04_Tableros Eléctricos

Un Compromiso de los Empresarios de Chile

INSTITUTO NACIONAL DE CAPACITACIÓN PROFESIONAL ÁREA ELECTRICIDAD, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES SEDE COLON

Tableros Eléctricos Prof. Claudio González González Cruz

Generalidades Tanto las protecciones como los elementos de comando para circuitos o equipos individuales deben ubicarse en puntos estratégicos de los recintos, en donde sean de fácil acceso para manipularlos y sea fácil visualizar su estado de operación.

En cuanto a los medios de comando y protección de equipos individuales, por razones lógicas, deberán ubicarse lo más próximo posible al equipo sobre el cual operen, salvo las excepciones que la norma NCH 4/84 contempla para equipos controlados en forma remota, o bien, cuando se trata de equipos multimotores, todos los comandos y protecciones se pueden concentrar en el punto más adecuado para la operación eficaz del equipo, en los denominados “centros de control” de la citada norma.

Todo el sistema de soporte, cubiertas, conexiones internas, barras de distribución etc., que sirven para soportar y proteger mecánicamente a los elementos de protección y comando e interconectarlos eléctricamente entre sí y con el resto de la instalación, es lo que constituye un tablero eléctrico.

I NA C AP C O LO N

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Av. Padre Padre Hurtado Hurtado Sur 875 875 – Las Las Condes Condes – Santiag Santiago o Área Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones, teléfonos: (2)7310370 – (2)7310488, fax: (2)7310380 – (2)7310381



Tableros Eléctricos

1.0

Prof. Claudio González Cruz

Aspectos Normativos

Según la norma NCH 4/84 en el artículo 6, los tableros son equipos eléctricos de la instalación en que se concentran dispositivos de protección y de maniobra; desde ellos se puede proteger y operar toda la instalación o parte de ella.

La cantidad de tableros necesarios en una instalación eléctrica, se determinará de acuerdo a la seguridad, funcionalidad y flexibilidad que deba tener dicha instalación, según la distribución del edificio y la finalidad de cada una de sus partes.

Respecto a su ubicación, los tableros serán instalados en lugares seguros y fácilmente accesibles. En caso de tener que ubicar un tablero en un lugar peligroso, deberá ser construido e instalado de acuerdo a las Normas respectivas.

En general todos los tableros deberán llevar estampadas en forma legible e indeleble la marca del fabricante, la tensión nominal de servicio, la corriente nominal general y el número de fases de alimentación. Todas las indicaciones anteriores deberán ser ubicadas en un lugar visible. El responsable de su instalación deberá agregar su nombre o marca registrada.

2.0

Clasificación

Dependiendo de la función y ubicación de los diferentes tableros de una instalación, estos se clasifican de la siguiente forma:

Tablero General

(T.G)

Tablero General Auxiliar

(T.G. Aux.)

Tablero de Distribución

(T.D.)

Tablero de Control

(T.C.)

Atendiendo a la utilización de la energía eléctrica, los tableros tableros se clasifican en: tableros de alumbrado, tableros de fuerza, tableros de computación y combinación de estos.

I NA C AP C OL ON

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1.0


Aspectos Normativos

Según la norma NCH 4/84 en el artículo 6, los tableros son equipos eléctricos de la instalación en que se concentran dispositivos de protección y de maniobra; desde ellos se puede proteger y operar toda la instalación o parte de ella.

La cantidad de tableros necesarios en una instalación eléctrica, se determinará de acuerdo a la seguridad, funcionalidad y flexibilidad que deba tener dicha instalación, según la distribución del edificio y la finalidad de cada una de sus partes.

Respecto a su ubicación, los tableros serán instalados en lugares seguros y fácilmente accesibles. En caso de tener que ubicar un tablero en un lugar peligroso, deberá ser construido e instalado de acuerdo a las Normas respectivas.

En general todos los tableros deberán llevar estampadas en forma legible e indeleble la marca del fabricante, la tensión nominal de servicio, la corriente nominal general y el número de fases de alimentación. Todas las indicaciones anteriores deberán ser ubicadas en un lugar visible. El responsable de su instalación deberá agregar su nombre o marca registrada.

2.0

Clasificación

Dependiendo de la función y ubicación de los diferentes tableros de una instalación, estos se clasifican de la siguiente forma:

Tablero General

(T.G)

Tablero General Auxiliar

(T.G. Aux.)

Tablero de Distribución

(T.D.)

Tablero de Control

(T.C.)

Atendiendo a la utilización de la energía eléctrica, los tableros tableros se clasifican en: tableros de alumbrado, tableros de fuerza, tableros de computación y combinación de estos.

