Guia Diseno Instalaciones Electricas Schneider Electric

Gua de diseo de instalaciones elctricasSegn normas internacionales IEC

Gua de diseo de instalaciones elctricas

Schneider Electric Espaa, S.A. Bac de Roda, 52, edificio A 08019 Barcelona Tel.: 93 484 31 00 Fax: 93 484 33 07 http://www.schneiderelectric.es Segunda edicin: febrero de 2008 Impreso en Espaa - Printed in Spain Depsito legal: B. ??.???- 2008 ISBN 84-609-8658-6 Preimpresin e impresin: Tecfoto, S.L. Ciutat de Granada, 55. 08005 Barcelona.

Reservados todos los derechos. El contenido de esta obra est protegido por la Ley. Queda prohibida la reproduccin, total o parcial, su distribucin pblica, en todo o en parte, o su transformacin, interpretacin o ejecucin artstica fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a travs de cualquier medio, sin la preceptiva autorizacin, por escrito, del editor.

Esta gua se ha escrito para profesionales de la electricidad que tengan que disear, desarrollar, inspeccionar o mantener instalaciones elctricas segn las normas internacionales de la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC). Qu solucin tcnica garantizar que se cumplen todas las normas de seguridad relevantes? Dar respuesta a esta pregunta ha sido una pauta permanente en la elaboracin de este documento. Una norma internacional como IEC 60364 Instalaciones elctricas en edificios especifica exhaustivamente las normas que hay que cumplir para garantizar la seguridad y las caractersticas de funcionamiento previstas para todos los tipos de instalaciones elctricas. Como la norma debe ser exhaustiva, y debe poderse aplicar a todos los tipos de productos y las soluciones tcnicas en uso en todo el mundo, el texto de las normas de la IEC es complejo, y no est redactado en orden para poder aplicarlo al instante. Por lo tanto, la norma no se puede considerar como un manual de trabajo, sino nicamente como un documento de referencia. El objetivo de la presente gua es ofrecer una explicacin clara, prctica y paso a paso del estudio completo de una instalacin elctrica, segn IEC 60364 y otras normas relevantes de la Comisin Electrotcnica Internacional. El primer captulo (B) presenta la metodologa que ha de utilizarse, y cada captulo trata uno de los ocho pasos del estudio. Los dos ltimos captulos estn dedicados a fuentes de alimentacin, cargas e instalaciones especiales y el apndice ofrece informacin adicional sobre compatibilidad electromagntica. Esperamos que usted, como usuario, encuentre de utilidad esta gua. Schneider Electric, S.A.

La Gua de diseo de instalaciones elctricas trata en un nico documento las tcnicas, los reglamentos y las normas relativas a las instalaciones elctricas. Est dirigida a los profesionales de la electricidad en empresas, oficinas tcnicas, organismos de inspeccin, etc. Las tareas de reparacin de los equipos elctricos deben ser realizadas por personal de mantenimiento elctrico cualificado, y este documento no debe interpretarse como instrucciones suficientes para los que no estn cualificados para utilizar, reparar o mantener el equipo tratado. Aunque se ha tenido el cuidado razonable para ofrecer informacin precisa y fidedigna en este documento, Schneider Electric no asume ninguna responsabilidad por las consecuencias que se produzcan del uso de este material. Agradecemos a numerosas personas y organizaciones su contribucin a la preparacin de esta gua.

PresentacinPor lo general, se entiende que un equipo elctrico ofrecer el mejor rendimiento (en lo que respecta a seguridad, funcionamiento y duracin) cuando est instalado adecuadamente, lo cual incluye una buena coordinacin. La tarea del Comit Tcnico 64 de la IEC (Comisin Electrotcnica Internacional) es desarrollar y mantener actualizados los requisitos de las instalaciones elctricas. Delegados de muchos comits nacionales trabajan en TC 64, desde fabricantes, laboratorios, organismos de verificacin, instaladores y empresas de suministro elctrico... por lo que la norma IEC 60364 se considera el documento definitivo en el que se basa el diseo y la implementacin de una instalacin elctrica. Adems, el entorno elctrico es cada vez ms complejo, especialmente debido a las influencias electromagnticas y otros tipos de perturbaciones, y el funcionamiento continuo de todos los equipos que reciben la alimentacin de la instalacin elctrica se ha convertido en un requisito fundamental. Por consiguiente, los diseadores, los instaladores y los consumidores necesitan una gua a la hora de seleccionar y de instalar el equipamiento elctrico. Teniendo en cuenta este aspecto, Schneider Electric ha desarrollado esta Gua de diseo de instalaciones elctricas. La han preparado ingenieros de Schneider Electric con amplia experiencia en tecnologa de instalaciones elctricas que poseen conocimientos excelentes sobre los problemas y los requisitos de los consumidores, y de la norma IEC 60364 y otras normas de la IEC relevantes. Por ltimo, y no por ello menos importante, esta gua ha adoptado la norma IEC 60364 como base, por lo que facilita y favorece el comercio internacional. Como presidente del TC 64, es un gran placer y un gran honor presentar esta gua. Estoy seguro de que resultar de gran utilidad en la implementacin de las disposiciones de la norma 60364 y en la resolucin de dudas y problemas de los consumidores.

Roland Talon, Presidente TC 64 - Comisin Electrotcnica Internacional.

Diseo general - Normativas Potencia instalada Conexin a la red de distribucin de AT Conexin a la red de distribucin pblica de BT Gua de eleccin de arquitecturas MT y BT Distribucin en instalaciones de BT Proteccin contra descargas elctricas La proteccin de los circuitos

A B C D E F G H J K L M N P Ap

La aparamenta de BT

Proteccin contra las sobretensiones Eficiencia energtica en la distribucin elctrica Mejora del factor de potencia y filtrado de armnicos Deteccin y filtrado de armnicos Generadores y cargas especficas Instalaciones domsticas y similares e instalaciones de caractersticas especiales Directrices de la compatibilidad electromagntica (CEM)

Contenido general

A B

Diseo general - Normativa - Potencia instalada1 Metodologa 2 Reglas y disposiciones legales 3 Cargas elctricas - Caractersticas 4 Demanda de una instalacin 5 Supervisin y control del suministro A2 A4 A10 A15 A21 B2 B14 B17 B24 B34 B41 C2 C17 D3 D4 D7 D11 D13 D15 D19 D25 D26 D29 D30 D31 E2 E17 E30 E38 F2 F4 F6 F17 F19 F25 F31 F38

Conexin a la red de distribucin de AT1 Alimentacin en AT 2 Procedimiento para el establecimiento de un nuevo centro de transformacin 3 Proteccin 4 Centros de transformacin MT/BT de distribucin pblica 5 Centros de transformacin MT/BT de cliente con medida en MT 6 Condiciones de instalacin de los centros de transformacin

C D

Conexin a la red de distribucin pblica de BT1 Redes de distribucin pblica de BT 2 Tarifas y medicin

Gua de eleccin de arquitecturas MT y BT1 Aspectos importantes para el usuario 2 Proceso de diseo de arquitectura simplificado 3 Caractersticas de la instalacin elctrica 4 Caractersticas tecnolgicas 5 Criterios de evaluacin de arquitectura 6 Eleccin de fundamentos de arquitectura 7 Eleccin de detalles de arquitectura 8 Eleccin de equipos 9 Recomendaciones para la optimizacin de la arquitectura 10 Glosario 11 Software ID-Spec 12 Ejemplo: instalacin elctrica en una imprenta

E F

Distribucin en instalaciones de BT1 Esquemas de distribucin de BT 2 Esquemas de conexin a tierra 3 El sistema de instalacin 4 Influencias externas (IEC 60364-5-51)

Proteccin contra descargas elctricas1 General 2 Proteccin contra los contactos directos 3 Proteccin contra los contactos indirectos 4 Proteccin de materiales debido a defectos de aislamiento 5 Implementacin del esquema TT 6 Implementacin del esquema TN 7 Implementacin del esquema IT 8 Dispositivos de corriente residual (DDR)

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Contenido general

G

La proteccin de los circuitos1 General 2 Mtodo prctico para determinar el tamao mnimo permitido de seccin para conductores de circuito 3 Clculo de la cada de tensin 4 Corriente de cortocircuito 5 Casos particulares de corriente de cortocircuito 6 Conductor de conexin a tierra de proteccin (PE) 7 Conductor neutro 8 Ejemplo probado de clculo de cables G2 G7 G20 G24 G30 G37 G42 G46 H2 H5 H10 H11

H J K L

La aparamenta de BT1 Funciones bsicas de la aparamenta de BT 2 La aparamenta 3 Eleccin de la aparamenta 4 Interruptores automticos

Proteccin contra las sobretensionesPrlogo 1 General 2 Dispositivos de proteccin contra sobretensin 3 Normas 4 Eleccin de un dispositivo de proteccin J2 J3 J7 J12 J15 K2 K3 K5 K10 K16 L2 L5 L7 L10 L12 L15 L18 L20 L21 L24

Eficiencia energtica en la distribucin elctrica1 Introduccin 2 Eficiencia energtica y electricidad 3 Un proceso, varios participantes 4 De la medicin elctrica a la informacin elctrica 5 Sistema de informacin y comunicacin

Mejora del factor de potencia y filtrado de armnicos1 Energa reactiva y factor de potencia 2 Por qu se debe mejorar el factor de potencia 3 Cmo se mejora el factor de potencia 4 Dnde se deben instalar los equipos de compensacin 5 Cmo se decide el nivel ptimo de compensacin 6 Compensacin en bornes de un transformador 7 Mejora del factor de potencia en motores asncronos 8 Ejemplo de una instalacin antes y despus de la compensacin de la energa reactiva 9 Efectos de los armnicos 10 Instalacin de bateras de condensadores

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Contenido general

M

Deteccin y filtrado de armnicos1 El problema: Por qu es necesario detectar y eliminar los armnicos? 2 Normas 3 General 4 Principales efectos de los armnicos en las instalaciones 5 Indicadores caractersticos y umbrales crticos de distorsin armnica 6 Medida de los indicadores caractersticos 7 Equipos de medida 8 Soluciones para atenuar los armnicos M2 M3 M4 M6 M11 M14 M16 M17 N2 N11 N24 N27 N42

N PApndice

Generadores y cargas especficas1 Grupos electrgenos: proteccin e instalaciones BT 2 Sistemas de alimentacin ininterrumpida (SAI) 3 Proteccin de transformadores de BT/BT 4 Circuitos de iluminacin 5 Motores asncronos

Instalaciones domsticas y similares e instalaciones de caractersticas especiales1 Instalaciones domsticas y similares 2 Cuartos de bao y duchas 3 Recomendaciones aplicables a instalaciones de caractersticas especiales P2 P10 P12 Ap2 Ap3 Ap5 Ap14 Ap20

