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Materia de instalaciones electricas, que sera de gran utilidad para aquellos alumnos que se encuentren cursando dicha materia. Servira de gran ayuda...

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLALNEPANTLA UNIDAD 3: Tableros De Distribución De Fuerza

MATERIA: INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES

NOMBRE DEL PROFESOR: Torres Heredia Víctor Alberto

NOMBRE DEL ALUMNO: Jonathan Martin Mosqueda Serna SEMESTRE:6 GRUPO: 1E6

ESPECIALIDAD: ING. ELÉCTRICA

Tableros de Distribución de Fuerza 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. 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: 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.

3.1 Configuración de Centros de Fuerza. Arreglos generales; especificaciones y selección del transformador de distribución y de los tableros primario y/o secundario Se les denomina centros de carga a los dispositivos en los cuales se concentra la energía con la que se abastecerá cierta instalación o cierto sector de la misma, y de ahí se ramifican los circuitos hacia los aparatos y equipos que se energizarán. Los centros de carga constan de barras concentradoras y acoplamientos para colocar los interruptores con los que se protegerán los circuitos derivados. Las barras concentradoras tienen las dimensiones necesarias para resistir las corrientes nominales para las que fueron diseñadas, así como las corrientes de cortocircuito sin sufrir daños que vean mermadas sus condiciones de operación. Los centros de carga se fabrican ya sea monofásicos, bifásicos o trifásicos y en una gran diversidad de capacidades de conducción de corriente. Algunos de ellos traen consigo un interruptor principal.

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INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS.

Estos dispositivos operan generalmente para tensiones menores a 1,000 V. Se accionan mediante un switch que cambia la posición de abierto a cerrado y viceversa. Como su nombre lo indica, estos interruptores protegen los circuitos de manera tanto térmica como magnética: al presentarse una corriente mayor a la de diseño, los elementos internos del interruptor se dilatan hasta que el circuito se abre.

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TRANSFORMADORES

Se considera al transformador como el corazón de una subestación, ya que ésta básicamente se compone de un transformador y sus equipos y accesorios auxiliares. La función de un transformador es, como su nombre lo indica, transformar la energía de un nivel de potencial a otro. Se puede utilizar como elevador o reductor de potencial, aunque en las subestaciones de distribución se utiliza, salvo raras excepciones, como reductor. El transformador trabaja de acuerdo con el principio de la inductancia mutua entre dos o más bobinas o circuitos acoplados inductivamente. Es decir, se induce una tensión en un devanado (primario); dicho devanado induce en el núcleo un flujo magnético, dicho flujo inducirá otra

tensión en cualquier otro devanado que se encuentre enrollado sobre el núcleo energizado. La relación de tensiones es proporcional al número de vueltas o espiras que posee cada devanado. La fórmula que relaciona tensiones y número de vueltas es la siguiente: Por lo general se utilizan transformadores trifásicos, o bien bancos trifásicos de transformadores monofásicos. Generalmente en el primario se tiene una conexión delta y en el secundario se tiene una conexión estrella aterrizada.

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TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

Los transformadores de corriente son dispositivos en los que la corriente inducida en el secundario es prácticamente proporcional a la corriente inducida en el primario, aunque ligeramente desfasada. Estos instrumentos desarrollan dos tipos de funciones: transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta y baja tensión. •

TRANSFORMADORES DE POTENCIAL.

Los transformadores de potencial son aparatos en los que la tensión inducida en el secundario es prácticamente proporcional a la tensión inducida en el primario, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos tipos de funciones: transformar la tensión y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta y baja tensión. La utilidad de los transformadores tanto de potencial como de corriente es que reducen los parámetros a escala, de manera que quede una tensión o una corriente no muy grande que pueda ser registrada por personas y/o equipos de medición y control sin que éstos resulten dañados. Aplicaciones de los Tableros Eléctricos Según el Uso de la Energía Eléctrica. Como sabemos, la energía eléctrica tiene múltiples usos. Puede tener uso industrial, doméstico, 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. • Subestaciones.

• Alumbrado. • Centro de carga o de uso residencial. • Tablero de distribución. • Celdas de seccionamiento. • Centro de distribución de potencia. • Centro de fuerza.