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2.1


Tableros Generales

Son los tableros principales de las instalaciones. En ellos estarán montados los dispositivos de protección y maniobra que protegen los conductores principales (alimentadores), y que permiten operar sobre toda la instalación interior en forma conjunta o fraccionada.

Se deberá instalar un tablero general en toda instalación en que exista más de un tablero de distribución y la distancia entre estos tableros y el empalme sea superior a 10 mts.

E TG d > 10 mts

TD1

TD2

TD3

Figura 1 / Tablero General en el caso de más de un tablero de distribución

También se deberá instalar un tablero general en aquellas instalaciones en que existiendo un único tablero de distribución, éste este separado más de 30 metros del equipo de medida del empalme, y el alimentador de este tablero no quede protegido por la protección del empalme.

E TG d > 30 mts

TD Figura 2 / Tablero General en el caso de de un tablero de distribución distribución

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Todo tablero general del cual dependan más de seis alimentadores deberá llevar un interruptor general o protecciones generales que permitan operar sobre toda la instalación en forma simultánea.

T.G.A.

IN < 200A

T.G.A.

Alim_1 Alim_2 Alim_3 Alim_4 Alim_5 Alim_6

IN < 200A

Alim_1 Alim_2 Alim_3 Alim_4 Alim_5 Alim_6 Alim_7

Figura 3 / Condición de uso de protección general por número de alimentadores

También será obligatorio el uso de una protección general, si la capacidad nominal del tablero es mayor o igual a 200 A. En este último caso, también deberán agregarse instrumentos de medida que indiquen la corriente y la tensión en cada fase, a la vez de instalar en el mismo gabinete del tablero, luces pilotos que indiquen el funcionamiento de cada uno de los alimentadores o circuitos controlados desde ellos.

IN ≥ 200A

T.G.A. A

V R S T

R

R

R

S

S

S

T

T

T

Alim_1

Alim_2

Alim_3

Figura 4 / Condición de uso de protección general por nivel de corriente

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2.2


Tableros Generales Auxiliares

Son tableros que son alimentados desde un tablero general y desde ellos se protegen y operan conductores secundarios (subalimentadores), que alimentan tableros de distribución.

E TG

TGaux

TD1

TD2

TD3

Figura 5 / Condición de uso de tableros generales auxiliares

Las exigencias indicadas para los tableros generales respecto a la protección general, instrumentos de medida y luces pilotos, también serán aplicadas a tableros generales auxiliares.

2.3

Tableros de Distribución

Son tableros que contienen dispositivos de protección y maniobra que permiten proteger y operar directamente los circuitos en que está dividida la instalación o una parte de ella; pueden ser alimentados desde un tablero general, ge neral auxiliar o directamente desde el empalme.

En un tablero de distribución de alumbrado no deberán instalar más de 42 dispositivos de protección distintos a las protecciones generales.

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Todo tablero de distribución cuya capacidad sea inferior a 200 (A) o cuyo alimentador tenga un dispositivo de protección de capacidad nominal inferior a 200 (A) no necesitará dispositivos de protección y operación generales.

Las exigencias indicadas para los tableros generales respecto a la protección general, instrumentos de medida y luces pilotos, también serán aplicadas a tableros de distribución.

TGA F y Comp.

IN ≥ 200A

IN < 200A

AL-01

TDA

In < 200A In ≥ 200A

AL-02

TDF

AL-03

TDComp obligatoria

1

2

3

1

2

3

obligatoria

1

2

3

4

5

6

7

Figura 6 / Condición de uso protección general en tableros de distribución

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En un tablero de distribución en que se alimentan circuitos de distintos servicios, tales como fuerza, alumbrado, computación u otros, las protecciones se deberán agrupar ordenadamente ocupando distintas secciones del tablero. Se colocaran protecciones generales correspondientes a cada servicio cuando las condiciones de seguridad y funcionamiento lo requieran.

TDA,F y Comp

TDA

TDF

TDComp

Según condiciones

1

2

Según condiciones

3

1

2

3

Según condiciones

1

2

3

Figura 7 / Orden de ubicación de protecciones en tableros de distribución de usos compartidos

3.0

Aspectos Constructivos

Dependiendo del uso y preferentemente la forma constructiva, los tableros pueden ser:

-

Cajas

-

Gabinetes

-

Armarios

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Los materiales utilizados en la construcción de los tableros deberán ser incombustibles o autoextinguentes, no higroscópicos, resistentes a la corrosión o estar adecuadamente protegidos contra ella.

3.1

Cajas

Las cajas se utilizan para montajes embutidos o sobrepuestos en muros. Tienen en su tapa las perforaciones necesarias para dejar pasar libremente los elementos de protección, además, permiten operar estos dispositivos sin intervenir en el interior del tablero y los elementos de indicación (pilotos), si existen; sin embargo, ninguno de estos es solidario a la tapa, de modo de que se puede retirar ésta sin alterar el funcionamiento del

Figura 8 / Tablero eléctrico tipo caja

tablero.

