación.

¿Cuándo seleccionar el tablero para distribución monofásica, bifásica o trifásica?

Para atender correctamente cualquier tipo de carga, la distribución puede ser: monofásica, bifásica e trifásica. Pero para poder saber que tablero seleccionar se deben conocer las demandas energéticas, así como las cargas relacionadas a la instalación, los tipos de equipamientos y sus potencias máximas.

·         Distribución monofásica es caracterizada por una tensión de alimentación de 127V o 220V (Según el país), Pero ese número está sujeto a la empresa distribuidora de energía.  A pesar de ser llamada de monofásica, está compuesta por dos hilos: una fase y el neutro. Este tipo de distribución es utilizada en residencias y establecimientos comerciales pequeños cuya demanda energética de todos sus equipos juntos no sobre pasen los 8 KW (8000 Watts).

Figura 2: Alimentación Monofásica

·         Distribución bifásica o trifilar: es caracterizada por la alimentación de tensión 127/220V o 220/380V, estos números también pueden  variar de acuerdo con la empresa distribuidora de energía en la zona donde está la instalación.

Figura 3: Alimentación bifásica o trifilar

·         Distribución trifásica. Por último y no menos importante, tenemos este tipo de distribución de energía eléctrica que está caracterizada por una alimentación de tensión 220/380V o 380/480V, la red trifásica se utiliza cuando la demanda total está  entre los 25000 y 75000 Watts.

Ese tipo de distribución es ampliamente adoptada en industrias, comercios y en cualquier otra situación que exija una fuente de alimentación de mayor potencia y voltaje.

Figura 4: Alimentación trifásica.

Problemas más comunes encontrados en las inspecciones a los tableros.

Según las investigaciones realizadas se pueden mencionar que las fallas más encontradas a la hora de inspeccionar los tableros y estas no necesariamente tienen un orden de prioridades de acontecimientos se pueden mencionar:

·    Ausencia de coordinación de entre conductores (Incluye las barras del tablero) y los dispositivos de protección.

·     Ausencia o falta de identificación de los conductores y dispositivos de protección.

·  Barras de fase substituidos por puentes con conductores y muchas veces sub-dimensionados, barra de neutro y de puesta a tierra substituidos por empalmes.

·        Ausencia de protección contra choques eléctricos

·        Uso incorrecto de los colores de los revestimientos de los conductores

·     Conductores conectados directamente a las barras sin el empleo de terminales apropiados

Es necesario orientar a los usuarios sobre los riesgos inherentes a las fallas citadas para tomar las debidas medidas correctivas y, de manera ardua y  gradual, atacar las causas de estos problemas, buscando garantizar la seguridad de las personas, los animales, el adecuado funcionamiento de las instalaciones y  la conservación de los bienes materiales, todo enmarcado en los objetivos de las normas nacionales de cada país y las internacionales.

Norma IEC relacionadas a tableros.

A continuación se muestran el listado de las normas IEC relacionadas al tema discutido en esta entrada del blog. Esto con el propósito informativo y no es el análisis o para hacer discuciones sobre los aspectos de lo tratado por las normas.

A continuación solo se listarán las normas IEC relacionadas.

Para máquinas

·         60204. Equipo eléctrico de las máquinas. Parte 1. Requisitos generales

Para viviendas, oficinas y locales comerciales e industrias y centros comerciales

La norma IEC 61439 está formada por las siguientes partes:

·       61439-1. Conjunto de aparamenta de baja tensión. Parte 1. Reglas generales

·  61439-2. Conjunto de aparamenta de baja tensión. Parte 2: Conjuntos de aparamenta de potencia

· 61439-3. Conjunto de aparamenta de baja tensión. Parte 3: Cuadros de distribución destinados a ser operados por personal no calificado

· 61439-4. Conjunto de aparamenta de baja tensión. Parte 4: Requisitos particulares para conjuntos para obras

·  61439-5. Conjunto de aparamenta de baja tensión. Parte 5: Conjuntos de aparamenta para redes de distribución pública

·  61439-6. Conjunto de aparamenta de baja tensión. Parte 6: Canalizaciones prefabricadas

·  61439-7. Conjuntos de aparamenta de baja tensión. Parte 7: Instalaciones públicas, marinas, terrenos de camping, o de emplazamientos análogos y de carga de vehículos eléctricos.

