1

IINNSSTTAALLAACCIIOONNEESS EELLÉÉCCTTRRIICCAASS

EEJJEEMMPPLLOO DDEE IINNSSTTAALLAACCIIÓÓNN EENN UUNNAA EEDDAARR

EEnnrriiqquuee TToorroo BBaappttiissttaa

2

IINNDDIICCEE 1.-INTRODUCCIÓN. 2.-CONCEPTOS BÁSICOS

Ley de Ohm,Resistencia, Intensidad y Tensión. Leyes de Kirchhoff Coriente Continua y Corriente Trifásica. Tipos de Receptores. Potencias, Factor de Potencia, corrección de Cos φ Transformadores. Cálculo de la sección de un conductor. Criterios de calentamiento y caida de tensión. Equipos de protección, Interruptores magnetotérmicos y diferenciales.

3.- EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO.DESCRIPCIÓN GENERAL DE UNA INSTALACIÓN,

Potencias a instalar Cables de alimentación a motores.

Cables de alumbrado. Elementos de protección de la instalación y de las personas. Cuadros de Mando y alimentación a Motores. Cuadros de Distribución. Cables de alimentación a C. Distribución. Cuadro General de Baja Tensión. Batería de Condensadores. Centro de Transformación.

DESCRIPCIÓN DE LOS MOTORES

3

1.- INTRODUCCIÓN.

En este capítulo se pretende dar una visión general de una instalación eléctrica en una EDAR.

Se realiza una exposición, a modo de recordatorio, de

los principales conceptos a tener en cuenta en circuitos eléctricos y en las instalaciones, así como de los elementos de protección básicos.

A continuación se realiza un recorido por una

instalación tipo, indicando sus partes y características fundamentales a la hora de realizar el dimensionamiento de la misma.

Por último se realiza el cálculo de la instalación y se

relacionan aspectos a tener en cuenta en la fase de redacción de proyecto y ejecución.

4

2.- CONCEPTOS BÁSICOS. Ley de Ohm,Resistencia, Intensidad y Tensión.

El esquema de la figura, que está formado por dos

hilos conductores y una resistencia o carga, se pueden definir los siguientes conceptos básicos:

Corriente eléctrica en un conductor metálico (I): Al someter a un conductor eléctrico a un diferencial de potencial entre dos extremos del mismo, se produce un desplazamiento de las cargas eléctricas a través de la sección transversal del conductor en una unidad de tiempo. La corriente eléctrica o Intensidad se mide en Amperios. Tensión o Diferencia de Potencial eléctrico (V): Es la originada por la fuente de energía (central eléctrica, baterías, pilas, etc) y son originadas por la acción de campos eléctricos sobre las cargas. Para que se produzca corriente es necesario que exista una diferencia de potencial entre los extremos del conductor. Resistencia eléctrica (R): En los conductores eléctricos empleados para el transporte de la energía eléctrica, que se genera en un punto del sistema y se consume en otro distinto; se observa pérdidas que son proporcionales al cuadrado de la intensidad (I) y una constante(ρ) que es

5

específica del material empleado como conductor, estas pérdidas es lo que se denomina Resistencia eléctrica y se mide en Ohmios (Ω). Ley de Ohm: Establece una relación entre la intensidad, la tensión y la resistencia por medio de la ecuación:

U(t)= R x I(t)

Físicamente, la resistencia es el elemento eléctrico que disipa energía en forma de calor. Leyes de Kirchhoff: Primera Ley: La suma de intensidades que convergen en un nudo es igual a la suma de intensidades que salen del nudo.

I 1 I 2 I 1 = I 2 + I 3

I 3

Segunda Ley: La suma algebraica de las tensiones en un circuito cerrado es cero. Alguna de estas tensiones pueden ser fuentes de tensión y otras pueden ser caídas de tensión en los elementos pasivos de un circuito.

R 1 I

V R2 V= IxR1+IxR2+IxR3

R3

∑ =Ι 0n

∑= RIV

6

Corriente Continua y Corriente Trifásica. Corriente Continua Se caracteriza por que los valores de tensión e

intensidad son constantes en el tiempo. Se distinguen la polaridad positiva (+, cables y bornas de color rojo) y negativa (-, cables y bornas de color negro), tal es el caso de baterías y pilas secas.