3.2

Gabinetes

Los gabinetes se utilizan para montajes embutidos o sobrepuestos

en

muros

o

bien

en

estructuras

autosoportantes. El gabinete es cerrado y accesible únicamente por su parte frontal mediante una puerta de batiente vertical u horizontal.

Los

dispositivos

de

protección

y

elementos

que

constituyen un gabinete, quedaran protegidos mediante una tapa, ésta deberá estar conectada a un dispositivo de enclavamiento que desenergice el tablero al retirarla, si las condiciones de seguridad de operación lo exigen.

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Figura 9 / Tablero eléctrico tipo gabinete

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3.3


Armarios

Los armarios son autosoportantes, se montan anclados solidamente al piso y son accesibles por cualquiera de sus lados.

Cuando son accesibles por su parte frontal lo son a través de una o más tapas o puertas de batiente vertical las que cumplen con las mismas condiciones indicadas para las cajas y gabinetes.

Figura 10 / Tablero eléctrico tipo armario

4.0

Material Eléctrico

Los conductores que llegan a un tablero deben hacerlos a puentes de conexión o barras metálicas de distribución, desde las cuales se harán las derivaciones necesarias para alimentar los distintos dispositivos del tablero.

Las barras de distribución se deberán montar rígidamente soportadas en las cajas, gabinetes o armarios, y estarán convenientemente aisladas cuando corresponda. I NA C AP C OL ON

Figura 11 / Barras de distribución (cobre) Página_9






Tanto las barras como los conductores de alambrado interno de los tableros deberán cumplir con el código de colores siguiente:

Conductor fase 1

: azul

Conductor fase 2

: negro

Conductor fase 3

: rojo

Conductor neutro o TS : blanco Conductor de TP

: verde o verde-amarillo

La capacidad de transporte de corriente de las barras se fijará de acuerdo a la siguiente tabla:

Tabla 1 Capacidad de transpor te de corriente para barras de cobre de sección r ectangular (según tabla 6.4 de la NCH 4/84) Dimensiones de la Barra (mm) 12 × 2 15 × 2 12 × 3 20 × 2 20 × 3 20 × 5 25 × 3 25 × 5 30 × 3 30 × 5 40 × 3 40 × 5 40 × 10 50 × 5 50 × 10 60 × 5 60 × 10 80 × 5 80 × 10 100 × 5 100 × 10 120 × 10 160 × 10 200 × 10

1

125 155 185 205 245 325 300 395 355 450 460 600 850 720 1030 850 1200 1070 1560 1350 1880 2550 2800 3350

Barras Pintadas 2 3 225 270 330 350 425 560 520 670 610 780 790 1000 1500 2060 1220 1750 1800 2450 1430 1950 2100 2800 1900 2500 2500 3300 2300 3000 3100 4000 3500 4500 4400 5800 5300 6900

4

2800 2300 3330 2650 3700 3200 4500 3800 5400 6100 7800 9400

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1

110 140 170 185 220 295 270 350 315 400 425 520 760 630 920 760 1060 870 1380 1200 1700 2000 2500 3000

Barras Desnudas 2 3 200 240 300 315 380 500 460 600 540 700 710 900 1350 1850 1100 1650 1600 2250 1250 1760 1900 2600 1700 2300 2300 3100 2050 2850 2800 3650 3100 4100 3900 5300 4750 6350

4

2500 2100 3000 2400 3500 3000 4200 3500 5000 5100 7300 8800

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4.1


Orden de Conexionado

Los conductores del lado de la alimentación llegarán siempre al dispositivo de maniobra y desde allí pasarán al dispositivo de protección, en caso de que éstos estén separados.

En los tableros en donde se utilizan protecciones fusibles como limitadores de corriente de cortocircuito, en serie con disyuntores, los conductores del lado de la alimentación llegarán a los fusibles.

Los conductores del lado de la alimentación deberán llegar siempre a los contactos fijos de los interruptores, disyuntores, separadores o contactores.

Todo tablero deberá contar con un a barra o puente de conexión a tierra. Si la caja, gabinete o armario es metálico, deberá conectarse a un conductor de protección.

5.0

Consideraciones Ambientales

Una de las finalidades de los tableros es, entre otras, la de servir de protección contra los agentes externos a los elementos y equipos contenidos en ellos. Las cajas de interruptores, dispositivos de control, señalización y medida que pueden encontrarse en un tablero, a su vez, presentan un cierto grado de protección a sus elementos constitutivos; pero esta expresión “un cierto grado de protección” es general y necesita ser definida con claridad para establecer su significado preciso en cada uno de los casos que puedan presentarse, en función al medio ambiente y la presencia de agentes extraños que puedan significar un problema al correcto desempeño de las funciones del equipo o conjunto considerado.

