TEMA 13: Diseño y construcción de cuadros eléctricos. Tipología y características de los cuadros eléctricos. Envolventes y materiales auxiliares. Planos de montaje y conexionado. Mecanizado de envolventes, montaje y conexionado de elementos. 1.- Introducción 2.- Características de un cuadro 2.1.- Características eléctricas nominales 2.2.- Grado de protección de las envolventes 2.2.1.- Código IP 2.2.1.- Código IK 2.3.- Características constructivas 3.- Clasificación de los cuadros eléctricos 3.1 Según tipología de construcción 3.2 Según diseño externo 3.3 Según condiciones de instalación 3.4 Clasificación funcional 4.- Envolventes y materiales auxiliares. 4.1.- Aspectos constructivos 4.2.- Elementos de cableado y conexión 4.3.- Elementos para la climatización 4.4.- Elementos auxiliares 4.5.- Compartimentación 4.6.- Entrada de cables 5.- Diseño y construcción de cuadros eléctricos 5.1.- Elección de la envolvente 5.2.- Planos de montaje y conexionado 5.3.- Mecanizado de envolventes, montaje y conexionado eléctrico 5.3.1 Tipo cofre para automatismos 5.3.2 Cuadros de distribución 5.4.- Verificaciones 6.- Bibliografía 7.- Conclusiones 1.- INTRODUCCIÓN Un cuadro eléctrico es una combinación de varios dispositivos de protección y maniobra, agrupados en una o más cajas adyacentes (columnas). En un cuadro es posible distinguir las siguientes partes: - una caja, denominada envolvente conforme a las normas (y cuya función es el soporte y la protección mecánica de los componentes que alberga) - el equipamiento eléctrico, formado por los aparatos, las conexiones internas y los terminales de entrada y salida para la conexión a la instalación. Como todos los componentes de un sistema eléctrico, los cuadros también deben cumplir las normas correspondientes. Los cuadros eléctricos de nueva construcción deben ajustarse a las normas UNE EN 61439-1 y UNE EN 61439-2. Estas definen la construcción de conjuntos de aparamenta de baja tensión y su inspección, y especifican las responsabilidades de las partes implicadas, diferenciando entre las funciones del fabricante original (fabricante de las envolventes) y las del fabricante del conjunto (constructor del cuadro). 2.- CARACTERÍSTICAS DE UN CUADRO 2.1.- CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS NOMINALES Tensión nominal (Un). Valor nominal máximo de tensión de CA o CC, a la cual el circuito o circuitos principales del cuadro están diseñados para conectarse. En circuitos trifásicos es la tensión entre fases. Tensión nominal de aislamiento (Ui). Valor de tensión del circuito de un cuadro al que hacen referencia las tensiones de prueba (rigidez dieléctrica) y las distancias de aislamiento superficiales. La tensión nominal de cada circuito no deberá superar la tensión nominal de aislamiento. Tensión nominal soportada a impulsos (Uimp). Valor máximo de un impulso de tensión que el circuito de un cuadro puede resistir en condiciones específicas y al cual hacen referencia los valores de las distancias de aislamiento en aire. Debe ser igual o mayor que los valores de las sobretensiones transitorias que se producen en el sistema en el cual se instala el cuadro. Intensidad nominal del cuadro (InA). La corriente máxima que un cuadro puede resistir, siempre que se cumplan los límites de sobretemperatura indicados por la norma. Intensidad nominal de un circuito (InC). Es el valor de corriente que puede ser transportado por un circuito sin que la sobretemperatura, de las diversas partes del cuadro, supere los límites especificados por la norma. Intensidad nominal de pico admisible (Ipk). Valor pico de la corriente de cortocircuito declarado por el fabricante del cuadro que este es capaz de resistir en las condiciones especificadas. Frecuencia nominal. Valor de frecuencia al cual se hace referencia en las condiciones de funcionamiento. 2.2 GRADO DE PROTECCIÓN DE LAS ENVOLVENTES La envolvente de un cuadro protege el material de su interior contra las influencias externas, así como contra los efectos nocivos de impactos mecánicos. También protegen a las personas contra el acceso a partes peligrosas. Al nivel de protección de dicha envolvente se le denomina grado de protección. Existen dos tipos de grado de protección, cada uno de ellos con un sistema de codificación diferente, el código IP y el código IK. 2.2.1.