Directrices sobre compatibilidad electromagntica (CEM)1 Distribucin elctrica 2 Principios y estructuras de la conexin a tierra 3 Instalacin 4 Mecanismos de acoplamiento y contramedidas 5 Recomendaciones de cableado


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Captulo A Diseo general - Normativa Potencia instaladandice

A1

1 2

Metodologa Reglas y disposiciones legales2.1 Definicin de niveles de tensiones 2.2 Disposiciones legales 2.3 Normas 2.4 Calidad y seguridad de una instalacin elctrica 2.5 Prueba inicial de una instalacin 2.6 Pruebas peridicas de comprobacin de una instalacin 2.7 Conformidad (con las normas y especificaciones) del equipo utilizado en la instalacin 2.8 Medio ambiente

A2 A4A4 A5 A5 A6 A6 A7 A7 A8

3 4

Cargas elctricas - Caractersticas3.1 Motores de induccin 3.2 Aparatos de calefaccin de tipo resistivo y lmparas incandescentes (convencionales o halgenas) 3.3 Lmparas fluorescentes, lmpara de descarga y equipo relacionado

A10A10 A12 A13

Demanda de una instalacin4.1 Potencia instalada (kW) 4.2 Potencia aparente instalada (kVA) 4.3 Estimacin de la demanda mxima real de kVA 4.4 Ejemplo de aplicacin de los factores ku y ks 4.5 Factor de diversidad 4.6 Seleccin de la potencia del transformador 4.7 Seleccin de fuentes de alimentacin

A15A15 A15 A16 A18 A18 A19 A20

5

Supervisin y control del suministro5.1 Principales beneficios del usuario 5.2 Del sistema de supervisin y control de la red al equipo elctrico inteligente 5.3 Servicios estndar que posiblemente pueden proporcionar los equipos inteligentes comparados con otras soluciones 5.4 Trminos tcnicos en los sistemas de comunicacin 5.5 Restricciones importantes a tener en cuenta para disear un equipo elctrico inteligente o de comunicaciones

A21A21 A23 A25 A26 A27

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A2

A - Diseo general - Normativa Potencia instalada

1 Metodologa

Es preciso leer todos los captulos en el orden en que se presentan para poder estudiar una instalacin elctrica con esta gua.

Listado de cargas de la instalacinA - Diseo general - Normativa Potencia instaladaEl estudio de una instalacin elctrica propuesta necesita una comprensin correcta de todas las reglas y normas que la rigen. La demanda total de energa se puede calcular a partir de los datos relacionados con la ubicacin y la intensidad de cada corriente junto con el conocimiento de los modos de funcionamiento (demanda en rgimen nominal, condiciones de arranque, funcionamiento no simultneo, etc.). A partir de estos datos, se obtienen de modo inmediato la potencia necesaria de la fuente de alimentacin y (en los casos apropiados) el nmero de fuentes necesarias para una potencia adecuada para la instalacin. Tambin es necesario tener informacin sobre las estructuras de tarifas locales para elegir la mejor opcin en cuanto a montaje de la conexin a la red de alimentacin, por ejemplo: en alta o baja tensin.

Conexin a la redEsta conexin se puede realizar en:

B - Conexin a la red de distribucin de AT

c Media tensin. Se tendr que estudiar, construir y equipar un centro de transformacin de abonado. Este centro de transformacin puede ser una instalacin interior o exterior segn las normas y reglamentos correspondientes. c Baja tensin. La instalacin se conectar a la red local de suministro elctrico y se medir (necesariamente) segn las tarifas de baja tensin.

C - Conexin a la red de distribucin pblica de BT

Arquitectura de la distribucin elctricaD - Gua de eleccin de arquitecturas MT y BT E - Distribucin en instalaciones de BTLa red de distribucin de toda la instalacin se estudia como un sistema completo. Se definen el nmero y las caractersticas de las fuentes de alimentacin de emergencia auxiliares. La disposicin de montaje de las tomas de tierra del neutro se selecciona segn la normativa local, las restricciones relacionadas con la alimentacin y el tipo de cargas. El equipo de distribucin (cuadros, interruptores, conexiones de circuitos...) se determina a partir de los planos de construccin y la ubicacin y agrupacin de las cargas. El tipo de edificios y la asignacin pueden influir en la inmunidad frente a las perturbaciones externas.

Proteccin contra descargas elctricasF - Proteccin contra descargas elctricasUna vez determinada previamente la conexin a tierra (TT, IT o TN), deben implementarse los dispositivos protectores apropiados para lograr una proteccin contra los riesgos de contacto directo o indirecto.

Circuitos e interruptoresG - La proteccin de los circuitosCada circuito se estudia en detalle. A partir de las corrientes nominales de las cargas, el nivel de la corriente de cortocircuito y el tipo de dispositivo protector, se puede determinar la seccin de los cables conductores del circuito. Antes de adoptar el tamao del conductor indicado arriba, es necesario que se cumplan los siguientes requisitos: c La cada de tensin cumple con la norma correspondiente. c El arranque del motor es satisfactorio. c Est asegurada la proteccin frente a las descargas elctricas. Se determina a continuacin la corriente de cortocircuito y se comprueba la capacidad de resistencia trmica y electrodinmica del circuito. Es posible que estos clculos indiquen que es necesario usar un conductor de mayor seccin que el que se seleccion en un principio.

H - La aparamenta de BT

Los requisitos que necesita el interruptor determinarn su tipo y caractersticas. Se examinar la utilizacin de tcnicas de selectividad y limitacin mediante el uso de fusibles e interruptores automticos.


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1 Metodologa

A3

Proteccin contra las sobretensionesJ - Proteccin contra las sobretensionesLas cadas de rayos directas o indirectas pueden daar el equipo elctrico a una distancia de varios kilmetros. Las sobretensiones de maniobra y las sobretensiones transitorias de frecuencia industrial tambin pueden producir las mismas consecuencias. Se examinan los defectos y se proponen las soluciones.

Eficiencia energticaK - Eficiencia energtica en la distribucin elctricaLa implementacin de dispositivos de medida junto a un sistema de comunicacin adecuado dentro de la instalacin elctrica, puede generar grandes beneficios al usuario o propietario: reduccin en el consumo energtico, reduccin en costos de energa y mejor uso del equipo elctrico.

Energa reactivaL - Mejora del factor de potencia y filtrado de armnicos M - Deteccin y filtrado de armnicosLa correccin del factor de potencia en las instalaciones elctricas se lleva a cabo de modo local o global o combinando ambos mtodos.

ArmnicosLos armnicos de la red afectan a la calidad de la energa y forman parte del origen de muchas contaminaciones como sobrecargas, vibraciones, desgaste del equipo, problemas con equipos sensibles de redes de rea local, redes telefnicas, etc. En este captulo se trata de los orgenes y los efectos de armnicos, se explica cmo medirlos y se ofrecen soluciones.

Generadores y cargas especficasM - Generadores y cargas especficasSe estudian los elementos o los equipos especficos: c Fuentes especficas como alternadores o inversores. c Cargas especficas con caractersticas especiales, como motores de induccin, circuitos de iluminacin o transformadores de BT/BT. c Sistemas especficos como redes de corriente continua.

Aplicaciones genricasP - Instalaciones domsticas y similares e instalaciones de caractersticas especialesAlgunos edificios y ubicaciones estn sujetos a una reglamentacin especialmente estricta: el ejemplo ms comn son las viviendas familiares.

Software ECOdialEl software ECOdial (1) proporciona un paquete de diseo completo para las instalaciones de BT segn las normas y recomendaciones de la IEC. Estn incluidas las caractersticas siguientes: c Elaboracin de esquemas elctricos. c Clculo de corrientes de cortocircuito. c Clculo de cadas de tensin. c Optimizacin de la seccin de los cables. c Especificaciones necesarias de la aparamenta. c Selectividad entre los dispositivos de proteccin. c Recomendaciones para esquemas de filiacin. c Verificacin de la proteccin de personas. c Impresin completa de los datos de diseo calculados.

(1) ECOdial es un producto de Merlin Gerin.Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

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2 Reglas y disposiciones legales

Las instalaciones de baja tensin estn regidas por numerosos textos legales y tcnicos que se pueden clasificar del siguiente modo: c Disposiciones legales (decretos, reglamentos, etc.). c Cdigo de prctica, disposiciones legales publicadas por instituciones profesionales, especificaciones de trabajo. c Normas nacionales e internacionales para instalaciones. c Normas nacionales e internacionales para productos.

2.1 Definicin de niveles de tensionesDisposiciones legales y recomendaciones de tensin IEC

Sistemas trifsicos de tres o cuatro hilos Tensin nominal (V) 50 Hz 60 Hz 120/208 240 230/400(1) 277/480 400/690(1) 480 347/600 1.000 600

Sistemas de fase nicas de tres hilos Tensin nominal (V) 60 Hz 120/240

(1) La tensin nominal de los sistemas existentes de 220/380 V y de 240/415 V pueden evolucionar hacia el valor recomendado de 230/400 V. El perodo de transicin debera ser lo ms corto posible y no exceder del ao 2008. Durante este perodo, como primer paso, las autoridades de suministro de electricidad de los pases que tengan sistemas de 220/380 V deberan establecer la tensin en 230/400 V +6 %, 10 % y los pases que tengan sistemas de 240/415 V deberan establecer la tensin en el rango de 230/400 V +10 %, 6 %. Al final de este perodo de transicin, se debera haber alcanzado la tolerancia de 230/400 V 10 %, despus de esto se considerar la reduccin de este rango. Todas las consideraciones anteriores se aplican tambin al valor presente de 380/660 V con respecto al valor recomendado de 400/690 V. Fig. A1: Las tensiones estn entre 100 V y 1000 V (IEC 60038 Edicin 6.2 2002-07).

Serie I Tensin mxima para el equipo (kV) 3,6(1) 7,2(1) 12 (17,5) 24 36 40,5

Tensin nominal del sistema (kV) 3,3(1) 3(1) 6,6(1) 6(1) 11 10 (15) 22 20 33 25 35

Serie II Tensin mxima para el equipo (kV) 4,40(1) 13,2(2) 13,97(2) 14,52(1) 26,4(2) 36,5

Tensin nominal del sistema (kV) 4,16(1) 12,47(2) 13,2(2) 13,8(1) 24,94(2) 34,5

Estos sistemas son generalmente trifsicos a no ser que se indique de otro modo. Los valores indicados son tensiones entre fases. Los valores indicados entre parntesis deben considerarse como valores no preferentes. Se recomienda que esos valores no se utilicen en sistemas nuevos que se construyan en el futuro. Nota 1: Se recomienda que en cualquiera de los pases la relacin entre dos tensiones nominales adyacentes no debe ser inferior a 2. Nota 2: En un sistema normal de Serie I, la tensin ms alta y la ms baja no difieren en ms de aproximadamente 10 % de la tensin nominal del sistema. En un sistema normal de Serie II, la tensin ms alta y la ms baja no difieren en ms de aproximadamente 5 % de la tensin nominal del sistema. (1) Estos valores no deberan utilizarse para sistemas de distribucin pblica. (2) Estos sistemas son generalmente de cuatro hilos.