Las normas de diversos países establecen los grados de protección que deben presentar los equipos, a fin de evitar la penetración de cuerpos sólidos y líquidos, y en algunos casos se define también la resistencia mecánica a los golpes o choques.

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La normalización nacional no ha llegado a establecer disposiciones sobre esta materia y por esta razón se citarán en los párrafos siguientes las prescripciones de la IEC (internacionales), y la norma NEMA (USA), las cuales son de aplicación más usual para los equipos eléctricos que llegan de importación a nuestro país.

5.1

Prescripciones IEC

Las recomendaciones de la IEC (Comisión Electrotécnica Internacional), que se encuentran contenidas en las publicaciones IEC 144 e IEC 529, han sido adoptadas, entre otros, por Austria, Bélgica, España, Francia, Inglaterra y Suecia.

En las normas indicadas anteriormente, básicamente, la identificación del grado de protección se hace mediante la sigla IP seguida de un número de dos cifras, salvo en el caso de Francia en donde se agrega una tercera cifra. Las recomendaciones al ser adoptadas por los países asumen el grado de prescripciones y contemplan, además, en su articulo las pruebas que en cada caso debe cumplir un equipo para asignarle un determinado grado IP.

En algunos países de la comunidad europea se siguen las disposiciones de la publicación CEE 24, que reemplaza el uso del índice IP por símbolos, aunque las condiciones y exigencias impuestas a los equipos son equivalentes a las establecidas por la IEC (en la práctica la CEE es una subcomisión regional de la IEC).

En las tablas contenidas en las páginas siguientes, se indica el significado de las cifras IP y las simbologías de la CEE y su correspondiente equivalencia con los índices IP.

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Tabla 2 Grado de protección de las carcasas de los materiales eléctricos (según normas IEC 529, DIN 400.50, BS 5490 y NFC 20-010)

IP

0

1

2

3

4

1ª cifra: Protección contra los cuerpos sólidos Test

Sin protección Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 50 mm. (ej. contactos involuntarios de la mano). Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 12 mm. (ej. dedos de la mano). Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 2,5 mm. (ej. herramientas, cables ...). Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 1 mm. (ej. herramientas finas, pequeños cables ...).

5

Protegido contra el polvo (sin sedimentos perjudiciales).

6

Totalmente protegido contra el polvo.

IP

2ª cifra: Protección contra los líquidos Test

0

Sin Protección

1

Protegido contra las caídas verticales de gotas de agua (condensación).

2

Protegido contra las caídas de agua hasta 15º de la vertical.

3

Protegido contra agua de lluvia hasta 60º de la vertical.

4

Protegido contra las proyecciones de agua en todas las direcciones.

5

Protegido contra el lanzamiento de agua en todas direcciones.

6

Protegido contra el lanzamiento de agua similar a golpes de mar.

7

Protegido inmersión.

8

Protegido contra los efectos prolongados de inmersión bajo presión.

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contra

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Tabla 3 Protección contra los choques mecánicos (según normas EN 50102 y NFC 20-015) IK

Energía de choque (en Joules)

“AG” de la NF C 15-100

00

0

01

0,15

02

0,20

03

0,35

04

0,50

05

0,70

06

1

07

2

AG 2

08

5

AG 3

(1)

6

09

10

10

20

Antigua 3ª cifra IP

0

AG 1

1

3

5

7

AG 4

9

(*) Esta tabla permite conocer la resistencia de un producto a los impactos (golpes), expresados en Joules, a partir del código IK. También permite conocer la correspondencia con la antigua 3ª cifra de los IP y las correspondientes condiciones de influencia externas “AG”.

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Tabla 4 Simbología disposiciones CEE 24 Designación prescrita o usual (símbolo) en los siguientes países. (prescripción indicada entre paréntesis) Grado de Protección

Dinamarca (DEMKO tomo B 703, 1995)

Finlandia (EL. 1965)

Holanda (KEMA K 12ª, 6.55)

Noruega (KEMKO 22/52)

Sin protección

Suiza (SEV 0119,1955)

Internacional (CEE 24, 1962)

Clase de protección usual comparable según IEC

IP 00

Protegido contra gotas de agua

IP 1

Protegido contra lluvia

IP 3

Protegido contra rociado de agua

IP 4

Protegido contra chorro de agua

IP 5

Estanco al agua

IP 7

Protegido contra agua a presión

IP 8

Protegido contra el polvo

IP 5

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5.2


Prescripciones NEMA

Las normas NEMA (Asociación Nacional de Fabricante de equipos Eléctricos – USA), referidas a los índices de protección de los materiales, tiene un amplio alcance puesto que definen también aplicaciones tales como equipos para instalaciones en lugares peligrosos, o tan específicos como equipos para ser instalados en minas.

