Diseño de distribución y canalización de instalaciones

La comercialización de soluciones eléctricas y su práctica en el sector han alcanzado un nivel de expansión operativa, debido al respaldo normativo que fomenta el uso responsable de la energía eléctrica.

Por Luis Fernando Brizuela Castillo.

La cadena de obtención energética y sus procedimientos en el sector de la energía eléctrica están presentes en el mercado, con la actual promoción del concepto de calidad y vanguardia tecnológica.

Los procesos y técnicas de fabricación desarrollados por la industria en los últimos años han requerido garantizar la integralidad de nuevos dispositivos eléctricos, más seguros y amparados por una filosofía ambiental. Con respecto a esto y a las necesidades del sector, los tableros electrónicos se han convertido en el elemento idóneo para proporcionar soluciones de optimización aplicables en función de la logística, el control del ciclo energético y la seguridad estructural de las unidades mecánicas y sus secciones de comunicación para el desarrollo de la sistematización de distribución energética.

La relevancia de estos proyectos exige que los tableros de distribución eléctrica se prueben para certificar su funcionalidad en las dimensiones de seguridad y eficiencia en su campo de aplicación correspondiente.

Los tableros de distribución de baja tensión son idóneos para utilizarse en subestaciones y en zonas donde se aspire a tener un conjunto de interruptores con reguladores de cortocircuitos y sobrecargas, los cuales están destinados a alimentar y a proteger las exigencias eléctricas.

Estos sistemas forman parte esencial de toda red eléctrica y se fabrican para conducir hasta la orden de 4 mil amperes, así como para tolerar los niveles de corriente y tensión de la red eléctrica, por lo que pueden instalarse en interiores y exteriores.

Características constructivas
Los tableros de distribución están fabricados con estructuras de plancha de fierro LAF de hasta 3 mm, puertas, techo y tapas.

El grado de protección estándar es IP20 y se pueden confeccionar hasta con un grado de protección IP55 (para protegerlos contra el polvo y derrames de líquidos en cualquier dirección).

Todas las superficies metálicas son pintadas con dos capas de pintura de base anticorrosiva y dos capas de pintura de acabado color gris RAL7000, o el color especificado por el usuario, sometiendo las superficies metálicas a un proceso de arenado comercial.

La estructura está constituida por columnas y travesaños soldados entre sí para suministrar un alto grado de vitalidad mecánica. Los soportes son completamente modulares, lo que permite añadir nuevos compartimentos con el objetivo de ampliar la instalación en procedimientos futuros.

Las tapas laterales, posteriores y el piso son desmontables. El frente dispone de puerta frontal con rejillas de ventilación o con ventiladores, dependiendo de la cantidad de calor que se requiera disipar.

Cada puerta dispone de bisagras robustas y cerraduras tipo manija con llave que proporcionan hasta tres puntos de contacto con la estructura del tablero. Los equipos internos son colocados estratégicamente, de modo que brinden mayor facilidad para la instalación y el mantenimiento, así como para proporcionar un espacio de extrema seguridad a sus operadores.

Los tableros de distribución cuentan con un interruptor principal, zapatas generales y celdas de acoplamiento. Su diseño flexible permite alojar en su interior interruptores electromagnéticos y líneas de protección magnética contra los efectos de cortocircuito y sobrecarga.

Su diseño versátil permite albergar equipo de maniobra, protección, control, edición y señalización en baja tensión para ofrecer una amplia gama de aplicaciones dentro del sector industrial y comercial.

Especificaciones normativas y métodos de prueba
La armonía entre estos productos y la información emitida sobre distribución eléctrica ha permitido el desarrollo y la especialización de diversas normas, que en su aplicabilidad permiten la estandarización de un mejor control y monitoreo de los flujos eléctricos en campos de aplicación industrial, institucional y comercial.

Entre los elementos de carácter técnico, la NOM-001-SEDE-2005 establece las especificaciones y lineamientos que deben cumplir en su totalidad las instalaciones destinadas a la distribución eléctrica, en función de ofrecer las condiciones adecuadas de seguridad para los usuarios y sus propiedades, de modo que ofrezcan protección contra:

• Choques eléctricos
• Efectos térmicos
• Sobrecorrientes
• Corrientes de falla
• Sobretensiones

El cumplimiento de las disposiciones indicadas en esta norma debe garantizar el uso de la energía eléctrica de forma segura.