Las aplicaciones industriales de la CC pueden estar asociadas, generalmente, a circuitos de mando o maniobra con tensiones de 12, 24 y 32 V o a circuitos de señalización e instrumentación.

Existen aplicaciones de potencia, para alimentación de motores de CC, en sistemas de seguridad (para accionamiento de bombas en sistemas de refrigeración, en centralinas de aceite, Electrofrenos, etc).

Corriente Alterna

Los valores de tensión e intensidad no son constantes,

varían a lo largo del tiempo y alcanzan valores positivos y negativos, según una forma de onda senoidal.

El principio en que se basan los sistemas de producción de energía y la posibilidad de su empleo a gran escala, es la producción de fuerza electromotriz por movimiento en el seno de un campo magnético.

El desarrollo de la electrotecnia, comenzó con Faraday y Henry, quienes descubrieron los principios en que se basa la producción de fuerzas electromotrices inducidas y los métodos mediante los cuales la energía mecánica puede convertirse directamente en energía eléctrica.

7

La figura representa un conductor de longitud l situado

en un campo magnético uniforme (B), prependicular al plano de la figura y alejándose del lector.

Si se mueve el conductor hacia la derecha con una velocidad v, prependicular a la vez al propio conductor y al campo magnético, una carga q situada en su interior está sometida a una fuerza igual a qv * B. El sentido de la fuerza sobre una carga positiva es en la figura es de b hacia a. Dado que esta fuerza es de origen no electrostático, la designamos por Fn:

Fn=qv * B.

Las cargas libres dentro del conductor se mueven en dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre ellas hasta que la acumulación de cargas en los extremos del conductor establece un campo electrostático equivalente, Fe=q * Ee. tal que la fuerza resultante sobre cada carga del interior del conductor es nula. Quedando las cargas en equilibrio.

8

Supongamos ahora que el conductor móvil se desliza a lo largo de un conductor fijo en forma de U.

No hay fuerza magnética sobre las cargas situadas

dentro del conductor fijo pero, dado que se encuentra en el campo electrostático que rodea al conductor móvil, se establecerá una corriente dentro de él. El sentido de esta corriente (definido, como de ordinario, como el sentido del movimiento de las cargas positivas) es el contrario al reloj, o sea de b hacia a. Como resultado de esta corriente, el exceso de cargas en los extremos del conductor móvil se reduce, el camo electrostático dentro de dicho conductor se debilita, y las fuerzas magnéticas hacen que continúe el desplazamiento de electrones libres dentro del hilo de a hacia b. Mientras se mantenga el movimiento del conductor habrá, por tanto, una corriente continua en sentido contrario al reloj.

El conductor móvil se convierte en un generador de fuerza electromotriz, y decimos que se ha inducido dentro de él una fuerza electromotriz debida al movimiento.

vBllEdsE nn ===Ε ∫

9

Ecuación que se verifica para cuando B y v son perpendiculares.

Por lo que si la velocidad v del conductor forma un

ángulo φ con el campo B, tendremos que sustituir el producto Bv por Bv sen φ, por lo que la fórmula de la fuerza electromotriz inducida, expresada en voltios) vendrá dada por:

Si la forma del conductor que atraviesa el campo

magnético es la de una espira cuadrada, que es el prototipo del generador de corriente alterna, obtendremos una fuerza electromotriz alterna sinusoidal.

El voltaje será máximo φ= 90º ó 270º, cuando los

lados largos se mueven perpendiculares al campo, y será nula para φ= 0º ó 180º,cuando los lados se mueven paralelos al campo.

φvBlsen=Ε

10

Los generadores comerciales trifásicos disponen de tres devanados, y están desfasadas angulos de 120 º, por lo que generan ondas de tensión sinusoidal desfasadas 120 º eléctricos.

Para una onda, se denomina ciclo al conjunto de onda

positiva y onda negativa. El tiempo T correspondiente a un ciclo se denomina período. El número de ciclos por segundo se denomina frecuencia:

f

El valor de la frecuencia en Europa es de 50 ciclos por segundo y en EEUU de 60 ciclos por segundo.

Las tensiones e intensidades se representan

mediante vectores que giran con velocidad uniforme en sentido contrario a las agujas del reloj, con un nº de giros igual al de la frecuencia.

fT 1=

11

Si definimos ω como la velocidad angular, tendremos que para un ángulo α cualquiera.

