24 octubre 2013

Criterios de diseño de instalaciones eléctricas industriales (11ª PARTE)

Ver 10ª PARTE

Cuadros de distribución

Un cuadro de distribución es el punto en el que una fuente de alimentación entrante se divide en circuitos independientes, cada uno de los cuales se controla y se protege mediante los fusibles o interruptores del cuadro. Un cuadro de distribución se divide en una serie de unidades funcionales, cada una de las cuales incluye todos los elementos eléctricos y mecánicos que contribuyen a la realización de una determinada función.
La envolvente del cuadro de distribución aporta una doble protección:
  • Protección de los interruptores, instrumentos de medida, relés, fusibles, etc., contra impactos mecánicos, vibraciones y otras influencias externas que puedan interferir con la integridad operativa (EMI, polvo, humedad, animales e insectos, etc.).
  • La protección de las personas contra la posibilidad de descargas eléctricas directas e indirectas.
Tipos de cuadros de distribución
Los tipos principales de cuadros de distribución son:
  • El cuadro de distribución general de baja tensión, o CGBT.
  • Centros de control de motores, o MCC.
  • Cuadros de distribución secundaria.
  • Cuadros de distribución terminal.

Aparamenta de baja tensión

Las funciones principales de la aparamenta son:
  • Protección eléctrica.
  •  Aislamiento eléctrico de las secciones de una instalación.
  • Conmutación local o remota.
La protección eléctrica a baja tensión (aparte de los fusibles) normalmente se incorpora en los interruptores automáticos en forma de dispositivos magnetotérmicos y/o dispositivos de disparo accionados por la corriente residual (menos frecuentemente, dispositivos accionados por la tensión residual, que resultan aceptables, aunque no están recomendados por IEC).
También realizan otras funciones:
  • Protección contra las sobretensiones.
  • La protección contra tensión mínima la suministran dispositivos específicos (pararrayos y otros tipos de disipadores de sobretensiones, relés asociados a contactores e interruptores automáticos controlados de forma remota, y mediante interruptores automáticos/aislantes combinados, etc). 

Protección eléctrica contra
Aislamiento
Control
  • Corriente de sobrecarga
  • Corriente de cortocircuito
  • Defecto de aislamiento.

  • Aislamiento indicado claramente por un indicador mecánico seguro autorizado.
  • Una separación o una barrera aislante interpuesta entre los contactos abiertos, claramente visible.

  • Conmutación funcional.
  • Conmutación de emergencia
  • Parada de emergencia.
  • Apagado para la realización de tareas de mantenimiento mecánico.

 Protección eléctrica
El objetivo es evitar o limitar las consecuencias destructivas o peligrosas de las corrientes excesivas (cortocircuito) o causadas por sobrecargas y defectos de aislamiento, y separar el circuito defectuoso del resto de la instalación.
Se hace una distinción entre la protección de:
  • Los elementos de la instalación (cables, hilos, aparamenta, etc).
  • Personas y animales.
  • Equipos y dispositivos suministrados por la instalación.
  •  La protección de circuitos: Contra sobrecargas; una situación en la que se limita una corriente excesiva de una instalación en buen estado (sin defectos) y contra corrientes de cortocircuito causadas por el defecto completo del aislamiento entre los conductores de diferentes fases o (en los sistemas TN) entre una fase y un conductor neutro (o PE).

En estos casos, la protección la proporcionan fusibles o interruptores automáticos en el cuadro de distribución en el que se origina el circuito final.
  • Protección de personas: Contra defectos de aislamiento. Según la aparamenta a tierra de la instalación (TN, TT o IT), la protección la proporcionan fusibles o interruptores automáticos, dispositivos de corriente residual y/o una supervisión permanente de la resistencia de aislamiento de la instalación a tierra.
  • Protección de motores eléctricos: Contra sobrecalentamiento, causado, por ejemplo, por una sobrecarga a largo plazo, un rotor parado, una sola fase, etc. Se utilizan relés térmicos, diseñados especialmente para adaptarse a las características concretas de los motores. Si es necesario, estos relés también pueden proteger el cable del circuito del motor contra sobrecargas. La protección contra cortocircuitos la proporcionan fusibles a un interruptor automático del que se ha retirado el elemento protector térmico (sobrecarga), o en el que se ha desactivado este elemento.
Si es necesario, estos relés también pueden proteger el cable del circuito del motor contra sobrecargas. La protección contra cortocircuitos la proporcionan fusibles aM o un interruptor automático del que se ha retirado el elemento protector térmico (sobrecarga), o en el que se ha desactivado este elemento.
Dispositivos de conmutación elementales
Seccionador
Este conmutador es un dispositivo de dos posiciones (abierto/cerrado) enclavable y accionado manualmente que proporciona un aislamiento seguro de un circuito cuando está enclavado en la posición abierta. Sus características se definen en IEC 60947-3. Un seccionador no está diseñado para abrir o cerrar el paso de la corriente.
Interruptor de carga
Este interruptor de control se suele accionar manualmente (aunque a veces dispone de disparo eléctrico para mayor comodidad del usuario) y es un dispositivo no automático de dos posiciones (abierto/cerrado).
Se utiliza para cerrar y abrir circuitos cargados en condiciones normales de circuitos sin defectos.
Cuando se elige un interruptor para poner en tensión un circuito siempre existe la posibilidad de que exista un cortocircuito (insospechado) en el circuito. Por este motivo se asigna a los interruptores de carga un índice de conexión de corriente de defecto, es decir, se asegura el cierre correcto frente a las fuerzas electrodinámicas de la corriente de cortocircuito. Tales interruptores se denominan habitualmente interruptores “de carga con conexión de defecto”. Los dispositivos de protección situados aguas arriba son los encargados de eliminar el defecto de cortocircuito.
Interruptor biestable (telerruptor)
Este dispositivo se utiliza extensamente para el control de circuitos de iluminación, en los que al presionar un pulsador (en una posición de control remota), se abre un interruptor ya cerrado o se cierra un interruptor abierto en una secuencia biestable.
Las aplicaciones típicas son:
  • Conmutación de dos vías en escaleras de edificios grandes.
  • Sistemas de iluminación de escenarios.
  • Iluminación de fábricas, etc.

Hay disponibles dispositivos auxiliares que proporcionan:
  • Indicación remota de su estado en cualquier momento.
  • Funciones de temporización.
  • Funciones de mantenimiento de contacto.
Contactor

El contactor es un dispositivo de conmutación accionado por solenoide que por lo general se mantiene cerrado mediante una corriente (reducida) que pasa a través del solenoide de cierre (aunque existen diversos tipos con enclavamiento mecánico para aplicaciones específicas). Los contactores están diseñados para realizar numerosos ciclos de apertura/cierre y se suelen controlar de forma remota por medio de pulsadores de activación/desactivación. 
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