Fig. A2: Las tensiones estndar por encima de 1 kV y que no excedan de 36 kV (IEC 60038 Edicin 6.2 2002-07).


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2.2 Disposiciones legalesEn la mayora de los pases las instalaciones elctricas debern cumplir diferentes disposiciones legales publicadas por las autoridades nacionales o por organismos privados reconocidos. Es primordial tener en cuenta estas restricciones locales antes de comenzar el diseo.

2.3 NormasEsta gua est basada en las normas IEC pertinentes, en particular la IEC 60364. La IEC 60364 ha sido establecida por parte de expertos mdicos e ingenieros de todos los pases del mundo con una experiencia equiparable en un nivel internacional. En la actualidad, los principios de seguridad de la IEC 60364 y la 60479-1 son los fundamentos de la mayora de las disposiciones legales del mundo (consultar la tabla que aparece a continuacin y la de la pgina siguiente).IEC 60038 IEC 60076-2 IEC 60076-3 IEC 60075-5 IEC 60075-10 IEC 60146 IEC 60255 IEC 60265-1 IEC 60269-1 IEC 60269-2 IEC 60282-1 IEC 60287-1-1 IEC 60364 IEC 60364-1 IEC 60364-4-41 IEC 60364-4-42 IEC 60364-4-43 IEC 60364-4-44 IEC 60364-5-51 IEC 60364-5-52 IEC 60364-5-53 IEC 60364-5-54 IEC 60364-5-55 IEC 60364-6-61 IEC 60364-7-701 IEC 60364-7-702 IEC 60364-7-703 IEC 60364-7-704 IEC 60364-7-705 IEC 60364-7-706 IEC 60364-7-707 IEC 60364-7-708 IEC 60364-7-709 IEC 60364-7-710 IEC 60364-7-711 IEC 60364-7-712 IEC 60364-7-713 IEC 60364-7-714 IEC 60364-7-715 IEC 60364-7-717 IEC 60364-7-740 IEC 60427 IEC 60439-1 IEC 60439-2 IEC 60439-3 IEC 60439-4 IEC 60446 Tensiones normales Transformadores de potencia. Parte 2: Calentamiento Transformadores de potencia. Parte 3: Niveles de aislamiento, ensayos dielctricos y distancias de aislamiento en el aire Transformadores de potencia. Parte 5: Aptitud para soportar cortocircuitos Transformadores de potencia. Parte 10: Determinacin de los niveles de ruido Convertidores a semiconductores. Especificaciones comunes y convertidores conmutados por red Rels elctricos Interruptores de alta tensin. Parte 1: Interruptores para tensiones asignadas superiores a 1 kV e inferiores a 52 kV Fusibles de baja tensin. Parte 1: Reglas generales Fusibles de baja tensin. Parte 2: Reglas suplementarias para los fusibles destinados a ser utilizados por personas autorizadas (fusibles para usos principalmente industriales) Fusibles de alta tensin. Parte 1: Fusibles limitadores de corriente Cables elctricos. Clculo de la intensidad admisible. Parte 1: Ecuaciones de intensidad admisible (factor de carga 100%) y clculo de prdidas. Seccin 1: Generalidades Instalaciones elctricas en edificios Instalaciones elctricas en edificios. Parte 1: Definiciones, campo de aplicacin y principios fundamentales Instalaciones elctricas en edificios. Parte 4: Proteccin para garantizar la seguridad. Captulo 41: Proteccin contra los choques elctricos Instalaciones elctricas en edificios. Parte 4: Proteccin para garantizar la seguridad. Captulo 42: Proteccin contra los efectos trmicos Instalaciones elctricas en edificios. Parte 4: Proteccin para garantizar la seguridad. Captulo 43: Proteccin contra las sobreintensidades Instalaciones elctricas en edificios. Parte 4: Proteccin para garantizar la seguridad. Captulo 44: Proteccin contra las sobretensiones Instalaciones elctricas en edificios. Parte 5: Eleccin e instalacin de materiales elctricos. Captulo 51: Reglas comunes Instalaciones elctricas en edificios. Parte 5: Eleccin e instalacin de materiales elctricos. Captulo 52: Canalizaciones Instalaciones elctricas en edificios. Parte 5: Eleccin e instalacin de materiales elctricos. Captulo 53: Aparamenta Instalaciones elctricas en edificios. Parte 5: Eleccin e instalacin de los materiales elctricos. Captulo 54: Puesta a tierra y conductores de proteccin Instalaciones elctricas en edificios. Parte 5: Eleccin e instalacin de materiales elctricos. Captulo 55: Otros materiales Instalaciones elctricas en edificios. Parte 6: Verificacin. Captulo 61: Verificacin inicial Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 701: Locales que contienen una baera o ducha Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 702: Piscinas y otros depsitos Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 703: Locales que contienen radiadores para saunas Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 704: Instalaciones en obras Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 705: Instalaciones elctricas en los establecimientos agrcolas y hortcolas Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 706: Recintos conductores de dimensiones reducidas Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 707: Puesta a tierra de las instalaciones con equipos de proceso de datos Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 708: Instalaciones elctricas en parques de caravanas y en caravanas Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 709: Puertos deportivos y embarcaciones de recreo Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 710: Locales de uso mdico Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 711: Exposiciones, espectculos y stands Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 712: Sistemas de alimentacin de energa solar fotovoltaica Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 713: Muebles Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 714: Instalaciones de alumbrado exterior Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 715: Instalaciones de alumbrado a muy baja tensin Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 717: Unidades mviles o transportables Instalaciones elctricas en edificios. Parte 7: Reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales. Seccin 740: Instalaciones elctricas temporales para estructuras, atracciones y casetas de ferias, parque de atracciones y circos Ensayos sintticos de interruptores automticos para corriente alterna de alta tensin Conjuntos de aparamenta de baja tensin. Parte 1: Conjuntos de serie y conjuntos derivados de serie Conjuntos de aparamenta de baja tensin. Parte 2: Requisitos particulares para las canalizaciones prefabricadas Conjuntos de aparamenta de baja tensin. Parte 3: Requisitos particulares para los conjuntos de aparamenta de baja tensin destinados a estar instalados en lugares accesibles al personal no cualificado durante su utilizacin. Cuadros de distribucin Conjuntos de aparamenta de baja tensin. Parte 4: Requisitos particulares para conjuntos para obras (CO) Principios fundamentales y de seguridad para la interfaz hombre-mquina, el marcado y la identificacin. Identificacin de conductores por colores o por nmeros (Contina en la siguiente pgina)

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A6



IEC 60439-5 IEC 60479-1 IEC 60479-2 IEC 60479-3 IEC 60529 IEC 60644 IEC 60664 IEC 60715 IEC 60724 IEC 60755 IEC 60787 IEC 60831 IEC 60947-1 IEC 60947-2 IEC 60947-3 IEC 60947-4-1 IEC 60947-6-1 IEC 61000 IEC 61440 IEC 61557-1 IEC 61557-8 IEC 61557-9 IEC 61558-2-6 IEC 62271-1 IEC 62271-100 IEC 62271-102 IEC 62271-105 IEC 62271-200 IEC 62271-202

Conjuntos de aparamenta de baja tensin. Parte 5: Requisitos particulares para los conjuntos destinados a ser instalados al exterior en lugares pblicos. Conjuntos de aparamenta para redes de distribucin (CRD) Efectos de la corriente elctrica en seres humanos y animales domsticos. Parte 1: Aspectos generales Efectos de la corriente elctrica en seres humanos y animales domsticos. Parte 2: Aspectos especiales Efectos de la corriente elctrica en seres humanos y animales domsticos. Parte 3: Efectos de la corriente que pasa a travs del cuerpo de animales domsticos Grados de proteccin proporcionados por las envolventes (cdigo IP) Especificaciones para los cartuchos fusibles de alta tensin destinados a circuitos con motores Coordinacin de aislamiento de los equipos en las redes de baja tensin Dimensiones de la aparamenta de baja tensin. Montaje normalizado sobre carriles para soportes mecnicos de dispositivos elctricos en instalaciones de aparamenta Lmites de temperatura de cortocircuito en cables elctricos de tensin asignada de 1 kV (Um = 1,2 kV) a 3 kV (Um = 3,6 kV) Requisitos generales para dispositivos de proteccin que funcionan con corriente residual Gua de aplicacin para la seleccin de fusibles de alta tensin para el circuito del transformador Condensadores de potencia autorregenerables a instalar en paralelo en redes de corriente alterna de tensin nominal inferior o igual a 1000 V Aparamenta de baja tensin. Parte 1: Reglas generales Aparamenta de baja tensin. Parte 2: Interruptores automticos Aparamenta de baja tensin. Parte 3: Interruptores, seccionadores, interruptores-seccionadores y combinados fusibles Aparamenta de baja tensin. Parte 4: Contactores y arrancadores de motor. Seccin 1: Contactores y arrancadores electromecnicos Aparamenta de baja tensin. Parte 6: Materiales de funciones mltiples. Seccin 1: Materiales de conexin de transferencia automtica Compatibilidad electromagntica (CEM) Proteccin contra los choques elctricos. Aspectos comunes a las instalaciones y a los equipos Seguridad elctrica en redes de distribucin de baja tensin de hasta 1.000 V en CA y 1.500 V en CC. Equipos para ensayo, medida o vigilancia de las medidas de proteccin. Parte 1: Requisitos generales Seguridad elctrica en redes de distribucin de baja tensin de hasta 1.000 V en CA y 1.500 V en CC. Equipos para ensayo, medida o vigilancia de las medidas de proteccin. Parte 8: Dispositivos de control de aislamiento para esquemas IT Seguridad elctrica en redes de distribucin de baja tensin de hasta 1.000 V en CA y 1.500 V en CC. Equipos para ensayo, medida o vigilancia de las medidas de proteccin. Parte 9: Dispositivos de localizacin de defectos de aislamiento en redes IT. Seguridad de los transformadores, unidades de alimentacin y anlogos. Parte 2-6: Requisitos particulares para los transformadores de seguridad para uso general. Especificaciones comunes de aparamenta de alta tensin y normas de aparamenta de control Aparamenta de alta tensin. Parte 100: Interruptores automticos de corriente alterna para alta tensin Aparamenta de alta tensin. Parte 102: Seccionadores y seccionadores de puesta a tierra de corriente alterna Aparamenta de alta tensin. Parte 105: Combinados interruptor-fusibles de corriente alterna Aparamenta de alta tensin. Parte 200: Aparamenta bajo envolvente metlica de corriente alterna para tensiones asignadas superiores a 1 kV e inferiores o iguales a 52 kV (Final) Subestaciones prefabricadas de alta tensin/baja tensin

2.4 Calidad y seguridad de una instalacin elctricaSi se respetan los procedimientos de control, slo se asegurarn la seguridad y la calidad si: c Al inicio se comprueba la conformidad de la instalacin elctrica con la normativa y las disposiciones legales vigentes. c El equipo elctrico cumple la normativa vigente. Se respeta la comprobacin peridica de la instalacin recomendada por el fabricante del equipo.