ω será el ángulo total recorrido por el vector en la

unidad de tiempo (1 segundo), si medimos el ángulo en radianes tendremos que

El valor del producto ωt define la posición del vector

para cada valor de t. La proyección de este vector sobre el eje de ordenadas, da para cada instante el valor de la tensión, por lo que podemos expresar esta función como

Donde Um es el valor máximo de la tensión. Se denomina valor eficaz de la tensión o de la intensidad al cociente que resulta de dividir el valor máximo de tensión o intensidad por √2.

La importancia de la tensión e intensidad eficaz estriba en que son estos valores los que miden los aparatos de medida y coincide con el valor de una corriente continua que produjera los mismos efectos caloríficos.

tαω =

Tf ππω 22 ==

tsenUu m ω=

2m

eUU =

12

Fórmulas asociadas a Resistencias, Reactancias inductivas y Reactancias Capacitivas.

Como se ha dicho, las tensiones e intensidades se representan mediante vectores que giran con velocidad uniforme en sentido contrario a las agujas del reloj, con un nº de giros igual al de la frecuencia.

Pues bien, la representación gráfica de estos vectores son de sumo importancia para determinar la respuesta y el comportamiento de los receptores ante una fuentes de energía de tipo alterna.

Los circuitos eléctricos se pueden modelizar como un

conjunto de receptores (Resistencia, condensador y bobinas), que tendrán un comportamiento más acusado hacia un tipo u otro de receptor, en función de sus características constructivas, dimensiones, aislamientos, composición de materiales, etc.

Así una línea eléctrica tendrá características

resistivas debidas a la composición del cable (Cu, Al) y su longitud; tendrá características inductivas, originados por la autoinducción o por la inducción mutua, debidas al paso de corriente senoidal por el conductor que crea un campo magnético de flujo senoidal que induce en el propio conductor y en los conductores anejos fuerzas contraelectromotrices que se oponen al paso de la corriente y tendrá características capacitivas entre el conductor y el terreno circundante a través del aislamiento del conductor que actúa como dieléctrico.

13

Respuesta de la Resistencia. Cuando una corriente alterna circula por una

resistencia, la intensidad está en fase con la tensión (intensidad activa) y se cumple que:

U= Tensión eficaz. I =Intensidad eficaz R= Valor de la resistencia Respuesta de la Reactancia Inductiva. Cuando una corriente alterna circula por una

resistencia inductiva o bobina, la intensidad que circula por las espiras de la bobina crea un campo magnético que induce una fuerza contraelectromotriz que se opone al paso de la corriente comportándose como resistencia. La intensidad que circula por la bobina está desfasada en 90º retrasada respecto a la tensión:

IRU =

14

U= Tensión eficaz. I =Intensidad eficaz ω= Velocidad angular 2πf L= Inducción, característica de la bobina. Respuesta de la Reactancia Capacitiva. Cuando una corriente alterna circula por un. La

intensidad que circula por este está desfasada en 90º adelantada respecto a la tensión:

)( LIU ω=

)1(C

IUω

=

15

U= Tensión eficaz. I =Intensidad eficaz ω= Velocidad angular 2πf C= Capacidad del condensador. Los circuitos se comportan como un conjunto de

IMPEDANCIAS, resistivas, capacitivas o inductivas, la composición vectorial de estas tres impedancias definen el comportamiento "Resistivo" del circuito, que podrá ser puramente resistivo o activo, inductivo o capacitivo. Factor de potencia

La composición de vectores intensidades definirá un

ángulo φ desfase respecto de la tensión, EL COSENO DE ESTE ÁNGULO (COS φ) ES LO QUE SE DENOMINA FACTOR DE POTENCIA.

La intensidad real que consumirá un circuito de las

características del de la figura será la intensidad I re, resultante vectorial de la intensidad activa y la reactiva inductiva, esta última está originada por la acción de bobinas en las instalaciones, las bobinas más importantes se dán en los motores y transformadores, por tanto no podemos despreciar la acción de esta intensidad.

La intensidad resultante se le denomina INTENSIDAD

APARENTE.

