Con el com mpromiso de fomentar f la ac ctualización te endiente a la mejora m continua del ejercicio profesionall, el CIMEQR, brind da la siguiente e ponencia:
“CERTIFICACIO ON DE TA ABLEROS S DE BAJ JA TENSION” 10 PR RUEBAS PARA GA ARANTIZ ZAR LA SEGURIDA AD IN NG. SERGIO ALDO A ENRIQU UEZ LORIA. 14 Y 15 DE D OCTUBRE 2010 Visión: El Colegio o de Ingeniero os Mecánicos y Electricista as de Quintan na Roo, A.C. , busca convertirse en una institución de e vanguardia; moderna, flexible, reguladora y facilitadora del d ejercicio profesional de sus miembro os, mediante estrategias de e desarrrollo integrall y actualización profesiona al; con un pro ofundo sentido o de servicio de calidad a la comunidad d de forma que e contrribuya con el desarrollo d sos stenible del es stado y del pa aís. II CONS SEJO DIRECTIVO ING. JES SUS VELASCO SO OLIS P PRESIDENTE ING. RADIER R XIX EUAN N S SECRETARIO ING. PEDRO O GONZALEZ MAGAÑA TESORERO ING. MANUE EL G. CASTELLAN NOS R. VIC CEPRESIDENTE SECCIO ON BENITO JUARE EZ ING. EUGE ENIO A. RAMIREZ RIOS VIC CEPRESIDENTE SECCIION SOLIDARIDAD D ING. MARIO A. A ROSADO RODR RIGUEZ VIC CEPRESIDENTE SECCION N OTHON P. BLAN NCO ING. JULIO C. GOMEZ SAND DOVAL VOCAL ING. ENRIQUE AVALOS GARCIA VOCAL ING. ENR RIQUE VEGA VARG GAS VOCAL ING.FLORENT TINO CHIMAL Y AL LAMILLA VOCAL ING. NICOLA AS MORALES MORALES VOCAL ING. MARCO O A. ARGUELLES URIBE VOCAL
“CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION” 10 PRUEBAS PARA GARANTIZAR LA SEGURIDAD ING. SERGIO ALDO ENRIQUEZ LORIA. 14 Y 15 DE OCTUBRE 2010
INDICE: 1.- INTRODUCCION. 2.- RIESGOS RELACIONADOS CON LOS TABLEROS ELECTRICOS. 3.- DEFINICIONES. 4.- CLASIFICACION. 5.- CONDICIONES DE SERVICIO 6.- PLACA DE DATOS DE LOS TABLEROS. 7.- DISEÑO Y CONSTRUCCION. 8.- PRUEBAS. 9.- CONSIDERACIONES ADICIONALES DE SEGURIDAD. 10.- CONCLUSIONES. 11.- BIBLIOGRAFIA.
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1.- INTRODUCCION. La seguridad de los equipos eléctricos, dispositivos, tableros, y sistemas. Juegan un papel importante en la vida diaria. El abuso o el incorrecto diseño y construcción de los mismos puede causar daños materiales y lesiones de personas y animales.
En el campo técnico la norma mexicana NMX-j-580/1-ANCE-2006. Ensamble de Tableros de Baja Tensión. Parte 1: Ensambles con Pruebas Tipo y Ensambles con Pruebas Tipo Parciales. Marca las pautas en la inspección de los ensambles de tableros para su posterior certificación. Los Fabricantes de tableros eléctricos de baja tensión deberán asegurar el cumplimiento de dichas exigencias. Se entiende como Fabricante al Tablerista que ha realizado el ensamble aunque la responsabilidad se puede extender hasta la persona o sociedad que lo comercialice. El cumplimiento de la norma NMX-j-580/1-ANCE-2006 da presunción de conformidad con las condiciones de seguridad establecida en la normatividad nacional. A nivel internacional existe la norma armonizada EN 60439-1 que es por tanto de cumplimiento obligatorio en todos los países de la Unión Europea. Y la norma IEC 60439-1 del Comité Electrotécnico Internacional. Aunque la norma mexicana no es equivalente a la norma internacional IEC debido a las desviaciones nacionales contenidas en la misma. Tiene su origen en ella.
Tipos de pruebas para tableros: Las pruebas se pueden clasificar de manera general en: •
Pruebas Iníciales.- Realizadas en productos nuevos.
•
Pruebas Periódicas.- Realizadas en productos ya usados, por mantenimiento etc.
Para el caso que nos ocupa hablaremos de las pruebas iníciales. Las cuales se clasifican a su vez en: •
Pruebas Tipo.- Solo se comprueban una o pocas unidades de productos. aplicables a tableros que serán fabricados bajo los mismos criterios.
•
Prueba de Rutina.- También llamadas “individuales” realizadas en todos y cada uno de los productos según salen de la cadena de producción.