 

Paginas consultadas:

http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/542-99.pdf

http://fullconnection.com.br/

http://nfeng.com.br/

http://www.engerey.com.br/

https://fersiltec.com.br/blog/engenharia-de-seguranca/30-pontos-essenciais-sobre-paineis-de-controle-e-ccms/

Referencias:

Instituto Colombiano de Normas Técnicas "CÓDIGO COLOMBIANO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS DOMICILIARIAS"  Norma ICONTEC 950.

Penissi, Oswaldo. Canalizaciones Eléctricas Residenciales, Valencia: Edición del Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico, Universidad de Carabobo. 2010.

Tableros eléctricos Parte 1: Los tableros eléctricos según la reglamentación para la ejecución de las instalaciones eléctricas en inmuebles.

Generalidades en la Coordinación de Aislamiento.

 Saludos.

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Generalidades en la Coordinación de Aislamiento.

Caso: Redes de Distribución Eléctrica.

Mantener índices de confiabilidad óptimos en las redes eléctricas de distribución es una ardua labor y su complejidad incrementa si las mismas se encuentran ubicadas en lugares poco favorables para su normal desempeño, esto debido a que deben proveer calidad y seguridad en el suministro de energía a los consumidores de la forma más eficiente posible.

Las sobretensiones tienen una gran influencia en el funcionamiento de las redes de distribución.  Al momento se han establecido múltiples estándares y guías para la protección de las líneas de distribución eléctricas en media tensión ante este fenómeno.

 Las sobretensiones no son más que un aumento del voltaje en los sistemas de energía eléctrica con valores superiores al voltaje de referencia, que es el máximo voltaje nominal de operación del sistema.

Ante estas sobretensiones se pueden presentar interrupciones de servicio en la red eléctrica y pueden ser provocadas por sobretensiones de origen interna o externa. Estas se tornan fundamentales estudiarlas tanto como los fenómenos atmosféricos (Externa), así como las sobretensiones de maniobra, armónicos o  frecuencia industrial (Internas) con la finalidad de encontrar el punto óptimo de la coordinación de aislamiento.


Figura 1.- Sobretensiones en una onda AC. [1]

La coordinación del aislamiento es el proceso, a partir del cual es  posible seleccionar la rigidez dieléctrica de los equipos en función de las solicitaciones esperadas durante su tiempo de vida útil. Sin lugar a dudas, un cuidadoso estudio influye fuertemente en disminuir el valor de la energía no suministrada.

 Factores para la coordinación de aislamiento en las redes de Distribución eléctrica:

Para el proceso a realizar para la coordinación del aislamiento se deben considerar diversos factores, Entre estos:

        Definición del desempeño admisible.

        Caracterización de las sobretensiones y de las solicitudes ambientales

        Selección de los niveles de aislamiento

        Aplicación de medidas de protección contra sobretensiones.

        Verificación de las características del aislamiento.

        Evaluación del desempeño.

El aislamiento de un determinado equipo en una red eléctrica está sujeto a diversas solicitudes dieléctricas y ambientales, clasificándolas de acuerdo con su duración temporal:

Tensión de régimen permanente a frecuencia industrial: En la  red, la tensión puede sufrir variaciones que pueden rondar hasta el 10% en relación a la tensión nominal del sistema. Para efectos de coordinación de aislamiento, la red eléctrica será caracterizada por su tensión más elevada.