16

Multiplicando por la tensión U tendremos las potencias

que definen e triángulo de potencias, a saber:

CIRCUITOS MONOFÁSICOS CIRCUITOS TRIFÁSICOS

1.-POTENCIA ACTIVA

2.-POTENCIA REACTIVA

3.-POTENCIA APARENTE

Por tanto, será necesario conocer o asignar un valor

de φ, para determinar las características de nuestra instalación.

φcosUIP=

φUIsenPR=

UIPA =

φcos3UIP =

φUIsenPR 3=

UIPA 3=

17

Corrección del factor de potencia de una instalación.

La sección de los conductores de la instalación se

calcula según criterios de densidad de corriente y caída de tensión admisibles.

Pues bien si la intensidad que circula por el conductor

presenta valores con cos φ bajos (0,3 a 0,8), es decir la potencia reactiva inductiva es muy alta, tendremos que, por un lado que sobre dimensionar los cables para poder absorber la intensidad aparente que circula por ellos, y por otro abonar un recargo a la compañía suministradora por alto consumo de reactiva, ya que parte de la capacidad de la red de distribución la estamos copando consumiendo energía reactiva inductiva.

Con el fin de corregir este consumo de reactiva

inductiva se dispone de baterías de condensadores, que instaladas en paralelo con los circuitos inductivos, permiten corregir el ángulo φ y conseguir que su coseno sea próximo a 1, es decir desplazamos el vector de potencia aparente a la posición de potencia activa. En la figura pasa de la posición OC al vector OB.

Por trigonometría se puede deducir que para pasar del

ángulo φ1 al φ2 tendremos que disponer una potencia capacitiva Pc que vendrá dada por la expresión:

)( 21 φφ tgtgPPc −=

18

Donde: Pc= Potencia Reactiva expresada en kVAr. (Kilovoltioamperios reactivos) P = Potencia activa expresada en kW. φ1 = Angulo del Cos φ1, inicial. φ2 = Angulo del Cos φ2, final.

19

Transformadores

Por razones de rendimiento, es preferible transportar

la energía eléctrica a tensiones elevadas e intensidades pequeñas, con la consiguiente reducción de calentamiento ( Ι2R) en las líneas de transporte, si bien al contrario y por motivos de seguridad las partes móviles y aparatos industriales exigen voltajes bajos.

El empleo de transformadores en circuitos de corriente

alterna permite cambiar tensiones e intensidades de forma fácil y segura.

Los transformadores se componen de dos

arrollamientos aislados eléctricamente y devanados sobre un mismo núcleo de hierro. Una corriente alterna que circula por uno de ellos (Ι1) crea un flujo alterno (Φ) en el núcleo de hierro, y el campo eléctrico inducido por este flujo variable induce a su vez una fuerza electromotriz en el otro arrollamiento(V2). Transmitiendo energía de un arrollamiento al otro por medio del flujo del núcleo y su campo eléctrico inducido asociado.

El arrollamiento al que se suministra energía se

denomina primario, y del que se toma energía secundario.

Esquema de transformador con secundario abierto.

20

En un transformador real se producen pérdidas, aun así el rendimiento de estas máquinas es muy superior al 90%.

Relación de transformación, la relación de transformación de un transformador está relacionada con el número de espiras del arrollamiento primario y secundario por la relación:

Por tanto, mediante una elección adecuada de la

razón N2/N1 de los números de espiras, se puede obtener, partiendo de un voltaje dado en el primario, cualquier voltaje que se desee en el secundario. Si V2>V1 el transformador es elevador; si V2<V1, se trata de un transformador reductor de tensión.

La elección de un transformador se realizará por tanto,

entre otras consideraciones, partiendo de:

Una tensión de primario, que proporcionará la empresa suministradora. Una tensión en secundario que será generalmente de 400 V. La potencia nominal del transformador, (expresada en KVA) que vendrá dada por el cociente entre la potencia total SIMULTANEA, que demande la instalación y el Cos φ obtenido. El factor de potencia final, tras la instalación de la batería de condensadores que nos permita alcanzar el Cos φ deseado, (puede ser de 0,95). El tipo de conexión de devanados del transformador.

1

2

1

2

NN

VV

=

21

La tensión de cortocircuito que representa la caída de tensión proporcionada por la impedancia del transformador, expresada como % de la tensión nominal del secundario (generalmente 4% si P<1000 KVA y 5% si 1000 KVA<P<2000 KVA).