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2.- RIESGOS RELACIONADOS CON LOS TABLEROS ELECTRICOS. La importancia de los riesgos siguientes se fundamenta especialmente en el peligro que supone para las personas, ya sea directamente por el efecto de una descarga eléctrica o indirectamente como fuente de ignición capaz de generar un incendio o explosión en determinados ambientes. • • •
Choque eléctrico. Arcos eléctricos. Incendios o Explosiones.
Choque eléctrico.- El accidente se produce cuando las personas tocan partes energizadas del tablero. De acuerdo con la ley de ohm cuanto mayor sea la tensión, mayor será la corriente que podrá circular por el cuerpo humano. I= U/R Esta corriente está en función resistencia dada por la trayectoria y voltaje de contacto o paso.
Clasificación de los choques eléctricos: Choque eléctrico directo.- Debido a contacto con elementos en tensión.
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Choque eléctrico indirecto.- Debido a contacto con partes metálicas puestas accidentalmente en tensión.
Arcos eléctricos.- la aparición de un arco de defecto entre los juegos de barras de un tablero es un accidente cuya probabilidad es extremadamente pequeña si el mismo está bien diseñado y construido.
Las causas de aparición de un arco pueden clasificarse en 3 categorías. • • •
Las causas evolutivas. Las causas mecánicas. Las sobretensiones.
Las causas evolutivas.- son consecuencia de un debilitamiento progresivo de la resistencia de aislamiento entre las fases o entre las fases y masa. CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
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Las causas mecánicas.- este es el caso de intervenciones inadecuadas del personal de mantenimiento. por ejemplo cuando una herramienta resbala o escapa de las manos se produce una descarga general con riesgo de explosión o quemaduras graves para el operador imprudente. Lo mismo sucederá con un objeto conductor olvidado como un desarmador, un trozo de barra, tuerca, arandela, cuña metílica, etc. Intrusión insólita de animales en el interior del tablero (gato, ave, rata, etc.)
Las sobretensiones.- En baja tensión pueden encontrarse sobretensiones que alcanzan los 8 a 10 Kv.
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Incendios o Explosiones.- un tablero puede ser una fuente de ignición capaz de generar un incendio o explosión en determinados ambientes .
A sí mismo es característica de la electricidad (especialmente cuando surgen averías), su manifestación brusca, repentina y con una elevada concentración energética. En este contexto un tablero puede y tiene la capacidad de iniciar, mantener y propagar un incendio. Un ejemplo típico es de almacenar productos de limpieza en el cuarto de tableros eléctricos.
Los incendios eléctricos se originan principalmente por: • • •
El calentamiento local provocado por contactos defectuosos. El calentamiento excesivo como resultado de una sobretensión o una sobreintensidad. La formación de arcos eléctricos.
Estas causas pueden venir originadas por: • • • • • •
Consecuencia de instalaciones defectuosas. Puesta en marcha o funcionamiento de tableros no idóneos por deficiencia de proyecto. Sobrecargas producidas a causa de ampliaciones de potencia sin modificar las instalaciones ya existentes. Equipos desgastados por su utilización continua y cables que han llegado al fin de su vida útil. Errores de diseño y construcción. Problemas de electricidad estática al no haberse establecido medidas para su prevención o descarga controlada.
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3.- DEFINICIONES. Ensamble de tablero de baja tensión.- combinación de uno o más dispositivos de conmutación de baja tensión junto con equipo asociado de control, medición, señalización, protección, regulación, o similares completamente ensamblado bajo la responsabilidad del fabricante con todas las interconexiones eléctricas y mecánicas interiores y las partes estructurales.
Ensamble de tablero de baja tensión con pruebas tipo (EPT).- Ensamble de tablero de baja tensión fabricado conforme a un tipo establecido o sistema, sin desviaciones probables que influyan significativamente en el comportamiento del ensamble típico verificado, para estar de acuerdo con la norma NMX-J-580/1-ANCE-2006 Ensamble de baja tensión con pruebas tipo parciales (EPTP).- Ensamble de baja tensión que contiene ambos arreglos con pruebas tipo y pruebas no tipo, con tal que este ultimo sea derivado (por ejemplo, por calculo) de los arreglos de pruebas tipo que han cumplido con las pruebas especificas. Por la definición de la norma, un Tablero EPTP es derivado de un EPT. El fabricante debe tener las Pruebas Tipo (realizadas) para hacer extrapolaciones en su producto. Unidad funcional.- Parte del ensamble que comprende todos los elementos eléctricos y mecánicos que contribuyen a la realización de una misma función.
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4.- CLASIFICACIÓN. Los tableros de baja tensión se clasifican de acuerdo con: El diseño externo: •
Tipo abierto.
