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Universidad de Oriente Núcleo Bolívar Escuela de Ciencias de la Tierra Departamento de Ingeniería Civil Instalación de máquinas eléctricas

Profesor: Ing° Carlos Betancourt

Cuidad Bolívar, febrero de 2017

Tableros eléctricos Los tableros son equipos pertenecientes a los sistemas eléctricos y están destinados a cumplir con alguna de las siguientes funciones: distribución, control, maniobra y protección; y en algunos casos, hasta medición. 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 y señalización, todos estos dispositivos permiten que una distribución eficiente de la energía eléctrica para que la instalación funcione adecuadamente. Los partes constituyentes de los tableros eléctricos de distribución son:

el

Gabinete metálico o carcaza que lo aloja; el Breaker o Interruptor Principal, que es un dispositivo (que sólo lo llevan los Tableros considerados como Principales) que permite suichear la corriente eléctrica de manera manual (por razones de mantenimiento) o interrumpir dicho fluido eléctrico, en presencia de sobrecarga (una vez que se supera el consumo nominal de dicho Breaker) o cuando ocurre un cortocircuito (lo cual implica una condición de falla severa); las barras metálicas de distribución (normalmente de cobre, bronce o estaño), las cuales posibilitan la repartición de la corriente eléctrica hacia los diferentes breakers de salida hacia los diferentes circuitos eléctricos (cada Fase requiere una barra, el neutro otra; todas deben ir debidamente aisladas); los aisladores de bakelita o de cualquier otro material aislante, los cuales sostienen las barras de cobre energizadas al gabinete, y a la vez impiden que dicho gabinete resulte energizado, gracias a su acción aislante; Breakers secundarios de salida hacia los circuitos integrantes del Sistema de distribución; barra para conexión del punto de puesta a tierra y de la toma de puesta a tierra de todos los circuitos que así lo requieren; puerta o tapa con esquema identificador de circuitos (es parte del gabinete); tornillería de acero inoxidable. Tableros especiales para control de motores u otras aplicaciones requieren otros dispositivos como contactores, relés, térmicos, relojes, instrumentos de medición, etc.

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 los 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: termomagnético, 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.

Tipos de tableros eléctricos Según su ubicación en la instalación eléctrica, los tableros eléctricos se clasifican en: 

Tablero principal de distribución: está conectado a la línea eléctrica principal y de él se derivan los circuitos secundarios. Este tablero contiene el interruptor principal.



Tablero secundario de distribución: son alimentados directamente por el tablero principal. Son auxiliares en la protección y operación de subalimentadores.



Gabinete individual del medidor: este recibe directamente el circuito de alimentación y en él está el medidor de energía desde el cual se desprende el circuito principal.



Tableros de comando: contienen dispositivos de seguridad y maniobra.

Aplicaciones de los tableros eléctricos según el uso de la energía eléctrica La energía eléctrica tiene múltiples usos. Puede tener uso industrial, domestico, también es posible utilizarla en grandes cantidades para alumbrado público, entre otros. Por otro lado, los tableros eléctricos tienen, según el uso de la energía eléctrica, las siguientes aplicaciones:



Centro de control de motores: Ofrecen la ventaja de integrar dentro de un mismo gabinete los sistemas arrancadores de motores de distintas áreas de una planta así como el sistema de distribución de la misma, al utilizar este equipamiento se reducen los costos ya que las líneas de alimentación llegan a un solo lugar (EL CCM) y desde allí salen los cables de poder y de control hacia las cargas finales.



Subestaciones: Son instalaciones que tienen por objetivo definir los niveles de tensión eléctrica. Si el nivel de tensión eléctrica no es adecuado, entonces las subestaciones lo modifican y adecuan a las necesidades de la infraestructura eléctrica. Pueden encontrarse junto a las centrales generadoras y en la periferia de las zonas de consumo, en el exterior o interior de los edificios.