CALOR

22

Descripción física de una instalación.

1 .- Transformador. 2 .- Fusibles de protección general, se pueden sustituir por interruptores seccionadores e interruptores automáticos. 3 .- Diferencial de intensidad, puede estar incluido en el interruptor automático. 4 .- Fusibles de protección del equipo, se emplean generalmente magnetotérmicos. 5 .- Disyuntor de corte, se usan magnetotérmicos.

23

TRANSFORMADOR

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE BAJA TENSIÓN

24

INTERRUPTOR SECCIONADOR

CÓDIGOS DE COLORES EN CABLES DE CUADROS

25

Ejemplo de selectividad vertical en la seguridad con interruptores diferenciales de 30 mA y 300 mA

26

Equipos de protección, cortocircuitos. Equipos de protección: Existen dos grandes grupos : A)PROTECCIÓN DE LAS INSTALACIONES B)PROTECCIÓN DE LAS PERSONAS

A)PROTECCIÓN DE LAS INSTALACIONES CONTRA SOBREINTENSIDADES.

La finalidad de estos aparatos es la que establece el

Reglamento Electrotécnico para Baja tensión. Las instalaciones eléctricas pueden presentar otros

problemas, como los posibles incendios provocados por sobre intensidades.

Las instalaciones eléctricas están diseñadas para que sus componentes (receptores, conductores, elementos de protección, etc), puedan soportar en condiciones normales, unas intensidades máximas que no ocasionan problemas en el correcto funcionamiento de dichas instalaciones, éstas serían lo que denominamos Intensidades nominales.

Circunstancialmente pueden presentarse en alguna parte de las instalaciones intensidades superiores a las nominales, que denominamos sobre intensidades, éstas originan aumentos de temperatura en los elementos de la instalación, reduciendo así su vida útil, y en especial los aislamientos de los conductores terminan por deteriorarse, provocando arcos eléctricos de elevada temperatura, que son causa de muchos incendios.

La MIE BT 020 señala que todo circuito eléctrico deberá estar protegida contra los efectos de las sobre intensidades que puedan presentarse en el mismo.

Las sobre intensidades pueden estar motivadas por : Sobrecargas y cortocircuitos.

27

a.1.- Sobrecargas Las sobrecargas pueden ser momentáneas o

previsibles (la corriente de arranque de un motor), permanentes (demandar continuamente a un receptor una potencia superior a la nominal) accidentales (defectos de aislamiento de gran impedancia).

Una protección correcta contra sobrecarga cumplirá:

Ical ≤ In ≤ Iad Siendo: Ical= Intensidad de cálculo de la línea a proteger. Iad= Intensidad admisible del conductor In = Intensidad nominal del aparato. Como dispositivos de protección contra sobrecargas,

se pueden utilizar los fusibles o los interruptores automáticos con curva térmica de corte.

a.2.- Cortocircuitos El cortocircuito es un defecto franco (con resistencia

nula) entre partes de la instalación a distinto potencial, y con una duración inferior a 5 segundos.

LADO MEDIA TENSIÓN DEL TRANSF. (EJM:20 KV)

TRANSFORMADOR

LADO BAJA TENSIÓN DEL TRANSF. (EJEM.400 V)

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO C.GENERAL

Icc INTERRUPTOR AUTOMÁTICO C.SECUNDARIO CORTOCIRCUITO

28

La intensidad, en caso de cortocircuito, puede

alcanzar valores muy superiores a los valores de intensidad nominal, produciendo elevadas temperaturas en los aislamientos, reduciendo su vida útil y dando lugar a arcos eléctricos que pueden causar incendios. La MIE BT 020 indica que en el origen de todo circuito debe existir un dispositivo de protección contra CC, cuya capacidad de corte esté da acuerdo con la intensidad de CC que pueda presentarse en el punto de su instalación. Los dispositivos de protección contra CC son los fusibles y los interruptores automáticos con sistema de corte electromagnético. Así mismo la MIE BT 020 indica que en el origen de toda instalación y lo más cerca posible de la alimentación de la misma, se colocará un cuadro de distribución en el que se dispondrá: un interruptor de corte omnipolar (tres fases y neutro), así como dispositivos de protección contra corto circuitos y sobrecargas de cada uno de los circuitos que parten de dicho cuadro. Como se ha dicho, la temperatura es un factor determinante en la instalación. La temperatura máxima en régimen permanente no debe superar nunca la temperatura máxima de corto circuito, establecida en función del tipo de aislamiento del cable. Así para distintos tipos de aislamiento tendremos: T máximas del cable en ºC Tipo de aislamiento Servicio Permanente Cortocircuito t<=5seg Polietileno Reticulado (XLPE)

