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1 INSTALACIONES ELÉCTRICAS TABLEROS ELECTRICOS INTRODUCCION Incrementar el nivel de competitividad y cumplir con las exigentes necesidades del mercado actual, se logra únicamente a través del aumento en la eficiencia de los procesos de producción. En toda instalación industrial o comercial el uso de la energía eléctrica es indispensable. La continuidad de servicio y la calidad de la energía consumida por los diferentes equipos, así como la requerida para la iluminación, son necesarias para lograr mayor productividad. En la actualidad, los tableros de Medición y Protección, así como los instrumentos y transductores que utilizan tales sistemas, son de suma importancia en una amplia variedad de actividades domésticas e industriales. El crecimiento en cantidad y complejidad de los instrumentos que se utilizan en la industria ha sido importante en especial durante la década de los setenta y ochenta, conforme se han desarrollado diversos esquemas de automatización. INGENIERÍA ELÉCTRICA 1

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS

TABLEROS ELECTRICOS

INTRODUCCION

Incrementar el nivel de competitividad y cumplir con las exigentes necesidades del mercado actual, se logra únicamente a través del aumento en la eficiencia de los procesos de producción.

En toda instalación industrial o comercial el uso de la energía eléctrica es indispensable. La continuidad de servicio y la calidad de la energía consumida por los diferentes equipos, así como la requerida para la iluminación, son necesarias para lograr mayor productividad.En la actualidad, los tableros de Medición y Protección, así como los instrumentos y transductores que utilizan tales sistemas, son de suma importancia en una amplia variedad de actividades domésticas e industriales. El crecimiento en cantidad y complejidad de los instrumentos que se utilizan en la industria ha sido importante en especial durante la década de los setenta y ochenta, conforme se han desarrollado diversos esquemas de automatización.

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1. TABLERO ELECTRICO

Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de conexión, maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y soportes correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema eléctrico. La fabricación o ensamblaje de un tablero eléctrico debe cumplir criterios de diseño y normativas que permitan su funcionamiento correcto una vez energizado, garantizando la seguridad de los operarios y de las instalaciones en las cuales se encuentran ubicados.Los equipos de protección y de control, así como los instrumentos de medición, se instalan por lo general en tableros eléctricos, teniendo una referencia de conexión y estos pueden ser.

1.1 DIAGRAMA O ESQUEMA UNIFILARUn esquema o diagrama unifilar es una representación grafica de una

instalación eléctrica o de parte de ella. El esquema unifilar se distingue de otros tipos de esquemas eléctricos en que el conjunto de conductores de un circuito se representa mediante una única línea, independientemente de la cantidad de dichos conductores. Típicamente el esquema unifilar tiene una estructura de árbol.

FIG. Nº 01 DIAGRAMA Ò ESQUEMA UNIFILAR

1.2 DIAGRAMA DE CONTROLEl control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingeniería y la ciencia debido a los avances en la teoría y la práctica del control automático. Son muchas las áreas de la industria beneficiadas como por ejemplo las áreas espaciales, automotrices, médicas y otros.

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El diagrama nos da la idea de un desempeño óptimo de los sistemas y se ha dinamizado mejorando la productividad y aligeran la carga de muchas operaciones manuales y repetitivas.

FIG. Nº 02 DIAGRAMA DE CONTROL

1.3 DIAGRAMA DE INTERCONEXIONSon similares a los diagramas unifilares, solo que en este caso en los esquemas siempre se hace referencia a las fases a las cuales estarán conectados todos los circuitos. Pueden incluir símbolos de interruptores termomagneticos indicando su capacidad de protección para los circuitos que protegen.Los Diagramas de Interconexión o de Conexiones son el complemento ideal para los diagramas unifilares, con ambos esquemas los electricistas que “leen” un plano pueden saber fácilmente como se distribuye la energía eléctrica al interior de una residencia o comercio.En la figura No 03, puedes observar que el Neutro pasa limpiamente hacia el interior de la instalación eléctrica.Cuando se trata de instalaciones eléctricas monofásicas no aportan información por lo que se prescinde de ellos.No hay una Norma Oficial que regule su elaboración por lo que se deja a criterio del electricista la forma de realizarlos. Pueden hacerse en forma

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horizontal y/o vertical, también pueden incluir los lugares que alimentan cada una de las derivaciones conectadas a las fases.

