Guia de Potencia

DISTRIBUCIN Y POTENCIA hasta 4000 A

DMX - DPX - REPARTICIN - XL-PART - LEXIC - XL / GUA TCNICA

R

www.legrand.cl

I.A

EL PROYECTO > LA ALIMENTACIN ELCTRICA

INDICE2 2

I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGA

I - EL PROYECTO I.A - La alimentacin elctrica I.B - Consideraciones de los riesgos I.C - Los principios de la proteccin I.D - Esquemas de conexin a tierra II - ELECCIONES II.A - Dimensionamiento de conductores y protecciones II.B - Eleccin de los equipos de proteccin II.C - Las funciones de explotacin II.D - La reparticin II.E - Eleccin de las envolventes III - LA REALIZACIN III.A - Instalacin de las envolventes III.B - El montaje de los juegos de barra III.C - Instalacin de los aparatos III.D - Montaje de los dispositivos de distribucin XL-Part III.E - Cableado y conexiones III.F - Manipulacin e instalacin en obra de los tableros III.G - Certificacin de los tableros IV - LOS PRODUCTOS V - INDICE POR PALABRA

4 6 42 84 180 202 204 250 306 354 400 458 460 498 522 546 564 614 626 654 690

3

I

I.A


EL PROYECTO4


I. A - LA ALIMENTACION ELECTRICA I.A.1 - La distribucin de la energa I.A.2 - Alimentaciones I.A.3 - Fuentes de alimentacin

6 8 28 32

I. B - CONSIDERACIONES DE LOS RIESGOS I.B.1 - Seguridad de las personas I.B.2 - Seguridad de los bienes

42 44 48

I. C - LOS PRINCIPIOS DE LA PROTECCIN I.C.1 - Protecciones contra los contactos elctricos I.C.2 - Proteccin contra perturbaciones electromagnticas I.C.3 - Proteccin contra la corrosin I.C.4 - Proteccin contra el rayo I.C.5 - Reglas de construccin

84 86 90 98 112 132

I. D - ESQUEMAS DE CONEXIN A TIERRA I.D.1 - Los diferentes regmenes de neutro I.D.2 - Regmenes de neutro de grupos electrgenos I.D.3 - Eleccin de rgimen de neutro I.D.4 - La estructura de la red de proteccin

180 182 190 192 198

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I.AI.A EL PROYECTO EL PROYECTO > LA ALIMENTACIN ELCTRICA

LA ALIMENTACIN ELECTRICACrear la conexin entre la empresa concesionaria de servicio pblico de distribucin con las instalaciones interiores de los clientes finales, incluyendo las fuentes auxiliares de alimentacin consideradas, es el primer objetivo de la interfaz que constituye el denominado punto de suministro, una frontera neurolgica en la que convergen principalmente: la cantidad de potencia, las condiciones de suministro, la arquitectura de las redes de alimentacin y las fuentes que las constituyen.

Un buen anlisis de proyectos elctricos, exige ante todo una reflexin correcta en la fase preliminar. Es indispensable realizar, a lo menos, estudios tales como: - evaluacin de las condiciones de uso de las cargas asociadas a la red. - estimacin global de las demandas mximas previstas integrando la totalidad de las cargas relacionadas.

-estudio topolgico de la arquitectura (dimensiones, vas de tendido elctrico). -criterios de explotacin (continuidad y calidad del suministro). - estudio de las normas y reglamentos. Un trabajo que no se puede improvisar y que requiere la intervencin de profesionales calificados.

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Aparte de los criterios insoslayables de seguridad que deben poseer las instalaciones elctricas, tanto para ellas mismas como para sus usuarios, surgen exigencias complementarias: tipo de suministro, alternativa tarifaria, calidad de la energa, continuidad del servicio; que son algunos de los elementos cruciales que han de tenerse en cuenta desde el inicio de un proyecto.

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I.A


La distribucin de energaLa electricidad es una de las energas de mayor y variado uso en la actualidad. Nos permite realizar prcticamente el total de nuestras actividades diarias, sin ella, nuestro mundo tecnolgico no existira. Su produccin es relativamente simple, pero los grandes generadores se encuentran muy alejados de los puntos de consumo de los clientes; es por esto, que existen las concesiones de servicio pblico de distribucin, las que toman la energa generada por los productores (canalizada por los transmisores), y las llevan por sus propias redes a los consumidores finales.Segn el Reglamento de la Ley General de Servicios Elctricos (Decreto Supremo N 327), las concesiones de servicio pblico de distribucin son aquellas que habilitan a su titular para establecer, operar y explotar instalaciones de distribucin de electricidad dentro de una zona determinada (llamada comnmente zona de concesin), y efectuar suministro de energa elctrica a usuarios finales ubicados dentro de dicha zona y a los que, ubicados fuera de ella, se conecten a sus instalaciones mediante lneas propias o de terceros. Este suministro puede ser de dos niveles: alta tensin o baja tensin. Las redes de las empresas elctricas concesionarias tienen como punto de partida las denominadas subestaciones de distribucin primaria, cuyo objetivo es el de reducir el voltaje desde el nivel de transporte al de alta tensin de distribucin. Las redes de alta tensin de distribucin de las empresas elctricas son llamadas comnmente en esta parte de los sistemas como: alimentadores, las que pueden ser tanto areas como subterrneas, y que a la vez, pueden alimentar directamente a clientes de grandes potencias que cuentan con trasformadores propios (llamados clientes de AT), o bien, a sub redes por medio de transformadores pblicos que poseen potenciales de salida con niveles de baja tensin de distribucin, a las que se conectan clientes que poseen requisitos de potencia bajos y medianos. A estas redes de baja tensin normalmente se les llama: circuitos. Tensiones normales para sistemas e instalaciones NSEG 8.E.n.75 Nivel de tensin Campos Tensin extra alta Alta tensin Tensin alta Tensin Media Tensin Baja Baja tensin Tensin Reducida V < 0,1 Tensin nominal V en (kV) V > 220 60 < V < 220 1 < V < 60 0,1 < V < 1

Esquema representativo de las redes de distribucin de las empresas concesionarias de servicio pblicosubestacin de primaria barra de llegada transmisin (Ej.66 kV) barra de salida distribucin (Ej. 12 kV)

arranque para cliente AT

red de distribucin de AT (Ej. 12 kV) red de distribucin de BT (Ej. 0,4 - 0,23 kV)

transformador de poder

Etransformador particular (Ej. 12/0,4 - 0,23 kV) transformador de distribucin pblico (Ej. 12/0,4 - 0,23 kV) arranque para cliente de BT

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGAESQUEMAS DE DISTRIBUCIN PBLICOS

1 ESQUEMAS DE DISTRIBUCION PUBLICOSLas redes de distribucin elctrica de las empresas concesionarias en Chile, presentan principalmente dos esquemas de alimentacin: los sistemas radiales y los anillados. Los sistemas radiales son los de uso principal a lo largo de Chile. Consisten en poseer un conjunto de alimentadores de alta tensin, que suministren potencia en forma individual, a un grupo de transformadores sean estos pblicos o particulares. Cuando una red radial alimenta a transformadores pblicos, se genera por el secundario de ellos, las redes de distribucin de baja tensin, normalmente trifsicas de cuatro hilos, y siempre del tipo slidamente aterrizadas. Una desventaja de los sistemas radiales es que al fallar un transformador pblico, todos los clientes de baja tensin asociados quedan sin suministro. Tambin, si falla el alimentador de alta tensin, quedan fuera de servicio tanto estos transformadores como los de uso particular de los clientes de alta tensin. No son redes que aseguren una gran continuidad del servicio, pero son econmicas. Esquema representativo de los esquemas de distribucin radiales

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I.A


Los sistemas anillados (existente solo en una parte del centro de Santiago de Chile), consisten en poseer un conjunto de transformadores alimentados en forma independiente por su lado primario por alimentadores de alta tensin dedicados, pero sus secundarios, se encuentran todos interconectados. En estos sistemas solo se entrega potencia en baja tensin, por lo que no existen los clientes denominados de AT. Una gran ventaja de los sistemas anillados es la continuidad del servicio; en caso de falla de un transformador, los restantes pertenecientes al conjunto continan alimentado la red de distribucin de baja tensin.

Esquema representativo de los esquemas de distribucin anilladossubestacin primaria

alimentador - 1 AT

alimentador - 2 AT

alimentador - 3 AT

T/D - 1

T/D - 2

T/D - 3

circuito BT

circuito BT

E

E

E

E

E

E

T/D: transformador de distribucin pblico

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGAEL PUNTO DE SUMINISTRO

2 EL PUNTO DE SUMINISTRO1La alimentacin de las empresas distribuidoras hacia las instalaciones elctricas de los clientes finales se realiza por medio del denominado empalme, el que segn el DS N 327, artculo 330, se entiende como: conjunto de elementos y equipos elctricos que conectan el medidor de la instalacin o sistema del cliente, a la red de suministro de energa elctrica. Existen dos tipos de empalmes: los de baja tensin y los de alta tensin. Los primeros son utilizados en instalaciones de baja potencia (casas, pequeos locales comerciales e industriales), los segundos los usan las instalaciones de elevadas potencias (grandes edificios, centros comerciales, naves industriales). Los empalmes de baja tensin pueden ser monofsicos o trifsicos, areos o subterrneos, y en general, se componen de la acometida, el equipo de medida y el dispositivo de proteccin. Esquema general de un empalme de baja tensinred de distribucin de baja tensin

Empalmes monofsicos Potencia nominal (kW) 2,20 3,30 4,40 5,50 6,60 7,70 8,80 Potencia mxima (kW) 2,5 3,5 5,0 6,0 7,5 8,5 10,0 Interruptor (A) 10 15 20 25 30 35 40 Tipo

C-6 / S-6

C-9 / S-9

C: concntrico (areo) / S: subterrneo

Empalmes trifsicos Potencia nominal (kW) 6,58 9,87 13,16 16,45 19,75 23,04 26,33 29,62 32,91 39,49 46,07 52,65 59,24 65,82 82,87 98,73 105,31 115,80 131,64 148,09 164,54 197,45 230,36 263,27 296,18 Potencia mxima (kW) 7,5 11,0 15,0 18,5 22,5 26,5 30,0 34,0 37,5 45,0 52,5 60,5 68,0 75,5 95,0 113,5 121,0 132,0 151,0 170,0 189,0 227,0 264,5 302,5 340,5 Interruptor (A) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 125 150 160 175 200 225 250 300 350 400 450 Tipo

A-18 / S-18 AR-18/SR-18 A-27 / S-27 AR-27/SR-27 AR-48/SR-48

E

empalme

AR-75/SR-75 AR-100/SR-100 AR-150/SR-150

a tablero elctrico de la instalacin

La potencia de los empalmes de baja tensin est dada por la capacidad nominal de su dispositivo de proteccin, normalmente, un interruptor magnetotrmico.