En las instalaciones eléctricas a que se refiere la NOM mencionada deben utilizarse materiales y equipos que cumplan con las pautas oficiales mexicanas y, a falta de éstas, con las políticas internacionales.

Para los efectos de esta norma, los materiales y equipos deben contar con un certificado expedido por un organismo que sustente la aprobación de los productos.

Espacio de trabajo

• En la parte frontal debe de existir un espacio libre de entre 80 y 120 cm (Tabla 110 16 a); si es necesario trabajar en la parte posterior y se tienen partes energizadas, el espacio debe de ser de 76 cm como mínimo.
• La altura mínima de los cuartos donde existan tableros debe de ser de 2 m
• Todos los equipos deben de estar marcados para protección
• Los tableros de altura mayor a 1.80 m deben de tener entradas por ambos lados
• Todas las partes metálicas deben de estar sólidamente puestas a tierra, incluyendo las puertas para las cuales se realizarán puentes
• La disposición de los conductores y de las barras conectoras deben ser adecuadas para evitar el sobrecalentamiento por efectos de inductividad
• El arreglo de las fases en las barras de sistemas trifásicos debe ser A, B y C, del frente hacia atrás, de arriba hacia abajo o de izquierda a derecha, vistas desde el frente del tablero o panel de alumbrado y control
• Espacio mínimo entre las barras colectoras aisladas: 200 mm, y 250 mm entre las no aisladas

Dadas las características del cobre y del aluminio, las conexiones eléctricas deben instalarse mediante conectores y unidades de presión bimetálicas, con extremos soldables apropiados para el material conductor.

Con respecto a la protección, se debe proveer a los equipos contra fallas a tierra de los sistemas en “Y” sólidamente puestos a tierra, con tensión eléctrica superior a 150 V, pero que no supere 600 V entre fases para cada dispositivo de desconexión de la acometida de 1 mil A nominales o más.

En un tablero de alumbrado y control, no se deben instalar más de 42 dispositivos de sobrecorriente alimentados de la misma barra conductora para circuitos derivados de alumbrado y aparatos eléctricos.

Ensambles de tableros de baja tensión
El tablero de baja tensión es un ensamble de gabinetes metálicos diseñado bajo las normas ANSI-CEMA, que aloja interruptores, incluyendo normalmente dispositivos de control, protección y medición, como relevadores, instrumentos y alambrados de control, y sirven principalmente para la industria pesada, donde la continuidad en el servicio se convierte en un aspecto crítico.

Aun cuando los tableros de baja tensión se utilizan como ensambles de distribución independientes, pueden ser incorporados en subestaciones secundarias, de tal manera que el equipo esté ubicado más cerca del punto de partida.

La NMX-J-580/1-ANCE-2006 establece las definiciones y las condiciones de servicio, los requisitos de construcción, características técnicas y pruebas para los ensambles de tableros de baja tensión. Su automatización avanzada está respaldada por políticas de calidad para garantizar la satisfacción de los usuarios y cumplir con las normas nacionales e internacionales.

Tableros de alumbrado y distribución en baja tensión. Para cumplir con las políticas eléctricas vigentes en el territorio, la NMX-J-118/1-ANCE-2000 establece las especificaciones mecánicas y eléctricas de su equipo envolvente, y sus métodos de prueba para lograr un funcionamiento seguro. Esta norma abarca tableros de hasta 600 V para lugares no peligrosos y de frente muerto.

Tableros de distribución de fuerza en baja tensión. La NMX-J-118/2-ANCE-2007 delimita los lineamientos que deben cumplir los tableros de distribución en sus secciones, interiores y envolventes de frente muerto para tensión nominal de hasta de 600 V.

Tableros de servicios propios. Entre los estatutos de la CPTT SDLS-02/89, se incluyen las especificaciones técnicas para los tableros de corriente alterna y directa que utiliza la Comisión Federal de Electricidad para la alimentación de las cargas que integran los servicios propios de las subestaciones de 230, 115, 69, 34.5, 23.8 y 13.8 kV.