FIG. Nº 03 DIAGRAMA DE INTERCONEXIÒN

En una instalación eléctrica, los tableros eléctricos son la parte principal, y en dichos tableros eléctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los mecanismos de maniobra de dicha instalación. En términos generales, los tableros eléctricos son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexión,

control, maniobra, protección, medida, señalización y distribución, todos estos dispositivos permiten que una instalación eléctrica funcione adecuadamente.Dos de los constituyentes de los tableros eléctricos son: el medidor de consumo (mismo que no se puede alterar) e interruptor, que es un dispositivo que corta la corriente eléctrica una vez que se supera el consumo contratado.Es importante mencionar que el interruptor no tiene funciones de seguridad, solamente se encarga de limitar el nivel del consumo.Para fabricar los tableros eléctricos se debe cumplir con una serie de normas que permitan su funcionamiento de forma adecuada cuando ya se le ha suministrado la energía eléctrica. El cumplimiento de estas normas garantiza la seguridad tanto de las instalaciones en las que haya presencia de tableros eléctricos como de los operarios.Una importante medida de seguridad para los tableros eléctricos es la instalación de interruptores de seguridad, estos deben ser distintos del interruptor explicado más arriba. Dichos interruptores de seguridad suelen ser de dos tipos:termomagnetico, que se encarga de proteger tanto el tablero eléctrico como la instalación de variaciones en la corriente, y diferencial, que está dirigido a la protección de los usuarios.Los tableros contienen en su interior equipos eléctricos que a su vez contienen:Barras de Distribución. Elementos de Protección, Elementos de Señalización, Elementos de Comando y eventualmente, instrumentos de medida.

2 CLASIFICACIONLos tableros se clasifican:Según su ubicación y funciónSegún el uso de la energía eléctrica

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2.1 SEGUN SU UBICACION Y FUNCION, TENEMOS LOS SIGUIENTESTABLEROS:

2.1.1 TABLEROS GENERALES (T.G.):Son los tableros principales de las instalaciones. En ellos estarán montados los dispositivos de protección y maniobra que protegen los alimentadores y que permiten operar sobre toda la instalación interior en forma conjunta o fraccionada.

FIG. Nº 04 TABLERO GENERAL

2.1.2 TABLEROS GENERALES AUXILIARES (T.G.A.):Son tableros que serán alimentados desde un tablero general y desde ello seprotegen y operan sub.-alimentadores que alimentan tableros de distribución.

FIG. Nº 05 TABLERO GENERAL AUXILIAR

2.1.3 TABLEROS DE DISTRIBUCION (T. D.):Son tableros que contienen dispositivos de protección y maniobra que permitenproteger y operar directamente los circuitos en que está dividida la instalación ouna parte de ella. Pueden ser alimentados desde un tablero general, desde un tablero general auxiliar o directamente desde el empalme.

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FIG. Nº 06 TABLERO DE DISTRIBUCIÒN

2.1.4 TABLERO DE PASO (T. P.):Son tableros que contienen fusibles cuya finalidad es proteger derivaciones quepor su capacidad de transporte no pueden ser conectadas directamente al alimentador, sub.-alimentador o línea de distribución de la cual está tomada.

FIG. Nº 07 TABLERO DE PASO

2.1.5 TABLERO DE COMANDO (T. COM.):Son tableros que contienen dispositivos de protección y maniobra que permiten proteger y operar en forma simultanea sobre artefactos individuales o grupos de artefactos pertenecientes a un mismo circuito.