AR-225/SR-225 AR-350/SR-350

Las condiciones a cumplir por los empalmes elctricos para instalaciones interiores de baja tensin, aparecen en la norma NCH Elec. 4/84.

A: areo/ S: submarino/ AR: areo con medidor de reactivos/ SR: subterrneo con medidor de reactivos.

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I.A


Esquema general de empalmes areos de alta tensinred de distribucin area sistema de medida arranque arranque red de distribucin area sistema de medida

Macometida desconectador fusible linea de edificacin S < 1500 kVA acometida desconectador fusible lnea de edificacin

M

S

seccionador

1500 < S < 6000 kVA

Los empalmes de alta tensin son trifsicos, pudiendo ser areos o subterrneos. Dependiendo de la potencia de la instalacin, existen dos diferentes configuraciones posibles de utilizar en el caso de los empalmes areos de alta tensin.

Esquema general de empalmes subterrneos de alta tensin

red de distribucin subterrnea

celda de medida

Marranque desconectador fusible

acometida

lnea de edificacin

Los empales subterrneos de alta tensin son todos aquellos que dependen de una red exterior de distribucin con configuracin subterrnea para su alimentacin. Se componen en general del arranque, la acometida, y la celda de medida. La celda de medida es un gabinete metlico que aloja en su interior al equipo compacto de medida, los medidores y las protecciones, compuestas por desconectadores fusibles encapsulados de hasta 175 (A), en instalaciones cuya potencia conectada no sea superior a 4000 (kVA).

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGALA TARIFA

3 LA TARIFA1La forma de pago por concepto de suministro que utilizan los clientes finales, constituye la opcin de tarifa elctrica libremente convenida entre ste y la distribuidora. En Chile existen diferentes tarifas aplicadas tanto a clientes de alta como de baja tensin, luego en la etapa del proyecto, se debe determinar cual de ellas es la ms conveniente dependiendo de la forma de utilizacin de la energa y la potencia por parte del cliente. Al referirnos al tema tarifario es necesario aclarar previamente que existen dos diferentes mercados dentro del sistema elctrico. Estos mercados son los cubiertos por las empresas distribuidoras que atienden a clientes domiciliarios, terciarios e industriales y los grandes proveedores (generadoras), que suministran directamente a las empresas distribuidoras de electricidad en sus zonas de concesin, y aquellos grandes clientes llamados clientes libres o no regulados. En cuanto a los precios que afectan a los clientes finales, es necesario diferenciar entre dos tipos principales de precios. ! Los precios libremente convenidos entre los proveedores y sus clientes industriales o mineros que califican como clientes libres por poseer una potencia conectada superior a 2 MW. Las tarifas o precios mximos establecidos por la autoridad y fijados semestralmente por decreto del Ministerio de Economa, Fomento y Reconstruccin, los que se aplican a los clientes regulados, que poseen una potencia conectada menor a 2MW.

!

Debe mencionarse, adems, que existe una tercera categora de precios los que, sin embargo, son aplicables slo a nivel de empresas generadoras miembros de los Centros de despacho Econmico de Carga (CDEC). Estos precios estn basados en costos marginales de produccin, los que son altamente variables en el tiempo y magnitud, ya que dependen de parmetros tales como precios de combustibles, demandas elctricas, niveles del agua en los grandes embalses y las condiciones hidrolgicas regionales, entre otros.

Sistema de precios elctricos

Cliente libre Empresa distribuidora Precio libre Cliente libre Precio de nudo

Cliente regulado

Cliente regulado Empresa distribuidora

Cliente libre

Generador Precio libre

CDEC transferencias a costo marginal instantneo

Precio de nudo Generador Precio libre

Precio libre Cliente libre

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I.A


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Opciones de tarifa elctrica aplicada a los clientes regulados

Los clientes pueden elegir libremente cualquiera de las opciones de tarifa que se describen ms adelante, con las limitaciones establecidas en cada caso y dentro del nivel de tensin que les corresponda. Las empresas concesionarias de servicio publico de distribucin, estn obligadas a aceptar la opcin que los clientes elijan. Existen tarifas aplicas a clientes denominados de baja tensin, las que se simbolizan por un BT-N , donde N representa el tipo de tarifa (1,2,.....etc), y tarifas aplicadas a clientes de alta tensin, simbolizadas mediante la sigla ATN , donde N representa el tipo de tarifa. Resulta importante destacar que las tarifas de baja tensin y las de alta son exactamente iguales en trminos de los cargos que las componen y la forma de clculo de los mismos, difiriendo solo en el costo de las variables de facturacin. (en AT el costo es menor que en BT). 1.1 Tarifa BT - 1 Opcin de tarifa en baja tensin para clientes con medidor simple de energa destinada preferentemente al mbito domiciliario. Para poder optar a esta tarifa, los clientes deben tener una potencia conectada no superior a 10 (kW), y aquellos clientes que instalen un limitador de potencia para cumplir esta condicin. En esta tarifa, existen tres modalidades de cobro del suministro elctrico, el caso (a), el (b) y el (c). Caso (a) Aplicable a los clientes abastecidos por empresas cuya demanda mxima anual de consumos en esta opcin, se produce en meses en que se han definido horas de punta. Se compone de los siguientes cargos: - Cargo fijo mensual - Cargo por energa base - Cargo por energa adicional de invierno Caso (b) Aplicable a los clientes abastecidos por empresas cuya demanda mxima anual de consumos en esta opcin, se produce en meses en que no se han definido horas de punta. Se compone de los siguientes cargos: - Cargo fijo mensual

- Cargo por energa - Cargo por potencia base - Cargo por potencia adicional de verano - Cargo por potencia de invierno Caso (c) Aplicable a los clientes abastecidos por empresas cuya demanda mxima anual de consumos en esta opcin, se produce en meses en que no se han definido horas de punta. Se compone de los siguientes cargos: - Cargo fijo mensual - Cargo por energa - Cargo por potencia base - Cargo por potencia de invierno 1.2 Tarifa BT - 2 y AT - 2 Opcin de tarifa en baja tensin alta tensin. En esta tarifa se separan los cobros por energa y potencia, la energa se mide con un medidor simple de energa y la potencia se contrata de acuerdo a sus necesidades, controlndose con un limitador de potencia. Se compone de los siguientes cargos: - Cargo fijo mensual - Cargo por energa - Cargo por potencia contratada 1.3 Tarifa BT - 3 y AT - 3 Opcin de tarifa en baja tensin alta tensin. En esta tarifa se separan los cobros por energa y potencia; ambas son medidas. Se compone de los siguientes cargos: - Cargo fijo mensual - Cargo por energa - Cargo por demanda mxima 1.4 Tarifa BT - 4 y AT - 4 Para clientes con medidor simple de energa y demanda mxima contratada o leda en horas de punta, y demanda mxima contratada o leda en horas fuera de punta del sistema elctrico. En esta opcin existen tres tipos de alternativas, 4.1, 4.2 y 4.3. Sus cargos son: - Cargo fijo mensual - Cargo por energa - Cargo por demanda mxima en horas de punta (1) - Cargo por demanda mxima (2) (1): Contratada en 4.1; Leda en 4.2 y 4.3 (2): Contratada en 4.1 y 4.2; Leda en 4.3

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGALA TARIFA

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Condiciones de aplicacin de las tarifas

Caso (b) Cuando la potencia contratada o demanda leda est siendo usada parcialmente durante las horas de punta del sistema elctrico, independientemente de si dicha potencia es o no utilizada en el resto de las horas del ao, el consumo ser calificado como "parcialmente presente en punta", y se le aplicar el precio unitario correspondiente. Se entender que la potencia est siendo usada parcialmente durante las horas de punta, cuando el cuociente entre la demanda media del cliente en dichas horas y su potencia contratada, en el caso de las opciones BT2 y AT2, o su demanda mxima leda, en el caso de las opciones BT3 y AT3, es inferior a 0,5. No obstante lo anterior, si en perodos de 60 minutos consecutivos en las horas de punta, el cuociente entre la potencia media utilizada por el cliente y su potencia contratada, en el caso de las opciones BT2 y AT2, o su demanda mxima leda, en el caso de las opciones BT3 y AT3, supera 0,85 y este hecho se produce frecuentemente, el consumo ser clasificado como "presente en punta". Se entender como frecuente la ocurrencia del suceso durante por lo menos 5 das hbiles del mes. 3

Cuando la facturacin est formada por fracciones de dos meses calendario, se debe estimar el consumo de energa del mes calendario en funcin de los avos correspondientes. Asimismo, para la determinacin de la demanda mxima leda a facturar, se considerar como correspondiente a un mes calendario la demanda imputada en la factura que tenga un mayor nmero de das perteneciente a dicho mes. Los montos de potencia contratada en las diferentes tarifas como asimismo las opciones tarifarias contratadas por los clientes, regirn por 12 meses, y se entender renovados por un perodo similar, salvo aviso del cliente con al menos 30 das de anticipacin al vencimiento de dicho perodo. No obstante, el cliente podr disminuir dichos montos o bien cambiar de opcin tarifaria, comprometiendo con la empresa el pago del remanente que tuviere por concepto de potencia contratada; de modo similar se proceder con las demandas mximas ledas de las diferentes opciones tarifarias. Las tarifas BT2 y AT2 de potencia contratada, como asimismo las tarifas BT3 y AT3 de demanda leda, sern aplicadas , en lo que se refiere al cargo por potencia, segn el grado de utilizacin de la potencia en horas de punta, de acuerdo al siguiente criterio: Caso (a) Cuando la potencia contratada o leda est siendo usada manifiestamente durante las horas de punta del sistema elctrico, independientemente de si dicha potencia es o no utilizada en el resto de las horas del ao, el consumo ser calificado como "presente en punta" y se le aplicar el precio unitario correspondiente. Se entender que la potencia contratada o leda est siendo usada manifiestamente durante las horas de punta, cuando el cuociente entre la demanda media del cliente en horas de punta y su potencia contratada, en el caso de las opciones BT2 y AT2, o su demanda mxima leda, en el caso de las opciones BT3 y AT3, es mayor o igual a 0,5. Por demanda media en horas de punta se entender al consumo de energa durante dichas horas dividido por el nmero de horas de punta.

Recargos tarifarios

Dentro del sistema tarifario existen diferentes descuentos y recargos que se agregan a la facturacin mensual del cliente, los que dependen principalmente del nivel de tensin de suministro, ubicacin del punto de medida y comportamiento elctrico de las cargas asociadas. Los consumos correspondientes a clientes de alta tensin podrn ser medidos tanto en alta como en baja tensin (primario o secundario del transformador). En este ultimo caso, se considerara un recargo por perdidas de transformacin equivalente a un 3,5%, tanto en sus cargos de energa como de potencia. La facturacin por consumos efectuados en instalaciones, ya sea de alta o baja tensin, cuyo factor de potencia medio sea inferior a 0,93 se recargara en un 1% tanto en sus cargos de energa como de potencia, por cada 0,01 valor en que dicho factor baje de 0,93. Cuando no haya medidores permanentemente instalados que permitan determinar el factor de potencia, la empresa lo determinara.