Características eléctricas de un tablero de fuerza y distribución tipo CCB. Este tablero es utilizado para la protección y corte de circuitos de iluminación y pequeñas cargas de alimentadores que posteriormente son protegidos por los otros dispositivos tales como: guardas motores, seccionadores y otros. Normalmente alimentan circuitos ramales de: maquinas pequeñas de potencias y/o sub tableros.

3.2 Centros de Control de Motores de Baja Tensión. Normalización, características y criterios de selección

Un centro de control de motores (CCM) es por definición, un tablero que alimenta, controla y protege circuitos cuya carga esencialmente consiste en motores y que usa arrancadores (contactores y relevadores) como principales componentes de control. Consiste en un arreglo o combinación de varios arrancadores agrupados en un Gabinete o tablero general, de tipo Auto soportado, para proteger un determinado grupo de motores, que también permite lograr a través de su cableado interior el automatismo para realizar un determinado proceso. Los CCM se proporcionan con alambrado Clase I o Clase II; con cualquiera de las clases del usuario puede especificar el arreglo físico de las unidades dentro del centro de control de motores (sujetos a parámetros de diseño). La ventaja que ofrece este sistema es que permite tanto la supervisión como la operación con un mínimo costo. Los CCM son utilizados como el eslabón de unión entre los equipos de generación y los consumidores finales tales como motores, equipos de climatización, etc. Los CCM ofrecen la ventaja de integrar dentro de un mismo gabinete los sistemas de 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 cargas finales. Centro de Control de Motores (CCM). Funciones principales.

Ensamble metálico para montaje en pared, formado por una sección para el alojo de dispositivos de protección y control de motores y equipo eléctrico, barra de tierra y neutro. o Controlar el motor o Garantizar seguridad al personal o Proteger el conjunto contra fallos eléctricos El un numero de secciones en un centro de control de motores depende del espacio que tome cada una de sus componentes, de manera que, si el diseñador sabe que componentes se incluirán, se puede diseñar el centro de control de motores.

El centro de control de motores ofrece las siguientes ventajas: o Permite que los parámetros de control se eligen de lugares peligrosos o Permite centralizar al equipo en el lugar más apropiado o Facilita el mantenimiento y el costo de la instalación es menor o

Para diseñar el centro de control de motores se debe tomar en consideración la siguiente: o o o o o

Potencia en Hp o Kw Voltaje de operación Corriente nominal Forma de arranque Lámparas de control e indicadoras, etc.

Normas que se Aplican.

CFE 54000-48-1990

Tablillas de Conexiones.

CFE D8500-01-1989

Guía para la Selección y Aplicación de Recubrimientos Anticorrosivos.

CFE D8500-02-1992

Recubrimientos Anticorrosivos.

CFE D8500-03-1989

Recubrimientos

Anticorrosivos

y

Pinturas para Centrales Generadoras. CFE E0000-01-1991

Conductores

para

Alambrado

de

Tableros Eléctricos. CFE L0000-15-1988

Código de Colores.

NEMA AB 1-1986

Molded Case Circuit Breakers and Molded Case Switches; Revision 1 January 1989.

NEMA ICS 1-19-1988

General

Standards

for

Industrial

Control and Systems. NEMA ICS 2-19-1988

Industrial Control Devices, Controllers and Assemblies.

NEMA ICS 6-1988

Enclosures for Industrial Controls and Systems.

Alcance del Suministro. El alcance del suministro deberá incluir el diseño, fabricación, pruebas, acabados, empaque y embarque de cada uno de los centros de control de motores de baja tensión CA. A continuación, se hace una relación de los equipos, accesorios y servicios que integrarán el suministro de un lote de centros de control de motores: o Gabinete metálico de sobreponer, servicio exterior, tipo NEMA-3R, a menos que se especifique otro tipo en las Características Particulares. o Interruptores termomagnéticos en caja moldeada. o Combinación de interruptor termomagnético y arrancador a tensión plena no reversible. o Transformadores de control. o Transformadores de corriente o Relevadores de protección. o Alternador simultaneado electrónico para 3 bombas o Lámparas indicadoras roja y verde. o Estaciones de botones locales. o Tablillas de control. o Conectores terminales de fuerza de los cables de alimentación al interruptor principal. o Conectores terminales de fuerza para los cables de alimentación de los motores. o Conductores eléctricos y alambrado completo de control. o Recubrimiento. o Empaque y embarque. o Control de calidad. o Partes de repuesto. o Diagramas esquemáticos, diagramas de alambrado y dibujos de dimensiones generales del centro de control de motores. o Instructivos de montaje y manuales de operación y mantenimiento. Condiciones de Diseño. Temperatura Ambiente El equipo deberá diseñarse para operar en un rango de temperaturas entre 40°C y 0°C. Altitud de Operación Los centros de control de motores deberán diseñarse para operar a una altitud que no exceda a 1000 msnm. o Para valores de altitud mayores se indicará en las Características Particulares. o o o o