FIG. Nº 08 TABLERO DE COMANDO

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2.1.6 TABLEROS CENTRO DE CONTROL (T. C.C.):Son tableros que contienen dispositivos de protección y de maniobra o únicamente dispositivos de maniobra y que permiten la operación de grupos de artefactos en forma individual, en conjunto, en sub.-grupos en forma programada o no programada

FIG. Nº 09 TABLERO DE CENTRO DE CONTROL

2.2 DE ACUERDO AL USO DE LA ENERGIA ELECTRICA, TENEMOS:

2.2.1 TABLEROS DE ALUMBRADO (T. A.)Es un elemento que sirve para controlar y dividir circuitos de una instalación eléctrica, en la cual también es posible alimentar y controlar diversos centros de carga; esta protección está controlada por interruptores termomagneticos de uno, dos y tres polos. Los tableros van dirigidos a pequeños y grandes negocios, oficinas, centros comerciales donde se requiere dividir la instalación por zonas.

FIG. Nº 10 TABLERO DE ALUMBRADO

2.2.2 TABLEROS DE FUERZA (T. F.)Podemos indicar que un centro de carga, es un tablero metálico que contiene una cantidad determinada de interruptores termomagneticos, generalmente empleados para la protección y desconexión de pequeñas cargas eléctricas y alumbrado. En el caso de que en un tablero eléctrico se concentre exclusivamente interruptores para alumbrado, se conoce como "tablero de alumbrado"; si concentra otros tipos de cargas, se conoce como "TABLERO DE FUERZA".

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Los tableros de fuerza, pueden ser monofásicos o trifásicos, razón por la cual pueden soportar interruptores termomagneticos monopolares, bipolares o tripolares.

FIG. Nº 11 TABLERO DE FUERZA

2.2.3 TABLEROS DE CALEFACCION (T. CALEF.)Se debe verificar en todos los tableros el balance térmico entre las pérdidas originadas por las protecciones, cables, juegos de barras, conexiones, y otros elementos como señales luminosas transformadores de medición etc.El balance térmico se realiza en watt y los datos de perdidas deben ser extraídos de los manuales o catálogos de cada fabricante. La capacidad de evacuar calor medida en watt por la envolvente (gabinete) depende de los materiales, de la forma constructiva, y del modo de instalación (embutido en pared o exterior). Este dato en todos los casos debe ser suministrado por el fabricante de gabinetes.Se considera que una envolvente satisface térmicamente a las necesidades térmicas del tablero eléctrico contenido en su interior, cuando la potencia en watt capaz de evacuar es mayor que la perdida en watt generada por todos los elementos que conforman el tablero eléctrico.

2.2.4 TABLEROS DE CONTROL (T. C.)El tablero de control (T.C.) es una herramienta, el diagnóstico y monitoreo permanente de determinados indicadores e información ha sido y es la base para mantener un buen control de situación en muchas de las disciplinas de la vida.Como ejemplo de estos podemos señalar a la: medicina, basada en mediciones para el diagnóstico de la salud de los pacientes, a la aviación, cuyos indicadores de tablero de control sintetiza la información del avión y del entorno para evitar sorpresas y permite a los pilotos dirigir el avión a buen puerto; el tablero de un sistema eléctrico o de una represa son otros ejemplos. En todos estos casos el Tablero permite a través del color de las luces y alarmas ser el disparador para la toma de decisiones. En todos estos ejemplos es fundamental definir los indicadores a monitorear.

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FIG. Nº 12 TABLERO DE CONTROL

2.2.5 TABLEROS DE SENALIZACION (T. S.)En una instalación eléctrica, los tableros eléctricos son la parte principal. En los tableros eléctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los mecanismos de maniobra de dicha instalación.En términos generales, los tableros eléctricos son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexión, control, maniobra, protección, medida, señalización y distribución, todos estos dispositivos permiten que una instalación eléctrica funcione adecuadamente.

FIG. Nº 13 TABLERO DE SEÑALIZACIÒN

3. CONSIDERACIONES PREVIAS

3.1 UNIDADES DE MANDO Y SEÑALIZACION

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La comunicación entre hombre y maquina agrupa todas las funciones que necesita el operador para controlar y vigilar el funcionamiento de un proceso.