Tableros de alumbrado: 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 termomagnéticos 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. Para Controlar el encendido de las Luminarias de calles, Estacionamientos y/o Avenidas se usa Tableros de Control de Alumbrado tipo FotoContactor.



Tableros para distribución de cargas eléctricas de uso Residencial: Es un tablero metálico que contiene una cantidad determinada de interruptores termomagnéticos,

generalmente

empleados

para

la

protección

y

desconexión de pequeñas cargas eléctricas y alumbrado. Los centros de carga pueden ser monofásicos o trifásicos, razón por la cual pueden soportar

interruptores

termomagnéticos

monopolares,

bipolares

o

tripolares. De acuerdo con el número de circuitos, pueden contener 1, 2, 4, 6, 8, 12, 20, 30, 40, 42 y hasta 80 unidades.



Tablero Principal - Módulo de Medición y Distribución (TP.MD) de Acometidas eléctricas para Viviendas (ubic. en Conj. Residenciales) o para Apartamentos (ubic. en Edif. Residenciales Multifamiliares): Según la norma venezolana COVENIN 3508:1999; es un tablero auto-portante no compartimentado que contiene interruptores de acometida y de salidas fijas, montados en un bastidor común, destinados a recibir y distribuir la energía eléctrica hacia consumidores finales, que son principalmente tableros (ubic. en Viv. o Aptos.) que distribuyen Circuitos de iluminación; Circuitos de Tomas de corriente a 120 Voltios para uso general (para conexionado de artefactos fijos o portátiles, normalmente de bajo consumo distribuidas por todas las paredes de las edificaciones); Circuitos individuales para Tomas de equipos fijos que requieran una o dos Fases para su alimentación (normalmente a 240 ó 208 Voltios, y de consumo relativamente alto, tales com A/A, Secadora/ ropa, Cocina eléct., Calentador/ agua, Sist. hidroneumático, etc.). Desde el TP.MD también se distribuye la alimentación del Tablero de Servicios Generales (TSG) del Conj. Residencial ó de la Edif. Residencial Multifamiliar; se consideran Servicios Generales o Comunitarios en un C.R.: la iluminación de la (s) Vialidad (es) interna (s), la alim. de la Caseta de Vigilancia, del Motor/portón

de

acceso

vehicular,

del

cerco

eléct.,

del

Sist.

Hidrneumático, etc. En una edif. Res. Multifamiliar: la Ilum. de pasillos y escaleras, de fachadas y de la periferia; la alim. de la Sala de Máquinas del Ascensor (si lo tiene), del Sist. Hidroneumático, de las tomas ubic. en pasillos y escaleras para conexionado de lámparas para ilum. de emergencia,

y/o

para

equipos

de

limpieza,

la

alim.

del

equipo

intercomunicador, etc.

Clasificación: Una clasificación bastante elemental es la que podría surgir de la función que deben cumplir, así podríamos decir que puede estar destinados a: distribución, medición, control - comando y protección de la energía eléctrica.

Forma constructiva La forma constructiva esta dada fundamentalmente por su funcionalidad, el montaje y las condiciones ambientales del lugar en donde se va a instalar. Sin lugar a dudas un tablero esta compuesto de dos partes: 

Gabinetes Los gabinetes tienen los siguientes componentes: el gabinete propiamente dicho o estructura, puertas, sistema de cierre, bisagras y la placa de montaje. Sobre esta última se montan los elementos componentes del tablero tales como los aisladores de bakelita que sostienen las Barras de cobre, los Breakers o interruptores termomagnéticos, o diferenciales, etc. Existen fábricas de gabinetes estándar, las cuales presentan líneas de productos modulares, es decir, tienen distintos tipos de gabinetes y partes del mismo, como ser conductor para barras, conductor para cables, zócalos y compartimientos de distintas dimensiones de acuerdo con el equipamiento que hay que montar en su interior.