•
De frente muerto.
•
Encerrado.
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•
Tipo cubículo.
•
Tipo cubículo múltiple.
•
Tipo pupitre.
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•
Tipo caja.
•
Tipo caja múltiple.
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El lugar de la instalación: • •
Interior. Exterior.
Condiciones de instalación respecto a la movilidad: • •
Estacionario. Móvil.
El grado de protección: Para ensambles interiores: • •
Sin protección contra el agua: IP00, IP3x, IP4x, IP5x De frente muerto: IP2x
Para ensambles exteriores: •
Cuando menos el segundo numero debe ser IPx3.
Tipo de envolvente: • •
Plástica. Metálica
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Método de montaje: Fijo.
Extraíble.
Medios para protección de las personas. • •
Protección contra contactos directos. Protección contra contactos indirectos.
Las formas de separación interna: Forma 1.
Forma 2b.
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Forma 2a.
Forma 3a.
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Forma 3b.
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Forma 4a.
Forma 4b.
Tipos de conexión eléctrica de las unidades funcionales. Denotado por un código de 3 letras: • • •
la primera para la entrada. la segunda para la salida. la tercera para circuitos auxiliares.
Deben utilizarse las siguientes letras: F: D: W:
Ej.
Para conexiones fijas. Para conexiones desconectables. Para conexiones removibles.
FFF
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WDF
WWW
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5.- CONDICIONES DE SERVICIO DE LOS TABLEROS. El tablero eléctrico es cada vez más técnico. Necesita unos estudios de base para controlar, ya desde el diseño las condiciones de funcionamiento de sus componentes en un ambiente determinado. Térmicamente un tablero eléctrico es un sistema compuesto de un fluido (el aire) y de cuerpos sólidos (interruptores, etc.) en los que el paso de corriente eléctrica va acompañado de pérdidas de energía que provocan una elevación de temperatura.
Todo el problema consiste en asegurarse, en el momento del diseño del tablero de que todos sus componentes funcionaran en unas condiciones de temperatura menos severas que las de limite previstas en las norma de construcción. Los elementos tales como (interruptores automáticos, contactores, etc.…) deberán poder ser atravesados por la corriente prevista sin ningún problema.
La gestión térmica en cuadros eléctricos es uno de los factores importantes de un correcto diseño. Se debe de apoyar en un Software de asistencia al cálculo. Este realiza el cálculo del equilibrio térmico dentro del armario y nos sugiere cuál es la mejor solución de ventilación o refrigeración. Nota: La prueba de elevación de temperatura para los tableros EPTP puede ser sustituida por un cálculo, sin tener que hacer referencia a un prototipo ya probado. Según la norma NMX-j-580/1-ANCE-2006 los tableros deben diseñarse para las siguientes condiciones de servicio. Condiciones Ambientales de Instalación Interna (Altitud no superior a 2000m) Humedad relativa
Temperatura del área
50% TMAX de 40°c 90% TMAX de 20°c
TMAX <= 40°c TMAX. MEDIA DE 24 HRS <= 35°c TMIN >= -5°c
Condiciones Ambientales de Instalación Externa (Altitud no superior a 2000m) Humedad relativa
Temperatura del área
100% temporalmente a una TMAX de 40°c
TMAX <= 40°c TMAX. MEDIA DE 24 HRS <= 35°c TMIN >= - 25°c Clima Templado TMIN >= - 50°c Clima Ártico
Los riesgos que se corren al no disponer de una solución térmica adecuada son múltiples, afectando a la vida de los componentes y al rendimiento de las instalaciones hasta el punto de poder provocar un paro en la producción CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
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Existe en el mercado una completa oferta Térmica para responder de manera anticipada a todos los problemas que pueden surgir ante un aumento de la temperatura. Sistemas de ventilación con filtro Especialmente indicados para aquellas instalaciones en las que: ■ La temperatura deseada en el interior del armario pueda ser superior a la máxima esperada en el exterior del mismo. ■ Se necesite mantener un alto nivel de protección (IP54/IP55). ■ El ambiente exterior no sea excesivamente polvoriento. Intercambiadores aire/aire - aire/agua Especialmente recomendados para instalaciones en las que: ■ La temperatura deseada en el interior del armario pueda ser superior a la máxima esperada en el exterior del mismo. ■ El mantener una buena estanqueidad sea importante (IP54). ■ El ambiente exterior esté muy contaminado. ■ Ambientes muy polvorientos ya que se refrigera con agua y no existe el circuito exterior de aire. Climatizadores Proporcionan a los equipos instalados en el armario la temperatura necesaria para su correcto funcionamiento: ■ La temperatura interior es independiente de la temperatura exterior. ■ No ponen en contacto el aire interior y el aire exterior. ■ Reducen la humedad en el armario.
