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13/8/2014 TABLEROS ELECTRICOS: TABLEROS ELECTRICOS

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TABLEROS ELECTRICOS

sbado, 22 de noviembre de 2008

TABLEROS ELECTRICOS

Clculo y construccin de tableroselctricos industriales.principales y/o seccionales de bajatension

Se considera que estos tableros son operadospor personas calificadas con categora BA4-BA5Se considera envolventes metlicas, con tapaabisagrada y vidriada, la contratapa caladadeber ser metlica, abisagrada, y la aperturasolo podr realizarse con herramienta, porejemplo llave de media vuelta operada con llave

tubo cuadrada o triangular, o cualquier otro sistema que no permita suapertura con el solo uso de las manos.

El clculo completo del tablero contempla los siguientes tems

Calculo elctrico:Consiste en verificar las caractersticas de cada elemento interno, llaves,cables barras, a las solicitaciones elctricas, electromagnticas ytrmicas.

Calculo trmico del tablero tomado como un conjunto:Consiste en verificar el balance trmico entre la capacidad de laenvolvente de evacuar calor, medido en watt, teniendo en cuenta lascondiciones de instalacin , exterior, empotrado, ventilacin etc. y lapotencia que disipan todos los elementos internos del tablero encondiciones normales de funcionamiento

Calculo mecnico.Consiste en verificar la construccin de la envolvente a las solicitacionesmecnicas operativas y de montaje, y a las solicitacioneselectromagnticas de los componentes actuando entre si y su accinsobre la estructura en condiciones de cortocircuito.

La construccin del tablero deber ajustarse a los clculos arribaindicados, a las normas de ejecucin y a las reglas del arte
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Clculo ElctricoAnlisis topogrfico del unifilar:

Se debe disponer del diagrama unifilar con toda la informacin bsicanecesaria, es decir :Tensin de alimentacin, corriente nominal, frecuencia nominal,corriente de cortocircuito, seccin de barras de los distribuidores, calibre

y dems caractersticas de cada uno de los interruptores, termo

magnticos, diferenciales, seccionadores, etcCuando el diseador del unifilar opto por una marca comercial de loscomponentes se debe respetar la misma, ya que muchas caractersticasson experimentales y expresadas por los fabricantes en formas decurvas, o tabuladasPara el reemplazo de marcas se deber tener muy en cuenta laequivalencia de cada una de dichas caractersticas, curvas de disparo,niveles de regulacin, limitacin de energa especifica pasante, limitacinde corriente de cortocircuito, filiacin, selectividad etc.Es parte de la documentacin necesaria para construir el tablero, todoslos clculos arriba indicados, presentados por el diseador, o bien elconstructor asumir la responsabilidad de realizar los mismos previos alinicio de la puesta en obra.Considerndose al constructor como avezado en la especialidad , no seadmite fabricacin de tableros en fabrica, solamente construidos en basea lo solicitado por el cliente, sin verificacin , ya que la falla y susconsecuencias es responsabilidad total e irrenunciable del fabricante.Diferente el caso de los tableros realizados por montadores en obra, sinaptitud ni conocimiento de calculo y diseo, que responden a lasdirectivas de contratistasEs fundamental entender el concepto arriba vertido, para poder hacer

notar frente a un cliente potencial, la diferencia entre un tableroelctrico construido bajo normas en una fabrica especializada en lamateria, contra un tablero realizado por personal idneo muchas vecesen obra y otras, simplemente armados por buenos artesanos, pero sinlos conocimientos o informacin necesaria.Es obvio que los factores de riesgo crecen con el aumento de laspotencias en juego, la cantidad de componentes y el propio tamao de laenvolvente.En primer termino con el unifilar a la vista y tratndose de tablerosprincipales y/o seccionales, se deber verificar que solamente contenganinterruptores automticos termo magntico, interruptores automticos

diferenciales, interruptor -seccionadores con capacidad de apertura bajocarga, juegos de barras distribuidoras y elementos de medicin y/osealizacin.No podrn contener contactores de ningn tipo, y se desalienta lautilizacin de aparatos con proteccin basados en fusibles de cualquiertipoCualquier tipo de aparato diferente a los arriba indicados debern sermontados en gabinetes separados, considerndose un tablero demaniobra, o tablero de maquina.Se deber verificar correspondencia de la proteccin termomagntica


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aguas arriba de cada interruptor diferencial con el calibre de dichoelemento.Los tableros principales necesariamente deben iniciarse con uninterruptor termomagntico tetrapolar Los tableros seccionales podrniniciarse con un interruptor-seccionador tetrapolar, siempre que aguasarriba del mismo, se disponga de un interruptor termomagntico, enestos casos el interruptor termomagntico que se encuentra aguasarriba podr ser tripolar (sin corte de neutro), sin dejar de respetar la

condicin de interruptor automtico tetrapolar para el tablero principal.Definidas las caractersticas del interruptor aguas arriba, el cable

vinculante y el interruptor de cabecera, podremos iniciar a verificar losdems componentes.En principio debemos verificar que todos los interruptores por lo menoscorrespondan con la norma constructiva 60947-2 (llaves para usoindustrial, grandes comercios etc)Los aparatos construidos o declarados bajo norma 60898 son para usodomiciliario, y no deben ser empleados dentro del mbito de prediosindustriales, sus oficinas, y otros locales.