Componentes Los componentes de los distintos tipos de tableros eléctricos están relacionados con la función a la que están destinados, por lo cual la variedad que se puede presentar es muy amplia; se montan en la placa de montaje o bien sobre la o las puertas, nunca sobre los laterales de los mismos. Con respecto al montaje de los elementos sobre la o las puertas, es necesario señalar que los elementos deben estar alimentados con una tensión que no presente diferencia de potencial con respecto a tierra, o bien con una tensión segura.



Puesta a tierra Los tableros eléctricos deberán contar con un borne o una barra para la puesta a tierra, dependiendo del tamaño del mismo. A ellos se conecta los cables de protección PE de los distintos circuitos y a la puesta a tierra propiamente dicha del inmueble.



Montaje El diseño del tablero determinara la forma de montaje, siendo posible que la misma sea: embutida cuando se trata de los pequeños, sobre la superficie de la pared o estructura o bien directamente sobre el piso. En estos dos últimos casos se lo debe hacer en forma rígida.



Identificación Todos los circuitos distribuidos desde un tablero eléct. deben estar claramente identificados en la parte posterior de la puerta mediante las señalizaciones normalizadas, tanto en la forma como con los colores correspondientes. Cada Tablero también debería tener una identif. Dentro del Sistema de Distribución de electricidad al cual pertenece, ejemplos: TSG; TPV.5 (Tab. ppal. Viv. #5); TA3.5 (Tab. Apto. #3 ubic. en Piso 5), etc.

Grado de protección mecánica de los tableros Las condiciones ambientales de los lugares donde se montan los componentes de las instalaciones eléctricas tienen fundamental influencia sobre las formas constructivas de los mismos, entendiendo en este caso como tal a: temperatura, humedad, polvo en suspensión, presencia de agua y gases. El grado de protección mecánica se identifica con un número al cual se le anteponen las letras IP (International Protection) y dos dígitos, que significan: 

El primero: protección contra la entrada de cuerpos sólidos.



El segundo: protección contra la entrada de agua.

En Venezuela los grados de protección de los envolventes deben corresponder a la norma venezolana COVENIN 540, la protección contra influencias del medio ambiente a la norma COVENIN 3399 y protección eventual contra los impactos mecánicos a la norma COVENIN 3398.

Ubicación de los tableros: Por su constitución y construcción, los tableros eléctricos deben ser montados naturalmente en lugares preferiblemente secos,

con cierto grado de ventilación, de fácil acceso, bien iluminados y que permitan la realización de las tareas de mantenimiento y reparación en forma segura y cómoda. En determinados inmuebles se les destina un local para este fin. En uno u otro caso, la ubicación debe hacerse de modo que se pueda tener facilidad para operar sobre los distintos elementos componentes y debe tener en cuenta la seguridad de quien debe llevar adelante estas tareas. Un lugar lo suficientemente amplio permite una mayor libertad de movimiento de quien hace estas tareas. En cuanto a las distancias mínimas, se puede decir en general que si el tablero tiene acceso solo por el frente se deberá dejar un espacio mínimo de un metro. En cambio sí tiene ingreso por el frente y en la parte posterior, se deberá dejar para esta última una distancia mínima de 0,7 m. de existir pasillos en los laterales la distancia mínima será también de 0,7 m. En cuanto a las salas exclusivas para alojar el tablero, si el gabinete tiene un largo de menos 2 metros, pueden tener una sola abertura de entrada-salida; si se supera ese largo se hace necesario que tenga dos entradas-salidas ubicadas en diagonal. Breakers (interruptores termomagnéticos o diferenciales automáticos) Un Breaker o disyuntor o interruptor automático, es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por el circula excede de un determinado valor, o en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de evitar daños a los equipos eléctricos. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado (en forma manual) una vez localizado y reparado el problema que haya causado su disparo o desactivación automática. Los breakers se fabrican de diferentes tamaños y características, lo cual hace que sean ampliamente utilizados en viviendas, industrias y comercios. Características Los parámetros más importantes que definen un disyuntor son:



Capacidad de corriente nominal: corriente de trabajo para la cual está diseñado el dispositivo. Existen desde 20 amperios en adelante.