2.5 Prueba inicial de una instalacinAntes de que se conecte una instalacin a la red de suministro, deben realizarse pruebas antes de la puesta en marcha elctrica as como inspecciones visuales por parte de la autoridad o de un agente asignado. Las pruebas se realizan en conformidad con las disposiciones legales (gubernamentales o institucionales) que pueden presentar ligeros cambios de un pas a otro. Los principios de tales disposiciones, sin embargo, son comunes y se basan en la observancia de estrictas reglas de seguridad en el diseo y en la realizacin de la instalacin. La IEC 60364-6-61 y las normas relacionadas que se incluyen en esta gua se basan en consensos internacionales para estas pruebas, con los que se pretenden cubrir todas las medidas de seguridad y las prcticas de instalacin aprobadas que son necesarias normalmente para los edificios de viviendas, comerciales y (en su mayora) industriales. Sin embargo, muchas industrias tienen regulaciones adicionales relacionadas con un producto concreto (petrleo, carbn, gas natural, etc.). Tales requisitos adicionales superan el alcance de esta gua. Las pruebas elctricas antes de la puesta en marcha y las comprobaciones mediante inspeccin visual para las instalaciones en edificios incluyen, normalmente, todas las siguientes: c Pruebas de aislamiento de todos los conductores de cables o de hilos de la instalacin fija y entre las fases y tierra. c Pruebas de continuidad y de conductividad de los conductores de proteccin, equipotenciales y de conexin a tierra. c Pruebas de resistencia de electrodos de tierra con respecto a tierra lejana. c Verificacin de la operacin correcta de los enclavamientos, si procede. c Nmero de tomas de salida que se permite por comprobacin de circuito.Gua de diseo de instalaciones elctricas 08 Schneider Electric



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c Comprobacin de la seccin de todos los conductores para su adecuacin a los niveles de cortocircuito imperantes, teniendo en cuenta los dispositivos de proteccin, los materiales y las condiciones de instalacin (en el aire, conductos, etc.). c Verificacin de que todas las partes expuestas y las partes metlicas superfluas tienen conexin a tierra (en caso necesario). c Comprobacin de distancias mnimas en los baos, etc. Estas pruebas y comprobaciones son bsicas (pero no exhaustivas) para la mayor parte de las instalaciones, mientras que en las regulaciones estn incluidas muchas otras pruebas para tratar casos especficos, por ejemplo: instalaciones con conexin a tierra TN, TT o IT, las instalaciones basadas en aislamiento de clase 2, circuitos MBTS y ubicaciones especiales, etc. El propsito de esta gua es prestar atencin a las caractersticas particulares de los diferentes tipos de instalaciones e indicar las reglas esenciales que se tienen que tener en cuenta para alcanzar un nivel de calidad satisfactorio que asegurar un rendimiento seguro y libre de problemas. Se intenta que los mtodos recomendados en esta gua, modificados si es necesario para satisfacer cualquier variacin posible impuesta por cualquier instalacin, puedan satisfacer cualquier requisito de la prueba anterior a la puesta en marcha y de la inspeccin.

2.6 Pruebas peridicas de comprobacin de una instalacinEn muchos pases, los agentes autorizados deben realizar pruebas peridicas de todas las instalaciones de edificios comerciales e industriales, junto con las instalaciones en edificios utilizados para reuniones pblicas. La Figura A3 muestra la frecuencia de las pruebas prescritas normalmente segn el tipo de instalacin de que se trate.

Tipo de instalacin Instalaciones que requieren la proteccin de los empleados

Instalaciones en edificios utilizados para reuniones pblicas en las que se requiere proteccin frente al riesgo de incendio o pnico Residencial Segn la normativa local

c Ubicaciones en las que existe un riesgo de degradacin, fuego o explosin c Instalaciones temporales en los lugares de trabajo c Ubicaciones en las que hay instalaciones de alta tensin c Ubicaciones de conduccin restrictiva donde se utilizan dispositivos mviles Otros casos Cada 3 aos Segn el tipo de edificio y su capacidad De uno a tres para recibir al pblico aos

Frecuencia de pruebas Anual

Fig. A3: Frecuencia de pruebas de comprobacin recomendadas normalmente para una instalacin elctrica.

La conformidad del equipo con la normativa pertinente se puede garantizar de diferentes maneras.

2.7 Conformidad (con las normas y especificaciones) del equipo utilizado en la instalacinCertificacin de conformidadLa conformidad del equipo con la normativa pertinente se puede garantizar: c Mediante una marca oficial de conformidad garantizada por el organismo de certificacin competente. c Mediante un certificado de conformidad emitido por un organismo de certificacin. c Mediante una declaracin de conformidad del fabricante. Las primeras dos soluciones normalmente no estn disponibles para el equipo de alta tensin.

Declaracin de conformidadEn los lugares en los que el equipo va a ser utilizado por profesionales o personas preparadas, la declaracin de conformidad del fabricante (incluida la documentacin tcnica) se reconoce normalmente como una certificacin vlida. Cuando la competencia del fabricante se ponga en duda, la declaracin del fabricante se puede ver respaldada por un certificado de conformidad.

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Nota: Marcado e En Europa las directivas europeas precisan que el fabricante o un representante autorizado realice el marcado e bajo su propia responsabilidad. Esto significa que: c El producto cumple los requisitos legales. c Se supone que se puede sacar al mercado en Europa. El marcado e no es ni una marca de origen ni una marca de conformidad.

Marca de conformidadLas marcas de conformidad se colocan en los dispositivos y en el equipo que generalmente utilizan personas sin cualificacin (ej. en el campo de los aparatos para uso domstico). Las marcas de conformidad son emitidas por un organismo de certificacin si el equipo cumple los requisitos de una normativa aplicable y tras la verificacin por parte del sistema de gestin de calidad del fabricante.

Certificacin de calidadLa normativa define varios mtodos de garanta de calidad que corresponden a situaciones diferentes antes que a diferentes niveles de calidad.

GarantaLos laboratorios para muestras de pruebas no pueden certificar la conformidad de una campaa de produccin completa: Estas pruebas se llaman pruebas tipo. En algunas pruebas para la conformidad con la normativa, las muestras se destruyen (pruebas sobre fusibles, por ejemplo). Slo el fabricante puede certificar que los productos fabricados tienen, de hecho, las caractersticas que figuran. Se pretende que la certificacin de garanta de calidad complete la declaracin inicial o la certificacin de conformidad. Como prueba de que se han llevado a cabo todas las medidas necesarias para asegurar la calidad de produccin, el fabricante obtiene un certificado del sistema de control de calidad que supervisa la fabricacin del producto en cuestin. Estos certificados son emitidos por organizaciones especializadas en el control de calidad y se basan en la norma de calidad ISO 9000. La normativa define tres sistemas modelo de control de garanta de calidad que corresponden a situaciones diferentes antes que a diferentes niveles de calidad: c El modelo 3 define la garanta de calidad mediante la inspeccin y comprobacin de los productos finales. c El modelo 2 incluye, adems de la comprobacin del producto final, la verificacin del proceso de fabricacin. Por ejemplo, este mtodo se aplica en el fabricante de fusibles en que las caractersticas de rendimiento no se pueden comprobar sin destruir el fusible. c El modelo 1 se corresponde con el modelo 2, pero con el requisito adicional de que se tiene que inspeccionar a conciencia el proceso de diseo, por ejemplo, cuando no se pretenda fabricar y probar un prototipo (en el caso de un producto de fabricacin personalizada para la especificacin).

2.8 Medio ambienteLos sistemas de gestin de medio ambiente se pueden certificar mediante un organismo independiente si cumple los requisitos proporcionados en ISO 14001. Este tipo de certificacin afecta principalmente a las especificaciones industriales pero tambin se puede conceder a lugares en los que se disean los productos. Un producto con diseo medioambiental, algunas veces llamado "eco-design" es un enfoque del desarrollo sostenible con el objeto de disear productos/servicios que satisfagan las necesidades de los clientes a la vez que reduzcan el impacto medioambiental en todo su ciclo de vida til. Las metodologas que se utilizan a tal efecto llevan hacia la seleccin de la arquitectura del diseo junto con los componentes y materiales teniendo en cuenta la influencia de un producto en el entorno a lo largo de su ciclo de vida til (desde la extraccin de las materias primas hasta el desguace). Ej. produccin, transporte, distribucin, final de la vida til, etc. En Europa se han publicado dos directivas que se llaman: c Directiva RoHS (restriccin de sustancias peligrosas) que entrar en vigor en julio de 2006 (la entrada en vigor fue el 13 de febrero de 2003 y la fecha de aplicacin es el 1 de julio de 2006). Esta directiva pretende la eliminacin de seis sustancias peligrosas de los productos: plomo, mercurio, cadmio, cromo hexavalente, polibromobifenilos (PBB) o polibromodifenilteres (PBDE).


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c La directiva RAEE (residuos de aparatos elctricos y electrnicos) que entr en vigor en agosto de 2005 (la entrada en vigor fue el 13 de febrero de 2003 y la fecha de aplicacin es el 13 de agosto de 2005) para dirigir el final de la vida til y los tratamientos de aparatos de uso domstico y no domstico. En otras partes del mundo habr nuevas legislaciones que persigan los mismos objetivos. Adems de la accin de los fabricantes en favor de los productos de diseo ecolgico, la contribucin de la instalacin elctrica completa al desarrollo sostenible puede mejorar significativamente a travs del diseo de la instalacin. En realidad, se ha demostrado que una concepcin optimizada de la instalacin, teniendo en cuenta las condiciones de operacin, ubicacin de subestaciones y estructura de distribucin de media tensin/baja tensin (cuadros de distribucin elctrica, conductos para barras colectoras, cables) pueden llevar a reducir considerablemente los impactos ambientales (agotamiento de materia prima, agotamiento de energa, fin de la vida til). Consulte el captulo D sobre ubicacin del centro de transformacin y el cuadro de distribucin de baja tensin.

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3 Cargas elctricas Caractersticas

Examen de la demanda real de potencia aparente de las diferentes cargas: un paso preliminar necesario en el diseo de una instalacin de baja tensin.