La IEC, en cambio, clasifica el material que puede ser utilizado en atmósferas peligrosas en: grupos (I, IIA, IIB y IIC), en clase de temperatura (T1, T2, T3, T4, T5, T6), y en tipo de tecnología aplicada al producto, de las cuales, las más utilizadas son: antideflagrante tipo “d” y seguridad aumentada tipo “e”.

El distintivo de estas normas es la sigla NEMA seguida de un número entero que puede ir de 1 a 13 y cuyo significado se detalla a continuación:

NEMA 1

: Uso general

Diseñado para uso en interiores, en áreas donde no existen condiciones especiales de servicio, y para resguardar a las personas contra el contacto accidental con el equipo protegido.

NEMA 2

: A prueba de goteo

Diseñado para uso en interiores, para proteger al equipo contra el goteo de líquidos no corrosivos y contra la salpicadura de lodos.

NEMA 3

: Resistente a la intemperie

Corresponde a cajas o carcazas diseñadas para proveer una protección adecuada contra agentes atmosféricos tales como el aire húmedo. Gabinete metálico resistente a la corrosión.

NEMA 3R

: A prueba de lluvia

Diseñado para uso en exteriores y proteger el equipo que encierra contra la lluvia. Gabinete metálico resistente a la corrosión.

NEMA 4

: Hermético al agua y al polvo

Diseñado para equipo expuesto directamente a severas condiciones externas, salpicaduras de agua o chorro de manguera. I NA C AP C OL ON

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NEMA 4X


: Hermético al agua, polvo y resistente a la corrosión

Debe cumplir con los mismos requisitos que se indican para los gabinetes NEMA 4 y además ser resistentes a la corrosión (con acabado especial para resistir la corrosión o gabinete hecho de poliéster).

NEMA 5

: Estanco al polvo

Diseñado para uso en interiores y proteger el equipo que encierran contra el polvo.

NEMA 6

: Sumergible, hermético al agua y al polvo

Diseñado para uso en interiores y exteriores, en caso de inmersión ocasional, caída de chorros de directos de agua, polvos o pelusas.

NEMA 7

: A prueba de gases explosivos

(Equipo encerrado en aire). Diseñado para uso en atmósferas peligrosas Clase I, Grupos B, C o D (Ver NEC), y soportar una explosión interna sin causar peligros externos.

NEMA 8

: A prueba de gases explosivos

(Equipo encerrado en aceite). Diseñado para el mismo fin que NEMA 7 pero su equipo trabaja sumergido en aceite y evita cualquier posibilidad de chispas que se produzcan arriba del aceite.

NEMA 9

: A prueba de polvos explosivos

(Equipo encerrado en aire). Diseñado para uso en atmósferas peligrosas Clase II, Grupos E, F y G (ver NEC), y evitar el ingreso de cantidades peligrosas de polvos explosivos.

NEMA 10

: Para uso en minas

Diseñado para uso en minas, cumpliendo los requisitos para atmósferas que contienen mezclas de metano y aire. Gabinete a prueba de explosión con juntas y seguros adecuados.

NEMA 11

: Resistente a la corrosión

(Equipo encerrado en aceite). Diseñado para proteger al equipo contra condensaciones externas de líquidos corrosivos, humos y gases corrosivos. Gabinete resistente a la corrosión.

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NEMA 12


: Uso industrial, hermético al polvo y al goteo

Diseñado para uso en interiores y para proteger al equipo contra fibras, insectos, pelusas, polvos, salpicaduras ligeras, goteos y condensaciones externas de líquidos.

NEMA 13

: Uso industrial, hermético al aceite y al polvo

Diseñado para uso en interiores y proteger al equipo contra aceites, líquidos refrigerantes y polvos. Principalmente en gabinetes de dispositivos piloto para máquinas h erramientas.

6.0

Gestión Térmica

Hoy en día, los tableros eléctricos contienen más y más materiales, como ser: variadores, disyuntores, fusibles, electrónica de potencia...... cuyas densidades y funcionamiento generan temperaturas elevadas en el interior del tablero. Además, entre todos estos materiales se incorporan cada vez más componentes electrónicos, cuyo funcionamiento y fiabilidad pueden ser afectados gravemente por estas elevadas temperaturas; por lo general, los fabricantes garantizan el buen funcionamiento de sus productos hasta 40ºC.