!Las caractersticas totales de aplicacin de las opciones de tarifa elctrica en Chile estn dadas en el decreto N 632 del 13 de noviembre de 2000 del Ministerio de Economa, Fomento y Reconstruccin.

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Las normas

NSEG 13. E.n. 78 Electricidad. Recubrimientos a Base de Pinturas para Cajas Metlicas para Empalmes Elctricos y Similares. NSEG 15. E.n. 78 Electricidad. Especificaciones para luminarias y de Calles y Carreteras. NSEG 20. E.n. 78 Electricidad. Subestaciones Transformadoras Interioras. NSEG 21. E.n. 78 Alumbrado Pblico en Sectores Residenciales. NCH Elec. 2/84 Electricidad. Elaboracin y Presentacin de Proyectos. NCH Elec. 4/84 Electricidad. Instalaciones Interiores de Baja Tensin. NCH Elec. 10/84 Electricidad. Trmite para la Puesta en Servicio de una Instalacin Interior. NCH Elec. 12/87 Electricidad. Empalmes Areos Monofsicos.

Las instalaciones y productos elctricos, son reglamentadas por nuestro Marco Regulatorio. Entre los textos normativos podemos citar, por ejemplo, los siguientes: DFL N1 de 1982 Ley General de Servicios Elctricos, en Materia de Energa Elctrica. DS N327 Reglamento de la Ley General de Servicios Elctricos. NSEG 3.E.n. 71 Normas Tcnicas Sobre Medidores. NSEG 5. E.n. 71 Electricidad. Instalaciones de Corrientes Fuertes. NSEG 6. E.n. 71 Electricidad. Cruces y Paralelismos de Lneas Elctricas. NSEG 9. E.n. 71 Alumbrado Pblico en Sectores Urbanos. NSEG 8. E.n. 75 Electricidad. Tensiones Normales para Sistemas e Instalaciones. NSEGTEL 14. E.n. 76 Electricidad. Empalmes Areos Trifsicos 1 parte.

Varias de las normas sealadas, en la actualidad estn en proceso de modificacin, para mayor informacin y revisin de otros textos legales, se sugiere consultar el sitio de la Superintendencia de Electricidad y Combustibles (www.sec.cl).

Otra fuente de informacin respecto a la totalidad de normas existentes en Chile, referidas a las instalaciones y aparatos elctricos, pueden ser consultadas en el sitio del Instituto Nacional de Normalizacin (www.inn.cl).

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGALA CALIDAD Y LAS PERTURBACIONES DE LA ALIMENTACIN

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LA CALIDAD Y LAS PERTURBACIONES DE LA ALIMENTACION (a) Sistemas con capacidad instalada en generacin superior a 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 99% del perodo. -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante no ms de un 0,5% del perodo. -entre 50,2 y 50,7 Hz durante no ms de un 0,5% del perodo. (b) Sistemas con capacidad instalada en generacin superior a 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana no supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 97% del perodo. -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo ms un 1,5% del perodo. -entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo ms un 1,5% del perodo.

La energa elctrica que se suministra al cliente puede verse perturbada; las caractersticas fundamentales (tensin, frecuencia), pueden sobrepasar los mrgenes de tolerancia, fenmenos de distorsin pueden afectar la calidad de la seal y fenmenos transitorios pueden provocar funcionamiento incorrecto o daos en los componentes (maniobras, rayos......). En algunos casos estas perturbaciones son propias de la red, mientras que en otros, son consecuencia de las caractersticas de las cargas conectadas (no lineales). El desarrollo actual de productos que generan perturbaciones en la seal, es debida a la tecnologa utilizada en su construccin, pero sucede que estos, son tambin sensibles a esas mismas perturbaciones (electrnica, informtica). 1

Frecuencia de la seal

Debe ser de 50 Hz en condiciones normales de operacin. Su valor promedio medido en intervalos de tiempo de 10 segundos durante todo perodo de siete das corridos, deber encontrarse en el rango siguiente:

El suministro de electricidad est sujeto, entre otras, al Decreto N 327, que establece los lmites admisibles de magnitudes y fenmenos que caracterizan o afectan a la seal sinusoidal de 50 Hz. Basada en un enfoque estadstico, el citado decreto, est destinado a garantizar un determinado nivel de calidad en una explotacin normal.

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I.A


(c) Sistemas con capacidad instalada en generacin entre 1,5 MW y 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 98% del perodo. -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo ms un 1,5% del perodo. -entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo ms un 1,5% del perodo. -sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo ms el 0,5% del perodo. -sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo ms el 0,5% del perodo.

Frecuencia y perodoU

t: perodo (s)

t

frecuencia (Hz): f=1/t a 50 Hz, t=20ms

(d) Sistemas con capacidad instalada en generacin entre 1,5 MW y 100 MW, en los cuales el aporte de energa de centrales hidroelctricas durante dicha semana no supere el 60% del consumo total: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 96% del perodo. -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo ms un 3,0% del perodo. -entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo ms un 3,0% del perodo. -sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo ms el 1,0% del perodo. -sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo ms el 1,0% del perodo.

(e) Sistemas con capacidad instalada en generacin menor que 1,5 MW: -sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 94% del perodo. -entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo ms un 4,0% del perodo. -entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo ms un 4,0% del perodo. -sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo ms el 2,0% del perodo. -sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo ms el 2,0% del perodo.

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Amplitud y variaciones de la tensin (a) En Baja Tensin (BT): Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber estar dentro del rango de 7,5% durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro.

La tensin nominal de los suministros en baja tensin de distribucin son de 220 (V) fase-neutro para el caso monofsico y 380 (V) entre fase-fase para el caso trifsico. En los suministros de alta tensin de distribucin, las tensiones son superiores a 400 (V) e inferiores o iguales a 23.000 (V), trifsico, entre fases. Nota: si bien es cierto se habla de suministros de alta tensin de distribucin, el voltaje utilizado corresponde al rango de tensin media. Las variaciones u holguras permitidas de la tensin nominal en el punto de conexin, son las siguientes:

(b) En Media Tensin (MT): Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber estar dentro del rango 6,0% durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro.

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(c) En Alta Tensin (AT): c.1) Tensin nominal de 154 kV. y superiores: Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber estar dentro del rango de 5 % durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro. c.2) Tensin nominal inferior a 154 kV.: Excluyendo perodos con interrupciones de suministro, el valor estadstico de la tensin medido de acuerdo con la norma tcnica correspondiente, deber estar dentro del rango de 6 % durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del ao o de siete das consecutivos de medicin y registro.

Ejemplo de medida mostrando desfases de frecuencia y distorsiones de la sealModel 7100 350.0 V Perturbacin de forma de onda Trifsica en tringulo 165.0 A 2 4 6

0.0 V

0.0 A

-350.0 V

-165.0 A

3

Fluctuaciones de voltajeEn las fluctuaciones de corta duracin momentneas, el tiempo t de desarrollo esta comprendido entre 0,6 y 3 segundos, con amplitudes para el caso de aumento (Dv +), entre 107,5% y 140%, y para el caso de disminucin (Dv -), entre un 10% y 92,5% respecto al valor nominal de la tensin. Las fluctuaciones temporales de corta duracin, tienen un tiempo t de desarrollo entre 3 segundos y 1 minuto, con amplitudes comprendidas para el caso del aumento (Dv +), entre 107,5% y 120% de la tensin nominal, y para el caso de la disminucin (Dv -), entre un 10% y 92,5% respecto al valor del voltaje. Las fluctuaciones de larga duracin pueden ser del tipo cadas o subidas de voltaje. Las primeras tienen una duracin t mayor a 1 minuto y con magnitud (Dv -), entre un 80% y 92,5% de la tensin nominal. Las segundas tienen una duracin tpica t superior a 1 minuto y de magnitud comprendida (Dv +), entre 107,5% y 120%.

Son modificaciones en la amplitud de la seal de la alimentacin, en trminos de aumento o disminucin, respecto del valor nominal de la tensin de la red de suministro. Se caracterizan fundamentalmente por su tiempo de existencia, clasificndolas en las de corta o larga duracin. Las fluctuaciones de corta duracin pueden ser instantneas, momentneas o temporales. Las primeras, tienen un tiempo t de desarrollo entre 0,01 y 0,6 segundos, con amplitudes comprendidas para el caso del aumento (Dv +), entre 107,5% y 180% de la tensin nominal, y para el caso de la disminucin (Dv -), entre un 10% y 92,5% respecto al valor del voltaje.

19

I.A


4

Interrupcin de voltaje

Se consideran como interrupciones de voltaje, a las disminuciones de tensin de magnitud tpica bajo el 10% hasta incluso el 0% del valor nominal. Ejemplo de interrupcin de voltaje

un valor peligroso para los equipos. El mayor riesgo estriba evidentemente en la aparicin de una tensin compuesta fase-fase en lugar de una tensin fase-neutro, en las redes monofsicas, en caso de corte de la tierra de servicio, por ejemplo. Igualmente, fallas en la red de alta tensin (cada de una lnea), pueden generar sobretensiones en la distribucin de baja tensin. 7

(V)v = LA ALIMENTACIN ELCTRICA

9

ArmnicosTensiones armnicasModel 7100 350.0 V Forma de onda instantnea Trifsica en tringulo 250.0 A 2

Los armnicos designan una deformacin de la seal sinusoidal debido a la absorcin no lineal de la corriente. Dicho de otro modo, las cargas que generan armnicos no absorben una corriente que es la imagen exacta de la tensin, tal como lo hara una resistencia. Ello provoca que la seal elctrica se deforme y que su valor real difiera de su valor terico. En este caso, la dificultad est en calcular el verdadero valor de dicha seal y sus posibles consecuencias. Aparte de los fenmenos destructivos, aunque afortunadamente escasos, como la rotura del conductor neutro o la perforacin de los condensadores, los efectos instantneos suelen ser muy limitados en los aparatos modernos. No obstante, podemos citar deformaciones de imgenes, distorsiones de sonido, desfases de relojes a 50 Hz, mediciones errneas con aparatos basados en referencia de tensin... A largo plazo, se aprecian sobretodo calentamientos aadidos de los conductores y los circuitos magnticos (motores, transformadores...). Si bien a escala global los efectos son difciles de evaluar, hay que ser prudentes sobretodo en lo que se refiere a la reduccin del conductor neutro, que puede sobrecargarse con armnicos de rango 3, muy frecuentes y que se suman en dicho conductor.