El examen de los valores reales de la potencia aparente que necesita cada carga permite el establecimiento de: c Una demanda de potencia declarada que determina el contrato del suministro de energa. c La especificacin del transformador de alta/baja tensin, cuando sea aplicable (teniendo en cuenta la previsin de aumento de cargas). c Los niveles de corriente de carga en cada cuadro de distribucin.

3.1 Motores de induccinLa potencia nominal en kW (Pn ) de un motor indica su potencia mecnica equivalente. La potencia aparente en kVA (Sn ) proporcionada al motor es una funcin de la salida, del rendimiento del motor y del factor de potencia. Sn = Pn cos Demanda de corrienteLa intensidad absorbida proporcionada al motor viene dada por las frmulas siguientes: c Motor trifsico : Ia = Pn 1.000 / (e U cos ) c Motor monofsico: Ia = Pn 1.000 / (U cos ) donde Ia: intensidad absorbida (en amperios). Pn: potencia nominal (en kW de potencia activa). U: tensin entre fases para el motor trifsico y tensin entre las terminales de los motores monofsicos (en V). Un motor monofsico puede estar conectado fase a neutro o fase a fase. : rendimiento del motor. kW de salida/kW de entrada. cos : factor de potencia. kW de entrada/kVA de entrada.

Corriente subtransitoria y ajuste de la proteccinc El valor punta de la corriente subtransitoria puede ser muy alto; el valor tpico est entre 12 y 15 veces el valor eficaz nominal Inm. A veces este valor puede alcanzar 25 veces Inm. c Los interruptores automticos Merlin Gerin, los contactores Telemecanique y los rels trmicos estn diseados para resistir arranques de motor con una corriente subtransitoria muy alta (el valor punta subtransitorio puede ser hasta de 19 veces el valor eficaz nominal Inm). c Si se produce un disparo inesperado de la proteccin contra sobreintensidad durante el arranque, esto significa que la corriente de arranque excede de los lmites normales. Como resultado, se puede alcanzar alguna resistencia mxima de los aparatos, se puede reducir la vida til e incluso se pueden destruir algunos dispositivos. Para evitar tales situaciones, debe considerarse sobredimensionar el aparato. c Los aparatos Merlin Gerin y Telemecanique estn diseados para asegurar la proteccin de los arrancadores de motor frente a los cortocircuitos. Segn el riesgo, las tablas muestran la combinacin del interruptor automtico, el contactor y el rel trmico para obtener la coordinacin tipo 1 o tipo 2 (consulte el captulo N).

Intensidad del arranqueAunque se pueden encontrar en el mercado motores de alto rendimiento, en la prctica sus intensidades de arranque son bsicamente las mismas que las de algunos motores estndar. La utilizacin del arrancador estrella-tringulo, arrancador esttico suave o convertidor variador de velocidad permite reducir el valor de la intensidad de arranque (ej. 4 Ia en lugar de 7,5 Ia).

Compensacin de potencia reactiva (kVAr) proporcionada a motores de induccinGeneralmente es ventajosa por motivos tcnicos y econmicos la reduccin de la intensidad proporcionada a los motores de induccin. Esto se puede alcanzar mediante la utilizacin de condensadores sin que afecte a la potencia de salida de los motores. Normalmente nos referimos a la aplicacin de este principio a la operacin de motores de induccin como mejora del factor de potencia o correccin del factor de potencia. Como se expone en el captulo L, la potencia aparente (kVA) proporcionada a un motor de induccin se puede reducir de un modo significativo mediante el uso de condensadores de potencia. La reduccin de los kVA de entrada trae consigo la reduccin correspondiente de la intensidad de entrada (dado que la tensin permanece constante). La compensacin de potencia reactiva se recomienda principalmente para motores que funcionan durante largos perodos con potencia reducida. Como se mostr con anterioridad, cos = kW de entrada por lo que una reduccin kVA de entrada de kVA de entrada aumenta (es decir, mejora) el valor de cos .Gua de diseo de instalaciones elctricas 08 Schneider Electric



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La corriente proporcionada al motor despus de la correccin del factor de potencia cos viene dada por: I = Ia cos donde cos es el factor de potencia antes de la compensacin y cos es el factor de potencia despus de la compensacin, siendo Ia la intensidad original. Se tiene que tener en cuenta que el convertidor variador de velocidad proporciona una compensacin de energa reactiva. La Figura A4 muestra en funcin de la potencia nominal del motor, los valores de intensidad de motor estndar para varias tensiones de alimentacin

kW

hp

230 V A 1,0 1,5 1,9 2,6 3,3 4,7 6,3 8,5 11,3 15 20 27 38,0 51 61 72 96 115 140 169 230 278 340 400 487 609 748 -

0,18 0,25 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3,0 3,7 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 90 110 132 150 160 185 200 220 250 280 300

1/2 3/4 1 1-1/2 2 3 7-1/2 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 200 250 300 350 400 -

380 415 V A 1,3 1,8 2,3 3,3 4,3 6,1 9,7 14,0 18,0 27,0 34,0 44 51 66 83 103 128 165 208 240 320 403 482 560 636 -

400 V A 0,6 0,85 1,1 1,5 1,9 2,7 3,6 4,9 6,5 8,5 11,5 15,5 22,0 29 35 41 55 66 80 97 132 160 195 230 280 350 430 -

440 480 V A 1,1 1,6 2,1 3,0 3,4 4,8 7,6 11,0 14,0 21,0 27,0 34 40 52 65 77 96 124 156 180 240 302 361 414 474 -

500 V A 0,48 0,68 0,88 1,2 1,5 2,2 2,9 3,9 5,2 6,8 9,2 12,4 17,6 23 28 33 44 53 64 78 106 128 156 184 224 280 344 -

690 V A 0,35 0,49 0,64 0,87 1,1 1,6 2,1 2,8 3,8 4,9 6,7 8,9 12,8 17 21 24 32 39 47 57 77 93 113 134 162 203 250 -

Fig. A4: Potencia e intensidades operativas nominales (contina en la pgina siguiente).

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kW

hp

230 V A 940 1.061 1.200 1.478 1.652 1.844 2.070 2.340 2.640 2.910

315 335 355 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 850 900 950 1.000

540 500 -

380 415 V A 786 -

400 V A 540 610 690 850 950 1.060 1.190 1.346 1.518 1.673

440 480 V A 515 590 -

500 V A 432 488 552 680 760 848 952 1.076 1.214 1.339

690 V A 313 354 400 493 551 615 690 780 880 970

Fig. A4: Potencia e intensidades operativas nominales (conclusin).

3.2 Aparatos de calefaccin de tipo resistivo y lmparas incandescentes (convencionales o halgenas)La intensidad absorbida de un aparato de calefaccin o de una lmpara incandescente se puede obtener con facilidad a partir de la potencia nominal Pn determinada por el fabricante (ej. cos = 1) (consulte Figura A5).

Potencia nominal (kW) 0,1 0,2 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 9 10

Intensidad absorbida (A)Monofsica Monofsica Trifsica Trifsica

127 V 0,79 1,58 3,94 7,9 11,8 15,8 19,7 23,6 27,6 31,5 35,4 39,4 47,2 55,1 63 71 79

230 V 0,43 0,87 2,17 4,35 6,52 8,70 10,9 13 15,2 17,4 19,6 21,7 26,1 30,4 34,8 39,1 43,5

230 V 0,25 0,50 1,26 2,51 3,77 5,02 6,28 7,53 8,72 10 11,3 12,6 15,1 17,6 20,1 22,6 25,1

400 V 0,14 0,29 0,72 1,44 2,17 2,89 3,61 4,33 5,05 5,77 6,5 7,22 8,66 10,1 11,5 13 14,4

Fig. A5: Intensidades absorbidas de aparatos de calefaccin de tipo resistivo y lmparas incandescentes (convencionales o halgenas).

Intensidades vienen dadas por: c Carga trifsica: Ia =(1) Ia en amperios; U en voltios. Pn est en vatios. Si Pn est en kW, multiplique la ecuacin por 1.000.Gua de diseo de instalaciones elctricas 08 Schneider Electric

Pn eU

(1)



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Pn (1) U en la que U es la tensin entre los terminales del equipo. c Carga monofsica: Ia = Para una lmpara incandescente, la utilizacin de gas halgeno permite una fuente luminosa ms concentrada. La salida de luz se incrementa y la vida til de la lmpara se duplica. Nota: En el momento del encendido, el filamento fro da lugar a un pico de intensidad muy breve pero intenso.

3.3 Lmparas fluorescentes, lmpara de descarga y equipo relacionadoLa potencia Pn (vatios) indicada en el tubo de una lmpara fluorescente no incluye la potencia absorbida por el balasto (reactancia). La intensidad viene dada por:

Ia =

Preactancia + Pn U cos

donde U = la tensin aplicada a la lmpara completa con su equipo relacionado. Con (a no ser que se indique de otro modo): c cos = 0,6 sin condensador de correccin del factor de potencia (FP)(1). c cos = 0,86 con correccin FP(1) (tubos sencillos o dobles). c cos = 0,96 para balastos electrnicos. Si no se indica ningn valor de prdida de potencia para la reactancia, se puede utilizar una cifra del 25% de Pn. La Figura A6 proporciona estos valores para diferentes exposiciones de balastos.

Montaje de lmparas, arrancadores y resistencias

Potencia de los tubos (W)(2)

Corriente (A) a 230 V Balasto magntico Sin condensador de correccin FP 0,20 0,33 0,50 Con condensador de correccin FP 0,14 0,23 0,36 0,28 0,46 0,72

Long. Balasto del electrnico tubo (cm)

Un tubo

18 36 58 Dos tubos 2 18 2 36 2 58 (2) La potencia en vatios est marcada en el tubo.

0,10 0,18 0,28 0,18 0,35 0,52

60 120 150 60 120 150

Fig. A6: La intensidad absorbida y el consumo de potencia de los tubos fluorescentes de iluminacin de dimensiones comunes (a 230 V-50 Hz).

Lmparas fluorescentes compactasLas lmparas fluorescentes compactas tienen las mismas caractersticas de rentabilidad y larga duracin que los tubos clsicos. Normalmente se utilizan en lugares pblicos con iluminacin permanente (por ejemplo: pasillos, vestbulos, bares, etc.) y se puede montar en los mismos lugares que las lmparas incandescentes (consulte la Figura A7).Tipo de lmpara Lmpara de resistencias separadas Lmpara de resistencias integradas (1) A menudo nos referimos a la correccin del factor de potencia como compensacin en la terminologa de descarga del tubo de iluminacin. cos es aproximadamente 0,95 (los valores de cero de V e I casi estn en fase) pero el factor de potencia es 0,5 debido a la forma impulsiva de la intensidad, el pico de la cual se produce tarde en cada semiperodo.Schneider Electric

Potencia de la lmpara (W) 10 18 26 8 11 16 21

Corriente a 230 V (A) 0,080 0,110 0,150 0,075 0,095 0,125 0,170

Fig. A7: Intensidades absorbidas y consumo de potencia de las lmparas fluorescentes compactas (a 230 V-50 Hz).


