Ejemplo nº 1.b) Vivienda unifamiliar
SESION 7. TABLERO PRINCIPAL
Y
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Las instalaciones eléctricas, aunque sean diseñadas de manera perfecta son susceptibles a fallas (condiciones anormales de operación), que pueden provocar daños a los equipos y personas que se sirven de la instalación.
Las funciones más simples que realizan los sistemas de protección son:
* Retirar rápidamente del servicio la parte del sistema necesaria que presenta falla con el objeto de mejorar la disponibilidad del servicio al resto de la instalación. * Impedir maniobras de operación incorrectas que por error puedan cometer el personal del sistema y que atente al sistema.
* Seccionar el sistema en los puntos más aconsejables para que la repartición de carga
frente a una condición anormal.
Para que el sistema de protección cumpla con estos objetivos, ha de poseer una serie de características como:
Sensibilidad: Debe
tener la suficiente sensibilidad para detectar solo las fallas que afecten al sistema.
Selectividad: Debe
poder determinar la localización de la falla para despejarla, retirando únicamente la parte afectada por el sistema.
Rapidez: Debe
determinar con que velocidad es necesario despejar la falla, y poseer la rapidez adecuada para hacerlo.
Confiabilidad: Las
fallas que afectan el sistema son de poca frecuencia de
ocurrencia, por lo que se debe diseñar para que solo opere en condiciones de falla, y que su operación sea correcta.
Estabilidad: Es
necesario que el sistema de protección sea estable, de manera que frente a una fallado se retiren innecesariamente
equipos sanos del sistema.
Es importante acotar, que el sistema de protección debe ser capaz de diferenciar una condición anormal de operación, y como estos elementos no son con inteligencia propia, estos deben ser instruidos (calibrados) para este fin, y es tarea del ingeniero de protecciones tal labor; de ahí lo difícil del área de protecciones aunque es las instalaciones de baja tensión es común encontrar básicamente elementos simples como interruptores y fusibles, que deben ser cuidadosamente seleccionados.
7.1.
INTERRUPTOR
ES
Símbolo:
Se define interruptor como el aparato que se utiliza para abrir o cerrar un circuito , estas operaciones pueden ser realizados en condiciones de operación normal o de falla, y mediante mecanismos automáticos o manuales. Comúnmente son denominados tacos o breakers y van exclusivamenteubicados en las líneas vivas o fases de los tableros de distribución.
Los interruptores no deben ser confundidos con los seccionadores y
Interruptor
Automático
Operan cuando se presenten las fallas y el despeje del circuito operado por el interruptor, depende del valor determinado de corriente diseñado, el ajuste. Los interruptores automáticos en baja tensión, son clasificados en dos grandes grupos de acuerdo a su construcción: Termo magnéticos en aire Termo magnéticos en Caja moldeada (Molded Case Circuit Braker) Termo magnético en aire Son usados en circuitos con rango mayor de al de sus homólogos, los de caja moldeada, se usa en ambientes industriales y tienen la bondad de que pueden ser accesados en forma sencilla, es decir poseen unidades que son cambiables.
Son calibrados mediante las curvas características, que según el fabricante y el valor nominal del interruptor, pueden variar.
Termo magnético en Caja moldeada
Los interruptores de caja moldeada son de uso común en uso residencial o
industrial liviano. Y reciben su nombre por la doble acción: térmica y magnética a la vez. La acción térmica es proveída por una unión de dos elementos metálicos de diferente coeficiente de dilatación, con lo que al paso de la corriente se dilata en forma irregular, aprovechando esto para accionar la apertura del interruptor. La característica de operación desde el punto de vista térmico depende de la curva de tiempo corriente de los materiales asociados. Esta forma de operación es comúnmente denominada, tiempo inverso, ya que a
mayor corriente menor es el tiempo de operación.
La acción magnética proviene de una bobina cuyo núcleo es movible, y realiza la apertura del interruptor. La característica magnética es de tipo instantánea, debido a
lo corto del tiempo de su operación.
Son construidos, por lo general en forma hermética a partir de una caja de resina de alta presión, resistente al fuego, y de alta resistencia mecánica, (por lo general úrea o poliester de vidrio).
El CEN dedica su sección 380, para las especificaciones de suiches e interruptores automáticos. FIGURA 7.3. Partes de un
interruptor termo magnético de caja moldeada
FIGURA 7.4. Vista frontal de interruptores de caja moldeada
Fusibles
Los fusibles, fueron los elementos pioneros de las protecciones eléctricas, por su simplicidad.