Otro gran enemigo de estos productos es la condensación. Ella crea humedad que degrada los aislantes, corroe los contactos, crea cortocircuitos, etc. Por esto, mientras más confort tengan los componentes de los tableros se asegurará la durabilidad y por lo tanto, la fiabilidad y calidad de las instalaciones.

Según lo anterior, el problema de la gestión térmica de los tableros es mantener permanentemente dentro de la envolvente, las condiciones óptimas de temperatura y de humedad para garantizar el buen funcionamiento de los aparatos que contiene. Por lo tanto, según sea el caso, se deberá calentar, enfriar o ventilar la atmósfera del tablero.

Se dice que un tablero tiene una adecuada gestión térmica cuando la potencia disipada por los elementos al interior de este, es menor o a lo sumo igual a la potencia que es capaz de disipar la envolvente.

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Para poder determinar si la gestión térmica del tablero es la adecuada, se deberán conocer los siguientes datos:

-

La potencia disipada por los elementos al interior del tablero.

-

El diferencial de temperatura entre el valor óptimo al interior del tablero y el ambiente.

-

La superficie corregida del tablero.

-

La curva de disipación térmica del tablero.

6.1

Potencia Disipada

Tal como su nombre lo indica, es la potencia que se disipa debido al funcionamiento del conjunto de los componentes montados en las envolventes (tableros).

Para determinar la potencia disipada por un tablero en etapa de proyecto, se recurre a la siguiente expresión:

 

P = 1,2 ×  Pc + 0,8 ×

∑ P    × M × S × E n

a =1

a

(Ec. 1)

Donde: P Pc Pa M S E

: Potencia disipada (W) : Potencia disipada por el cableado (W) : Potencia disipada por cada artículo (W) : Factor de marcha : Factor de simultaneidad : Factor de previsión de extensión

La potencia disipada por el cableado (PC), está en función de la corriente promedio que recorre estos conductores y el largo de los mismos. Según esto, la potencia disipada estará definida por la siguiente expresión (ley de Joule):

Pc = I 2 × RC

(Ec. 2)

Donde: I Rc

: Intensidad de corriente que recorre el conductor (A) : Resistencia del conductor (Ω) I NA C AP C OL ON

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La resistencia del conductor o incluso la barra de distribución de cobre dentro del tablero, se determina por medio de la siguiente expresión:

Rc =

ρ × LC

(Ec. 3)

SC

Donde: Rc Lc Sc

: Resistencia del conductor (Ω) : Largo del conductor (m) : Sección del conductor (mm2)

La po tenc ia disip ada po r cada artícu lo (Pa), se determina tomando en cuanta el valor de la potencia de consumo que tiene cada uno de los elementos ubicados al interior del tablero.

Si bien es cierto prácticamente todos los elementos que integran un tablero disipan calor, se recomienda solo tomar como elementos emisores de calor a las luces pilotos, protecciones termomagnéticas y protecciones diferenciales, asumiendo que se encuentran trabajando a capacidad nominal.

En los cuadros siguientes, se entregan las potencia disipadas por las protecciones termomagnéticas y diferenciales Legrand, en función de la capacidad nominal y gama. Respecto a las luces pilotos, se utilizan valores desde 0,6 a 3 (W), de cualquier forma, conviene consultar directamente al fabricante de estas.

Tabla 5 Potencia disipada por polo bajo corriente nominal de termomagnéticos caja moldeada (Según guía técnica de la protección de Legrand) DPX 125 In (A) P (W) 25 2,7 40 2,4 63 4,2 100 6,5 125 9,4

DPX 160 In (A) P (W) 160 15,4 -

DPX 250 In (A) P (W) 100 7,4 160 12,8 250 16,3 -

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DPX 630 In (A) P (W) 250 12,5 400 19,2 630 15,8 -

DPX 1600 In (A) P (W) 630 15,9 1250 46,9 1600 76,8 -

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Tabla 6 Potencia disipada por polo bajo corriente nominal de termomagnéticos modulares (Según guía técnica de la protección de Legrand) Gama

DX DX DX-h

Curva

C D ByC

1

2

3

6

10

2,1 2,1 -

2,1 2,1 2,1

2,4 2,4 -

1,1 1,1 1,1

1,1 1,1 1,1

Capacidad nominal en amperes 16 20 25 32 40 Potencia disipada en watts 1,5 1,7 2,4 3,1 4 1,5 1,7 2,4 3,1 4 1,5 1,7 2,4 3,1 4

50

63

80

100

125

4,5 4,5 4,5

5,5 5,5 5,5

4,3 4,3 -

5,1 5,1 -

7,6 7,6 -

Tabla 7 Potencia disipada por aparato bajo corriente nominal de interruptores diferenciales (Según guía técnica de la protección de Legrand) Bipolares Tetrapolares

In (A) P (W) In (A) P (W)

16 5 25 7,5

25 8 40 12

40 11,5 63 19

63 13 80 25

80 15,5 -

En ciertas ocasiones, los fabricantes entregan la resistencia del aparato por polo en el caso de las protecciones termomagnéticas, en este caso, para conocer la potencia por polo de la protección, se deberá utilizar la ecuación dos (Ec. 2).