Resistencias calefactoras Con un doble objetivo: ■ Evitan los problemas de condensación en el interior del armario. ■ Garantizan el mantener la temperatura ideal para el correcto funcionamiento de los componentes electrónicos.
Dispositivos de control Los termostatos permiten mantener la temperatura interior del armario dentro de los valores mínimos (calentar) y máximos (enfriar) deseados.
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6.- PLACA DE DA ATOS DE LO OS TABLERO OS. Cada a ensamble debe proporcio onarse con una placa de datos d marcad da de manera durable y loccalizada en un lugar visible e y legible cuando el e tablero está á instalado. La a información n a proporcion nar es la siguiente: • • • • • •
Nombré del d fabricante o marca registrada. Numero de d serie. Caracteríssticas eléctric cas. Caracteríssticas de la envolvente: Condicion nes ambientales de servicio. Tipos de protecciones p d. de seguridad
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7.- DISEÑO Y CONSTRUCCION. La mejor manera de lograr los requisitos de seguridad y calidad referidos al diseño de tableros se encuentran implantando el apartado 7.3 Diseño y desarrollo de productos de la norma ISO 9001
Un proceso de diseño debería contemplar las siguientes etapas y aspectos: 1. Planificación. El diseño es una concatenación de etapas que deben coordinarse asignando responsabilidades y plazos a cada una de ellas. La organización debe disponer de una planificación de estas actividades y actualizarla siempre que sea necesario. 2. Definición de elementos de entrada. Como etapa previa al diseño en sí, la organización debe determinar los aspectos o elementos de entrada a tener en cuenta en el proceso. Estos elementos de entrada pueden ser tantos requisitos funcionales y normativos del tablero a diseñar como la información de diseños anteriores, así como toda la información que se considere relevante para el proceso. 3. Etapas del diseño. Conforme a lo planificado deben realizarse cada una de las etapas del diseño. Los resultados obtenidos en cada etapa deben ser revisados por el responsable definido realizando las pruebas o comprobaciones que se estimen oportunas y dejando evidencia de las mismas. Estas comprobaciones deben tener en cuenta el cumplimiento de las especificaciones definidas como elementos de entrada para el diseño. CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
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4. Resultados del diseño. De cada una de las etapas y del global del proceso se obtienen unos resultados que deben proporcionar información para la realización del tablero. Además, estos resultados deben hacer referencia a los criterios de aceptación en la fabricación y a especificaciones de uso (por ejemplo: ensamble, instalación y condiciones de servicio del tablero). 5. Verificación. Los planos, diagramas y datos obtenidos, una vez concluidas todas las etapas del diseño, deben agregarse para comprobar que el diseño en conjunto cumple con todas las especificaciones definidas como elementos de entrada para el diseño. Las pruebas a realizar y sus responsables deben estar determinadas en la planificación del diseño. 6. Validación. Si es posible, antes de la entrega del tablero al cliente o de la puesta en el mercado, deben realizarse pruebas tipo y de rutina para comprobar que se cumplen los requisitos determinados como elementos de entrada del diseño. Expediente técnico. El expediente técnico constituye un elemento esencial para los procedimientos de evaluación de la conformidad de un tablero. La información que debe contener el expediente debe incluir lo necesario desde el punto de vista para demostrar la conformidad del tablero con la norma.
Registro General de Cuadros eléctricos para Baja Tensión.
Listado de componentes del Cuadro Eléctrico para Baja Tensión.
Planos para Cuadros Eléctricos de Baja Tensión.
Normas Aplicables al Cuadro Eléctrico para Baja Tensión.
Pruebas y Verificaciones del Cuadro Eléctrico para Baja Tensión.
Localización del Cuadro Eléctrico para Baja Tensión.
Declaración de Conformidad.
Dimensionamiento seguro del juego de barras El juego de barras es la auténtica “columna vertebral” de todo tablero eléctrico. El juego de barras principal y los de derivación garantizan la alimentación y la distribución de energía de forma segura. La distribución requieren una gestión que combine la elección de un producto con la comprobación de las condiciones de funcionamiento (intensidad admisible, cortocircuitos, aislamiento...). En la práctica, el calcular este dimensionado es lo mismo que calcular la distancia entre soportes, o su número, para una tecnología dada de Juego de barras y de soportes. (marcas: ABB, ERICO, MERLIN GERIN, GE, LEGRAND…etc)
1.- Determinación de la sección de la barra La sección necesaria de las barras se determina en función de la corriente de utilización y del índice de protección de la envolvente, previa comprobación de los requisitos térmicos de cortocircuito.