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La potencia en vatios indicada en el tubo de una lmpara de descarga no incluye la potencia disipada por el balasto.

Lmparas de descargaLa Figura A8 proporciona la intensidad absorbida por una unidad completa y que incluye todo el equipo complementario asociado. Estas lmparas dependen de la descarga elctrica luminosa a travs de un gas o vapor de un componente metlico que est en un recipiente cristalino estanco y a una presin determinada. Estas lmparas tienen un tiempo de arranque largo, durante el que la corriente Ia es superior a la corriente nominal In. Las demandas de corriente y potencia vienen dadas para diferentes tipos de lmparas (valores medios tpicos que pueden diferir ligeramente de un fabricante a otro).

Potencia Corriente In (A) absorbida FP no FP (W) a corregido corregido 230 V 400 V 230 V 400 V 230 V 400 V Lmparas de vapor de sodio de alta presin 50 60 0,76 0,3 70 80 1 0,45 100 115 1,2 0,65 150 168 1,8 0,85 250 274 3 1,4 400 431 4,4 2,2 1.000 1.055 10,45 4,9 Lmparas de vapor de sodio de baja presin 26 34,5 0,45 0,17 36 46,5 0,22 66 80,5 0,39 91 105,5 0,49 131 154 0,69 Tipo de lmpara (W)

Arranque Ia/In Perodo (min)

Rendimiento Tiempo medio Utilizacin lumnica de vida til de (lmenes la lmpara (h) por vatio) de 80 a 120 9.000 c Iluminacin de pasillos largos c Espacios exteriores c Iluminacin pblica

de 1,4 a 1,6

de 4 a 6

de 1,1 a 1,3

de 7 a 15

de 100 a 200 de 8.000 a 12.000

c Iluminacin de autopistas c Iluminacin de seguridad, estacin c Plataforma, reas de almacenamiento

Vapor de mercurio + halgenos metlicos (tambin denominados ioduros metlicos) 70 80,5 1 0,40 1,7 de 3 a 5 de 70 a 90 6.000 c Iluminacin 150 172 1,80 0,88 6.000 de reas muy 250 276 2,10 1,35 6.000 grandes por 400 425 3,40 2,15 6.000 proyectores 1.000 1.046 8,25 5,30 6.000 (p. ej.: deportes, 2.000 2.092 2.052 16,50 8,60 10,50 6 2.000 estadios, etc.) Vapor de mercurio + sustancia fluorescente (bin fluorescente) 50 57 0,6 0,30 de 1,7 a 2 de 3 a 6 de 40 a 60 de 8.000 c Talleres con 80 90 0,8 0,45 a 12.000 techos muy altos 125 141 1,15 0,70 (pasillos, hangares) 250 268 2,15 1,35 c Iluminacin 400 421 3,25 2,15 exterior 700 731 5,4 3,85 c Salida de 1.000 1.046 8,25 5,30 luminosidad baja(1) 2.000 2.140 2.080 15 11 6,1 Nota: Estas lmparas son sensibles a las cadas de tensin. Se apagan si la tensin cae a menos del 50% de la tensin nominal y no se volver a encender antes de que se enfre durante aproximadamente 4 minutos. Nota: Las lmparas de vapor de sodio a baja presin tienen rendimiento superior a la de otras fuentes. Sin embargo, est restringido el uso de estas lmparas por el hecho de que el color amarillo anaranjado que emiten provoca que sea casi imposible el reconocimiento de los colores. (1) Reemplazado por lmparas de vapor de sodio. Fig. A8: Intensidad absorbida por las lmparas de descarga.


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4 Demanda de una instalacin

A15

Para disear una instalacin se debe evaluar la demanda mxima de potencia que se puede solicitar al sistema. Un diseo que simplemente se base en la suma aritmtica de todas las cargas existentes en la instalacin sera extremadamente caro y poco prctico desde el punto de vista de la ingeniera. El propsito de este captulo es el de mostrar cmo se pueden evaluar varios factores teniendo en cuenta la diversidad (operacin no simultnea de todos los dispositivos de un grupo determinado) y la utilizacin (por ejemplo, un motor elctrico no funciona normalmente al lmite de su capacidad, etc.) de todas las cargas existentes y proyectadas. Los valores proporcionados estn basados en la experiencia y en los registros extrados de las instalaciones actuales. Adems de proporcionar datos de diseo de instalaciones bsicas en circuitos individuales, los resultados proporcionarn un valor global para la instalacin a partir de la que se pueden especificar los requisitos de un sistema de alimentacin (red de distribucin, transformador de alta/baja tensin o grupo electrgeno).

4.1 Potencia instalada (kW)La potencia instalada es la suma de las potencias nominales de todos los dispositivos elctricos de la instalacin. Esta no es en la prctica la potencia absorbida realmente.La mayor parte de los dispositivos y aparatos elctricos se marcan para indicar su potencia nominal (Pn). La potencia instalada es la suma de las potencias nominales de todos los dispositivos elctricos de la instalacin. Esta no es en la prctica la potencia absorbida realmente. Este es el caso de los motores elctricos, en los que la potencia nominal se refiere a la potencia de salida en el eje principal. El consumo de potencia de entrada ser evidentemente superior. Las lmparas fluorescentes y de descarga asociadas a resistencias de estabilizacin son otros casos en los que la potencia nominal indicada en la lmpara es inferior a la potencia consumida por la lmpara y su resistencia. Los mtodos para evaluar el consumo real de potencia de los motores y dispositivos lumnicos se han proporcionado en el apartado 3 de este captulo. La demanda de potencia (kW) es necesaria para seleccionar la potencia nominal de un grupo electrgeno o batera. Para una alimentacin de una red de alimentacin pblica de baja tensin o a travs de un transformador de alta/baja tensin, la cantidad significativa es la potencia aparente en kVA.

4.2 Potencia aparente instalada (kVA)Normalmente se asume que la potencia aparente instalada es la suma aritmtica de los kVA de las cargas individuales. Los kVA mximos estimados que se van a proporcionar sin embargo no son iguales a los kVA totales instalados.Normalmente se asume que la potencia aparente instalada es la suma aritmtica de los kVA de las cargas individuales. Los kVA mximos estimados que se van a proporcionar sin embargo no son iguales a los kVA totales instalados. La demanda de potencia aparente de una carga (que puede ser un dispositivo sencillo) se obtiene a partir de su potencia nominal (corregida si es necesario, como se dice anteriormente con los motores, etc.) y de la aplicacin de los siguientes coeficientes: = rendimiento = kW de salida/kW de entrada. cos = el factor de potencia = kW/kVA. La demanda en kVA de potencia aparente de la carga: Sn = Pn /( cos ) A partir de este valor, la corriente de carga completa Ia (A)(1) que toma la carga ser: S 103 c Ia = n V para una carga conectada entre fase y neutro. c Ia = Sn 103 eU

para la carga trifsica equilibrada, en la que: V = tensin fase-neutro (voltios). U = tensin fase-fase (voltios). Se tiene que tener en cuenta que, hablando de un modo estricto, los kVA totales de potencia aparente no son la suma aritmtica de los kVA calculados de las cargas individuales (a no ser que todas las cargas tengan el mismo factor de potencia). Sin embargo, es normal realizar una suma aritmtica simple, cuyo resultado dar un valor de kVA que supera el valor real por un margen de diseo aceptable. Cuando no se conocen alguna o todas las caractersticas de carga, los valores que se muestran en la Figura A9 de la pgina siguiente se pueden utilizar para proporcionar una estimacin muy aproximada de demandas de VA (las cargas individuales normalmente son demasiado pequeas para expresarlas en kVA o kW). Las estimaciones para cargas de iluminacin estn basadas en superficies de 500 m2.

(1) Para obtener mayor precisin debe tenerse en cuenta el factor de utilizacin mxima como se ha expresado a continuacin en el subapartado 4.3.Schneider Electric


A16



Iluminacin fluorescente (corregida a cos = 0,86) Tipo de aplicacin Tubo fluorescente Nivel medio de estimado (VA/m2) con iluminacin reflector industrial(1) (lux = lm/m2) Carreteras y autopistas, reas de 7 150 almacenamiento, trabajo intermitente Trabajos industriales: fabricacin y 14 300 ensamblaje de piezas de trabajo muy grandes Trabajo diario: trabajo de oficina 24 500 Trabajos delicados talleres de 41 800 ensamblaje de alta precisin de oficinas tcnicas Circuitos de potencia Tipo de aplicacin Estimado (VA/m2) Aire comprimido de estacin de bombeo de 3 a 6 Ventilacin de las instalaciones 23 Calefactores de conveccin elctricos: de 115 a 146 casas privadas, pisos y apartamentos 90 Oficinas 25 Taller de distribucin 50 Taller de montaje 70 Tienda de mquinas 300 Taller de pintura 350 Planta de tratamiento de calor 700 (1) Ejemplo: tubo de 65 W (balasto no incluido), flujo 5.100 lmenes (lm), eficacia lumnica del tubo = 78,5 lm/W. Fig. A9: Estimacin de la potencia aparente instalada.

4.3 Estimacin de la demanda mxima real de kVATodas las cargas individuales no operan necesariamente a su potencia nominal mxima ni funcionan necesariamente al mismo tiempo. Los factores ku y ks permiten la determinacin de las demandas de potencia mxima y de potencia aparente realmente necesarias para dimensionar la instalacin.

Factor de utilizacin mxima (ku)En condiciones normales de funcionamiento, el consumo de potencia de una carga es a veces inferior que la indicada como potencia nominal, una circunstancia bastante comn que justifica la aplicacin de un factor de utilizacin (ku) en la estimacin de los valores reales. Este factor se le debe aplicar a cada carga individual, con especial atencin a los motores elctricos, que raramente funcionan con carga completa. En una instalacin industrial, este factor se puede estimar en una media de 0,75 para los motores. Para cargas de luz incandescente, el factor siempre es igual a 1. Para circuitos con tomas de corriente, los factores dependen totalmente del tipo de aplicaciones a las que ofrecen suministro las tomas implicadas.