- CÓDIGO IP El código IP indica el grado de protección proporcionado por la envolvente contra el acceso a partes peligrosas, contra la introducción de objetos sólidos extraños y contra la entrada de agua. Está constituido por las letras IP seguidas de dos cifras características y una letra adicional cuyo uso es opcional. Por ejemplo IP65B, significaría: - 1ª cifra característica (de 0 a6): entrada de cuerpos sólidos extraños. En este caso, 6 significa totalmente estanco al polvo. - 2ª cifra característica (de 0 a 8): entrada de agua. En este caso, 5 significa protección frente a chorros de agua en cualquier dirección sobre la envolvente. - Letra adicional (opcional): informa sobre la accesibilidad de determinados objetos o partes del cuerpo a las partes peligrosas en el interior de la envolvente. En este caso, B significa protección frente a los dedos u objetos análogos que no excedan de una longitud de 80 mm. 2.2.2.- CÓDIGO IK El código IK indica el nivel de protección que proporciona la envolvente al equipo contra daños causados por impactos mecánicos. Está constituido por las letras IK seguidas de un número de cero a diez, expresado con dos dígitos, y donde IK00 sería el grado mínimo, sin protección contra impactos, e IK 10 el grado máximo, que protege contra una energía de impacto de 20 julios. 2.3.- CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS Las características constructivas dependerán del tipo de cuadro y están reguladas por normativa. Como ejemplo, los conjuntos de baja tensión para obras, llamados comúnmente “cuadros de obra”, deben cumplir la norma UNE-EN 61439-4 (Conjuntos de Aparamenta de Baja Tensión, Conjuntos para obras), y el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en su Instrucción técnica Complementaria número 33 (Instalaciones provisionales y temporales de obras). Un breve resumen de las características constructivas de estos cuadros sería: – Todas las bases de corriente tipo industriales, bases tipo “Cetac”, deben incorporar un enclavamiento mecánico de seguridad. – La IP de todo el conjunto será como mínimo IP45; pero teniendo en cuenta que muchos equipos terminan instalándose a la intemperie, es recomendable recurrir al grado de protección IP65. – Los conjuntos provisionales de obra deben integrar el limitador de sobretensiones transitorias según las tablas de selección establecidas. – El grado de protección IK de las envolventes deberá ser como mínimo 08 y doble aislamiento clase II. – Seta de emergencia asociada a una bobina de disparo sobre el magnetotérmico general. – Protección contra los contactos indirectos de 30mA tipo AC, 300mA en caso de grúa. – Protección térmica y magnética. – Además, todos los equipos deben de incorporar la documentación reglamentaria, esquemas unifilares, normativa y placa de características. 3.- CLASIFICACIÓN DE LOS CUADROS ELÉCTRICOS Los cuadros eléctricos se pueden clasificar en función de los siguientes criterios: - tipología de construcción - diseño externo - condiciones de instalación o función realizada. 3.1 Según tipología de construcción De acuerdo con la tipología de su construcción, la norma IEC 61439-1 distingue entre cuadros de tipo abierto y de tipo cerrado. - Cuadro de tipo cerrado. Un cuadro es cerrado cuando está rodeado por paneles protectores por todos sus lados con el fin de proporcionar un determinado grado de protección IP contra el contacto directo. Los cuadros destinados a su instalación en entornos comunes deberán ser del tipo cerrado. - Cuadro de tipo abierto. Un cuadro, con o sin cubierta frontal, en el que las piezas con tensión del equipo eléctrico son accesibles. Estos cuadros solamente pueden ser utilizados en lugares donde que sean accesibles únicamente para personal cualificado. 3.2 Según diseño externo Desde el punto de vista del diseño externo, los cuadros se dividen en: - Tipo armario (columna). Se utilizan para grandes equipos de distribución y control; los cuadros multi-armario (imagen), formados por varios armarios unidos mecánicamente, se forman combinando varios cuadros de tipo armarios adyacentes. - Tipo pupitre. Se utilizan para controlar maquinas o instalaciones complejas en la industria mecánica, siderometalúrgica o química. - Tipo caja. Destinados a su instalación en un plano vertical (pared), sea sobresaliendo o empotrado; estos cuadros se utilizan principalmente para la distribución en departamentos o áreas en entornos industriales o del sector servicios. Tipo multicaja. Una combinación de cajas, cada una de las cuales alberga una unidad funcional que puede ser un interruptor automático, un arrancador o un conector - acompañado de un interruptor automático de bloqueo o protección. De este modo se crea una serie de compartimentos, unidos mecánicamente entre sí con o sin una estructura de soporte común. 