0.0 V

0.0 A

-350.0 V 0 sec

1000.00 us / div

-250.0 A 20.00 ms

Distorsin : THD = 11,53 % Impares = 11,52 % Pares = 0,46 % Armnicos :1 = 100,00 % 3 = 2,80 % 5 = 10,48 % 7 = 3,12 % 9 = 1,92 % 11 = 1,08 % 13 = 0,43 % 15 = 0,12 % 17 = 0,39 %

19 = 0,23 % 21 = 0,04 % 23 = 0,13 % 25 = 0,03 % 27 = 0,03 % 29 = 0,04 % 31 = 0,06 % 33 = 0,02 % 35 = 0,04 %

37 = 0,02 % 39 = 0,13 % 41 = 0,03 % 43 = 0,05 % 45 = 0,00 % 47 = 0,09 % 49 = 0,02 %

La observacin con el osciloscopio revela claramente una seal deformada que, en ciertos casos, apenas se parece a una sinusoide.

Para cuantificar y representar estos fenmenos, se utiliza un artificio matemtico llamado descomposicin en serie de Fourier, que permite representar cualquier seal peridica como la suma de una onda fundamental y de ondas adicionales, los armnicos, cuya frecuencia es mltiplo de fundamental. Hablamos por lo tanto frecuentemente de armnicos de: rango 1: 50 Hz (fundamental) rango 2: 100 Hz rango 3: 150 Hz rango 5: 250 Hz rango 7: 2.500 Hz que, generalmente, es el lmite considerado.Mdulo (%)

100 80 60 40 20 0

50

100

150

200

250

300

350

Frecuencia (Hz)

Los armnicos pueden expresarse rango a rango, en tensin o en corriente, en porcentaje del valor de la frecuencia fundamental, o en valor real. Se habla tambin del TDH (nivel de distorsin armnica), que es el nivel de distorsin armnica calculado a partir de la suma de todos los rangos. Esta cifra nica permite realizar comparaciones o evaluar el impacto directo sobre los receptores.

22


!

Las principales fuentes de armnicos son las siguientes:Hasta ahora predomina el rango de armnico 3, pero es detenido por los transformadores de AT / BT y por lo tanto no pasa a la red de distribucin. Ese ya no es el caso con los rangos superiores 5 y 7, que actualmente est, aumentando. El Decreto 327 establece los ndices de distorsin total de armnicos de corriente y tensin para el sistema elctrico. En condiciones normales de operacin, se debe cumplir para un perodo de registro de mediciones de una semana cualquiera del ao o de siete das consecutivos que: el 95% de los valores estadsticos de las corrientes armnicas y de su ndice de distorsin total, cumplen con lo indicado en la tabla siguiente. El valor estadstico de las corrientes armnicas y de su ndice de distorsin ser obtenido para cada intervalo de diez mintos, como resultado de evaluar estadsticamente un conjunto de mediciones efectuadas en dicho intervalo, de acuerdo a lo establecido en la norma tcnica correspondiente.

Todos los aparatos con alimentacin rectificada monofsica seguida de un corte (rango 3,5 y 7): televisin, computador, fax, lmpara con balats electrnico; Reguladores monofsicos que utilizan la variacin del ngulo de fase (rangos 3,5,7): variadores, reguladores, motores de arranque,...; Equipos de arco (rangos 3,5): hornos, soldadores,...; Rectificadores de potencia, tiristorizados (por rangos 5,7), alimentacin de motores, de velocidad variable, hornos, onduladores,...; Mquinas de circuito magntico, si ste se halla saturado (rango 3): transformadores, motores; Aparatos de iluminacin de arco controlado (rango 3): lmparas con balats electromagntico, lmparas de vapor de alta presin, tubos fluorescentes...

Mxima distorsin armnica de corriente en el sistema elctrico expresada como el % del valor de corriente mxima de carga a frecuencia fundamental Orden de la armnica (armnicas impares) ISC/IL < 11 11 < H < 17 17 < H < 23 23 < H < 35 351000 6.0 2.5 20.0 15.0 7.0 1.4 Las armnicas pares estn limitadas al 25% de los lmites establecidos para las armnicas impares*Todos los equipos de generacin de potencia estn limitados a los valores indicados de distorsin armnica de corriente, independiente de la razn ISC/IL. Donde: ISC = Mxima corriente de cortocircuito en el Punto Comn de Conexin (PCC). PCC es el nudo ms cercano de la red donde dos o ms usuarios obtienen energa elctrica. IL = Mxima corriente de carga (valor efectivo) de frecuencia fundamental en el PCC. Se calcula como el promedio de los doce valores previos de las mximas demandas mensuales. Para el caso de clientes en puntos comunes de conexin comprendido entre 69kV y 154 kV, los lmites son el 50% de los lmites establecidos en la tabla. Para el caso de clientes en PCC superiores a 154 kV se aplicarn los lmites de 110 kV en tanto el ministerio a proposicin de la comisin no fije la norma respectiva. Si la fuente productora de armnicas es un convertidor con un nmero de pulsos q mayor que seis, los lmites indicados en la tabla debern ser aumentados por un factor igual a la raz cuadrada de un sexto de q.

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I.A


En todo sistema elctrico, en condiciones normales de operacin, se deber cumplir para un perodo de registro de mediciones de una semana cualquiera del ao o de siete das consecutivos, que el 95% de los valores estadsticos de los voltajes armnicos y de su ndice de distorsin total, cumplen con lo indicado en la tabla siguiente.

El valor estadstico de los voltajes armnicos y de su ndice de distorsin es obtenido para cada intervalo de diez minutos, como resultado de evaluar estadsticamente un conjunto de mediciones efectuadas en dicho intervalo, de acuerdo a lo establecido en la norma correspondiente.

Mxima distorsin armnica de voltaje en el sistema elctrico expresada como el % del valor de voltaje mximo de carga a frecuencia fundamental Pares Armnicas impares no mltiplo de 3 Armnicas impares mltiplo de 3 Orden 5 7 11 13 17 19 23 25 >25 Armnica voltaje (%) > 110 kV < = 110 kV 2 6 2 5 1.5 3.5 1.5 3 1 2 1 1.5 0.7 1.5 0.7 1.5 0.2+1.3x25/h 0.2+0.5x25/h Orden 3 9 15 21 >21 Armnica voltaje (%) < = 110 kV 5 1.5 0.3 0.2 0.2 >110 kV 2 1 0.3 0.2 0.2 Orden 2 4 6 8 10 12 >12 Armnica voltaje (%) < = 110 kV 2 1 0.5 0.5 0.5 0.2 0.2 > 110 kV 1.5 1 0.5 0.4 0.4 0.2 0.2

!Entre todas las perturbaciones, los armnicos tienen la particularidad de no manifestar influencia local directa tal como ocurre con las otras perturbaciones, como son las transitorias, las sobretensiones, los microcortes..., cuyos efectos directos o recprocos entre aparatos son al msimo tiempo visibles e identificables. Los armnicos designan un fenmeno global en el que cada usuario aporta solamente una pequea fraccin de perturbaciones que degradan la red, pero en donde los efectos acumulados son cada vez menos despreciables.

11

Seales de informacin transmitidas por la red

10

Tensiones interarmnicas

Este fenmeno consiste en componentes de frecuencia situados entre los armnicos los cuales son debidos a convertidores de frecuencia, onduladores, mquinas giratorias, aparatos de arco... Su interaccin puede provocar fenmenos de flicker, pero la necesidad de identificarlos y controlarlos tiene que ver sobre todo con las seales de informacin transmitidas por la red.

El distribuidor utiliza la red para la transmisin de rdenes o de mediciones. Las frecuencias de dichas seales varan desde algunas decenas de Hz hasta varios kHz.

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGALA COMPENSACIN DEL FACTOR DE POTENCIA

12 LA COMPENSACIN DEL FACTOR DE POTENCIA1El consumo de energa reactiva conduce a sobre dimensionar las fuentes de energa y los conductos de alimentacin. Es facturada por el distribuidor de energa. La presencia de cargas inductivas (motrices, soldadoras, alumbrados...) causa una degradacin del cos . La potencia activa P (en W), devuelta en forma de trabajo o de calor entonces es inferior a la potencia aparente S (VA). 1

Diagrama de potencias

por su potencia reactiva en VAR, aunque su valor Q' sea de origen capacitivo y en consecuencia en sentido inverso al valor Q, de origen inductivo.Q

S P

S

Q' Q

' P

Hay que sealar que en trminos de potencia, se utiliza no el coseno del ngulo sino ms a menudo su tangente: Q Tan = P La potencia reactiva Q se expresa en Var (volt amperes reactivos). Los condensadores utilizados para la compensacin son designados tambin

tan para Q antes de la correccin tan ' para Q-Q' despus de correccin Q' = CwV2 w= 2f C: capacidad en faradios

El factor de potencia designa el coseno de la apertura angular o desfase, entre los vectores representando la tensin y la corriente.

I

V

= 0 para una carga puramente resistiva (V e I en fase) = + 90 para una carga puramente inductiva (I en retraso sobre V) =- 90 para una carga puramente capacitiva (I en adelanto sobre V) El coseno vara de 1 ( = 0 ) a 0 ( = + 90 o = - 90 )

Ia Ir1 2 1 It1 It2

Inconvenientes de un mal coseno :

Ir2

En el ejemplo: 1 = 30 cos 1 = 0,86 2 = 60 cos 2 = 0,5

Para una misma corriente activa Ia absorbida por un receptor, la corriente total en la lnea ser superior (It2) con un cos de 0,5 al que sera (It1) con un cos de 0,86. La frmula en trifsico pone de manifiesto que para una misma I= P 3 V cos

potencia, la corriente es proporcional a la degradacin del cos . I es por ejemplo duplicada si pasa de 1 a 0,5.

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I.A


!La mejora del coseno permite disminuir las prdidas en las instalaciones lo que permite evitar las multas por mal factor de potencia de energa reactiva por el distribuidor. Un coseno correcto permite disponer mejor de la energa disponible. Por ejemplo n transformador de 1000 kVA no puede entregar sino 500 kW con un coseno de 0,5.

Batera de condensadores en armario, con regulacin automtica del cos

La instalacin de condensadores puede hacerse cerca del receptor que tiene un mal cos , en el origen de la instalacin o en grupos de circuitos. En el primer caso, la batera de condensadores se adapta al receptor que se controla. Su funcionamiento puede ser no permanente. (Atencin, una compensacin demasiado importante puede generar sobre tensiones). Se utiliza para los receptores de fuerte consumo o para los que la compensacin se incorpora (tubos fluorescentes). El segundo caso, ms general, consiste en una compensacin media sobre el origen de la instalacin. Por ltimo, la conexin por grupo o por puesto de distribucin permite tener en cuenta la simultaneidad de los receptores y utilizar lo mejor posible la potencia instalada. Esta instalacin puede ser automatizada por un rel que acopla los condensadores en funcin de las variaciones de carga.