70º C 160 ºC

PVC 90º C 250 ºC Etileno Propileno (EPR) 90º C 250 ºC

29

a.2.1.- Cálculo de corrientes de corto circuito. Para el calculo de los conductores, debe existir un relación entre la intensidad permanente de CC (Ipcc) y el tiempo, con el fin de no superar los valores de Tª máxima considerado por el fabricante del cable. Por otro lado, para la elección de los interruptores de corte para las protecciones, es necesario saber cual es la máxima intensidad de CC para poder elegir adecuadamente el dispositivo, para que este desconecte en un tiempo inferior al que permitiría alcanzar la Tª máxima en los conductores. Según la instrucción MIE BT 020, hay que calcular la Icc en los distintos puntos donde hay bifurcaciones o cambio de sección. La máxima corriente de corto circuito se produce en las proximidades del transformador. A medida que nos alejamos de este se van intercalando conductores, que presentan una determinada resistencia, que hace que se vayan reduciendo las intensidades de cortocircuito.

El cálculo de la Icc de un punto alejado del

transformador, es algo más laborioso y no vamos a realizarlo aquí, pero ha de tener en cuenta las características de la instalación, por lo que tendrá que considerar la impedancia (R+XL, resistencia y reactancia inductiva) del transformador, del cable de la acometida, de los embarrados del cuadro eléctrico, de las derivaciones a cada cuadro secundario y de la del circuito interno que se quiera calcular.

30

Para el cálculo de la Icc en las proximidades del transformador, tendremos que tener en cuenta que la única impedancia que queda, será la impedancia que ofrezca el propio transformador y la impedancia de la red de media tensión. Las fórmulas a emplear son: (1) Potencia de Cortocircuito

Pcc= Potencia de cortocircuito en baja tensión(MVA, Mega VA). Icc= Intensidad de cortocircuito en baja tensión, a calcular (KA, Kilo amperios) V= Tensión del lado de baja tensión. (Ejem.400 V) ZBT= Impedancia del transformador del lado de baja tensión. (2) Reducción de la impedancia del secundario al primario.

ZBT= Impedancia del transformador del lado de baja tensión(ohmios). ZMT= Impedancia del transformador del media tensión. (ohmios). VBT= Tensión del transformador del lado de baja tensión(Voltios, ejem. 400V). VMT= Tensión del transformador del media tensión. (Voltios, ejem.20.000 V).

IccVPcc 3=BTZVPcc2

=

2)(MT

BTMTBT V

VZZ =

31

(3) Impedancias del transformador y del sistema de Media Tensión.

PCCMT= Potencia de cortocircuito en Media tensión(MVA, Mega VA, es característico de cada red de distribución. Ejem.habitual 500 MVA). VMT = Tensión del lado de media tensión. Expresada como Kilo Voltios (Ejem.20 kV) ZMT= Impedancia del sistema de media tensión.(ohmios). ZT= Impedancia total del transformador.(ohmios) PT= Potencia nominal del transformador.(expresada en MVA) Ucc= Tensión de cortocircuito del transformador (expresada %). CRITERIOS DE ELECCIÓN DE PROTECCIONES I) La protección debe ser adecuada, en función de las

circunstancias de cada instalación. Es necesario usar las curvas características de funcionamiento, donde se relaciona la intensidad y el tiempo de desconexión.

II) El poder de corte de la protección (expresada en KA) sea adecuada a la intensidad de cortocircuito que pueda darse en el lugar donde se sitúa la protección.

Uso de interruptores magneto - térmicos. Disponen de una doble característica: Dispara para protección de sobrecargas y dispara para protección de sobre intensidades.