3.3 Según condiciones de instalación En función de las condiciones de instalación, los cuadros pueden dividirse en: - Cuadro para instalación en interior. Cuadro diseñado para su uso en lugares donde se cumplen las condiciones de servicio normales para uso en interior, especificados en la norma IEC 61439-1. - Cuadro para instalación en exterior. Cuadro diseñado para usar en lugares donde se cumplen las condiciones de servicio normales para uso en exterior, especificados en la norma IEC 61439-1. - Cuadro fijo. Cuadro diseñado para ser fijado en su lugar de instalación, sobre el suelo o una pared, por ejemplo, y para ser utilizado en ese lugar. - Cuadro móvil. Cuadro diseñado para ser fácilmente trasladado de un lugar a otro. 3.4 Clasificación funcional Dependiendo de las funciones a las cuales están destinados, pueden clasificarse en los siguientes tipos: - - - - Cuadros Primarios de Distribución o Cuadros Generales de Baja Tensión, se encargan de hacer la distribución de la energía desde un Centro de Transformación o un generador hasta un Cuadro de Distribución secundario. Cuadros secundarios de distribución, destinados a la distribución de la energía, se pueden encontrar en numerosos lugares, como por ejemplo hospitales, fábricas, locales comerciales, etc. Cuadros de control de motores, destinados al control y la protección centralizada de motores. Por esta razón incluyen el equipo coordinado de maniobra y protección relevante, así como equipos de control auxiliar y señalización. Cuadros de control, medición y protección, compuestos normalmente por pupitres que contienen principalmente equipos para el control, maniobra y medición de instalaciones y procesos industriales. Cuadros integrados a la máquina. Los cuadros integrados, también denominados cuadros de automatización, se asemejan a los anteriores desde el punto de vista funcional; están destinados a actuar como interfaz entre la fuente de alimentación y el operador. La serie de normas IEC 60204 establece otros requisitos para cuadros que forman parte integral de la máquina. - Cuadros para obras. Los cuadros para obras tienen distintos tamaños, desde unidades sencillas con una toma hasta cuadros de distribución en envolvente metálica o en material aislante. Estos cuadros normalmente son móviles o transportables. 4.- ENVOLVENTES Y MATERIALES AUXILIARES. - 4.1 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Todas las envolventes están constituidas por los elementos de tipo genérico que se describen a continuación: - Armadura. La armadura ha de tener una gran resistencia mecánica para soportar condiciones adversas agresivas. Es aconsejable que esta sea desmontable para facilitar su instalación y transporte. Además debe permitir fijar el chasis para la sujeción de los elementos eléctricos, sin necesidad de colocar las paredes y tapas, de esta forma, el revestimiento se realiza una vez terminados todos los trabajos eléctricos y de mecanizado. - Revestimiento. Está formado por los diferentes paneles, metálicos o de material plástico, que cubren la armadura del cuadro. Pueden ser fijos o abatibles. Los primeros se atornillan directamente a la estructura y necesitan herramientas para su colocación. Los segundos poseen un sistema de anclajes y bisagras que permite su retirada, de forma sencilla, para operaciones de mantenimiento en el interior. El grado de protección, IP-IK, dependerá directamente del tipo de revestimiento. - Soportes para la fijación mural. En cuadros de poco peso, la fijación mural se realiza por inserción de tornillos en los orificios del fondo destinados a tal fin. Cuando el peso del cuadro es elevado, la fijación se realiza por soportes especiales que el fabricante suministra. Estos se atornillan a la pared antes de colgar el cuadro. - Tapas. Las tapas tienen como misión ocultar las conexiones eléctricas del interior y dejar al descubierto los elementos de acción, para que el operario pueda maniobrar sobre ellos. Pueden ser de material plástico o metálicas. - Puertas. Sirven para cerrar el armario, evitando el acceso de personas no autorizadas a los aparatos eléctricos del interior. La existencia de elementos de indicación óptica internos, pilotos, aparatos de medida, lámparas, etc., exige utilizar puertas de tipo transparente. A todas las puertas se les puede acoplar una cerradura. - Chasis. Es la parte metálica de los cuadros donde se fijan los aparatos eléctricos. Puede ser fijo o extraíble (como el de la imagen), siendo este último el que más flexibilidad aporta a los trabajos de montaje, permitiendo realizar los trabajos eléctricos de forma independiente a los relacionados con su fijación mural. En algunas envolventes el chasis puede ser regulado a diferentes niveles de profundidad, para adaptarlo a las necesidades de la