Compensacin media sobre el origen de la instalacin

Condensadores de tringulo

Distribucin

!La instalacin de condensadores de compensacin requiere algunas precauciones: - resistencias de descarga deben estar previstas - los condensadores deben cortarse si la carga es demasiado dbil - los aparatos de comando y de proteccin deben ser sobre dimensionados - las inductancias de choque pueden ser previstas en serie con los condensadores.

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIN DE ENERGALA COMPENSACIN DEL FACTOR DE POTENCIA

2

Determinacin de la potencia reactiva de los bancos de condensadores para el mejoramiento del factor de potencia

Los ngulos de inicio y final asociados a las tangentes se obtienen con:1= cos-1 1 2= cos-1 2

Para el clculo de la potencia reactiva Q en kVAR de un banco de condensadores, se necesita conocer: La potencia activa en kW del punto en donde ser instalado. El factor de potencia del punto de ubicacin del banco. El factor de potencia a lograr. En el caso de compensacin individual (directamente a la carga), la potencia activa es la del propio equipo (dato de placa), y su factor de potencia se puede obtener por mediciones, o bien, es tambin entregado por el fabricante. Para la compensacin por grupos, la potencia a utilizar, ser la suma de las potencias individuales de cada carga asociada al punto que posean un coseno menor a 0,93; y el factor de potencia se obtiene por mediciones, o bien, puede ser el ms bajo que exista entre todas ellas cuando se conozca el dato por el fabricante. Al realizar una compensacin general (origen de la instalacin), la potencia activa a utilizar ser la demanda mxima que posea el sistema, respecto a las partes que posean un bajo factor de potencia. El coseno se obtiene por mediciones, usando el ms bajo del conjunto de cargas, o bien, se extrae de la cuenta elctrica emitida por la empresa distribuidora (multa por mal factor de potencia). El factor de potencia a lograr en todos los casos de compensacin (individual, grupal, general), debe ser a lo menos, el mnimo permitido, que para nuestro caso es de 0,93. Se recomienda, que el valor elegido sea 0,95. La frmula que permite determinar la potencia reactiva capacitiva del banco en todos los casos es:Q = P x ( tan1 - tan2 )

Por ejemplo, supongamos que la potencia activa del punto de conexin del banco es de 100 kW, que la multa por mal factor de potencia es del 5% (dato de la cuenta elctrica), y que se pretende corregirlo a 0,95. Segn lo anterior: -como el dato del factor de potencia existente est dado en porcentaje, debido a que se extrajo de la cuenta, el factor de potencia inicial sera:cos 1 = 0,93 5 = 0,88 100

-el factor de potencia final a lograr es:cos 2 = 0,95

-luego:1= cos-1 0,88 = 28,4 2= cos-1 0,95 = 18,2

-finalmente:Q = 100 x ( tan 28,4 - tan 18,2 ) Q = 21,2 kVAR

La potencia comercial del banco debe ser la inmediatamente superior al valor calculado que exista en el comercio. Otra forma de determinar la potencia reactiva del banco de condensadores, especialmente para el caso de compensacin grupal, es calculando el valor necesario por cada equipo como en el caso de la compensacin individual, y luego sumando las potencias reactivas obtenidas.

Q: potencia reactiva necesaria del banco de condensadores (kVAR) P: potencia activa o demanda mxima del punto de conexin (kW) tan 1: tangente del ngulo de inicio tan 2: tangente del ngulo final

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I.A


AlimentacionesCon el trmino general alimentacin se designa el suministro de energa. La alimentacin o, ms generalmente, las alimentaciones, se llevan a cabo por medio de fuentes (red, bateras, grupos...). La conexin de estas fuentes, ahora mltiples, exige verdaderos automatismos, lo que aumenta la complejidad del esquema de la instalacin.

Las alimentaciones necesarias podrn determinarse a partir de los criterios de definicin de la instalacin (receptores, potencia, localizacin,...) y de las condiciones de funcionamiento (seguridad, evacuacin del pblico, continuidad,...)

Se distinguen los siguientes tipos: - alimetacin principal - alimentacin de emergencia - alimentacin para servicio de seguridad - alimentacin auxiliar

Esquema tipoAlimentacin principal Alimentacin de sustitucin (2 fuente) Alimentacin de emergencia Alimentacin para servicio de seguridad

Alimentacin auxiliar Gestin de fuentes Mando

Tablero general Tablero de seguridad

Alimentacin ininterrumpida Selector

Circuitos no prioritarios

Circuitos ininterrumpidos

Circuitos selectivos

Circuito de seguridad

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I.A.2 / ALIMENTACIONESALIMENTACION PRINCIPAL

1 ALIMENTACIN PRINCIPALDestinada a la alimentacin permanente de la instalacin, generalmente procede de la red de distribucin pblica. La eleccin entre alta y baja tensin se realiza en funcin de la potencia necesaria.

Una configuracin clsica de alimentacin principal de potencia

Celda de medida AT

Transformador AT/BT

Tablero general BT

2 ALIMENTACION DE EMERGENCIAEst destinada a sustituir a la alimentacin prinipal, y se utiliza: -en casos de corte del suministro (emergencia), para mantener el funcionamiento (hospitales, informtica, proceso industrial, industria agroalimenticia, aplicaciones militares, grandes superficies de distribucin....) -con fines econmicos, sustituyendo total o parcialmente a la alimentacin principal (bioenerga, energas renovables...).

Eleccin de la fuente

DPX en versin inversor de fuente

Tres DPX 1600 en cabeza de un TGBT

Dos aparatos en una misma platina los mandos motorizados y la caja de automatismo permiten gestionar la conmutacin entre dos fuentes principales (transformadores) o entre una fuente principal y una de emergencia.

!La necesidad de seguridad en el suministro de energa es cada vez mayor (concepto: Alta Disponibilidad, Alta Calidad). Nuevas tecnologas (microturbinas, pilas de combustible, generadores elicos, clulas fotovoltaicas...) permiten o permitirn a corto plazo producir energa como complemento de la red principal de distribucin. Nuevos conceptos arquitectnicos permitirn aprovechar al mximo las diferentes fuentes sectorizando las aplicaciones segn criterios tales como Alimentacin de emergencia, seguridad, alimentacin interrumpible, prioridad, alta calidad...

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I.A


3 ALIMENTACIN PARA SERVICIO DE SEGURIDADDestinada a mantener la alimentacin, suministra la energa necesaria para garantizar la seguridad de las instalaciones en caso de falla de la alimentacin de emergencia. El mantenimiento de la alimentacin es necesaria para: -las instalaciones de seguridad que deben funcionar en caso de incendio (alumbrado mnimo, sealizacin, alarma y socorro de incendio, extraccin de humo...) -las dems instalaciones de seguridad, tales como telemandos, telecomunicaciones, equipos relacionados con la seguridad de las personas (ascensor, balizado, quirfano...). Se caracterizan por su puesta en funcionamiento (automtica o manual) y su autonoma.

Alimentacin estabilizadas asistidas Cajas de energa Relergy (a pedido)

Alimentaciones estabilizadas asistidas a 12, 24 48 V (a pedido)

Las cajas de energa Relergy garantizan la alimentacin elctrica de seguridad (AES) de los sistemas de seguridad antiincendios. (a pedido)

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I.A.2 / ALIMENTACIONESALIMENTACION AUXILIAR

4 ALIMENTACIN AUXILIARDestinada al funcionamiento de los elementos auxiliares (circuitos y aparatos de mando y de sealizacin), es suministrada por una fuente distinta, procedente o no de la alimentacin principal. Su independencia aporta cierta seguridad de funcionamiento de la instalacin. Suele tener distinta tensin o naturaleza que la alimentacin principal (ejemplo: MBT, es decir muy baja tensin, alterna o continua). Cuando es asistida y cumple ciertos criterios (potencia, autonoma, etc.) es asimilable a una alimentacin para servicio de seguridad. Alimentacin de elementos

Alimentaciones rectificadas filtradas estabilizadas, transformadores de mando

Adecuada a las necesidades de tensin y potencia

El catlogo Legrand contiene todas las respuestas a la necesidad de alimentacin auxiliar

!Aunque su uso casi siempre viene dado por la necesidad de garantizar la seguridad de las personas (Muy Baja Tensin de Seguridad) o disponer de tensiones diferentes, es importante recordar tambin que las alimentaciones Legrand equipadas con transformador representan una solucin sencilla y eficaz para limitar la propagacin de perturbaciones electromagnticas y asegurar la alimentacin de los aparatos sensibles.

31

I.A


FUENTES DE ALIMENTACINIndependientemente al uso a que se destinen las fuentes de alimentacin se diferencian bsicamente por su potencia, su autonoma, el origen de su energa y su costo de funcionamiento.

1 TRANSFORMADORES AT / BTLos transformadores son generalmente reductores y permiten alimentar instalaciones de baja tensin. Hay dos tipos de transformadores que se diferencian por su forma constructiva: transformadores sumergidos y secos. 1 Existen cuatro tipos de transformadores sumergidos: respirantes, de colchn de gas, con conservador y de llenado integral, actualmente slo se instalan los ltimos.

Transformadores respirantes Transformadores sumergidosEl circuito magntico y los devanados estn sumergidos en un dielctrico lquido que garantiza el aislamiento y la evacuacin de las prdidas colorficas del transformador. Este lquido se dilata en funcin de la carga y de la temperatura ambiente. Un volumen de aire entre la superficie del aceite y la tapa permite la dilatacin del lquido sin riesgo de rebalse. El transformador respira, pero la humedad del aire se mezcla con el aceite y la rigidez dielctrica se degrada.

Transformadores respirantes

Aire

Dielctrico

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I.A.3 / FUENTES I.A.2 /DE ALIMENTACIONES ALIMENTACIONTRANSFORMADOR AT/BT

Transformadores de colchn de gasLa cuba es estanca y la variacin de volumen del dilctrico se compensa con un colchn de gas neutro (riesgo de fuga) Transformadores de colchn de gas

Transformadores de llenado integralLa cuba est totalmente llena de lquido dielctico y hermticamente cerrada. No hay ningn riesgo de oxidacin del aceite. Transformadores de llenado integralSobrepresin variable

2

Transformadores secos

Gas

Dielctrico

El circuito magntico est aislado (o recubierto) con un material aislante seco de varios componentes. La refrigeracin se consigue por medio del aire ambiente, sin lquido intermedio. Este tipo de transformador tiene la ventaja de no presentar ningn riesgo de fuga o contaminacin. En contrapartida requiere precauciones de instalacin y mantenimiento (local ventilado, eliminacin del polvo,...). Los devanados suelen ir provistos de sondas de deteccin que vigilan las temperaturas internas y permiten la desconexin de la carga y de la alimentacin si surge un problema trmico. Transformadores secos

Transformadores con conservadorPara reducir las anteriores inconvenientes, un depsito de expansin limita el contacto aire/aceite y absorbe la sobrepresin. No obstante, el dielctrico sigue oxidndose y cargndose de agua. La adicin de un desecador limita este fenmeno, pero exige un mantenimiento peridico. Transformadores con conservacinAprox. 0,05 bar de sobrepresin permanente

La sobrepresin debida a la dilatacin del lquido es absorbido por los pliegues de la cuba. Sobrepresin debida a la dilatacin+ 100 C + 20 C - 25 C

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I.A

EL PROYECTO > LA ALIMENTACIN ALIMENTACION ELCTRICA ELECTRICA

!