El factor de m archa (M), representa en general a la relación entre el tiempo de partida y el tiempo de parada (uso del tablero). Varía entre 0,3 y 1 en la industria. En general se recomienda utilizar un factor 0,5 en todos los casos excepto en domicilios en donde se adopta por seguridad un valor igual a 1.

El factor de simu ltaneidad (S), es la relación entre el número de circuitos en función simultánea y el número de circuitos total. Para determinarlo, se recomienda el uso de la siguiente tabla:

De 1 a 3 circuitos

:1

De 4 a 7 circuitos

: 0,9

De 8 a 9 circuitos

: 0,8

Más de 10 circuitos

: 0,7

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El factor de previsión de extensión (E), Representa la posibilidad de expansión del número de circuitos del tablero. En general se deberá tomar como mínimo un valor 1,20 debido a que en el dimensionamiento de tableros se debe dejar un espacio libre co mo mínimo de un 20%.

6.2

Diferencial de Temperatura

Es la diferencia entre la temperatura máxima tolerada por los componentes al interior de la envolvente y la temperatura ambiente del lugar.

Para poder determinarlo, basta con hacer una resta entre la temperatura máxima aceptable en el tablero, normalmente dada por las protecciones termomagnéticas, y la temperatura máxima del ambiente en que se encuentra. El resultado será positivo si la temperatura deseada es más alta que la exterior, mientras que será negativo si ésta es inferior.

∆T = T D − T A

(Ec. 4)

Donde:

∆T T D T A

6.3

: Diferencial de temperatura (ºC). : Temperatura máxima aceptable (ºC). : Temperatura ambiente (ºC).

Superficie Corregida

La superficie que se toma en cuenta en los cálculos, nunca será la superficie real del tablero. Este dato en ocasiones es entregado por los fabricantes por medio de tablas o gráficas.

En el caso de no contar con la superficie corregida por medio de la información de los fabricantes, existe un método aproximado que puede entregarnos este dato.

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Para determinar la superficie corregida, utilizaremos la siguiente expresión:

Sc = Se × g

(Ec. 5)

Donde: Sc Se g

: Superficie corregida (m2). : Superficie equivalente (m2). : Coeficiente de gradiente térmica.

La superficie equivalente (Se), se determina en función de la siguiente formula:

Se = S1 + S2 + S3 + S4 + S5 + S6

(Ec. 6)

Donde: S1 S2 S3 S4 S5 S6

: (Superficie horizontal superior libre) = Superficie real × 1 : (Superficie vertical izquierda libre) = Superficie real × 0,8 : (Superficie vertical derecha libre) = Superficie real × 0,8 : (Superficie frontal libre) = Superficie real × 0,6 : (Superficie posterior libre) = Superficie real × 0,3 : (Superficie horizontal inferior libre) = Superficie real × 0,2

Nota:

ancho

S1 S5 S2 S4

S6

o t l a

S3 d i d a d f u n o r p

El ancho, alto y profundidad deben estar expresadas en metros. Las superficies deben estar expresadas en metros cuadrados

Figura 12 / Ubicación de las superficies de un tablero I NA C AP C OL ON

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El co efic ien te de g rad ien te té rm ica (g), está relacionado con la altura de montaje del tablero, para determinarlo se recurre a los siguientes valores:

Autosoportantes .................................... : g = 1 Altura de 0,5 m .....................................: g = 0,70 Altura de 1,0 m .....................................: g = 0,60 Altura de 1,5 m .....................................: g = 0,55 Altura de 2,0 m .....................................: g = 0,50

6.4

Curva de Disipación Térmica

La curva de disipación térmica es un dato entregado por los fabricantes de los tableros en función del método de gestión térmica que eventualmente puede ser aplicado en sus productos.

Entre las diferentes formas de gestión térmica de tableros, se destacan las siguientes:

-

Disipación Natural. Aireación Interna.

-

Ventilación.

-

Climatización.

-

Intercambio Térmico

-

Calefacción.

La disipación natural es utilizada en todas las instalaciones cuya potencia es limitada, es decir, el calor interno permanece a un nivel razonable y la superficie de la envolvente disipa en forma natural. Pero en tableros de potencia de uso terciario e industrial que están dispuestos en salas eléctricas, el calor generado por los elementos interiores produce un aumento de temperatura que puede afectar el funcionamiento de los mismos. En este caso, se deberá contemplar en la etapa de diseño, algún mecanismo que permita enfriar o mover el aire del interior del tablero.