MT

MTCCMT Z

VP2

= 100

2

T

ccMTT P

UVZ =

32

Las características de cada aparato vienen reflejadas en sus curvas de funcionamiento y son estas las que hay que considerar a la hora de elegir un magneto- térmico. El eje de ordenadas indica el tiempo de desconexión expresado en segundos y el eje de abcisas indica la intensidad máxima como nº de veces la I nominal (In) del aparato. En la elección se considerará: Primero que la intensidad de cálculo del circuito sea

inferior a la intensidad nominal del interruptor comercial a elegir (estas pueden variar desde 1, 1.5,2,3,4,5,10,12.5,16,25, 40,50 y 63 A).

Segundo el tipo de carga y protección,

Protección de personas, grandes longitudes de cables (Curva B).

Protección de cables alimentando receptores clásicos (Curva C)

Protección de cables alimentando receptores con fuertes puntas de arranque. (Curva D)

Protección de arranque de motores (Curva MA) Protección de circuitos electrónicos (Curva Z).

33

La zona indicada 1, corresponde al disparo por sobrecarga, esta se realiza al producirse una deformación de una lámina bimetálica que abre el circuito como consecuencia del calentamiento producido, se observa que para valores bajos de intensidad se produce la desconexión si ha transcurrido tiempo suficiente.

La zona 2, corresponde con el disparo magnético, este

se produce al inducirse, por una variación brusca de intensidad en el circuito, un campo magnético en una bobina que actúa sobre la desconexión. Esta se produce para variaciones bruscas de I independientemente del tiempo, a partir de un nº de veces la In.

34

B)PROTECCIÓN DE LAS PERSONAS

Como sistema habitual de protección de las personas

se emplean interruptores diferenciales de intensidad. Existen otros dispositivos, como los relés de tensión. Nos centramos en la descripción del DIFERENCIAL DE INTENSIDAD.

Se conectan las tres fases y el conductor neutro, en el

interior del dispositivo, se realiza un balance de intensidades, de tal forma que las intensidades que circulan por las fases y el neutro, si no hay ninguna fuga debe dar como balance cero. Si se produjera una fuga de intensidad o derivación, bien a través de alguna carcasa de alguna

35

máquina o por contacto de alguna persona con alguno de los conductores, se produciría un desequilibrio en la relación de intensidades que generaría un flujo magnético que generaría el accionamiento del relé, abriendo el circuito.

La elección del diferencial habrá que realizarla:

Primero que la intensidad de cálculo del circuito sea inferior a la intensidad nominal del interruptor comercial a elegir (estas pueden variar desde 25, 40, 63, 80 y 100 A).

Segundo la Intensidad máxima de defecto en función del

tipo de carga.

Protección de personas, circuitos domésticos y alumbrado, 10 y 30 mA (mili amperios).

Protección de circuitos de fuerza, cuadros eléctricos de motores, 300 mA.

Protección de cuadros generales de Baja Tensión, es necesario usar interruptores automáticos con elevado poder de corte frente a Cortocircuitos, por lo que es necesario disponer de relés auxiliares que midan la intensidad de defecto.

36

37

Cálculo de la sección de conductores. Criterios de Calentamiento y Caida de tensión.

Los cables han de dimensionarse según establece el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión y sus Instrucciones Técnicas Complementarias.

Se dan, a continuación, una serie de criterios según establecen varias instrucciones que se tendrán en cuenta en los ejemplos de cálculo, pero será cada circuito en concreto y las condiciones de este las que determinen criterios de cálculo distintos a estos o que presenten aspectos más restrictivos.

CÁLCULO DE SECCIONES. CRITERIO DE CALENTAMIENTO- TABLAS DEL REBT.

Este criterio indica la máxima corriente que puede

circular por un conductor eléctrico, según sus composición (Cobre, Aluminio), tipo de aislamiento (PVC, Etileno-Propileno, Polietileno Reticulado), condiciones de instalación (al aire, en bandeja, enterrados) de tal forma que no se produzca una elevación de temperatura que resulte peligroso para ellos.

Estas intensidades pueden verse afectadas por factores de corrección que disminuirán o aumentarán la Imax admisible por el conductor (Tª, Tipo de canalización).