Juegos de barras colectoras:La capacidad de cada barra esta definida en la tabla 771.16.XII de laReglamentacin para la ejecucin de instalaciones elctricas eninmuebles versin 2006, para temperatura ambiente de 35 grados ytemperatura de servicio de 65 grados.

La seccin de las barras deber estar dimensionada para la mximacapacidad del interruptor automtico que se encuentre aguas arriba, la

bifurcacin de barras no se considera como barras en paralelo, cadatramo debe tener igual seccin al inicial.Solamente se podr reducir la seccin de las barras cuando se
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interponga un interruptor de capacidad acorde a la seccin de barrasaguas abajo.Para facilitar el montaje ser preferible el sistema de montaje de las

barras sobre caballetes aislantes con formato de escalera, este tipo deconstruccin permite un mejor montaje y conexin de los cables a las

barras.La disposicin de barras verticales, ser tal que al abrir la contratapa laprimera barra que aparece sea la de neutro, y para juegos horizontales

NRST de arriba hacia abajoDeber verificarse que la solicitacin electromagntica en elcortocircuito sea compatible con la construccin teniendo en cuenta si las

barras se encuentran montadas de canto o de plano, la distancia entreellas y la distancia entre apoyos y fijaciones.Este clculo se trata por aparte en el capitulo dedicado al calculomecnicoLa vinculacin entre el interruptor aguas arriba y el juego de barraspreferentemente se har por medio de barras de cobre de seccin iguala las del juego, o bien con cables de seccin acorde a la capacidadmxima de la llaveConexiones entre juego de barras y primer interruptor de circuitosaguas abajo.La conexin se realizara mediante terminal abulonado con arandelaplana y Grover, los terminales a emplear debern ser de tubo enterizode cobre estaado e identado con herramienta especial.En todos los casos esta conexin se realizar con cable unipolar conaislacin de PVC (Iram 247-3) o LSOH (Iram 62267)Se considerar una seccin de dicho conductor suficientementedimensionada desde el punto de vista de la solicitacin termoelctricacuando:

S^2 x K^2 > Icc^2 x tSiendo S= seccin del conductorK= constante que depende del tipo de aislacin y material del conductorPara cobre aislado con PVC y secciones menores a 300mm^2 K=115

Para secciones mayores K= 103Para conductor de cobre aislado en LSOH K=143

Icc es la corriente presunta mxima de cortocircuito que puedeaparecer sobre el conductor, informada o calculada.

t=tiempo de apertura del dispositivo de proteccin en segundosEl componente matemtico Icc^2 x t se lo conoce por energa especificapasante y no tiene resolucin matemtica ya por una parte ,los tiemposde apertura es variable dependiendo de las construcciones de las llaves

y de los transitorios originados por los componentes del circuito y de laspropias llaves, y por otra la forma de onda de la corriente durante elfenmeno de apertura, es desconocida y tampoco responde a un formatomatemtico que permita resolver la integral de Icc x dt.Por lo tanto para poder resolver este problema las empresas fabricantesde estos materiales elctricos, dan los valores en forma de curvas en


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funcin de la corriente de cortocircuito efectiva para cada llave,obtenidos mediante ensayos de laboratorio.De igual forma los fabricantes dan tablas de filiacin, siendo obtenidas enforma experimental y brindando la informacin de cmo interactan lasllaves entre si cuando son parte del mismo ramal.La filiacin es experimental, y solo es valida para las llaves indicadas porcada fabricante, no siendo posible hacer uso de esta herramienta declculo cuando se emplean llaves de diferentes marcas.