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Para economizar en un sistema de enfriamiento, en la mayoría de los casos, basta con disponer racionalmente los materiales en un tablero poniendo arriba los elementos que disipan más calor, y si el espacio lo permite, complementar al tablero con aireadores o ventiladores para mejorar la evacuación del calor, para igualar las presiones internas y externas y para evitar, si es necesario, los fenómenos de condensación.

Es recomendable tratar dentro de lo posible favorecer el uso de la disipación natural (sistema mostrado en la figura 13), debido a que esto significa un ahorro dentro del presupuesto del proyecto, y dentro de lo posible, proyectar un tablero cuyo volumen sea superior al que se

Figura 13 / Disipación natural

necesita. De esta forma mejorara la disipación a menor costo.

Para el caso de utilizar en un tablero el sistema de disipación natural, Legrand entrega las siguientes curvas de disipación térmica:

Figura 14 / Curvas de disipación natural

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La aireación interna es utilizada cada vez que existe en un armario, un aparato aislado que calienta demasiado, o si hay mucha diferencia de temperatura interna entre la parte superior e inferior de la caja; en este caso, existen riesgos de punto de calor que perjudican ciertos componentes.

La aireación interna evita estos puntos calientes, mejora la disipación natural y limita la condensación.

Se aconseja su instalación para temperatura ambiente baja o media-baja y por sobre todo para envolventes estancos (en el caso de ambientes con polución). Figura 15 / Aireación interna

La curva de disipación térmica (Legrand), para este método de gestión es la siguiente:

Figura 16 / Curvas de aireación interna

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La ventilación se emplea cada vez que en condiciones normales de temperatura y limpieza ambiental, la potencia a disipar es demasiado alta para ser controlada por disipación natural o por movimiento de aire.

Para evitar serios problemas de operación de los componentes del tablero, en especial, de algún dispositivo electrónico, por los problemas mencionados anteriormente, la recomendación en este caso es el uso de un sistema de ventilación como lo muestra la figura 17.

Las curvas de disipación térmica (Legrand), para este método de 3

gestión en función del volumen de aire a mover por cada hora (m /h), Figura 17 / Ventilación

son las siguientes:

Figura 18 / Curvas de ventilación

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La climatización se utiliza cada vez que la temperatura externa es muy elevada (sea en ambiente normal o con polución), y que la potencia a disipar es importante. En este caso, resulta imperativo refrigerar la temperatura interna del tablero.

En las condiciones descrita anteriormente, la climatización es el único medio de estabilizar la temperatura interna, llegando a un valor óptimo para preservar el buen funcionamiento de los componentes.

Es importante destacar que con este sistema (mostrado en la figura 19), el aire interno del tablero permanece puro aún estando

Figura 19 / Climatización

en un medio con polución.

En el caso de los productos Legrand, existen dos tipos de climatizadores, uno de 900 (w) y otro de 1500 (w), con circuitos frigoríficos por compresión, eficaces hasta 50ºC.

Figura 20 / Curvas de climatización

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El intercambio térmico es obligatorio cada vez que en condiciones normales de temperatura, no solo es importante la potencia a disipar, sino también el ambiente exterior con polución o mucha polución.

Según lo anterior, es importante proteger los materiales que van al interior, y entonces, se debe escoger un tablero completamente estanco.

En ese momento, el intercambiador térmico (como el mostrado en la figura 21), es la solución ideal, ya que permite disipar el calor conservando la estanquidad original del tablero. Figura 21 / Intercambio térmico

Legrand, recomienda su gama de intercambiadores de 25; 31,5; 65 y 81,5 (w/ºC).

Figura 22 / Curvas de intercambio térmico

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La calefacción es necesaria desde el momento que vemos que al interior del armario se presentan fenómenos de condensación y humedad.

Las causas de la condensación y humedad son múltiples, por ejemplo, en un armario instalado en exterior puede ser el enfriamiento nocturno, una tempestad durante una estación cálida o también el efecto invernadero.

Si el armario está instalado al interior de un edificio, pueden el corte de la calefacción durante ciertos períodos (en la noche por ejemplo), el lavado del armario con agua fría o también los grandes cambios de temperatura al interior del local, producir los fenómenos de condensación y humedad.

Figura 23 / Calefacción

Las consecuencias para los artículos componentes del tablero pueden ser la corrosión, la oxidación, malos contactos, baja de la aislación, cortocircuitos, etc.

Figura 24 / Curvas de calefacción

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04_Tableros Eléctricos

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