instalación. - Perfiles. El perfil o carril es una pletina doblada que se utiliza para la fijación elementos en cuadros eléctricos. Se fija en el fondo del armario, o en el chasis, con remaches, tornillos o piezas especiales. En el mercado se pueden encontrar diferentes tipos de perfiles, como los perfiles simétricos, los asimétricos, y los perfiles cuadrados. Perfil Simétrico Perfil Asimétrico Perfil Cuadrado - Tejado y Zócalo. El tejado es un elemento metálico, de forma inclinada, que cubre por completo la parte superior del cuadro y que evita la entrada de agua de forma vertical. Es obligatorio siempre que el cuadro se encuentre instalado en el exterior. Por el contrario el zócalo permite elevar el armario unos centímetros sobre el suelo. Generalmente se utiliza en cuadros tipo cofre, de instalación mural para que sean apoyados directamente sobre el suelo. - Placas. Son utilizadas como fondo en armarios tipo cofre para alojar elementos de automatismos, tanto cableados como programados. Pueden ser lisas (de material plástico o metálico), perforadas (no necesitan mecanizado, a diferencia de las anteriores), o universales. - 4.2.- ELEMENTOS DE CABLEADO Y CONEXIÓN Los elementos para el cableado y conexión permiten realizar la unión eléctrica entre los aparatos eléctricos del interior del cuadro y los situados en el exterior. - Regletero. Es la parte del cuadro donde se encuentran las regletas o bornes de conexión. Se fijan en perfiles normalizados con pestañas tipo clip. La conexión de los cables es lateral y su fijación se realiza desde la parte superior con los tornillos de apriete. La elección del color de las regletas se hace en función del tipo de conductor, azul para el neutro y verde-amarillo para el conductor de protección. - Tiras de bornes. Los conductores de neutro y protección pueden tener bornes con múltiples agujeros para conectar a ellos cables de diferentes secciones. Generalmente se presentan sin aislar, aunque es posible la colocación de una tapa protectora. Los cuadros pequeños suelen tener una tira de bornes fija en la propia caja, destinada a la conexión del conductor de toma de tierra. Los armarios mayores permiten la fijación de bornes en perfiles normalizados o sobre soportes especiales. - Sistemas de conexión rápida. Cada vez están más extendidos los elementos de conexión rápida en aparatos y bornes para cuadros. Estos permiten fijar los conductores sin herramientas, por simple presión. Así, el tiempo empleado en los trabajos de montaje y mantenimiento se reduce considerablemente. - Peines. Son piezas longitudinales que se utilizan para conectar varios elementos de protección, como magnetotérmicos o interruptores de caja moldeada, sin utilizar cables. Están formados por piezas de cobre, que puentean elementos comunes entre un grupo de aparatos, por ejemplo las fases de entrada en los aparatos de protección de un sector. - Bornes de reparto de inserción directa. Permiten realizar la conexión de cables sin tornillo. Cada orificio solamente admite un conductor, bien de tipo flexible o rígido sin puntera. Se sitúan sobre perfil normalizado y su aspecto es similar a los bornes de los regleteros. - Canaletas. Se utilizan para fijar los conductores eléctricos que no superen los 10 mm2 de sección, por el interior del cuadro, sin elementos auxiliares de sujeción. El reparto de cables, a los diferentes aparatos y regletas, se hace por las perforaciones realizadas en sus laterales. Su fijación al cuadro se realiza por remaches o tornillos. - Embarrados. Son los encargados de suministrar la energía eléctrica al cuadro. Están formados por un determinado número de barras que dependerá del sistema de alimentación así, por ejemplo, un sistema trifásico con neutro dispondrá de cuatro barras, tres para las fases y una para el neutro. Las dimensiones de las barras estarán en relación directa con la potencia que suministrará el cuadro a la instalación. - Bornes de entrada y salida. Si el cuadro posee embarrado, la entrada de cables se puede hacer directamente sobre él. Si no dispone de este sistema, los cables de entrada se conectarán sobre un borne especial escalado, formado por pequeñas barras de cobre apoyadas sobre soportes aislantes. 4.3.