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Las condiciones habituales de utilización para no sobrepasar 65 °C. de calentamiento de las barras son:
2.- Comprobación del esfuerzo térmico admisible mediante las curvas de limitación de los aparatos. El valor I2T del esfuerzo térmico máximo considerado para una corriente de aguante de corto tiempo admisible de menos de 5 s, se calcula mediante la siguiente fórmula:
Donde: K (As2/mm2): S (mm2):
115 para las barras flexibles (Temp. Máxima de 160°C). 135 para las barras rígidas de sección superior a 50mm. (Temp. Máxima de 200°C). 143 para las barras rígidas de sección inferior a 50mm. Y barras en C (Temp. Máxima de 220°C). Sección transversal de la barra.
El valor convencional admisible de la corriente de aguante de corto tiempo admisible ICW en relación con el esfuerzo térmico referido a 1 s se expresa mediante la formula
Ejemplo: Para una capacidad de conducción de 160 A. Se selecciona de una barra plana rígida de 12 x 4 mm I2t admisible de la barra: ICW admisible de la barra: ICP corriente probable de corto circuito. CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
4.7 x 107 A2s 6.8 kA 10 kA (104 )
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Si llevamos ICP a la curva de limitación dada para el interruptor de protección (en este caso un DPX 250 de 160 A), Podemos leer la limitación térmica admisible I2t para este interruptor: 5 x 105 A2s, Valor inferior a la I2t admisible para la barra. El diseño es correcto.
3.- Determinación de la distancia entre los soportes La distancia entre los soportes se determina en función del esfuerzo electrodinámico del cortocircuito.
Los esfuerzos ejercidos entre las barras al producirse un cortocircuito son proporcionales al valor de Corriente pico de aguante asignado (IPK). Y se determina a partir de las características del interruptor de protección. Para seleccionar adecuadamente este valor es necesario ver la definición siguiente:
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Corriente probable de corto circuito (ICP). Es el valor máximo de la corriente que presuntamente circula al producirse un cortocircuito en ausencia de un dispositivo de protección.
Corriente pico de aguante asignado (IPK) con interruptor limitador. Cuando el interruptor principal es de tipo limitador. La corriente IPK limitada representa el valor máximo (pico) limitado por dicho interruptor.
Corriente pico de aguante asignado (IPK) con interruptor No limitador Cuando el interruptor principal es de tipo no limitador la corriente IPK presunta puede calcularse a partir de la corriente de cortocircuito presunta y de un coeficiente de asimetría.
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Partiendo del valor de IPK requerido, con el siguiente cuadro de ejemplo, podremos determinar las distancias máximas D (mm) entre soportes para poder así constituir los juegos de barras.
Cuanto menor sea la distancia entre soportes, mayor será la ICP admisible. Con los soportes uni-polares es posible también modificar la distancia entre barras E (mm). Cuanto mayor sea la distancia entre éstas, mayor será la ICP admisible.
En el ejemplo anterior para ICP de 10 kA con un interruptor no limitador a la cabeza y n=1.7 tendríamos una IPK de 17 kA si la distancia entre barras es E=100mm. Requerimos una distancia entre soportes de D=450 mm Según la NMX-j-580/1-ANCE-2006 la prueba de la resistencia al cortocircuito no es necesaria en los siguientes casos: • La ICW ó ICP estimada no supera los 10 kA • El tablero está protegido por un dispositivo que limita la corriente de forma que IPK no supera los 17 kA. Para valores de ICP superiores, las pruebas son obligatorias. Nota: Para los tableros EPTP la prueba puede ser sustituida por un cálculo, teniendo como referencia un prototipo ya probado. 8.- PRUEBAS La normativa exige la certificación de los tableros eléctricos, toda vez que se apoya en una oferta de productos probados (ABB, LEGRAND, MERLIN GERIN) y que por lo tanto solo tiene que ocuparse de las pruebas de rutina. 7.- Pruebas Tipo: 1.- Límites de calentamiento. 2.- Propiedades dieléctricas 3.- Resistencia a los cortocircuitos 4.- Eficacia del circuito de protección 5.- Distancias de aislamiento y línea de fuga 6.- Funcionamiento mecánico 7.- Índice de protección. CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
3.- Pruebas de Rutina: 1.- Inspección del conjunto. 2.- Verificación del aislamiento 3.- Verificación de las medidas de protección y continuidad eléctrica de los circuitos de protección.
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Pruebas Tipo.- las pruebas tipo deben realizarse en una muestra de un tablero o en partes de los tableros del mismo diseño o similar. Estas pueden realizarse en cualquier orden y/o en diferentes muestras del mismo tipo. 1.- Límites de Calentamiento.- Este comprueba el correcto funcionamiento de los conjuntos en condiciones máximas de utilización (intensidad, número de aparatos, volumen de la envolvente). los calentamientos no deben exceder, entre otros, los límites de: 70 °C, para los bornes de conexión de los conductores exteriores, 15 ó 25 °C, según el tipo de material, para las partes manuales de mando, 30 ó 40 °C, para los elementos de la envolvente accesibles desde el exterior.