El operador debe estar capacitado para que pueda percibir y comprender los sucesos y responder de una manera eficaz, a la solución de un determinado imprevisto.

3.2 PILOTOS Y PULSADORES

Los pulsadores se usan en mandos generales de arranque y de parada, también en mandos de circuito de seguridad (paro de emergencia).

Pueden ser metálicos cromados para ambientes de servicio intensivo. Totalmente plástico, para ambientes agresivos.

FIG. Nº 14 ELEMENTOS PARA TABLERO DE SEÑALIZACIÒN

I) BALIZAS Y COLUMNAS LUMINOSAS

Elementos de visualización óptica, nos indica el estado de un determinado proceso.

Baliza: consta de un único elemento luminoso. Columnas: varios elementos luminosos, a veces con avisador acústico.

FIG. Nº 14 ELEMENTOS PARA TABLERO DE SEÑALIZACIÒN

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FIG. Nº 15 TABLERO CON PULSADORES Y PILOTOS

3.3 BALIZAS Y COLUMNAS LUMINOSAS

Elementos de visualización óptica, nos indica el estado de undeterminado proceso.Baliza: consta de un único elemento luminoso.Columnas: varios elementos luminosos, a veces con avisador acústico.

FIG. Nº 16 ELEMENTOS PARA TABLEROS

4.

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Barra de Tierra

FIG. Nº 17 ELEMENTOS FISICOS PARA TABLEROS

Tornillería:

Unión de Chapas Exteriores.Fijación de Barras.Fijación de Aisladores.

Fijación de Soportes.Fijación de Equipos.

Otros elementos:

Aisladores de Fibra o baquelitaSoportes de de Barras y AisladoresCerraduras y AccionamientosCableado

Componentes y Aparatos Eléctricos:

Baja Tensión

Interruptores MiniaturasInterruptores de Caja Moldeada y de PotenciaContactores y Relés de SobrecargaLuces Pilotos y SeñalizaciónEquipos de Medición

Media y Alta Tensión:

Interruptores de PotenciaSeccionadores de fuerza y de tierraArrancadores en Media TensiónRelés de Medición y Protección

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FIG. Nº 18

5. NORMAS APLICABLES EN LA FABRICACIÓN DE TABLEROS ELÉCTRICOS

Normativa Interna de la PlantaNormativa Covenin 200 - Código Eléctrico Nacional.Normativa IntevepNational Electric Code (NEC)ANSI Standards: American National Standards InstituteOSHA: Occupational Safety and Healt AdministationIEC: International Electric CodesNEMAUL Laboratory

ANSI/NFPA 70B: Electrical Equipment Maintenance.

6. CLASIFICACIÓN DE LOS TABLEROS SEGÚN SU FUNCIÓN Ó APLICACIÓN

Tablero Residencial ó Centro de Carga (TR)Centro de Distribución de Potencia (CDP)Centro de Fuerza (CDF)Centro de Control de Motores (CCM)Tableros de Distribución (TD)Tableros de Alumbrado (TA)Consolas y Pupitres de Mando (CPM)Celdas de Seccionamiento (CSEC)Subestaciones (S/E)

7. TIPOS DE TABLEROS ELECTRICOS

De acuerdo con la ubicación en la instalación, los tableros reciben las designaciones siguientes:

Caja o gabinete individual de medidor: es aquel al que acomete el circuito de alimentación y que contiene el medidor de energía desde donde parte el circuito principal.

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Esta caja o gabinete puede contener además, medios de maniobra, protección y control pertenecientes al circuito de alimentación.

Tablero Principal de distribución: Es aquel que se conecta a la línea principal y que contiene el interruptor principal y del cual se derivan el (los) circuito (s) secundarios.

Tablero o gabinete colectivo de medidores: Es aquel al que acomete el circuito de alimentación y que contiene los medidores de energía y los circuitos principales. Este tablero puede contener a los dispositivos de maniobra, protección y control pertenecientes al circuito de alimentación y a los interruptores principales pertenecientes a la instalación del inmueble, desde donde parten los circuitos seccionales. En este caso, los cubiles o gabinetes que albergan a los interruptores principales se comportan como tableros principales.

