Componentes de cuadros eléctricos para baja tensión



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INTRODUCCIÓN Y APLICACIONES

La complejidad de las líneas eléctricas encargadas de llevar la energía a todos los receptores de una instalación hace que existan una serie de puntos de bifurcación de líneas de donde parten otras, para cumplir cada una con una misión concreta. Este sistema necesita instalar en esos puntos de bifurcación todos los elementos necesarios para el correcto servicio, como aparatos de maniobra, control, protección, etc. que constituyen los cuadros.

Los cuadros eléctricos se pueden clasificar atendiendo a diversos aspectos.


  • Clasificación según su función:

- Cuadros de potencia: su principal misión es la distribución de energía hacia diferentes circuitos. Realizan también la función de protección de instalaciones.

- Cuadros de automatismo y control: su función es la de realizar las maniobras de un determinado proceso. Por ejemplo, realizan la conexión y desconexión de motores (cambiando de estrella a triángulo mediante contactores), de condensadores (para mejorar el factor de potencia cuando sea necesario), etc.

- De medida: dotados de aparatos de medida. Un ejemplo serían las centralizaciones de contadores que hay en las viviendas.




  • Clasificación según su disposición:




  • General : distribuye la energía a una serie de cuadros secundarios.

  • Secundario: recibe energía del cuadro general para distribuirla a otros circuitos.

  • Terciarios o incluso de más bajo nivel.



COMPONENTES DE CUADROS ELÉCTRICOS PARA BAJA TENSIÓN


En los cuadros eléctricos se pueden encontrar con una amplia gama de componentes, dependiendo de la función para la cual se destina el cuadro. A continuación se describe su función y características principales de los componentes que se encuentran habitualmente en los cuadros.




  1. Armario ( Figuras 2, 9 y fotografía 1 )

Sus elementos componen el armazón del cuadro. Éste debe estar dotado de suficiente rigidez y estabilidad para soportar los esfuerzos mecánicos producidos principalmente por el peso de los elementos (aparamenta, etc.) que se sitúan en él. Los armarios se pueden clasificar según:



  • Tamaño: sus dimensiones vendrán dadas por los elementos que aloja

  • Ensamblados en taller o no: los ensamblados en taller suelen ser de tamaño mediano o grande y viene por piezas que el electricista se encargará de ensamblar en el taller.

  • Puertas opacas o transparentes: los transparentes permiten ver parte del interior del armario desde el exterior

  • De metal o no metal: los no metálicos son normalmente de poliéster reforzado con fibra de vidrio y suelen utilizarse para tamaños pequeños o medianos.



  1. Perfiles

Son soportes para la aparamenta. Deben ser rígidos y resistentes a la corrosión, además de amagnéticos. Los principales materiales usados son el aluminio y el acero. En la figura 1 se pueden ver distintos tipos de perfiles de acero. Se aprecian las distintas geometrías que permiten colocar fácil y rápidamente los aparatos. Estas geometrías tienen unas medidas estándar según las normas EN 50035, 50022 y DIN 46277. Algunos perfiles vienen ya agujereados de fábrica para aligerar peso y ganar tiempo en el montaje ya que no hay que taladrarlos.



  1. Aparamenta




  • Interruptor automático

  • Interruptor magnetotérmico

  • Interruptor diferencial

  • Fusibles

  • Contactores

  • Relés

  • Otros




  1. Aparatos de medida




  • Amperímetro

  • Voltímetro

  • Vatímetro

  • Fasímetro: mide factor de potencia.

  • Otros




  1. Conductores




  • Embarrado: son pletinas de cobre o aluminio de sección rectangular. Sirven para distribuir la potencia en los cuadros. Dependiendo de la función del cuadro se distinguen distintos tipos de embarrados: embarrado general (ya sea de entrada o de distribución) y embarrados secundarios, que pueden ser de distribución o de salida.