2.- Propiedades dieléctricas.- Los ensayos dieléctricos verifican las prestaciones de aislamiento para la tensión máxima de utilización. Se llevan a cabo a la frecuencia industrial de 60 Hz y en forma de ondas de tensión que simulan la caída del rayo. La tensión de ensayo es aplicada entre todas las partes activas y las masas, así como entre cada polo y todos los demás polos conectados. Tensión de ensayo dieléctrico: 3500V para una tensión asignada de aislamiento de hasta 1000V. Duración del ensayo: 1min.
633 3.- Resistencia a los cortocircuitos.- El cortocircuito, cuyos efectos pueden ser devastadores, se caracteriza por el paso, breve pero muy intenso, de una corriente entre dos o tres fases, o entre fases y neutro. Las pruebas efectuadas garantizan la resistencia a los esfuerzos térmicos y electrodinámicos de los juegos de barra y de sus soportes, de los aparatos de corte, de protección y de las envolventes. Resistir estos esfuerzos es, ante todo, evitar el daño: ruptura y proyección de los componentes, generación de arco y propagación al exterior del cuadro
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4.- Eficacia del circuito de Protección.- La eficacia del circuito de protección se controla mediante dos pruebas: Resistencia a los cortocircuitos, realizado entre el conductor de protección y la fase más próxima. Verificación con una medición óhmica de la conexión real entre las masas del conjunto y el circuito de protección. Los circuitos de protección (conductores, bornes o barras de tierra colectoras) se dimensionan y ensayan para resistir el esfuerzo térmico de cortocircuito máximo que puede producirse en función de la intensidad en el punto de instalación del tablero.
5.- Distancias de aislamiento y líneas de fuga.- Los valores indicados en la norma se refieren a los conductores activos desnudos y a la aparamenta. Las distancias se miden entre las partes activas de polaridad diferente, así como entre las partes activas y las masas. La distancia mínima de aislamiento en el aire está en función de la tensión asignada de resistencia a los choques y del grado de contaminación en el cuadro. La línea de fuga mínima está en función de la tensión asignada de aislamiento, del grado de contaminación y del grupo de material aislante que separa las partes activas.
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6.- Comprobación del funcionamiento mecánico.- Según lo prescrito en la norma, las pruebas se efectúan en las partes y dispositivos que no son objeto de requerimientos propios. El correcto funcionamiento mecánico se comprueba con 50 ciclos de maniobra en los mecanismos desmontables y fijaciones de placas. Dicha prueba concierne, por ejemplo, a los mecanismos de enclavamiento.
7.- Comprobación del grado de protección (IP).- El IP define la aptitud para proteger a las personas e impedir la penetración de cuerpos sólidos (primera cifra) y líquidos (segunda cifra). La letra adicional designa la protección contra el acceso a partes peligrosas.
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Las pruebas efectuadas definen la aptitud del tablero equipado para: Proteger a las personas del acceso a las partes peligrosas. Proteger los materiales de la penetración de cuerpos sólidos extraños y líquidos. Proteger los materiales de influencias externas, tales como choques y corrosión.
Pruebas de Rutina.- las pruebas de rutina están destinadas para detectar fallas en los materiales y mano de obra. Estas se realizan en cada tablero o unidad de transporte. Los tableros ensamblados de componentes normalizados fuera del taller del fabricante seles deben realizar las pruebas de rutina por el fabricante que hizo el ensamble. Estas pruebas pueden realizarse en cualquier orden. 1.- Revisión de conjunto.- Esta operación agrupa los exámenes, principalmente visuales, que deben realizarse. - Comprobación de los elementos mecánicos: funcionamiento de los sistemas de bloqueo, cerraduras, pares de apriete. - Revisión del cableado: entrada de cables, apriete de los bornes, etiquetado. - Marcas e indicaciones en el conjunto: placas de señalización. - Informaciones técnicas suministradas. - Cumplimiento del grado de protección. La seguridad la garantiza la instalación de los tableros de distribución respetando las reglas del oficio. - Verificación de las distancias de montaje. - Ensayos de funcionamiento eléctrico - Disposiciones para el transporte y la manipulación (si fuese necesario).
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2.- Comprobación del aislamiento.- La comprobación del aislamiento puede efectuarse mediante un ensayo dieléctrico de un minuto de duración, a tensión constante, según la tensión de aislamiento declarada del tablero.
Si no puede efectuarse el ensayo dieléctrico, la comprobación puede llevarse a cabo mediante una medición de aislamiento a 500 V entre los diferentes circuitos y masa. La resistencia medida debe ser al menos de 1000 ohms/V. (La tensión de referencia en volts es la existente entre tierra y el circuito probado.)