Tipo de Servicio. o Los CCM (Centros de Control de Motores) deberán diseñarse para servicio exterior. Número de Fases. o Los CCM, deberán ser trifásicos. Frecuencia. o Los CCM deberán diseñarse para operar a 60 Hz.

Características de los Centros de Control de Motores. Reduce al mínimo las potenciales lesiones a personas gracias a la contención y a la reorientación de la energía del arco, hacia la parte superior del CCM mejorando la seguridad de su instalación. Con una probada fiabilidad al Arco, bajo mantenimiento como requisitos, para sistemas de control motor industrial proporciona un nivel adicional de contención de arco eléctrico.

Características Generales. •UL® conformidad con C37.20.7 • UL 845 • Certificado según Norma Canadiense CSA C22.2 No. 254-05 • Exclusivo ducto vertical, de profundidad total característica Industrial Arco Resistente • Habilitación de tipo 2A, la protección de la parte delantera, trasera y laterales • Tipos NEMA® 1, 1A, 3R, y12 cajas con mayores elementos de fijación y acero calibre 12 • Aletas de techo para la liberación de los gases ionizados de arco eléctrico • El diseño de la caja del filtro VFD permite la transferencia de calor natural, mientras que mantiene la estanqueidad de la unidad • Las placas metálicas de las unidades de control contienen los gases de arco eléctrico • Entrepaño rediseñado con alivio de presión

Cantidad. La cantidad de centros de control de motores y la denominación de cada uno se indicará en las hojas de las Características Particulares, anexas a esta especificación. Conexión del Sistema de 220 V. El sistema que alimentará a los CCM (220 V) será con neutro sólidamente conectado a tierra.

Gabinetes de los Centros de Control de Motores. •

Los centros de control de motores consistirán de un gabinete formado por una estructura metálica ensamblada y atornillada, de dimensiones generales de 150 cm de frente, 130 cm de algo y 30 cm de profundidad.

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El gabinete de los centros de control de motores deberá construirse de acuerdo con la norma NEMA ICS-6 tipos 3R, para servicio exterior, a menos que se especifique otro tipo en las Características Particulares.

• La estructura de los centros de control de motores, deberá tener una rigidez tal, que soporte sin sufrir daños ni deformaciones permanentes, los esfuerzos de corto circuito y los causados por el embarque e instalación. •

La estructura de los centros de control de motores, podrá ser construida con ángulos o canales de acero o de perfiles de lámina de acero no menor al calibre No. 12 USG y las cubiertas, base de montaje, puertas, bastidores y separadores deberán construirse de lámina de acero no menor al calibre No. 14 USG.

• El gabinete deberá contener un espacio vertical para alambrado. Deberá dejarse un espacio no menor de 20 cm como mínimo para la colocación de tablillas del alambrado tipo C; dicho espacio. •

La tornillería para el ensamble de gabinetes deberá ser de acero galvanizado por electro depósito o con un recubrimiento de zinc-cadmio.

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Todos los centros de control de motores deberán estar diseñados y construidos con un solo frente de operación, a menos que se indique otra cosa en las hojas de Características Particulares.