Las instrucciones del REBT de las que se obtiene las

Imax admisibles son:

MIEBT 004: CONDUCTOR AL AIRE, DENUDOS Y AISLADOS, DE TENSIÓN DE AISLAMIENTO 1000 V.

MIEBT 007: CABLES AISLADOS ENTERRADOS, CON TENSIÓN DE AISLAMIENTO 1000 V.

38

MIEBT 017: CABLES AISLADOS, AL AIRE O EMPOTRADOS Y BAJO TUBO O CONDUCTO, CON TENSIÓN DE AISLAMIENTO 750 V.

MIEBT 017: CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA.

CÁLCULO DE SECCIONES. CRITERIO DE CAIDA DE TENSIÓN. El reglamento establece, en la instrucción MIEBT 017, que la sección de los conductores se determinará de tal forma que la CAIDA DE TENSIÓN entre el origen de la instalación y cualquier punto de utilización, sea MENOR DEL 3% de la tensión nominal en el origen de la instalación, para el alumbrado y MENOR DEL 5% para los demás usos, calculándose considerando que se encuentran alimentados todos los aparatos que puedan ser utilizados. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

1) Calcular la intensidad de la línea a calcular. Según

las fórmulas: TRIFÁSICO MONOFÁSICO

P: Potencia de calculo en watios. I: Intensidad de calculo en amperios. U:Tensión de servicio en Voltios (400 ó 220) Cos φ: Factor de potencia.

φcos3UPCAL=Ι

φcosUPCAL=Ι

39

La potencia de cálculo, de la línea, vendrá afectada

por factores característicos de la propia línea. a) Motores solos: : Pcalculo= 1,25 Potencia activa

motor. b) Varios motores: Pcalculo= 1,25 Potencia activa

motor principal + Potencia activa del resto de los motores. c)Alumbrado: Pcalculo= 1,8 Potencia alumbrado de

descarga + Potencia alumbrado de incandescencia. d)Resto de receptores: Pcalculo= Pactiva

demandada. e)Línea a cuadro secundario: Son los cuadros en los

que se divide la instalación, su origen es el cuadro general de Distribución. En el hay que considerar un coeficiente de simultaneidad de todas las cargas que alimenta, por lo que la Pcalculo= Ptotal del cuadro x Coef.simult, que dependerá de las características de las cargas (funcionamiento continuo de motores, temporizado de máquinas, alumbrado, etc)

f)Línea Acometida. Es la que enlaza el centro d etransformación con el interruptor general de la instalación y ha de considerarse igualmente con un Coef de simultaneidad.

2) Con la intensidad de calculo se entra en las tablas

MIEBT 004, 007 ó 017 y se elige la sección mínima de forma que

Ical ≤ Iadmisible 3)Con la sección de cable obtenida, se verifica que la

caída de tensión en la línea es inferior a lo especificado en reglamento, según lo indicado. Si la caída de tensión es mayor que la posible habrá que aumentar la sección a la inmediata superior de tablas.

40

La fórmula empleada para el cálculo de caida de

tensión será: TRIFÁSICOS MONOFÁSICOS

e= Caida de tensión en voltios. L=Longitud del cable en metros. Pcal= Potencia de cálculo. K= Conductividad (Cu=56; Al=35) S=Sección del conductor en mm2 U=Tensión de servicio en voltios. n= Número de conductores por fase. 4)Para el cálculo del conductor NEUTRO, habrá que

considerar el desequilibrio entre las cargas a cada fase y determinar si la sección del neutro tiene que ser igual a la de la fase o no.

5)El cálculo del conductor de protección a tierra se

calcula según tabla V de la MIEBT 017, En general, si la sección del conductor de fase es

menor de 16 mm2, se usará una sección igual a la del conductor de fase.

KSUnLPe CAL=

KSUnLPe CAL2

=

41

3.- EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO. DESCRIPCIÓN GENERAL DE UNA INSTALACIÓN,

Potencias a instalar Cables de alimentación a motores.

Cables de alumbrado. Cuadros de Mando y alimentación a Motores. Cuadros de Distribución. Cables de alimentación a C. Distribución. Cuadro General de Baja Tensión. Batería de Condensadores.

(EL EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO SE REALIZARÁ EN CLASE, ENTREGÁNDOSE COPIA DE LAS TABLAS INDICADAS EN LOS APARTADOS ANTERIORES)