Designacin simblica de las conexiones

Conexin (o montaje) Esquema

Estrella

Tringulo

Zigzag

La conexin de los devanados trifsicos se designa con las letras Y, D y Z para los devanados de alta tensin e y, d y z para los de baja tensin. Si el punto neutro de los devanados en estrella o en zigzag es accesible para su conexin, las designaciones se convierten en YN o ZN e yn o zn.

1

2

3

N

1

2

3 1 2 3 N

Smbolo Letra Yoya las tensiones muy altas

DodMs adecuado para corrientes fuertes

ZozUtilizado en los secundarios de algunos transformadores de distribucin. Mayor nmero de conexiones.

Observaciones Sencillo, robusto y adecuado

!

Configuraciones de conexin primario / secundario ms utilizados-Estrella / Estrella (Y,y): robusta, sencilla, neutra y accesible, pero inadecuada en rgimen desequilibrado y con corrientes muy fuertes. -Estrella / Tringulo (Y,d): buen comportamiento en rgimen desequilibrado y ausencia de armnicos de tercer orden, pero no es posible la distribucin BT con cuatro hilos (no hay neutro en el secundario). - Tringulo / Estrella (D,y): sin neutro en el primario pero con posibilidad de neutro en el secundario (puesta a tierra y distribucin con 4 hilos). -Estrella / Zigzag (Y,z): primario adecuado para AT (alta tensin), posibilidad de punto neutro puesto a tierra, ausencia de armnicos de tercer orden, buen comportamiento en rgimen desequilibrado, cadas de tensin interna pequeas pero mayor costo y volumen, y realizacin ms delicada. -Tringulo Zigzag (D,z): misma calidad que la anterior, con mejor comportamiento en rgimen desequilibrado pero sin neutro en el primario.

Indice horarioLa designacin de las conexiones (por medio de letras) se completa con una cifra que indica el desface angular, por ejemplo Yy6, Yd11, Ynyn0 (neutro de salida). En lugar de expresar el desface angular entre los vectores de tensin primaria/secundaria (entre polos o entre fases) en grados (u otra unidad angular) en un crculo trigonomtrico con centro en el punto neutro, se utiliza un medio ms descriptivo: el ndice horario. Se supone que el vector de tensin del lado primario est situado en la posicin de las 12 en punto y el ndice horario indica la posicin de la hora en que est situado el vector correspondiente del lado secundario.

34

I.A.2 /DE ALIMENTACIONES I.A.3 / FUENTES ALIMENTACIONTRANSFORMADOR AT/BT

Conexiones usuales de los transformadoresDd00 A a c C b B 0 Aa b A B c C a A b B c C

Yy0

0 A a c b B 0 Aa A b B c C

Dz0

0 A a c C b B 0 Aa A b B c C

C

Dy5

Yd5

Yz5ca A b B c C

b C a

c 5 B

c b C a 5 0 A B

a A

b B

c C

b C a 5 0 A B

Dd6

0 A c b C a 6 0 11 A a C ca A b B c C a A b B c C

Yy6

Dz6a b A B c C

b C a 6 0 11 A a

c B

b C

c a 6 0 B

a A

b B

c C

B

Dy11

Yd11

Yz1111a A b B c C

A a ba A b B c C

b B C

b c B C c

B

!

Funcionamiento en paralelo de los transformadoresPara que dos transformadores trifsicos puedan funcionar en paralelo, es necesario que tengan: -una relacin de potencia < 2 -caractersticas de tensin iguales (relacin de transformacin) -caractersticas de cortocircuito iguales (% de tensin, corriente) -conexiones estrella-tringulo compatibles -ndices horarios idnticos (conexiones entre bornes) o pertenecientes al mismo grupo de conexin si el rgimen de utilizacin es equilibrado.

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

a b c A B C

Indices 0 horarios

4

8

6

10

2

1

5

7

11

Se puede conseguir que funcionen en paralelo transformadores de grupos diferentes modificando conexiones, pero esto estar sujeto obligatoriamente a la aprobacin de los fabricantes.

35

I.A


3 LOS GRUPOS ELECTROGENOSAl satisfacer la necesidad de continuidad en el suministro de energa, los grupos electrgenos son objeto de una utilizacin cada vez mayor. Segn sus caractersticas, pueden constituir: -alimentaciones de emergencia para reemplazar a la alimentacin principal en caso de falla de esta ltima (con posibilidades de seleccin si la potencia del grupo es insuficiente), -alimentaciones de sustitucin como segunda fuente de alimentacin principal para suplir a la primera fuente por razones de economa o en caso de excesos de consumo, -alimentaciones para servicio de seguridad, asociadas en su caso a un ondulador para poner y mantener instalaciones en condiciones de seguridad en perodos incompatibles con la autonoma de las bateras. En todos los casos, el criterio dominante al elegir un grupo es su aptitud para funcionar de manera autnoma durante largos perodos. La oferta de los fabricantes de grupos electrgenos es casi ilimitada, y abarca desde pequeos grupos porttiles de algunos kVA, que se utilizan como fuente autnoma, hasta centrales de energa de varios MVA pasando por los grupos mviles sobre ruedas (destinadas, por ejemplo, a la alimentacin de la red pblica en caso de avera) o por los grupos estacionarios de varios centenares de kVA (destinados en su mayora a un servicio de seguridad o de emergencia. Tambin las fuentes de energa estn evolucionando y, aunque todava se usa mucho petrleo, cada vez se emplea ms el gas o incluso el vapor en las centrales de cogeneracin.

Estn llegando al mercado nuevas tecnologas de generacin en sustitucin o como complemento de los grupos electrgenos y, aunque no todas se encuentran an en fase comercial, sin duda acabarn modificando la nocin de produccin autnoma y, sobre todo, su gestin elctrica. En este contexto, cabe citar: -los turbogeneradores de alta velocidad (microturbinas de gas), -las pilas de combustible, -los generadores elicos, -las clulas fotovoltaicas. Todas estas tecnologas se benefician implicitamente de la evolucin de la electrnica de potencia, que permite transformar la corriente producida (continua, variable, de alta frecuencia) en una corriente utilizable de 50 Hz.

36

I.A.3 / FUENTES DE ALIMENTACINLOS GRUPOS ELECTROGENOS

Desde el punto de vista de las necesidades de continuidad de servicio para asegurar el normal desarrollo de los procesos o actividades ligados al funcionamiento de sistemas de emergencia estos se clasificarn como sigue:

Transferencia de fuenteLos automatismos de inversin de fuentes de los DPX permiten, segn las opciones de esquema, realizar todas las funciones necesarias en forma manual o automtica.

Grupo 1.- En este grupo se encuentran aquellos sistemas de emergencia que alimenten consumos que por la naturaleza de su finalidad no toleran interrupciones superiores a 0,20 segundos y variaciones de frecuencia no superiores a 0,5%. Grupo 2.- En este grupo se encuentran los sistemas de emergencia que alimenten consumos que no toleren interrupciones superiores a 15 seg. Grupo 3.- En este grupo se encuentran los sistemas de emergencia que alimenten consumos que toleren tiempos de interrupcin superiores a los ya indicados pero en ningn caso superiores a 15 minutos.

conmutacin temporizada de las fuentes, corte a distancia, proteccin y confirmacin de fallas, mando a distancia del grupo, mando de seleccin de cargas (soluciones y esquemas son descritas en el captulo II.C.2)

37

I.A


Principios de conexin de un grupo electrgeno como fuente de emergencia o de seguridad

Fuente principal

GE

En caso de falla de la fuente principal, sta se desconecta (apertura de Q1) y D es accionado (apertura), si procede, para alimentar slo las cargas de emergencia, que permitir al grupo alimentar los circuitos deseados (Q2 cerrado). La secuencia de maniobras puede ser manual, semiautomtica o automtica, pero en todos los casos, bloqueos electricos y mecnicos deben impedir la realimentacin de la red por el grupo o la conexin de ambas fuentes juntas.

Q1

Q2

D

Circuitos no prioritarios

Circuitos prioritarios

Fuente de alta tensin

GE

En las instalaciones de muy alta potencia, alimentadas directamente en AT (alta tensin), puede ser preferible conectar la fuente de emergencia directamente a la red de AT por medio de un transformador elevador BT / AT. En ese caso, las conmutaciones se efectan directamente en AT y, por tanto, bajo corrientes ms dbiles.

Transformador BT/AT

Conexin de alta tensin (juego de barras)

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/ FUENTES DE ALIMENTACIN I.A.3 / FUENTESI.A.3 DE ALIMENTACIN ONDULADORES

4 ONDULADORESEl ondulador es una fuente de emergencia cuya autonoma est en funcin de la capacidad de su batera. La tecnologa on line permite igualmente proteger ciertos equipos sensibles (informtica) de las perturbaciones de la alimentacin (microinterrupciones).Funcionalidades

Resumen de tecnologasOff - lineSi No No No No No No

On - lineNo Si Si Si Si Si Si

Tiempo de transferencia a batera en los cortes de la red Proteccin contra microinterrupciones de duracin inferior a 5 ms Regulacin de frecuencia Regulacin de tensin Absorcin de picos de tensin Filtrado de armnicos Absorcin de impactos de carga (corriente de llamada)

1

Tipo off-line o en esperaOndulador tipo off-line

Esta tecnologa, llamada tambin stand-by, se utiliza para bajas potencias, no superiores a unos pocos kVA. La carga (utilizacin) es alimentada directamente por la red a travs de un simple filtro que permite atenuar las perturbaciones. En caso de falla en un punto anterior de la red elctrica, la utilizacin es transferida al ondulador y su batera por un conmutador rpido (de 2 a 10 ms). Es muy importante comprobar que el equipo alimentado puede soportar esta breve interrupcin. 2

Red

R Utilizacin Filtro

O

Cargador Ondulador

Batera

Off-line

Ondulador tipo on-line

Tipo on-line o en funcionamiento continuoRed

Conmutador Circuito by-pass

Esta tecnologa, la ms utilizada por encima de 3 kVA, se considera la ms eficaz. La carga (utilizacin) es alimentada constantemente por el ondulador, lo que garantiza una regulacin permanente de la tensin y la frecuencia a la salida del aparato (+ 1 a 3%). En caso de falla en un punto anterior de la red elctrica, la carga contina siendo alimentada sin conmutacin.

Utilizacin

Rectificador cargador Batera

Ondulador

On-line

Existen tambin otras denominaciones del tipo no-break, doble- conversin, etc..., pero son ms comerciales que tcnicas.