Factor de simultaneidad (ks)Es una prctica comn que el funcionamiento simultneo de todas las cargas instaladas de una instalacin determinada nunca se produzca en la prctica. Es decir, siempre hay cierto grado de variabilidad y este hecho se tiene en cuenta a nivel de estimacin mediante el uso del factor de simultaneidad (ks). El factor ks se aplica a cada grupo de cargas (por ejemplo, obtener el suministro de un cuadro de distribucin o subdistribucin). El diseador es el responsable de la determinacin de estos factores, ya que precisa un conocimiento detallado de la instalacin y de las condiciones en las que se van a explotar los circuitos individuales. Por este motivo, no es posible proporcionar valores precisos para la aplicacin general.

Factor de simultaneidad para un bloque de apartamentosEn la Figura A10 de la pgina contigua se muestran algunos valores tpicos para ste y se pueden aplicar a todos los consumidores domsticos con suministro de 230/400 V (trifsico de cuatro hilos). En el caso de los consumidores que utilizan acumuladores de calor elctricos para la calefaccin, se recomienda un factor de 0,8 con independencia del nmero de consumidores.


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A17

Nmero de consumidores De 2 a 4 De 5 a 9 De 10 a 14 De 15 a 19 De 20 a 24 De 25 a 29 De 30 a 34 De 35 a 39 De 40 a 49 50 y ms

Factor de simultaneidad (ks) 1 0,78 0,63 0,53 0,49 0,46 0,44 0,42 0,41 0,40

Fig. A10: Factores de simultaneidad en un bloque de apartamentos.

Ejemplo (consultar Figura A11): Un edificio de apartamentos de cinco pisos con 25 consumidores, que tienen una carga instalada de 6 kVA cada uno. La carga total instalada para el edificio es: 36 + 24 + 30 + 36 + 24 = 150 kVA. El suministro de potencia aparente necesario para el edificio es: 150 0,46 = 69 kVA. A partir de la figura A10, es posible determinar la magnitud de las corrientes en diferentes secciones del circuito principal comn que proporciona suministro a todos los pisos. Para los cables que van en vertical y que se alimentan a nivel del suelo, la seccin de los conductores evidentemente tiene que reducirse progresivamente desde los pisos inferiores a los superiores. Estos cambios del tamao del conductor vienen espaciados normalmente por un intervalo de al menos tres pisos. En el ejemplo, la corriente que entra en el cable de subida a nivel del suelo es: 150 0,46 103 = 100 A 400 e la corriente que llega al tercer piso es: (36 + 24) 0,63 103 = 55 A 400 e

4.a planta

6 consumidores 36 kVA

0,78

3.a planta


0,63

2.a planta


0,53

1.a planta


0,49

Planta baja


0,46

Fig. A11: Aplicacin del factor de simultaneidad ( ks ) a un bloque de apartamentos de 5 pisos.

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A18



Factor de simultaneidad para cuadros de distribucinLa Figura A12 muestra los valores hipotticos de ks para un cuadro de distribucin que suministra a varios circuitos para los que no hay indicacin sobre el modo en que se divide la carga total entre ellos. Si los circuitos son principalmente para cargas de iluminacin, sera prudente adoptar los valores de ks cercanos a la unidad.

Nmero de circuitos Montajes comprobados completamente 2 y 3 4y5 De 6 a 9 10 y ms Montajes probados parcialmente; seleccione en cada caso

Factor de simultaneidad (ks) 0,9 0,8 0,7 0,6 1,0

Fig. A12: Factor de simultaneidad para cuadros de distribucin (IEC 60439).

Factor de simultaneidad segn la funcin del circuitoLos factores ks que se pueden utilizar para circuitos que alimentan a las cargas ms habituales aparecen en la Figura A13.

Funcin del circuito Factor de simultaneidad (ks) Alumbrado 1 Calefaccin y aire acondicionado 1 Tomas de corriente de 0,1 a 0,2(1) Ascensores c Para el motor ms y montacargas(2) potente 1 c Para el segundo motor ms potente 0,75 c Para todos los motores 0,60 (1) En algunos casos, principalmente en instalaciones industriales, este factor puede ser superior. (2) La corriente que hay que tomar en consideracin es igual a la corriente nominal del motor aumentada en un tercio de su corriente de arranque. Fig. A13: Factor de simultaneidad segn la funcin del circuito.

4.4 Ejemplo de aplicacin de los factores ku y ksUn ejemplo de la estimacin de las demandas de kVA mximos reales a todos los niveles de una instalacin, desde cada posicin de carga al punto de suministro (consulte Figura A14 en la pgina contigua). En este ejemplo, la potencia aparente instalada total es de 126,6 kVA, que corresponde a un valor mximo real (estimado) en los bornes de baja tensin del transformador de alta/baja tensin de slo 65 kVA. Nota: Para seleccionar el tamao de los cables para los circuitos de distribucin de una instalacin, la corriente I (en amperios) a travs de un circuito est determinada a partir de la ecuacin: S (kVA) 103 I= Ue donde kVA es el mximo real del valor de potencia aparente trifsico que aparece en el diagrama para el circuito en cuestin y U es la tensin fase-fase (en voltios).

4.5 Factor de diversidadEl factor de diversidad, tal como se ha definido en la normativa IEC, es idntico al factor de simultaneidad (ks) utilizado en esta gua, como se describe en el subapartado 4.3. En algunos pases anglfonos, sin embargo (en el momento de esta edicin), el factor de diversidad es el inverso de ks, es decir, siempre es > 1.Gua de diseo de instalaciones elctricas 08 Schneider Electric



A19

Nivel 1 Utilizacin Potencia Factor Demanda Factor de aparente mximo de mxima de simulta(S) utilizacin potencia neidad kVA aparente kVA

Nivel 2

Nivel 3 Demanda de potencia aparente kVA

Demanda Factor de de potencia simultaaparente neidad kVA

Demanda Factor de de potencia simultaaparente neidad kVA

Taller A

Tomo

n. 1 n. 2 n. 3

5 5 5 5 2 2

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 1 1

4 4 4 4 1,6 1,6 18 3

Cuadro de distribucinCircuito de alimentacin

n. 4 Pedestal perforado n. 1 n. 2

0,75

14,4

Taller A cuadro de distribucin

18,9 0,2 1 3,6 3Tomas de corriente Circuito ilumin.

5 tomas de corriente de 10/16 A 18 30 lmparas fluorescentes Taller B 3

0,9

Cuadro de distribucin general principal MGDB

Circuito de alim.

Compresor 15 3 tomas de 10,6 corriente de 10/16 A 10 lmparas fluorescentes 1 2,5 2,5 15

0,8 1 1 1 1 1 1 1 1

12 10,6 1 2,5 2,5 15 15 18 2

1 0,4 1Cuadro de distribucin

12 Tomas de Taller B 4.3 1corriente Circuito ilumin.

cuadro de distribucin

B T / AT

15,6 0,9

65

0,9

Taller C

Ventilacin n. 1 n. 2 Horno n. 1

1 15 n. 2 5 tomas de corriente de 10/16 A 18 20 lmparas fluorescentes 2

35

Circuito alim.

Taller C cuadro de distribucin

0,9Tomas de corriente

37,8

0,28 1

5 2

Circuito ilumin.

Fig A14: Un ejemplo al estimar la carga mxima prevista de una instalacin (los valores del factor utilizados slo con fines de demostracin).

4.6 Seleccin de la potencia del transformadorCuando una instalacin se va a alimentar directamente desde un transformador de alta/baja tensin y la carga de potencia aparente mxima de la instalacin se ha determinado, se puede decidir un calibre adecuado para el transformador, teniendo en cuenta las consideraciones siguientes (consulte Figura A15):

Potencia aparente kVA 100 160 250 315 400 500 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 3.150

In (A)237 V 244 390 609 767 974 1.218 1.535 1.949 2.436 3.045 3.898 4.872 6.090 7.673 410 V 141 225 352 444 563 704 887 1.127 1.408 1.760 2.253 2.816 3.520 4.436

Fig. A15: Potencias aparentes estndar para transformadores de alta/baja tensin y corrientes nominales relacionadas.

c La posibilidad de mejorar el factor de potencia de la instalacin (consulte el captulo L). c Extensiones anticipadas a la instalacin.

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La corriente nominal de carga completa In en la parte de baja tensin de un transformador trifsico viene determinada por:

In =

S (kVA) 103 Ue

donde c S = potencia kVA del transformador. c U = tensin fase-fase en vaco en voltios (237 V o 410 V). c In est en amperios. Para un transformador monofsico:

In =donde

S 103 V

c V = tensin entre los bornes de baja tensin en vaco (en voltios). c Ecuacin simplificada para 400 V (carga trifsica). c In = S (kVA) 1,4. La norma IEC para los transformadores de potencia es IEC 60076.

4.7 Seleccin de fuentes de alimentacinDe la importancia de mantener una alimentacin permanente, surge la cuestin sobre el uso de una planta de energa de reserva. La seleccin y las caractersticas de estas fuentes alternativas estn definidas en el captulo D. Para la fuente principal de suministro la seleccin generalmente se realiza entre una conexin a la red de baja tensin o a la de alta tensin de la red elctrica pblica. En la prctica, puede ser necesaria la conexin a un suministro en alta tensin cuando la carga exceda (o est planificado que pueda exceder) de cierto nivel, generalmente del orden de 250 kVA, o si la calidad del servicio necesaria es superior a la que est normalmente disponible desde una red de baja tensin. Por otra parte, si se prev que la instalacin produzca perturbaciones a los consumidores cercanos cuando est conectada a la red de baja tensin, las autoridades encargadas del suministro pueden proponer un servicio en alta tensin. Los suministros de alta tensin pueden contar con ciertas ventajas: de hecho un consumidor de alta tensin: c No tiene perturbaciones de otros consumidores como puede ser el caso de la baja tensin. c Es libre de elegir cualquier tipo de sistema de conexin a tierra de baja tensin. c Puede elegir entre ms tarifas econmicas. c Puede aceptar incrementos muy grandes de carga. Sin embargo, hay que tener en cuenta que: c El consumidor es el propietario del centro de transformacin de alta/baja tensin y, en algunos pases debe construirlo y equiparlo de su propio bolsillo. La empresa suministradora puede, en determinadas circunstancias, participar en la inversin, al nivel de la lnea de alta tensin por ejemplo. c Una parte de los costes de conexin pueden, por ejemplo, recuperarse a menudo si se conecta un segundo usuario a la lnea de alta tensin un cierto tiempo despus de la conexin original del consumidor. c El consumidor tiene acceso slo a la parte de baja tensin de la instalacin, el acceso a la parte de alta tensin est reservado al personal de la empresa suministradora (lectura de contador, operaciones, etc.). Sin embargo, en determinados pases, el consumidor puede acceder al interruptor automtico protector de alta tensin (o interruptor de carga con fusibles). c El tipo y la ubicacin del centro de transformacin se acuerdan entre el consumidor y la empresa suministradora.