Tablero secundario de distribución: se conecta al tablero principal, comprenden una vasta categoría.

FIG. Nº 19

8. UBICACIÓN DE LOS TABLEROS

A) LUGAR DE INSTALACIÓN Y GRADO DE PROTECCIÓN IP

Los tableros se instalaran en lugares secos, ambiente normal, de fácil acceso y alejados de otras instalaciones, tales como las de agua, gas, teléfono. Etc. Para lugares húmedos, mojados, a la intemperie o polvorientos, los tableros deberán construirse con el grado de protección IP adecuando al ambiente.

B) PASILLOS Y ESPACIOS LIBRES DE CIRCULACIÓN.

Delante de la superficie frontal del tablero, habrá un espacio libre suficientePATRA facilitar la realización de trabajos y operaciones, el cual no será menor que 1 metro.

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Para el caso en que los tableros necesiten acceso posterior, deberá dejarse detrás del mismo un espacio posterior no menor a 0,7 metros. En los casos en que el tablero tenga puerta posterior, deberá dejarse una distancia, con puerta abierta, de 0,5 m. Se deberá respetar la condición más desfavorable.

C) ILUMINACIÓN DE LA SALA

El recinto donde se ubicaran los tableros, deberá disponer de iluminación artificial adecuada, para operar en forma segura y efectiva los dispositivos de maniobra, y leer los instrumentos con facilidad.

D) INSTALACIÓN EN UN LOCAL ESPECÍFICO

Cuando los tableros se instalen en un local especifico, dicho local no podrá ser utilizado para el almacenamiento de tipo alguno de material, con excepción de herramientas y repuestos propios del tablero.

Las dimensiones mínimas del local y el número mínimo de salidas estarán de acuerdo con lo indicado en los esquemas de la figura 771.20.A. No existirán desniveles en su piso y su altura mínima desde el punto de vista eléctrico deberá ser de 2.40 m. No obstante deberá cumplirse con los requisitos del código de edificación correspondiente.

El nivel de iluminación mínima en el local donde se ubique el tablero será de 200 lux, medidos a un metro de nivel del piso, sobre el frente del tablero. Además deberá preverse un sistema de iluminación de energía autónomo.

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La puerta del local deberá abrir hacia fuera del mismo, si impedimento alguno desde el interior, y poseer la identificación en caracteres de fácil lectura a la distancia desde donde se la pueda visualizar.

E) DISPOSICIONES DE LOS TABLEROS

FIG. Nº 19

9. GRADO DE PROTECCIÓN CONTRA LAS INFLUENCIAS DEL MEDIO AMBIENTE

Grados de protección según NEMA (COVENIN/IEC)

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NEMA 1: Uso Interior, protección contra equipos cerrados. (IP-20, IP-30)

NEMA 2: Uso Interior, protección contra equipos cerrados y una cantidad limitada de gotas de agua. (IP-21, IP-31)

NEMA 3 (3R), (3S): Uso exterior, intemperie, protección contra contacto con equipos cerrados, contra polvo soplado por viento, lluvia, lluvia con nieve y resistencia contra la corrosión (IP-54)

NEMA 4 (4X): Uso interior y exterior, intemperie, protección contra contacto con equipos cerrados, contra polvo soplado por viento, lluvia, chorros fuertes de agua. No prevista protección contra congelamiento interno (IP-66)

NEMA 5: Uso Interior, protección contra equipos cerrados, partículas de polvo flotando en el aire. , mugre y gotas de líquidos no corrosivos.

NEMA 6 (6P): Uso Interior ó Exterior, protección contra equipos cerrados, contra inmersión limitada (prolongada) en agua y contra acumulación de hielo.

NEMA 7: Uso interior, clasificados como Clase I. A prueba de explosión, debe ser capaz de resistir la mezcla de gas y aire explosiva

NEMA 8: Uso exterior, clasificados como Clase I. A prueba de explosión, contactos aislados en aceite.