3.3 Centros de Control de Motores de media tensión. Normalización, características y criterios de selección

Los CCM-MT consisten de tableros metálicos simplificados o blindados, aislados en aire para tensiones hasta 7,2 kV según normas NBR 6979 e IEC 62271200 clasificación según la IEC 62271-200: IAC AF y LSC2A-PM y son compuestos por contactores extraíbles en vacío o en SF6 con fusibles limitadores tipo HH incorporados. Las barras podrán ser simples o dobles. Podrán ser ensamblados hasta 2 contactores por columna. Aplicaciones Subestación de concesionarias, protección y seccionamiento principales de fábricas e instalaciones industriales, estaciones de bombeo, sistemas ferroviarios, usinas térmicas e hidroeléctricas de generación de energía, arranque de motores de media tensión, subestaciones unitarias, tableros de distribución de cargas, tableros de interconexión, banco de capacitores fijos y variables. o o o o o o

Línea CCM-MT Inter trabamientos mecánicos y eléctricos Completa protección contra toques en partes vivas Riel del contactor totalmente Inter trabado Divisiones metálicas que evitan la propagación de arco Seguridad del personal, operación y mantenimiento

o Equipos de comando auxiliar diseño maximiza la funcionalidad de su principal componente: el interruptor de potencia Masterpact con estándares ANSI lo cual en suma garantizan la máxima continuidad de servicio, selectividad, fácil mantenimiento y protección de circuitos todo esto en área de planta más pequeña disponible para tableros de su clase con interruptores removibles. Características Diseñado y construido de acuerdo a la norma ANSI C37 .20 .1 y listado UL1558. Interruptor de Baja Tensión MASTERPACT NW removible diseñado y construido de acuerdo a la norma ANSI C37 .13 y C37 .16 y listado UL1066 de 800 a 5000 A. Interruptores removibles con 4 posiciones: conectado, prueba, desconectado, extraído, con indicador de posiciones. Para sistemas hasta 635 Vc. a. Valores de aguante en tiempo corto ANSI hasta 100 kA. Capacidades interruptivas hasta 200 kA sin el uso de fusibles. Unidades con las funciones de protección más comunes de acuerdo a ANSI C37 .2 y C37 .90 integradas. Sistema 3f-3H y 3F-4H 50/60 Hz. Hasta 5000 A. Barras de cobre. Neutro al 50 o 100%. Estructura: Envolvente Nema1, 3R. Montaje auto soportado con frente muerto. Acabado Gris ANSI 49. Secciones de 22” de ancho hasta 4 interruptores en altura (sección derivados). Cubiertas (2) posteriores removibles para acceso a conexiones. Cubiertas laterales removibles. Fondos estándar = 54”, 60”, 72”, 80”. Altura estándar = 91 .5”. Anchos estándar = 22”, 36”. Compartimiento para cables de fuerza posterior. Canales de cableado de control superiores e inferiores. Máximo espacio para entrada conduit. Acceso frontal a las terminales secundarias de control. Zapatas para interruptores derivados/ principales 3/0-750 kcmilAl/Cu. Operación de interruptores sin apertura de la puerta (Through the door construction). Clificado sísmico, con anclajes. Beneficios Tablero Compartimentado que ofrece más seguridad, se cuenta con cubículos para interruptores, cubículos barras, áreas para cables y conexiones de fuerza y áreas para cables control. Corriente de corto-circuito hasta 200KA sin fusibles para sistemas con altas corrientes de falla. Alta capacidad de resistencia en barras, hasta 100 KA por 30 ciclos para máxima selectividad y coordinación de protecciones en grandes sistemas de distribución. Unidades de disparo MICROLOGIC instalables en campo y escalables con características opcionales de comunicación de datos exportables a sistemas SCADA. El área de planta más pequeña

disponible para tableros de su clase, donde se requieran de mayor espacio de maniobra interior, se cuenta con fondos mayores. Acceso frontal a los cables de control y comunicación para fácil operación y mantenimiento. Bus principal hasta 5000 A para sistemas de distribución con altas corrientes de utilización. Aplicaciones o o o o o o o o o

Industria petroquímica. Manufactura. Plantas de ensamble pesado. Grandes Bodegas. Manufactura de semiconductores. Industria Textil. Grandes edificios de oficinas. Aeropuertos. Plantas de Tratamiento de agua

3.4 Tableros blindados de fuerza de baja tensión. Interruptores de potencia electromagnéticos, capacidades y selección. Los tableros se pueden clasificar en: Tableros de alta tensión y Tableros de baja tensión. Los tableros de baja tensión son aquellos que trabajan a una tensión no mayor de 1000 volts de corriente alterna o a no más de 1500 volts de corriente continua. Los criterios de construcción se rigen en base a las normas globales para gabinetes en la i...