En la figura 2 tenemos un embarrado de entrada que, mediante grapas de conexión, se conecta a otro sistema de embarrado (éste no es con conductores desnudos, sino con aislante) que llega a un interruptor automático general. Éste reparte la potencia al resto de interruptores mediante un embarrado secundario de distribución. En la parte baja del cuadro se ven los embarrados de salida apoyados sobre soportes aislantes.

En la figura 3 se aprecia con más detalle cómo pueden realizarse las conexiones entre barras: mediante grapas de conexión si las barras no están taladradas o perforadas o mediante tornillos cuando sí están perforadas.

En la figura 4 tenemos un pequeño embarrado de los que pueden ser utilizados como salida. Estas barras van apoyadas sobre soportes aislantes. Para embarrados más grandes se utilizan otro tipo de soportes. Se pueden ver en la figura 5. En la figura 6 se introducen otro tipo de aisladores para baja tensión. Estos tienen un casquillo roscado para fijar la pletina a él y éste a la estructura.

El número y sección de barras por fase vienen dados por la norma DIN 43671.



  • Pletina de puesta a tierra: sirven como punto común a todos los conductores de puesta a tierra del cuadro de modo que sea sencillo conectar éstos a la puesta a tierra de la instalación. En la figura 7 se aprecia cómo se realizan las conexiones a la pletina de tierra. Si la pletina está taladrada se colocan unos terminales a los cables de tierra y se conectan mediante un tornillo. Si la pletina no está taladrada se conecta directamente el cable (sin punta terminal) mediante conectores especiales.

  • Cables de conexión: se encargan del transporte de energía del embarrado general o de distribución a los distintos aparatos, ya sean aparamenta, aparatos de medida, etc. También conectan estos aparatos entre sí, tanto para el transporte de potencia como para realizar las operaciones de maniobra. Las secciones de los cables son diversas, pues depende de la corriente que circule por ellos.

  • Terminales: a pesar de que las conexiones se pueden realizar por contacto directo de una zona de un conductor con el punto de conexión normalmente se coloca un terminal para realizar dicha conexión. Este terminal va prensado al conductor para evitar un mal contacto o incluso que algún cable quede suelto. Se pueden encontrar de diversas formas y secciones , dependiendo del conductor y de la conexión a realizar. Así, tendremos terminales de horquilla, de cuchara, puntas terminales, etc. En la figura 6 se ve unos terminales de cuchara.




  1. Conexiones

Son los puntos de salida del cuadro y a los que se conectan las instalaciones o aparatos sobre los que tiene que actuar el cuadro. Estas bornas tienen una zona metálica sobre las que se realizan las conexiones y otra parte de material aislante. Ver esquina superior derecha de la figura 7.




  1. Canalizaciones

Son canales por donde discurrirán los cables que conectan los diversos aparatos. Tienen diferentes tamaños dependiendo del número de cables que llevará y de la sección de los mismos. Están hechas de materiales plásticos y tienen unas tapas para que, una vez realizado el cableado del cuadro, los cables no se vean. En la figura 7 se ve un detalle de canalización.




  1. Aisladores

Soportes realizados por materiales aislantes (normalmente polímeros) sobre los que se apoyan las pletinas que forman los embarrados. Tiene un casquillo de acero roscado para que sea sencilla la fijación de la pletina. También tienen una alta resistencia mecánica. Ya se han visto detalles de éstos en la figura 6.



  1. Transformadores de mando y de medida

Constituidos por conductores bobinados a un núcleo de material ferromagnético, son utilizados para modificar las características de tensión e intensidad de un circuito eléctrico a valores adecuados para los aparatos de medida y para los circuitos auxiliares de la instalación. Sus tamaños son diversos dependiendo de la potencia eléctrica a la que se trabaje. Ver figura 5.