El CEN en su sección 100, define un fusible como un dispositivo de protección contra sobrecorriente con una parte fusible, que abre el circuito cuando se calienta y corta el paso de la sobrecorriente a través de la misma.
Los fusibles están diseñados con partes conductoras de metal, que con el paso de cierta corriente, para la cual han sido diseñados, se funden por exceso de temperatura. El alambre del fusible, se selecciona en función de la corriente nominal del circuito a proteger, colocándose este en serie. Los fusibles por lo general poseen una cámara de extensión del arco, para enfriar el arco producido por el recalentamiento del conductor al ser atravesado por la corriente de falla. En el mercado comercial son muy variadas las características de los fusibles, pero siempre bajo el mismo esquema de operación.
De acuerdo a la forma de operación, los fusibles son distinguidos en dos clases: limitadores y
convencionales. Los limitadores como su nombre lo indica limita el efecto del arco que se produce al fundirse el elemento metálico, pero en un tiempo menor que el correspondiente a la corriente máxima de falla extinguiéndose dentro de su cámara, mientras que los convencionales no tienen estas características. La característica de corriente y tiempo de operación, va a depender del material conductor empleado para la construcción el fusible.
7.2.
TABLEROS.
Símbolo: En toda instalación eléctrica han de existir, uno o varios tableros principales, punto central de la instalación, el cual tiene tres funciones: * Distribuir la energía eléctrica avarios circuitos ramales.
* Proteger cada circuito ramal de fallas (cortocircuitos o sobrecorrientes).
* Proveer la posibilidad desconectar de la instalación cada uno de los circuitos.
El tablero principal contiene una serie de elementos que garantizan el cumplimiento de las tres funciones antes mencionadas tales como: interruptores automáticos o manuales, fusibles y barrajes. Un barraje (bus), se define como un elemento metálico, donde se realiza la conexión de varios elementos eléctricos.
El CEN en su sección 100 establece que un tablero es “…un panel o grupo de paneles individuales diseñados para constituir un solo panel: incluye
barras, dispositivos de
protección, y puede tener o no swiches para controlar los circuitos…”
Los tableros son estructuras constituidos por un grupo de paneles, diseñados para que sean alojados en ellos equipos eléctricos. El tablero puede ser formado por un gabinete auto- soportable, o bien de tipo empotrado (generalmente utilizado en instalaciones residenciales). Los equipos depositados en los tableros son barras1, interruptores en el caso más simple (residencial), pudiendo llegar a alojar medidores de tensión, corriente, potencia, energía, frecuencia, etc. en función de las exigencias del caso.
FIGURA 1. Tipos de Tableros
Las características de fabricación de estos elementos están regidas por el CEN, en general son:
* Deben ser de material incombustible.
* Los tableros metálicos para empotrar deben ser de acero galvanizado (número 16) y si es de para sujetar de acero (No. 14), sin salida para tubos.
* Debe poseer acceso frontal, con una puerta de lámina de 1/8” con
bisagras y cerradura, además de la identificación normada. El tablero debe estar pintado con fondo antioxidante.
* Las barras, para las fases serán de cobre electrolítico cadmiado, con una densidad de corriente de 150 Amp/cm2.y una
capacidad de interrupción superior a la del interruptor principal, fijas en chasis con aisladores y una separación mínima entre fases de 2 cm, con capacidad de corriente hasta 4000 Amperes.
* Barras de neutro, esta será de cobre electrolítico cadmiado, plateada o similar, de igual capacidad que las fases, fijas con chasis aislado con bakelitas, y separación con las barras de fase de 5 cm. * Los breakers de los circuitos ramales, serán
de tipo
termomagnético, de 1,2 o 3 polos, según las especificaciones de diseño, desde 15 Amperes en adelante, con conectores a presión para los conductores y
conectados a las barras por platinas de cobre. * El interruptor principal, será de tipo termo magnético, bipolares o tripolares desde 15 Amperes, conectados a las barras de fase por platinas; para desconectar el alimentador. La capacidad de este interruptor debe ser menor o igual a la capacidad de las barras de las fases. Subtableros y Alimentadores En aquellas instalaciones eléctricas de una extensión considerable, es común utilizar varios tableros como apoyo al principal, cumpliendo las mismas funciones de distribución, maniobra y protección de los circuitos.
Estos subtableros se suelen ubicar a una distancia equilibrada de cada una a las cargas que sirven (centro de
cargas o área de distribución), los conductores con lo cual son alimentados estos subtableros desde el tablero principal recibe el nombre de alimentadores (feeder). El CEN dedica la sección 240 a los requisitos completos de los alimentadores en una instalación eléctrica.