3.- Comprobación de las medidas de protección contra contactos indirectos.- Es necesario comprobar que el conjunto de masas metálicas esta efectivamente conectado a la barra de tierras principal del tablero • En los conjuntos de clase I, la citada comprobación visual contempla la continuidad efectiva de las masas entre sí y entre las masas y el conductor de protección. Para controlar dicha conexión, se realiza una medición de continuidad a 25 A. La resistencia no debe sobrepasar el valor de 50mW • En los conjuntos de clase II, la comprobación contempla la continuidad de los circuitos de protección y su aislamiento con respecto a las masas.
No se requiere realizar Pruebas Tipo o de Rutina en los dispositivos y los componentes auto contenidos incorporados en el ensamble cuando se han seleccionado adecuadamente y se han instalado de acuerdo con las instrucciones del fabricante. CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
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9.- CONSIDERACIONES ADICIONALES DE SEGURIDAD. El arco eléctrico representa una fuente de riesgo para las personas y los bienes materiales. Los riesgos a los que se ve sometida una persona a consecuencia de la emisión de energía causada por un arco eléctrico son:
Quemaduras
Lesiones debidas a la Proyección de materiales.
Daños en el oído
inhalación de Gases tóxicos.
Nótese que la normativa de los cuadros de baja tensión impone como pruebas la verificación de la resistencia al cortocircuito, y sin embargo no proporciona ninguna indicación precisa relativa a los defectos de arco. Sin embargo, a nivel internacional, está muy extendido un documento IEC 61641 “guía para la verificación de los tableros de baja tensión en condiciones de arco interno" aunque no es una norma se trata de una solida referencia técnica de cómo llevar a cabos las pruebas. Conforme a lo establecido en el documento IEC 616411, un tablero de baja tensión resistente a los arcos internos debe: • •
limitar el riesgo de daños/accidentes al personal en caso de fenómeno de arco interno; limitar el daño del cuadro sólo a la sección afectada por el defecto, permitiendo asegurar (operaciones de emergencia) las partes no implicadas.
La seguridad del operador y de la instalación en caso de arco en el interior de un cuadro eléctrico de baja tensión puede lograrse a través de 3 filosofías proyectivas diferentes: 1.- Cuadros mecánicamente resistentes al arco interno (protección pasiva) Las características particulares de esta tipología de cuadros son dos: • Estructura mecánica reforzada para resistir las solicitaciones (sobrepresiones) ejercitadas por un arco en el interior del cuadro; •Creación en el interior del cuadro de un recorrido preferencial para la salida de los gases a alta temperatura producidos por el arco. Principalmente, un cuadro de este tipo debe tener dos características proyectivas: • No propagación del arco entre dos columnas adyacentes; • No propagación del arco entre la zona en la que se encuentran alojadas las barras y el lugar donde están instalados los diferentes componentes.
2. Cuadros dotados de dispositivos que limitan los efectos del arco interno (protección activa) CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
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En este sentido, los planteamientos pueden ser de dos tipos: • limitar los efectos destructivos del arco, una vez se haya manifestado, mediante detectores de arco (arc detectors); • limitar los efectos destructivos del arco, una vez se haya manifestado, mediante detectores de sobrepresión.
3.- Cuadros dotados de interruptores limitadores Una última posibilidad para limitar los efectos de un arco interno consiste en la instalación de interruptores Limitadores. En este caso, son dos las posibles soluciones: • Separar las partes de la instalación con elevada potencia de cortocircuito (Fig. a); El interruptor limitador desacopla la parte derecha e izquierda de la instalación, limitando la contribución al defecto de arco que la sección "sana" de la instalación proporciona a la dañada.
• Limitar en cada sección de entrada la corriente de cortocircuito y, consecuentemente, la intensidad de un posible arco (Fig. b). En la que cada llegada desde el transformador presenta un interruptor limitador que reduce la energía que los equipos proporcionan en caso de defecto de arco.