Una sobretensión de esta amplitud es soportada por el aislamiento, sin embrago en lugares donde las condiciones ambientales son adversas, el aislamiento podrá estar en peligro, por ejemplo con la acumulación de  contaminación salina en los aisladores.

Sobretensión temporal: Desde el punto de vista temporal, estas se definen con un inicio en los 20 ms, pudiendo extenderse hasta una hora, teniendo la frecuencia igual a la frecuencia industrial. Estas son originadas debido al cierre o apertura de equipos de maniobra u ocurrencia de defectos en  la red eléctrica.

La amplitud de la sobretensión es determinada a través de la filosofía de conexión del neutro a tierra o la existencia de condiciones resonantes.

De modo que al mitigarse las sobretensiones temporales, se pueden  adoptar medidas en sentido de parametrizar las restricciones operacionales.

Sobretensiones transitorias de frente lenta: Los tiempos de subida de estas sobretensiones se encuentran entre los 20 y los 5000 μs, teniendo estos valores resultantes como transitorios reglamentados en las diferentes normas para las maniobras de conexión.


Figura 2.- Formas de ondas estandarizadas para sobretensiones tipo maniobra y rayo [2]

La sobretensión transitoria de frente lento también podrá ser inducida por una descarga atmosférica cuando la esta ocurre en una línea aérea cercana a ella.


Figura 3.- Impacto de una descarga atmosférica sobre una fase.

La inclusión de descargadores de sobretensión y/o otros dispositivos, permitirán la diminución de transitorios de conexión.

Sobretensiones transitorias de frente rápido: Desde el punto de vista temporal, estas sobretensiones son muy rápidas variando entre los 0,1 e 20μs. Estas sobretensiones tienen origen en descargas atmosféricas, pudiendo ser amenizadas a través del control de blindaje, descargadores de sobretensiones y con conexiones a tierra eficaces.

En un sistema de distribución, lo que determina los niveles de aislamiento es esencialmente el comportamiento de la red a una descarga atmosférica.

Las descargas atmosféricas afectan las redes eléctricas de distribución de dos formas: descarga directa a línea aérea o a los elementos de la línea; o sobretensiones inducidas cuando una descarga atmosférica ocurre en una línea cercana a la línea.


Figura 4.- Impacto de una descarga atmosférica sobre el cable de guarda.

Las líneas aéreas de distribución, tienen niveles de aislamiento elevados de tal forma que, cuando la red este expuesta a sobretensiones transitorias de maniobra, estas no constituyan ningún riesgo para el aislamiento de la red.

Los niveles de aislamiento serán seleccionados de acuerdo con el nivel de importancia de la instalación en la red de distribución [3].


Añadir título

Figura 5.- Valores característicos de las diferentes sobretensiones en un sistema eléctrico [4].

Estudio de la Coordinación del Aislamiento

En la realización de estudios de coordinación de aislamiento, es fundamental definir las solicitaciones dieléctricas, el nivel de aislamiento y los niveles de protección de los dispositivos de control de sobretensiones, los cuales se definen del siguiente modo:

• La definición del nivel de aislamiento, tal como es indicada en la norma CEI 60071-1, se habla de los términos de las tensiones soportables tanto para descargas atmosféricas y la de frecuencia industrial.

• En la mayor parte de los análisis, la sobretensión se obtiene utilizando el valor más alto calculado, a través de una simulación digital.

A partir de la tensión máxima de descarga obtenida para la onda de corriente 8/20 μs, con una amplitud de 10 kA, se determina el nivel de protección de los descargadores de sobretensiones,

• Para el aislamiento de los transformadores MT/BT se considera un margen de seguridad del 15%; para los transformadores AT/MT se debe tener un margen de seguridad del 20%. De esta manera, se considera que un transformador funciona mal cuando:

Vcw ≥ Vrw/Kp    (Ecuación 1)

Donde:

Kp = 1,15 e 1,20 respectivamente para los transformadores MT/BT y AT/MT;

Vcw – Tensión soportable de coordinación.