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5 Supervisin y control del suministro

A21

El sistema de supervisin y control de la potencia puede ser de gran ayuda para el usuario o el propietario de una red elctrica. Las empresas cada vez se mueven ms rpido, la utilizacin de las instalaciones de los edificios tambin. Una red elctrica tiene entonces que enfrentarse a generaciones sucesivas de necesidades, que conducirn a muchas evoluciones en la carga, pero seguramente tambin a evoluciones de servicios asociados, por ejemplo el seguimiento de costes debidos a un nivel de competitividad superior. Incluso si la decisin es invertir posteriormente, el diseo de la red tiene que tener en cuenta que se podra instalar un sistema de utilizacin y control, y si el equipo estuviera anticipado a su integracin sera una ventaja muy competitiva. Hoy en da, contar con el enfoque supervisin y control de alimentacin no conlleva la instalacin de un sistema complejo y caro. Algunas de las caractersticas ms simples son realmente asequibles con un buen retorno de la inversin porque se puede integrar directamente en el equipo de potencia. Este sistema puede compartir de un modo sencillo el medio de comunicacin de la web de intranet del usuario. Adems, la operacin no precisa de aptitudes o preparacin especfica. Slo precisa la utilizacin de software sin licencia como los navegadores de Internet. La capacidad de actualizacin tambin es una realidad basada en nuevas tecnologas que llegan para el mundo de la oficina y la comunicacin (ahora puede ejecutar varios protocolos en el mismo medio, el heredado y el nuevo). As, el hecho de aprovecharse de estas nuevas posibilidades ser cada vez ms un comportamiento diferenciador.

5.1 Principales beneficios del usuarioEl control y supervisin de la energa puede ser interesante principalmente por cuatro motivos: c Puede contribuir al incremento en la eficacia de los usuarios. c Puede contribuir a la disminucin del coste de energa. c Puede ayudar en la optimizacin y en el incremento de la duracin de la vida til de los activos asociados a la red elctrica. c Finalmente puede ser imprescindible para incrementar la productividad del proceso asociado (proceso industrial o incluso de oficina, gestin de edificios), mediante la prevencin o la reduccin de las paradas, o la garanta de mayor calidad de energa a los receptores.

Incremento de la eficacia del personal de mantenimientoUno de los retos del personal de mantenimiento de la red elctrica es tomar la decisin correcta y actuar en el mnimo tiempo. La primera necesidad de esas personas es conocer mejor lo que ocurre en la red y, posiblemente desde cualquier lugar de la instalacin en cuestin. Esta transparencia en lo que respecta al lugar es una caracterstica clave que permite al personal de mantenimiento: c Interpretar los flujos de energa elctrica - comprobar que la red est compensada correctamente, quines son los consumidores principales, en qu perodo del da, de la semana... c Interpretar el comportamiento de la red - un disparo en una unidad de alimentacin es ms fcil de entender cuando se tiene acceso a la informacin de las cargas aguas abajo. c Estar informado espontneamente sobre los eventos, incluso fuera del lugar en cuestin mediante la comunicacin mvil actual. c Dirigir directamente a la ubicacin correcta en el lugar con el recambio adecuado y con la comprensin completa del estado de la red. c Iniciar una accin de mantenimiento teniendo en cuenta la utilizacin real de un equipo, ni demasiado pronto, ni demasiado tarde.

Disminucin del coste de energaLa factura de suministro elctrico puede ser un gasto significativo para las empresas, pero al mismo tiempo no es en lo que se fijan los directores en primer lugar. Sin embargo, el hecho de que se proporcione al electricista un modo de supervisar la red elctrica, se puede ver como un medio muy importante de optimizar y, en ciertos casos, reducir considerablemente el gasto en energa.

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Aqu tenemos algunos ejemplos de la utilizacin principal de los sistemas de supervisin ms sencillos: c Establecer comparativas entre zonas para detectar un consumo anormal. c Realizar un seguimiento de un consumo inesperado. c Asegurar que el consumo elctrico no es superior al de los competidores. c Seleccionar el contrato de suministro elctrico adecuado para la instalacin elctrica. c Configurar un deslastrado simple slo utilizando la optimizacin de cargas manejables como las luces. c Estar en disposicin de solicitar la compensacin por daos debida a la falta de calidad proporcionada por la empresa suministradora de electricidad. El proceso se ha detenido debido a una cada de la red.

Optimizacin de los activosUn hecho cada vez ms frecuente es que la red elctrica evoluciona cada vez ms y se produce una cuestin recurrente: mi red va a soportar esta nueva evolucin? Es aqu donde normalmente un sistema de supervisin puede ayudar a que el propietario de la red tome la decisin correcta. Mediante su actividad de registro, puede archivar la utilizacin real de los activos y luego evaluar con bastante precisin la capacidad que no est en uso de una red, un cuadro de distribucin, un transformador...

Incremento de la duracin de la vida til de los activosUn mejor uso de un activo puede incrementar su vida til. Los sistemas de supervisin pueden proporcionar informacin precisa sobre el uso exacto de un activo y luego el equipo de mantenimiento puede decidir la operacin de mantenimiento apropiada, ni demasiado tarde ni demasiado pronto. En algunos casos, tambin la supervisin de los armnicos puede ser un factor positivo para la duracin de la vida til de algunos activos (como motores o transformadores).

Incremento de la productividad mediante la reduccin del tiempo de inactividadEl tiempo de inactividad es la pesadilla de cualquier persona que est al cargo de una red elctrica. Puede suponerle una prdida importante a la compaa y la presin para iniciar de nuevo el suministro en un tiempo mnimo y el estrs asociado para el operador es muy alta. Un sistema de control y supervisin puede ayudar a reducir el tiempo de inactividad de un modo muy eficaz. Sin hablar de un sistema de control remoto que son los sistemas ms sofisticados y que pueden ser necesarios para las aplicaciones ms exigentes, un sistema de supervisin ya puede proporcionarle informacin importante que puede contribuir en gran medida a reducir el tiempo de inactividad: c Proporcionndole al operador informacin espontnea, incluso remota, incluso fuera del lugar en cuestin (mediante comunicacin mvil como GSM/SMS). c Proporcionando una visin global del estado general de la red. c Ayudando a la identificacin de la zona que falla. c Contando de modo remoto con informacin detallada adjunta a cada evento detectado por los dispositivos de campo (causa del disparo, por ejemplo). El control remoto de un dispositivo se debe realizar pero no es necesariamente obligatorio. En la mayor parte de los casos es necesaria la inspeccin de la parte averiada donde se pueden realizar las acciones locales.

Incremento de la productividad mediante la mejora de la calidad de la energaAlguna carga puede ser muy sensible a la falta de calidad de la electricidad y puede que los operadores se tengan que enfrentar a situaciones inesperadas si la energa de la calidad no est bajo control. La supervisin de la calidad de la energa es, entonces, un modo apropiado de prevenir tales eventos o arreglar incidencias especficas.


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A23

5.2 Del sistema de supervisin y control de la red al equipo elctrico inteligenteTradicionalmente y durante aos, los sistemas de supervisin y control se han centralizado y se han basado en los sistemas de automatizacin SCADA (Supervisin, control y adquisicin de datos) La decisin de invertir en tales sistemas sealado (3) en la Figura A16 a continuacin se haba reservado en realidad para las instalaciones con ms demanda, porque eran grandes consumidores de energa o porque sus procesos eran muy sensibles ante la falta de calidad de la energa. Tales sistemas basados en tecnologas de automatizacin estaban diseados o personalizados por un integrador de sistemas y luego se instalaban in situ. Sin contar con el coste inicial, las habilidades necesarias para hacer funcionar correctamente este sistema y el coste de las actualizaciones para seguir las evoluciones de la red puede que hayan desanimado a que los usuarios potenciales inviertan en estos sistemas. De esta manera, el enfoque indicado en (2), basado en una solucin dedicada al electricista, es mucho ms apropiado para las necesidades especficas de la red elctrica e incrementa en realidad la inversin realizada. Sin embargo, debido a su arquitectura centralizada, el coste del nivel de entrada de estas soluciones puede todava resultar alto. En algunas instalaciones los tipos (2) y (3) pueden convivir, proporcionando la informacin ms apropiada al electricista cuando sea necesario. Hoy en da ha llegado indicado en (1) un nuevo concepto de equipo elctrico inteligente. Aprovechando la oportunidad de las tecnologas de Web, se ha convertido en una solucin realmente asequible para la mayora de los usuarios. Por otra parte, el propietario de las instalaciones puede invertir gradualmente en sistemas de supervisin ms sofisticados. El nivel 1 se puede considerar como un paso introductorio para dirigirse a los niveles 2 y 3, debido a la capacidad que tienen estas soluciones para coexistir en una instalacin.

Niveles de funcionamiento Sistema de supervisin de uso general

Supervisin de instalacin de uso general

3Pasarela Equipo elctrico Supervisin especializada como Power Logic SMS Otras instalaciones

Proceso

Supervisin red especializada

2Servidor Equipo elctrico Navegador web estndar

1Servidor Supervisin Equipo bsica elctrico inteligente

Otras instalaciones Redes elctricas sensibles Instalaciones de gran demanda

Red estndar

Complejidad del sistema

Fig A16: Situacin de los sistemas de supervisin.

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Arquitectura basada en equipos inteligentes (consulte Figura A17)Esta nueva arquitectura ha aparecido recientemente debido a las capacidades de la tecnologa Web y realmente se puede situar como un punto de entrada para los sistemas de supervisin. Al estar basada en tecnologas Web, saca el mximo partido de los servicios y protocolos de comunicacin estndar, as como del software sin licencia. El acceso a la informacin de electricidad se puede realizar desde cualquier lugar de las instalaciones y el personal de mantenimiento elctrico puede ganar mucho en eficacia. Tambin se ofrece apertura a Internet para servicios fuera de las instalaciones.

Navegador web estndar remoto Internet Navegador web estndar local

Intranet (Ethernet/IP)

Pasarela del servidor de equipo Modbus

Equipo elctrico inteligente

1

2

3

Medidor 1

Medidor 2

Medidor 3

Interruptores automticos

Fig. A17: Arquitectura de equipo inteligente.

Arquitectura centrada en electricistas especializados(consulte Figura A18) Dedicada al electricista, el hecho de que esta arquitectura est basada en una supervisin especfica significa que satisface completamente las necesidades en cuanto a la supervisin de una red elctrica. As, ofrece de modo natural un nivel de especializacin inferior para configurarlo y mantenerlo (todos los dispositivos DE ya estn presentes en una librera dedicada). Finalmente, los costes de compra se minimizan realmente debido al bajo nivel de esfuerzo integrador del sistema.

Supervisor dedicado para electricista

Modbus (SL o Ethernet/IP )

Pasarela

Equipo elctrico de comunicacin

Modbus

1

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