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Prueba de arco interno en un cuadro. (Protección pasiva) El objetivo de la prueba es verificar la ausencia de partes sólidas expulsadas en la zona adyacente al cuadro debido al arco desencadenado en su interior; este arco es generado por una corriente con un valor previsto, de cortocircuito, especificado por el fabricante. Más concretamente, se deben constatar los siguientes siete criterios:
1.- Las puertas, los paneles, etc., normalmente bloqueados, no se han abierto; 2.- Algunas partes del equipo, que pueden representar un peligro, no han sido proyectadas lejos (p. ej., trozos de grandes dimensiones o trozos con bordes cortantes); 3.- El arco no produce orificios en las partes externas libremente accesibles de la envolvente causados por quemaduras o por otras causas; 4.- Los indicadores colocados verticalmente no han ardido; 5.- El circuito equipotencial de las partes accesibles de la envolvente es aun eficaz; 6.- El arco queda limitado en un área definida y no se verifican reactivaciones en aéreas adyacentes. 7.- Tras la extinción del defecto o el aislamiento o la extracción de la unidad funcional afectada por el defecto, es posible efectuar en la parte no afectada del cuadro un plan de seguridad (operaciones de emergencia). Esto deberá ser verificado por una prueba dieléctrica con un valor de 1,5 veces la tensión asignada para una duración de 1 minuto. Para verificar que los gases o partes solidas expulsadas no provocan efectos indeseados, se utilizan indicadores constituidos por cuadrados de algodón colocados en bastidores. Los indicadores se colocan hasta una altura máxima de 2 m y a una distancia de 30 cm ± 5% del cuadro, frente a todos los puntos en los que hay posibilidad de emisión de gases calientes (juntas, ventanillas de inspección, puertas, etc.). CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
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Como puntos de activación del arco deben elegirse, basándonos en la experiencia, los puntos en los que puede formarse un arco interno, por ejemplo:
• Puntos de unión y de empalme de los conductos principales; • Partes activas y no aisladas aguas arriba de los aparatos de maniobra y protección; • Zonas terminales de los cables. Se realizan tres pruebas. El resultado de la prueba es positivo si se constatan los criterios ilustrados anteriormente. A.- prueba de calibrado; El circuito se prueba soportando una corriente de prueba de 65 kA a la tensión asignada de 462 V (440V+5%). B.- prueba con ignición de arco en los terminales de una unidad de salida; Tras el calibrado del circuito, se lleva a cabo una prueba de arco interno con una corriente de 65 kA durante 0,3 s a la tensión de 462 V (440 V+5%). C.- Prueba con ignición de arco entre las barras principales. Se ha llevado a cabo una prueba posterior, de nuevo a 65 kA y 462 V, con ignición de arco del arco entre las barras principales: la duración efectiva de la corriente ha sido de 0,3 s, con auto extinciones temporales del arco en las fases L1 y L3 y sucesiva reactivación.
10.- CONCLUSIONES
Al fabricar un tablero si es EPT debe tener las 7 Pruebas Tipo y 3 Pruebas de Rutina de acuerdo con la NMX-J-580/1ANCE-2006. Si es EPTP, debe tener las 7 Pruebas Tipo y 3 Pruebas de Rutina, pero 2 pueden ser extrapolados de soluciones EPT. O derivados por cálculos. CERTIFICACION DE TABLEROS DE BAJA TENSION.
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11.- BIBLIOGRAFIA. 1.- NMX-j-580/1-ANCE-2006. Ensamble de Tableros de Baja Tensión. Parte 1: Ensambles con Pruebas Tipo y Ensambles con Pruebas Tipo Parciales. 2.- Arc-proof low voltage switchgear and controlgear assemblies Technical guide ABB 3.- MNS Low Voltage Switchgear Safety Aspects Technical guide ABB 4.- Guide to Construction of ArTu switchgear. Technical guide ABB 5.- Conversión (TTA – PTTA) en conjuntos de aparamenta de baja tensión de serie y conjuntos derivados de serie. Sérgio Feitoza costa – Cognitor. 2009 6.- Quality inspection guide Low voltage switchboards. Schneider Electric. 7.- Guía de Distribución y Potencia de Legrand. 9.- Manual de calidad Cuadros eléctricos Prisma Plus. Schneider Electric. 10.- Cuadros ensayados Prisma. Schneider Electric. 11.- CT. N.° 145 Estudio térmico de los cuadros de BT. Schneider Electric. 12.- CT. N.° 166 Envolventes y grado de protección. Schneider Electric. 13.- CT. N.° 162 Esfuerzos electrodinámicos en un juego de barras en cuadro de BT. Schneider Electric. 14.- CT. N.° 156 Seguridad de funcionamiento de los cuadros de BT. Schneider Electric. 15.- Arcing Test: New Edition IEC/TR 61641. Siemens AG 2009 16.- Ensayos-Tipo Ri4Power Rittal e Interruptores. Terasaki 17.- AS/NZS 3439.1 2002 Type Testing Temperature Rise Presented by Peter Silsby 18.- IEC 60439-1 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies - Part 1: Type-tested and partially type-tested Assemblies. 19.- Procedimiento de Diseño y Desarrollo de Tableros Eléctricos. ©2010. Sergio Aldo Enriquez Loria. 20.- Procedimiento para la Elaboración del Expediente Técnico de Tableros Eléctricos. ©2010.Sergio Aldo Enriquez Loria 21.- El fuego y la electricidad en instalaciones de baja y alta tensión. Montoliu Gili, Antonio. Editorial Mapfre, S.A.
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