Vrw – Tensión soportable especificada por el equipo [3].

Procedimiento para determinar la coordinación del aislamiento.  

Figura 6.- Procedimiento general de la coordinación de aislamiento eléctrico [5].

Niveles de aislamiento normalizados en la red de distribución

Los niveles aislamiento para equipos colocados en subestaciones y transformadores para postes de distribución, están especificados en la tabla 1 de acuerdo con la CEI. Los niveles de aislamiento especificado para las líneas aéreas de AT y MT, constan en la tabla 2 En las líneas de 10, 15 y 30kV se implementa un nivel de aislamiento (250kV) que tiene por objetivo, según la compañía distribuidora de distribución, reducir fuertemente los disparos de las líneas por sobretensiones originadas por descargas atmosféricas. [6] [3]

Tabla 1.- Niveles de aislamientos normalizados para equipos de la EDP Distribución.

Tensión Nominal (KV)

Tensión más elevada

para el  equipo (KV)

Tensión soportable a frecuencia industrial,

húmedo (KV)

Tensión soportable a descarga atmosférica, seco (kV)

60

72,5

140

325

30

36

70

170

15

17,5

38

95

10

12

28

75

 

Tabla 2.- Niveles de aislamientos normalizados para líneas aéreas de la EDP Distribución.

Tensión Nominal (KV)

Tensión más elevada

para el  equipo (KV)

Tensión soportable a frecuencia industrial,

húmedo (KV)

Tensión soportable a descarga atmosférica, seco (kV)

60

72,5

140

325

30

36

70

250

15

17,5

38

250

10

12

28

250

 

Tabla 3.- Niveles de soporte para transformador de distribución. [7]

Tensión Nominal (KV)

BIL (KV)

Bajo frecuencia (KV rms)

1 min seco

10 seg. húmedo

14,4

95

35

30

14,4

110

50

45

24,9

150

60

50

34,5

150

70

60

46

250

105

95

 

Debe tenerse en cuenta que el equipo de conmutación (IAT, IAR, etc.) no puede adoptar un nivel de aislamiento para descargas atmosféricas de 250 kV. El equipo debe estar protegido contra sobretensiones por medio de pararrayos [6] [3].

A su vez, se presentan las distancias mínimas de aislamiento y las líneas de escape especificadas según IEC.

Referencias:

[1]  FULCHIRON D, Sobre voltajes y coordinación de aislamiento en Medio Voltaje Cuaderno Técnico  Nº 151 Shneider Electric febrero 1995. 

[2]  Temas de ingeniería Eléctrica, Editorial Félix Varela, La Habana, 2004. Dr.C Juan L. Almirall.

[3] DRE-C10-001/N (2008). “Instalaciones Eléctricas”, Guía de coordinación de  aislamiento, Reglas de ejecución y montaje, EDP, 2008.

[4]  RAMIREZ VAQUEZ, José, Protección de sistemas eléctricos contra sobre intensidades, 1997.

[5] IEC 60071-1. Insulation Co-ordination Part 1: Definitions, principies and rules. Ginebra. International Electrotechnical Comission, 1993. CEI/IEC 71-1: 1993.

[6]  A. C. MACHADO E MOURA, “TAT Texto General”, (Apuntes Técnicos) de Alta tensión, 2008.

[7]  MANUEL COOPER, Cooper  Power  System, Protección Eléctrica en Sistemas de Distribución, sección B, protección de sobrevoltajes, 2003.

Paginas Consultadas:

http://www2.aneel.gov.br/arquivos/pdf/modulo8_revisao_1_retificacao_1.pdf.

http://www3.fi.mdp.edu.ar/clagtee/2017/articles/02-019.pdf

https://ie2mmo.wordpress.com/2017/10/06/t08-descargadores-de-sobretension-2/

                                                                                                             


Cálculos del Sistema eléctrico (Caso: Laboratorio de Alta Tensión)

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