FASES DEL MONTAJE

Desde que los planos del cuadro eléctrico a montar llegan al taller de montaje hasta que el cuadro es acabado se suceden diversas etapas. Un proceso de montaje habitual podría ser el siguiente:


1. El jefe de taller asigna a un operario el montaje. Entonces analizan los planos para saber todo el material que se va a necesitar y detectar posibles errores. Realizan un planteamiento de cómo van a estar dispuestos todos los aparatos y el material necesario. Si la disposición viene dada, se analizará si es posible esa disposición.
2. Replanteamiento: si por motivos de espacio o comodidad no es viable el montaje, se acordará con el cliente el cambio en esta disposición. Una vez acordado, ya puede comenzar lo que es el montaje en sí.
3. Montaje de armario: el armario puede estar ya montado o puede venir por piezas, con lo que sería necesario ensamblarlo, o sea, hacer la estructura del cuadro atornillando las diferentes piezas. Normalmente, se le quitarán las puertas para que no molesten durante el montaje del resto del cuadro.
4. Mecanizado de placa y piezas: serán los encargados de aguantar el peso propio de todos los constituyentes. Se toman medidas y se cortan los perfiles y los soportes de sujeción para ello se utilizan máquinas como la de la figura 8 que también mecaniza agujeros que sean necesarios y luego se hacen los correspondientes agujeros a los soportes, perfiles de sujeción y a las placas a donde irán atornillados (a veces no hay placas y se atornillan directamente a la estructura del armario). Podemos ver estos detalles en la figura 9.
5. Disposición de canalizaciones: se toman medidas, se cortan y se colocan los canales donde sea necesario.
6. Colocación de los aparatos eléctricos: como ya se tienen los soportes, colocamos en ellos todos los aparatos necesarios en la disposición que se había acordado. Aquí pondremos la aparamenta, bornas de conexión... Quizás sea necesario preparar soportes especiales para aparatos de mucho peso (transformadores de potencia, interruptores automáticos de alto poder de corte, seccionadores, etc.) Esto se hará con mucho cuidado y precisión porque la posición del aparato será importantísima para la estética del cuadro en caso de que el aparato sea accesible desde el exterior, con lo que tendrá que agujerear la puerta. Una mala posición del aparato con respecto al hueco en la puerta será inviable.
7. Preparación de los embarrados: primero se construirá el embarrado general. Se cortarán las barras de cobre y se les dará la geometría adecuada para distribuir la potencia a los aparatos donde sea necesario. Debido al grosor de las barras es difícil doblarlas y cortarlas, por lo que se utilizará una maquinaria especial, actualmente hidráulicas (ver figura 10). Ésta es una de las fases más costosas. Este embarrado se sujetará al armario mediante aisladores roscados y los tornillos necesarios.

Después se realizarán los embarrados secundarios. Estos serán más sencillos (ver figura 11). Se les taladrará agujeros para realizar las conexiones y se apoyarán en los soportes aislantes correspondientes.


8. Cableado: se trata de realizar todas las conexiones necesarias entre los componentes del cuadro. A los conductores se les dará la longitud adecuada. También hay que tener cuidado de que las conexiones entre aparatos se realicen mediante conductores de sección igual o mayor que la sección del conductor de la línea que alimenta los aparatos. En los extremos se colocarán los terminales o puntas y para que éstos no se suelten, se prensarán al cable con la herramienta necesaria. Se dispondrá el cable por la canalización y se realizará la conexión atornillando el terminal al punto necesario. Esta fase es importantísima puesto que un mal apriete del terminal o del tornillo podría dar lugar a averías, como cortocircuitos, con los peligros que esto conlleva.
9. Colocación de aparatos de medida: como tendrán que ser vistos desde el exterior del cuadro, se harán los agujeros correspondientes en la puerta del armario. Después se conectarán de la forma adecuada. Normalmente se utilizan fundas trenzadas (pág. 39) para canalizar los cables hacia los aparatos de medida sin que queden sueltos por el aire.
10. Colocación de carteles que indiquen sobre dónde actúa cada aparato de corte o que avisen del peligro.
11. Comprobación. Se alimenta el cuadro por su entrada y con un aparato se va comprobando conexión a conexión si están conectados al punto correcto. Si todo está perfecto, el cuadro ya está listo para salir del taller. Será llevado al lugar donde el instalador deba instalarlo.

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