39

I.A


5 LAS BATERIASUna batera est compuesta por elementos acumuladores conectados entre ellos. Existen dos tipos de bateras: - las bateras abiertas, constituidas por elementos provistos de orificios que permiten liberar en la atmsfera la mezcla gaseosa (oxgeno e hidrgeno) y restablecer el nivel de electrolito; se utilizan en configuraciones importantes y necesitan de un local ventilado. - las bateras sin mantencin, constituidas por elementos que tienen una tasa de recombinacin por lo menos igual al 95%; no requieren agua durante la explotacin. Se utilizan para potencias elevadas. La ventilacin del local debe ser adaptada. La autonoma y la duracin de las bateras dependen de sus condiciones de explotacin: potencia a proveer, rgimen de descarga, temperatura ambiente, edad, condicin de descarga. Este tipo de fuente a menudo se utiliza para necesidades especficas como fuente de seguridad (alumbrado de seguridad, alimentacin estabilizada con ayuda...).

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I.A.3 / FUENTES DE ALIMENTACIN

Las condiciones de uso de las bateras de acumuladores, estn dadas en la NCH Elec. 4/84, al respecto seala: Los acumuladores que se utilicen para alimentar sistemas de emergencia debern ser de tipo estacionario. No se permitir el uso de batera de vehculos. Los sistemas de emergencia alimentados por bateras podrn funcionar con una tensin de servicio distinta de las del sistema normal. Estando en funcionamiento la batera deber tener una capacidad y caractersticas tales como para mantener durante un perodo no inferior a 90 minutos alimentando toda la carga conectada a este sistema, una tensin no menor al 85% del valor nominal. Las bateras plomo - cido que requieran verificaciones peridicas del nivel de electrlito y en la que se les deba agregar agua para mantener dicho nivel debern tener vasos transparentes. Las bateras irn montadas sobre soportes y bajo ellas se colocarn bandejas que cumplan las siguientes condiciones: Los soportes podrn ser madera tratada, de metal tratado o materiales tales como fibra de vidrio, de modo que sean resistentes a la corrosin provocada por accin del electrlito. En todo caso, las partes del soporte que estn en contacto directo con las bateras debern ser de material no conductor. Las bandejas irn colocadas bajo las bateras y sern de madera tratada u otro material no conductor resistente a la accin corrosiva del cido. Las bateras estarn ubicadas en un recinto adecuadamente ventilado de modo de evitar la acumulacin de una mezcla gaseosa explosiva. La instalacin de bateras deber contar con un equipo cargador automtico.

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I.B

EL PROYECTO PROYECTO > CONSIDERACIONES DE LOS RIESGOS EL

CONSIDERACIONES DE LOS RIESGOSAunque el trmino riesgo en s tiene un significado totalmente claro para todo el mundo, su realidad es mucho ms compleja ya que las nociones que crean el riesgo, y por tanto la reaccin al mismo, es decir, la seguridad, etc., son a un tiempo amplias y sutiles, numerosas y especficas. Interdependencias, umbrales admisibles, siempre difciles de estimar pero que miden sin concesiones las estadsticas. Estas ltimas expresan claramente la verdadera seguridad de la energa elctrica teniendo en cuenta su universalidad.

Es innegable que la tecnologa ha permitido mejorar la eficacia y la fiabilidad de los aparatos. La normalizacin y la reglamentacin han acompaado esta evolucin al tiempo que los usos de la electricidad han ido multiplicndose hasta hacerse omnipresentes. Ni que decir la competencia, el sentido comn, la organizacin y el comportamiento sern siempre los pilares de la seguridad, pero los conocimientos necesarios son ahora tan precisos, diversos y numerosos que con frecuencia es necesario recurrir a la ayuda de especialistas.

Los organismos competentes, pueden ayudar a las empresas. Si distinguimos las consecuencias humanas de los materiales, los accidentes e incidencias de origen elctrico requieren conclusiones matizadas: - los accidentes laborales de origen elctrico estn en constante disminucin aunque siguen siendo la causa de algunos fallecimientos, mientras que los riesgos elctricos siguen siendo una de las principales causas de incendio. Respecto a este punto, habra que tener en cuenta tambin las causas reales y las supuestas y, sobre todo, su origen exacto. El corto circuito, contrariamente

a lo que suele decirse, es rara vez la causa del siniestro. Las sobrecargas prolongadas (lneas subdimensionadas), los calentamientos locales (conexiones), las chispas (descargas electroestticas en ambiente explosivo, silos, minas) y, por supuesto, el rayo, son las principales causas de siniestros.

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I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONAS

No hay que confundir seguridad fsica con seguridad funcional.La seguridad fsica tiene que ver con las consecuencias directas o indirectas para las personas o los bienes derivadas de una falla, un error de maniobra o incluso de ciertas acciones voluntarias, debiendo considerarse incluido al medio ambiente en el concepto de los bienes. La seguridad funcional integra nociones ms mensurables de eficacia, vida til, robustez y, especialmente, en el campo de la distribucin elctrica, de fiabilidad y continuidad de funcionamiento. La seguridad funcional es uno de los elementos que permiten garantizar la seguridad fsica.

> PARA UNA MEJOR CONSIDERACIN DE LA SEGURIDADEn la fase de diseo: - conocer los textos reglamentarios pertinentes y las caractersticas especficas del proyecto (instalaciones clasificadas, obras peligrosas). - respetar las reglas de clculo de las instalaciones. En la fase de realizacin: - elegir materiales seguros y acreditados -velar por la correcta ejecucin de los trabajos. En la fase de explotacin: - definir consignas precisas o de urgencia - elaborar un programa de mantenimiento - formar al personal en las tareas que ha de realizar (calificaciones y habilitaciones).

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I.B

EL PROYECTO > CONSIDERACIONES DE LOS RIESGOS

SEGURIDAD DE LAS PERSONASAunque sea indiscutiblemente la energa ms segura, la electricidad no deja de encerrar un peligro por su carcter invisible. Sus efectos sobre el cuerpo humano son suficientemente conocidos como para protegernos eficazmente.

1 EL RIESGO DE ELECTROCUCINLos efectos de la corriente elctrica en el cuerpo humano dependen de dos factores: - el tiempo de paso de la corriente a travs del cuerpo. - la intensidad y frecuencia de la corriente. Estos dos factores son independientes entre s, pero el nivel de riesgo ser ms o menos elevado en funcin del valor de cada factor. La intensidad de corriente peligrosa para el ser humano depende de la tensin y de la tolerancia del cuerpo. En la prctica, la intensidad se define a partir de una tensin lmite generalmente considerada igual a 220V. Esta tensin tiene en cuenta la corriente mxima que puede soportar un ser humano que posea una resistencia elctrica interna mnima, en determinadas condiciones. Tambin tiene en cuenta la duracin mxima admisible del tiempo de paso de la corriente por el cuerpo, sin efectos fisiopatolgicos peligrosos (fibrilacin cardiaca). Es recorrido por una corriente elctrica que produce tres riesgos graves: - tetanizacin: la corriente mantiene contrados los msculos por los que circula; si se trata de la caja torxica, puede provocar un bloqueo respiratorio. - fibrilacin ventricular: completa desorganizacin del ritmo cardiaco. - efectos trmicos que provocan lesiones ms o menos graves de los tejidos, incluso quemaduras profundas en el caso de corrientes muy elevadas. El cuadro adjunto muestra que, con una tensin de contacto de 220 V, el cuerpo humano sera atravesado por una corriente de 147 mA. Para evitar cualquier tipo de riesgo, dicha corriente no debera mantenerse ms de 0,17 segundos.

Relacin tiempo de paso mximo/tensin de contacto en condiciones de contacto normales ( U:220V)Tensin de contacto Uc (V) 50 75 100 150 220 300 400 500 Impedancia elctrica del cuerpo humano Zn () 1725 1625 1600 1550 1500 1480 1450 1430 Corriente que atraviesa el cuerpo humano In (mA) 29 46 62 97 147 203 276 350 Tiempo de paso mximo tn (s) >5 0,60 0,40 0,28 0,17 0,12 0,07 0,04

1

Aspecto fisiolgico

Cuando el cuerpo humano se ve sometido a una tensin elctrica, reacciona como un receptor clsico que posee una determinada resistencia interna.

44

I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONASEL RIESGO DE ELECTROCUCION

Curvas corrientes / tiempos10 000

a5 000Duracin del paso de la corriente en ms

b

c1 c2

c3AC -4.1

2 000 1 000 500 AC -1 200 100 50 20 10 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 30 m A 50 100 200 500 2 000 10 000 1 000 5 000 AC -2 AC -3 AC -4.3 AC -4.2

Las normas definen las curvas lmites corriente/tiempo considerando los dos parmetros que se han de tener en cuenta para la evaluacin del riesgo. i: corriente que circula por el cuerpo. t: tiempo de paso de la corriente a travs del cuerpo. Estas cur vas, definidas por la IEC 60479-1, indican los diferentes lmites de los efectos de la corriente alterna a 50Hz en las personas y determinan 4 zonas principales de riesgo.

Corriente que circula por el cuerpo i en mA

Para duraciones del paso de corriente inferiores a 10 ms, el lmite de corriente que circula por el cuerpo, lnea b, permanece constante y es igual a 200 mA.

Zona AC-1 AC-2 AC-3

Efectos fisiolgicosHabitualmente ninguna reaccin. Habitualmente, ningn efecto fisiolgico peligroso. Habitualmente ningn dao orgnico ; probabilidad de contracciones musculares y de dificultades respiratorias para duraciones de paso de corriente superiores a 2 s. Perturbaciones reversibles en la formacin de la propagacin de los impulsos en el corazn sin fibrilacin ventricular hasata 5% aprox. Intensidad de la corriente y con el tiempo de paso. Aumentando con la intensidad y con el tiempo, pueden producirse efectos fisiopatolgicos tales como paro cardiaco, paro respiratorio y graves quemaduras, complementados con los efectos de la zona 3. Probabilidad de fibrilacin ventricular hasta el 5% aproximadamente. Probabilidad de fibrilacin ventricular hasta el 50% aproximadamente. Probabilidad de fibrilacin ventricular superior al 50%.

Las curvas corrientes/ tiempos vienen determinadas para una frecuencia de 15 a 50 Hz. El riesgo aumenta considerablemente con la frecuencia.

AC-4 AC-4.1 AC-4.2 AC-4.3

2

Riesgo de contacto directo

Decimos que existe contacto directo cuando una persona toca directamente una parte desnuda y bajo tensin elctrica de un aparato, equipo o instalacin (por imprudencia, torpeza o a causa de un defecto...). 3

Riesgo de contacto indirecto

Hablamos de contacto indirecto cuando una persona toca una masa metlica por la que accidentalmente circula corriente (falla de aislamiento del aparato o de la mquina elctrica). Por lo tanto, es importante detectar y eliminar rpidamente la falla antes de que alguien entre en contacto con la masa metlica.