En general y tratndose de construcciones de tableros principales oseccionales de diseo especial y normalmente de construccin nica, espreferible no hacer uso de esta propiedad, dando mayor solidez yseguridad al tablero.La selectividad, tambin es una propiedad interaccin entre llaves deigual marca ofrecida por los fabricantes de llaves termomagntica enforma de curvas y se emplea este criterio cuando se busca que las llavesacten en forma ordenada desde la ms prxima a la carga o alcortocircuito segn corresponda, hasta la ms alejada.La selectividad no siempre es posible lograrla y a su vez da comoresultado una construccin mas costosa, por lo que se restringe a ciertoscircuitos, como ser de manejo de datos, de electromedicina, de procesoscontinuos, etcEl estudio de selectividad consiste en verificar la no superposicin de lascurvas de disparo de los diferentes componentes, podr ser parcial ototal.Cuando de una llave deriven varias de menor calibre la vinculacindeber realizarse mediante con puentes prefabricados con pletinasaisladas, no se admitir la vinculacin en guirnaldas y solamente seharn las conexiones con cables cuando se pase de una llave a otra o

bien a un puente de pletinas.

En todos estos casos la seccin del cable ser acorde al calibre delinterruptor termomagntico, aguas arriba y de acuerdo a la tabla771.16.1 columna b52-4b1 de la reglamentacin AEA 2006.Los cables de circuitos que llegan al tablero podrn conectarsedirectamente a la llave correspondiente o bien interponiendo una

bornera.El empleo de borneras facilita la conexin de circuitos en obra.Conexin de instrumentos de medicin y/o sealizacin:Generalmente se instalan en el frente del tablero o en la contratapacalada diferentes instrumentos voltmetro ampermetros cofmetros oanalizadores, y tambin seales luminosas de presencia de tensin.

Estos componentes toman tensin del juego de barras principal, por lotanto para su conexin de debe tener los mismos recaudos que para laconexin a la primera llave aguas abajo del juego de barras, seinterpondr entre el instrumento y el juego de barras un interruptortermomagntico no accesible desde el frente de la contratapa calada, elconductor entre barras y esa termomagntica ser calculado por elmtodo de energa pasante y desde la termomagntica hasta elinstrumento la seccin ser acorde al calibre de la llave.

Calculo trmico del tablero:


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Se debe verificar en todos los tableros el balance trmico entre lasperdidas originadas por las protecciones, cables, juegos de barras,conexiones, y otros elementos como seales luminosas transformadoresde medicin etc etcEl balance trmico se realiza en watt y los datos de perdidas deben serextrados de los manuales o catlogos de cada fabricante.La capacidad de evacuar calor medida en watt por la envolvente(gabinete) depende de los materiales, de la forma constructiva, y del

modo de instalacin (embutido en pared o exterior)Este dato en todos los casos debe ser suministrado por el fabricante degabinetesSe considera que una envolvente satisface trmicamente a lasnecesidades trmicas del tablero elctrico contenido en su interior,cuando la potencia en watt capaz de evacuar es mayor que la prdida en

watt generada por todos los elementos que conforman el tableroelctrico.

Clculo de la potencia de prdidas originadas dentro del gabinete:Definiciones:Ine= es la corriente nominal del dispositivo de entrada o cabecera deltableroInu= es la suma aritmtica de las corrientes nominales de todos losdispositivos de salida susceptibles de usar al mismo tiempo.Inq= es la corriente asignada de entrada al tableroInq=Ine x Ke donde Ke es el coeficiente que tiene en cuenta la corrientereal que circula y la nominal del dispositivo, por convencin se adoptaKe=0,85K= es el factor de simultaneidad y se calcula como la relacion K=Inq/Inu

Cuando el dispositivo de cabecera es un interruptor diferencial o uninterruptor seccionador K=1 es decir que se adopta Inq=Inu

La potencia total disipada dentro del tablero se calcula mediante laexpresin

Ptot=Pdp+0,2Pdp+Pau

DondePtot es la potencia total disipada por todos los internos del tablero

Pdp es la potencia total disipada por los dispositivos de proteccin enwatt teniendo en cuenta los factores Ke y K

Se debera tener en cuenta que los valores de perdidas indicados en loscatalogos es por polo del dispositivo

Para dispositivos tetrapolares solo se tendr en cuenta los 3 polos defases

0,2Pdp es la potencia disipada por conexiones barras relays


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interruptores diferenciales, interruptores seccionadores etc

Pau es la potencia disipada por otros dispositivos instalados en el tableroque no se tienen en cuenta en Pdp y en 0,2Pdp transformadores sealesluminosas etc

Ejemplo de clculoDado un unifilar como el indicado y tomando del catalogo Schneider los

datos de perdidas por polo de los diferentes interruptores se procede alclculo

Del catalogo de Schneider se obtiene

Para la llave NR100F una perdida de 2,92 w/poloPara la llave C60N 20 A 2,9 w/pplo40 A 4,6 w/polo63 A 6,6 w/polo10 A 2,0 w/polo16 A 2,6 w/polo
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