Los tableros de corriente alterna están diseñados para operar en un sistema trifásico de cuatro hilos, con neutro sólidamente puesto a tierra (aterrizado), con tensión nominal de 480-220/127 V C.A., clase de aislamiento de 600 V y frecuencia de 60 Hz.

Los tableros de corriente directa operan en un sistema de dos hilos (positivo y negativo aislados de tierra), con tensión nominal de 125 V C.D.; no obstante, están diseñados para operar hasta en una tensión de 250 V C.C.

El incremento de temperatura no debe exceder de 65 °C sobre una temperatura ambiente de 40 °C; por lo que todos los interruptores deben de ser termomagnéticos atornillables. La lámina de la estructura debe de ser calibre 12; los paneles laterales y otras barreras pueden ser calibre 14.

Soluciones inteligentes
La energía eléctrica debe distribuirse en función de que viaje desde su punto de partida (compañía suministradora), hasta los equipos destinados a la transformación de la energía eléctrica en un recurso de utilidad.

Actualmente, las soluciones inteligentes en baja tensión proveen el más alto nivel de confiabilidad, anticipándose a las eventualidades durante su procesamiento, evitando la reducción del flujo energético y las paradas indeseables por fallas en los equipos.

Ventajas de un tablero integral de emergencia
•   Ahorro en la compra de interruptores para poder realizar la transferencia y tener protegidos los equipos
•   Ahorro en cableados y canalizaciones al realizar menos de la mitad de las conexiones
•   Ahorro en espacio de la subestación al tener menos equipos
•   Mayor confiablidad del sistema al tener menos puntos de conexión y de posible falla

Concentración de medidores autosoportada
Instalación
(Tiempo aproximado de ejecución y conexión: de 3 a 4 semanas)

Construcción de un muro donde se colocarán los equipos
•   Aplanado de muro
•   Pintura y terminado del muro
•   Colocación de las bases de medición
•   Colocación de interruptores termomagnéticos o interruptores con fusibles
•   Instalación de ductos y tuberías
•   Instalación de la caja de barras
•   Cableado y conexión de los alimentadores
•   Fabricación e instalación de las puertas de protección

Clasificación de los tableros de baja tensión

 a) Tableros tipo panel
Son los tableros de montaje en pared, sea empotrados o sobrepuestos, que se caracterizan por tener un panel o platina en la que se montan las barras, conectores, aislantes y demás elementos que permiten hacer la distribución eléctrica.

b. Tableros tipo autosoportados
Tienen una rígida estructura metálica sobre la que se instalan todos los elementos que permiten la distribución eléctrica.

c. Tableros de alumbrado
Son gabinetes más robustos que se caracterizan por su amplitud en los centros de carga; por tanto, ofrecen mayor área para colocar los conductores de acometida y derivados. Se utilizan para distribuir la energía en bodegas, naves industriales, piso de ventas, estacionamientos, oficinas, escuelas, etcétera.

d. Tableros inteligentes de alumbrado
Los circuitos de alumbrado representan aproximadamente 25 % de la facturación de cualquier inmueble; por tanto, son una excelente oportunidad de implementar ahorro de energía mediante el encendido y apagado de las lámparas a partir de la autoprogramación.

e. Tableros de aislamiento para hospital
Denominados también “sistema eléctrico aislado no aterrizado”, este tipo de equipos tiene el principal beneficio de monitorear el aislamiento del sistema para evitar las fugas de corriente y brindar una máxima continuidad de servicio.

La ejecución de las normas se refleja en la optimización y rentabilidad de un proyecto eléctrico en la industria; el uso de una instalación de distribución eléctrica que no cumple con los requerimientos normativos de fabricación y ensayo puede arriesgar la estabilidad de su infraestructura, la integridad de sus componentes y la seguridad de sus operados.
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Luis Fernando Brizuela Castillo
Ingeniero Industrial egresado de la Universidad Panamericana. Certificado en Obras Electromagnéticas en Redes de Distribución. Actualmente, es director General de Electrical Support, laborando como responsable de los tableros de distribución y control, concentraciones de medidores, bancos de capacitadores y centros de control de motores para clientes del interior de la República y a escala internacional.