Tensión de trabajo: tensión para la cual está diseñado el disyuntor. Existen monofásicos (120 - 240 V) y trifásicos (208 – 480 V).



Poder de corte: intensidad máxima que el disyuntor puede interrumpir.



Poder de cierre: intensidad máxima que puede circular por el dispositivo al momento del cierre sin que este sufra daños por coque eléctrico.



Numero de polos: número máximo de conductores que se pueden conectar al interruptor automático. Existen de uno, dos y tres polos.

Tipos de breakers o disyuntores Los disyuntores más comúnmente utilizados son los que trabajan con corrientes alternas, aunque existen también para corrientes continuas. Los tipos más habituales de disyuntores son: 

Disyuntores magneto térmico ó termomagnético



Disyuntor magnético



Disyuntor térmico



Guardamotor

Interruptor Magnetotérmico Un interruptor magneto térmico, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrico de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente de un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electro imán (de acción muy rápida) y una lámina bimetálica (que responde proporcionalmente al nivel de la sobrecarga), conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga. Al igual que los fusibles, los interruptores magneto térmicos protegen la instalación contra sobrecargas y cortocircuitos.

Las capacidades más comunes para los breakers son 20, 30, 40, 50, 60, 70 y 100 Amperios. Como norma general se calcula para que actúe el disparador térmico en caso de sobrecargas y el magnético para cortocircuitos.  Breaker Monopolar. 20 Amperios, para circuitos de alumbrado y tomas.  Breaker Bipolar: 20-30 Amperios, para circuitos de A/A, calentadores de agua o tinas, cocinas eléct., secadoras, y otros circuitos monofásicos de fuerza.  Breaker Tripolar: para circuitos generales y circuitos trifásicos. Se usan para 30, 40, 50, 70, 100, 125, 150…3000 y más Amperios. Interruptores termomagnéticos  Tipo HQC Proporciona protección contra sobrecarga y cortocircuito en edificaciones residenciales, centros de carga e industriales, para conexión con cable y montaje individual. Propiedades -

Características de protección térmica magnética de acuerdo a su curva de disparo.

-

Montaje en panel.

-

Zapatas con tonillos prisioneros en la parte de entrada y salida del interruptor para conexión con cable.

-

Manija con indicaciones de capacidad y de posición abierto-cerrado (OFF-ON)

-

Conducto diseñado para dar salida a gases.

-

Cámara individual del arqueo por polo.

Aplicación: Los interruptores termo magnéticos HQC son usados para alumbrado y distribución, para protección, para protección de circuitos derivados y alimentadores en residencias, centros comerciales e industrias.

Especificaciones Generales - Voltaje Máximo: 120/240 Vc.a. 20A a 100A - Número de polos: 1 – 2 y 3. - Frecuencia: 60HZ - Capacidad Interruptiva: 10000 A. (Nivel de Cortocircuito: 10 KA) - Temperatura Ambiente: 40° C.  Tipo HQP – Interruptores Enchufables Los interruptores termo magnéticos del tipo HQP enchufables se usan en tableros de alumbrado y distribución.

Dispositivo térmico: Presente en los disyuntores magneto térmicos. Está compuesto por un bimetal calibrado por el que circula la corriente que alimenta la carga. Cuando ésta es superior a la intensidad para la que está construido el aparato, se calienta, se va dilatando y provoca que el bimetal se arquee, con lo que se consigue que el interruptor se abra automáticamente. Detecta las fallas por sobre carga. Está conformado de un solenoide o electroimán, cuya fuerza de atracción aumenta con la intensidad de la corriente. Los contactos del interruptor se mantienen en contacto eléctrico por medio de un pestillo, y cuando la corriente supera el rango permitido por el aparato, el solenoide libera el pestillo, separando los contactos por medio de un resorte.