Las condiciones de proteccin contra tensiones peligrosas estn dadas en la NCH Elec. 4/84.

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I.B


2 RIESGOS DE QUEMADURAS1

Contacto con superficies calientes

Las temperaturas alcanzadas por las superficies accesibles de los equipos elctricos no deben ser susceptibles de provocar quemaduras al ser tocadas dichas superficies. Si determinadas superficies pueden alcanzar valores ms elevados, aunque slo sea durante breves instantes, debern estar protegidos. Valores recomendados de temperatura mxima admisible de las superficiesPartes accesibles Organos de mando manual Previstas para ser tocadas pero no destinadas a tenerlas en la mano No destinadas a ser tocadas en servicio normal Material de las partes accesibles Metlico No metlico Metlico No metlico Metlico No metlico Temperaturas mximas (C) 55 65 70 80 80 90

La evaluacin del riesgo efectivo de quemaduras debe realizarse teniendo en cuenta: - la temperatura de la superficie. - el material constitutivo de dicha superficie. - la duracin del contacto con la piel. Pueden ser necesarios datos complementarios tales como la forma (ranuras), la presencia de un revestimiento o la presin de contacto.

2

Arco elctrico

Aparte de las consecuencias materiales, muy destructivas, los riesgos de un arco elctrico accidental son sobre todo trmicos (quemaduras directas por plasma, proyeccin de material en fusin) y luminosas (destello intenso). El arco puede provenir de la apertura o el cierre de un circuito o de un cortocircuito: En este segundo caso, puede ser extremadamente energtico ya que nicamente est limitado por la potencia de la fuente.

No existen protecciones especficas contra el arco elctrico, que sigue siendo un fenmeno imprevisible. Las pantallas o tabiques pueden limitar sus consecuencias pero la mejor prevencin sigue siendo el respeto de las reglas del oficio y la conformidad con la reglamentacin al realizar las instalaciones. A fin de reducir la probabilidad de cortocircuito, deben tomarse precauciones especiales en las partes de dichas instalaciones que no estn protegidas (por estar situadas antes de los dispositivos de proteccin) (vanse las precauciones de cableado en el captulo III.E.2).

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I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONASRIESGOS DE QUEMADURAS-EXPOSICIN A CAMPOS ELECTROMAGNETICOS DE BAJA FRECUENCIA

3 EXPOSICION A CAMPOS ELECTROMAGNETICOS DE BAJA FRECUENCIA (EXCEPTO RADIOFRECUENCIA)La exposicin a los campos electromagnticos no est reglamentada ni a escala nacional ni a escala internacional. Se han llevado a cabo numerosos estudios epidermiolgicos que no han aportado conclusiones que demuestren los efectos de los campos electromagnticos en humanos. Por lo tanto, la evaluacin de este posible riesgo sigue siendo objeto de numerosas investigaciones.Los portadores de implantes mdicos, tanto activos como pasivos, deben indicar esta circunstancia al mdico de la empresa a fin de que se comprueben las condiciones reales de exposicin (campo magntico y campo elctrico), as como su compatibilidad.

1

Campos magnticos de baja frecuencia (en A/m)

Campos magnticos de baja frecuencia

Estn generados por las corrientes y son proporcionales a su intensidad. Inducen en el cuerpo humano corrientes perpendiculares al campo magntico. Los valores del campo magntico van desde algunas pT (picotesla) a varios mT (militesla). El valor de exposicin disminuye rpidamente con el cubo de la distancia. Por lo tanto, las exposiciones ms intensas se alcanzan con aparatos domsticos muy cercanos al cuerpo (secador de cabello, afeitadora, manta elctrica). 2

Campos elctricos de baja frecuencia (en V/m)

Campos elctricos de baja frecuencia

El campo elctrico en la superficie del cuerpo humano se modifica en funcin de la conductividad de ste. La intensidad del campo es mxima al nivel de la cabeza. El campo elctrico induce corrientes especialmente en el eje del cuerpo. Los valores medidos ms elevados (hasta varios kV/m) se sitan cerca de las lneas de energa y de los transformadores de alta tensin, de las soldaduras y de los hornos de induccin. El campo elctrico disminuye con el cuadrado de la distancia.

Prueba de la dificultad del tema y de las controversias que genera, es lo limitado de la edicin de documentos oficiales (normas, reglamentos) en cuanto al nmero de estudios, tesis e informes disponibles sobre dicho tema. Citaremos la norma IEEE 95-1-1991 de origen americano y la recomendacin del Consejo de la Unin Europea 1999/519/CE.

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I.B


SEGURIDAD DE LOS BIENESPara preservar la integridad y la seguridad de los edificios y de las obras, de su actividad y su perennidad. Hay que saber anticipar/predecir corto circuitos, corrosin, vibraciones, polucin, fuego y otras perturbaciones y fenmenos destructores y predecibles.La seguridad de los bienes, ntimamente ligada a la de las personas, requiere un enfoque preventivo basado en un anlisis del siguiente tipo: Causas Anlisis de riesgos elctricosFactores de Riesgo Sobreintensidades (sobrecargas, cortocircuitos) Corrientes de fuga. Sobretensiones (rayo, descargas electrostticas...) Bajadas de tensin y cortes de alimentacin. Perturbaciones electromagnticas. Degradaciones, envejecimiento, corrosin. ... Estructura de los edificios. Materiales de construccin. Naturaleza de los materiales tratados o almacenados. Condiciones de evacuacin de las personas. Lugares pblicos (vandalismo). Condiciones climticas medioambientales. Tensiones mecnicas, vibraciones, terremotos. Presencia de fauna y flora (mohos...) Exposicin a la interperie (viento, lluvia, inundaciones...) ... Incendio. Explosin. Discontinuidad de la explotacin. Mal funcionamiento (CEM). Contaminacin medioambiental. ...

Riesgos

Medios

Consecuencia

Consecuencias

El cuadro adjunto recuerda, a ttulo indicativo, los principales elementos que deben tenerse en cuenta en relacin con los factores de riesgo elctrico, sin que esto sustituya al necesario anlisis de riesgo que debe acompaar a todo proyecto.

Condiciones medioambientales

Dispositivos de proteccin contra sobreintensidades. Limitacin de las corrientes de falla. Utilizacin de materiales, conductos y conductores conforme a las normas. Evaluacin de la carga calrica. Resistencia y reaccin frente al fuego de los elementos constructivos. Compartimentacin, eliminacin de humos. Deteccin, alarmas. Medios de lucha. Dispositivos anti-intrusin, antivandalismo. Proteccin, adecuada a las condiciones medioambientales (climtica, mecnica, qumica...) ...

La proteccin total no existe; la mejor seguridad pasa por la bsqueda de compromisos razonables y razonados en los que la proteccin de las personas es prioritaria.

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Medios

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENES I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONAS

EL RIESGO A LA SOBRECORRIENTE

1 RIESGOS DE SOBREINTENSIDADESPor principio todos los conductores activos de la instalacin (fases y neutro) deben estar protegidos contra sobrecargas y cortacircuitos. 1 calentamiento del conductor perjudique su aislamiento, sus conexiones y los materiales que le rodean, la proteccin contra las sobrecargas puede efectuarse tambin mediante fusibles (tipo gG), automticos con rel trmico, automticos con rel electrnico, o interruptores con rel de medida. Atencin! Los fusibles aM no protegen contra las sobrecargas. Las reglas de determinacin para garantizar la proteccin contra las sobrecargas se describen en el captulo II.A.1. 2

Sobrecarga

Es una sobreintensidad que circula por un circuito en ausencia de falla elctrica. Se debe a un conductor subdimensionado para la carga alimentada (o, a la inversa, a una carga demasiado elevada para la canalizacin). Deben preverse dispositivos de proteccin para interrumpir cualquier corriente de sobrecarga antes que el

CortocircuitoLa proteccin contra cortocircuitos puede efectuarse mediantes fusibles (tipo gG o aM), automticas con rel magntico, o automticos con rel electrnico (corriente mxima). Su poder de corte y su tiempo de apertura del circuito deben ser los adecuados para el circuito protegido. Las reglas de determinacin para garantizar la proteccin contra cortocircuitos se describen en el captulo II.A.3.

Se trata de una sobreintensidad producida por una falla de impedancia despreciable entre conductores de potencia diferente. Su origen es accidental y puede ser debido a un error (cada de una herramienta, corte de un cable) o a una falla del material. Deben proyectarse dispositivos de proteccin a fin de limitar y cortar las corrientes de cortocircuito antes de que sus efectos trmicos (calentamiento de los conductores, arco elctrico) y mecnicas (esfuerzos electrodinmicos) puedan ser perjudiciales y peligrosos.

Los dispositivos de proteccin de los circuitos de una instalacin no estn previstos para garantizar la proteccin de los circuitos internos de los aparatos ni la de los conductores flexibles (cables de alimentacin de aparatos mviles) conectados a enchufes. Puede ser necesario el estudio de protecciones independientes y apropiadas si existe riesgo de sobreintensidades (sobrecarga en motores, por ejemplo).

Por principio, todas las lneas deben estar protegidas contra cortocircuitos. Estn autorizadas las asociaciones de aparatos para aumentar el poder de corte (vase el captulo II.B.2). En ciertos casos es posible igualmente que no exista necesidad de proteccin (vese pgina XXX). Dentro de las precauciones de cableado debe tenerse en cuenta la proteccin de conductores en paralelo (de un mismo circuito) y la proteccin de la instalacin antes de los dispositivos de proteccin (vase pgina 376).

49

I.B


2 RIESGOS DE CORRIENTES DE DEFECTOEn equipos e instalaciones, las corrientes de fuga entre partes activas y masas obedecen generalmente a una falla o al envejecimiento de la instalacin. Segn el valor alcanzado, la circulacin de la corriente puede crear chispas, e incluso inflamar el material circundante . La eleccin del rgimen de neutro determina el valor mximo de las corrientes de defecto. En caso de riesgo de incendio: - el esquema TN-C est prohibido, las corrientes pueden alcanzar varios kA y circular incluso a travs de la estructura de los edificios. - el esquemaTN-S es desaconsejable salvo que se complemente con dispositivos diferenciales de sensibilidad In < 300 mA. - el esquema TT es posible (limitacin por diferencial). - el esquema IT est recomendado por su seguridad intrnseca ya que la corriente de 1er falla puede limitarse a un valor muy dbil (unos pocos mA), para evitar el riesgo de arco. Atencin de 2 falla, que debe estar protegido con un diferencial In< 300 mA.En situaciones de riesgo, es muy recomendable efectuar un mantenimiento preventivo basado en el seguimiento del valor del aislamiento del conjunto de la instalacin: valores indicados por el controlador permanente de aislamiento (IT) o campaas regulares de mediciones de la resistencia de aislamiento. La presencia de contaminantes, humedad o envejecimiento de los aislantes se traduce en punt

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