NEMA 9: Uso exterior, clasificados como Clase II. A prueba de explosión, debe ser capaz de resistir la mezcla de gas y aire explosiva. Además debe evitar la penetración de polvo.

NEMA 10: Exterior, explosión, minas.

NEMA 11: Interior, protección contra líquidos corrosivos.

NEMA 12: Interior, líquido no corrosivo, ambiente industrial. Protección contra goteo y polvo. (IP-52)

NEMA 12K: Idem a la anterior con Knock-Outs.

NEMA 13: Polvo, agua rociada y refrigerante no corrosivos.

10. DISEÑO DE TABLEROS EN MEDIA TENSIÓN

Consideraciones Generales

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Para el diseño de tableros hay que tener en cuenta una serie de consideraciones y normativas, garantizando hacia la continuidad y protección del tablero así como la de los operadores.En el diseño de tableros hay que tener en cuenta el costo de la misma y la inversión que esta generaría para ello se desarrolla una metodología. A continuación se menciona las variables y consideraciones generales que hay que tener en cuenta:

Potencia a manejar (robustez)

Tensión nominalCorriente nominalCapacidad de Cortocircuito

Sistema de Control de los AparatosInversión vs. Instalación a maniobrar y protegerPolítica de Mantenimiento

Correctivo Preventivo

Seguridad de Instalaciones y OperariosFacilidad de Expansión

11. TIPOS DE ENSAYOS EN TABLEROS

Certificados por laboratorios externos: Ensayos dieléctricos

Frecuencia IndustrialNivel Básico de Aislamiento o Impulso Eléctrico

Ensayos térmicosAumento de temperatura

Ensayos de CortocircuitoPoder de cortePoder de cierre

Grado de protección Maniobras mecánicas

12. NORMAS: CARACTERÍSTICAS Y SEGURIDAD DE PERS. IEC 298

las características del tablero en las condiciones normales de explotación el ambiente

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Severidad la seguridad de las personas en función de las exigencias particulares de utilización

disponibilidad de la energía eléctrica

habilidades y competencia del personal IEC 298: Aparatos en envoltura metálica para corriente alterna de tensiones nominales superiores a 1kV y inferiores o iguales a 52 kV.

Es a través de las pruebas de tipo y de rutina que el fabricante garantiza su material a las condiciones de explotación

que soporta la corriente nominal

la corriente de falla

el dieléctrico

los esfuerzos mecánicos

el funcionamiento

La IEC 298 permite por la aplicación de todas o parte de sus recomendaciones de definir el “nivel” de seguridad correspondiente a las condiciones específicas de explotación

concepción: arquitectura y medio de aislamiento

aislamiento

puesta a tierra

accesibilidad de los compartimentos MT

defecto interno

13. ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

Existen diversos modos de protección así como una diversidad de dispositivos.Veamos la siguiente tabla de los dispositivos común mente utilizada:

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FIG. Nº 20

A) Interruptores termo magnéticos y diferenciales:

FIG. Nº 21

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a) Interruptor termo magnético:

FIG. Nº 22

b) Interruptor diferencial

FIG. Nº 23

c) Importancia de los interruptores

FIG. Nº 24

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14. TENDENCIAS DE PROTECCION EN TABLEROS

Existen dos tendencias más importantes actualmente, en las formas constructivas de los tableros.

15. CONEXIÓN A TIERRA Y TIERRAS FISICAS

Es una trayectoria alterna y segura para disipar corrientes no deseadas. su objetivo principal es:

proteger la vida humana.

proteger los equipos eléctricos y electrónicos.

asegurar el funcionamiento correcto de los equipos.

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16. BIBLIOGRAFIA

1) “Análisis de medidas eléctricas” de E. Frank, Editorial Mc Graw Hill 19692) “Comisión de Tarifas Eléctricas”. Procedimiento y cálculo de tarifas a clientes finales.Resolución N° 001-94-P/CTE.3) “Curso Práctico de Electrónica Industrial y Automatización” Capitulo 5 “Prueba y mediciones eléctricas básicas” de CEKIT.

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