Dispositivo Magnético: Presente en los disyuntores magnéticos y magneto térmicos, lo forma una bobina, un núcleo y una parte móvil. La intensidad que alimenta la carga atraviesa dicha bobina, y en el caso de que esta sea muy superior a la intensidad nominal del aparato, se crea un campo magnético que es capaz de arrastrar a la parte móvil y provocar la apertura del circuito de forma

casi instantánea. Detecta las fallas por corto circuito que pueda haber en el circuito eléctrico. Bajo condiciones de corto circuito, circula una corriente muchísimo mayor que la corriente nominal, cuando un contacto eléctrico abre un circuito en donde hay gran flujo de corriente, generalmente se produce un arco eléctrico entre dichos contactos ya abiertos, que permite que la corriente siga circulando. Para evitarlo los interruptores incorporan características para dividir y extinguir el arco eléctrico. Interruptores eléctricos: Un interruptor eléctrico, es un dispositivo que permit e desviar o interrumpir él curso de una corriente eléctrica. Su expresión más se ncilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y actuante. Los contactos, n ormalmente separados, se unen mediante un actuante para permitir que la corrie nte eléct. circule. Él actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos.

Materiales. De la calidad de los materiales empleados para hacer los contactos dependerá la vida útil del interruptor. Para la mayoría de los interruptores domésticos se emplea una aleación de latón (60% cobre, 40% zinc). Esta aleación es muy resistente a la corrosión y es un conductor eléctrico apropiado. Él aluminio es también buen conductor y es muy resistente a la corrosión. Tipos de interruptores eléctricos 

Interruptores termomagnéticos Es un medio de protección y desconexión a base de elementos mecánicos termomagnéticos de fácil accionamiento y de rápida respuesta a la falla eléctrica,

ensamblados

a

una

caja

moldeada.

Los

interruptores

Termomagnéticos más comerciales son los de uno y dos polos, de un rango de 20 a 60 amperes y son utilizados para todo tipo de servicios de instalaciones eléctricas, principalmente de uso doméstico y comercial. Los rangos de 60 a 100 A de uno y dos polos así como los de tres polos en toda su gama, y los de mayor capacidad de amperaje son utilizados en zonas con

mayor demanda de carga eléctrica para uso residencial, comercial e industrial. 

Interruptor diferencial Es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con él fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos. Él interruptor diferencial actúa por la diferencia de corriente entre el polo de entrada y de salida del circuito, diferencial que es la corriente de falla o derivación a tierra. Los valores apropiados de corriente diferenciales son: para usos domiciliarios-oficinas de 30mA30 m seg. EJERCICIOS: 1) Realizar el Esquema de un Tablero Eléctrico tipo: NLAB-418-AB100, con BP de 3 x100 Amp., y con los siguientes BS: 2 x 40 A. - - 2 Pz; 1 x 30 A. - - 3 Pz;

2 x 30 A. - - 2 Pz; y

2 x 20 A. - - 2 Pz;

1 x 20 A. - - 1 Pz.

2) Elaborar el Diagrama Unifilar que interconecte los siguientes componentes: 1 Bco. Transf. 3 x 37,5 KVA; Acometida: (3 THW# 350 MCM + 1 THW # 4/0 AWG – 1 ducto de 4” diám.); TP.MD

tipo: CFD-435-

AB300, con los sig. BC yBS: 2 x100 A - - - 16 Pz; 3 x 70 A - - - 1 Pz.

Bibliografía https://www.quiminet.com/articulos/los-tableros-electricos-sus-tipos-yaplicaciones-segun-el-uso-de-la-energia-electrica-2586331.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Cuadro_de_distribuci%C3%B3n https://es.scribd.com/doc/16155171/tableros-electricos

https://www.google.co.ve/search?q=interruptores+electricos&biw=1366&bih=66 2&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjc5a-k4DSAhXINiYKHdLcC6sQ_AUIBigB#tbm=isch&q=interruptores+electricos+btici no&imgrc=Q2tGJMHsjNtJeM: http://www.cadime.org.ar/revista/pdf/Farina___Tableros_Elctricos_AE140.pd f http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/542-99.pdf

Anexos

Interruptores

Breakers

Tablero electrónico