- ELEMENTOS PARA LA CLIMATIZACIÓN Las elevadas temperaturas, generadas en gran medida por el calor de los propios aparatos del interior del cuadro, pueden provocar el calentamiento excesivo de los elementos y su posterior destrucción. Las bajas temperaturas pueden producir la formación de agua por condensación y, en algunos casos, hielo en el interior que afectaría gravemente al aparellaje del cuadro. Dependiendo de las características del armario y el lugar en el que esté instalado, la gestión de su temperatura, puede realizarse de forma natural o forzada. - Climatización natural. Consiste en instalar adecuadamente elementos pasivos en el interior y paredes del armario, para conseguir la climatización por convención natural. Estos pueden ser: o o - Ventanas y rejillas de ventilación. Se utilizan en todos los armarios que necesiten ventilación, tanto forzada como pasiva. Se colocan en caras opuestas para favorecer la ventilación natural. Techo de ventilación. Mejora la ventilación natural o forzada del cuadro. Se instala sobre la parte superior del armario, apoyado directamente sobre la armadura. Si se desea aumentar el grado de protección IP, se ha de colocar un filtro entre el armario y el techo. Climatización forzada. En aquellos armarios en los que la climatización por convención natural no sea suficiente, deberá utilizarse la climatización forzada con elementos del tipo: o Resistencias calefactoras. Permiten elevar la temperatura del cuadro, evitando la condensación interior cuando la temperatura externa es muy baja. Pueden ser de montaje horizontal o vertical, con aletas de aluminio o en forma de horquilla. Su alimentación se realiza en el interior del cuadro directamente a la red de 230 V. Las resistencias no se instalarán cerca de los demás aparatos del cuadro, para evitar su calentamiento por proximidad. o Ventiladores. Permiten la ventilación forzada en el interior del cuadro. Son necesarios en armarios cuya temperatura interior es elevada. o Termostatos. Regulan la temperatura interior del cuadro, gestionando el funcionamiento de las resistencias calefactores y/o ventiladores. 4.4.- ELEMENTOS AUXILIARES Los elementos auxiliares no modifican las características técnicas de las envolventes, pero aumentan sus prestaciones, haciendo más cómodos los trabajos de mantenimiento y reparación. Suelen ser: - Iluminación, para facilitar la visualización del interior. Se hace obligatoria en aquellos casos en los que el cuadro se encuentra situado en lugares oscuros, que dificultan las tareas de mantenimiento. - Portadocumentos. Es un bolsillo metálico, o de material plástico, que se añade a la puerta del cuadro por el interior. Sirve para alojar los esquemas eléctricos y la documentación técnica. - Portaetiquetas. De la misma forma que el referenciado de cables y regletas permite la rápida identificación de los conductores, el etiquetado de los elementos, en la puerta del cuadro, es aconsejable cuando el número de estos es elevado. Los portaetiquetas permiten la representación de textos y símbolos sobre una banda de papel protegida con una tapa transparente. La fijación al armario se hace por tornillos o por cintas adhesivas de doble cara. 4.5.- COMPARTIMENTACIÓN En muchos casos es necesaria la separación, a diferentes niveles, de las unidades funcionales que intervienen en un armario. Esta operación recibe el nombre de compartimentación y tiene como misión evitar los siguientes efectos: • Contactos indirectos con las partes adyacentes en tareas de mantenimiento y reparación. • El riesgo de la creación de corrientes de defecto. • Entrada de cuerpos extraños de unas unidades en otras. La norma UNE-EN 60439.1 establece cuatro formas diferentes de compartimentación: • Forma 1: no existe compartimentación. • Forma 2: la unidad funcional del embarrado es separada de las demás. • • Forma 3: la unidad funcional del embarrado y todas las demás unidades que intervienen en el cuadro están separadas entre sí. Forma 4: idéntica a la anterior, pero separando incluso los bornes de salida y entrada. 4.6.- ENTRADA DE CABLES La llegada y salida de conductores en el armario dependerá del tipo de canalización utilizada, tubos de plástico o acero, canaletas, bandejas de cables de montaje superficial, etc. Se ha de prestar especial atención en mantener el grado de protección IP, con cualquiera de los métodos empleados. Los accesorios para la unión de canalizaciones con las envolventes más frecuentemente empleados son: - Unión de tubos. La fijación de tubos al cuadro se realiza por los elementos llamados prensaestopas, que son piezas metálicas, o de material plástico, que se alojan en orificios, previamente realizados, en los laterales de los cuadros, con una tuerca de gran tamaño. - Unión de canaletas y bandejas. La llegada de canaletas y bandejas se realiza con piezas terminales que permiten mantener el grado de protección IP del cuadro. Estas se fijan en los laterales con tornillos o remaches. 5.- DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CUADROS ELÉCTRICOS Generalmente el diseño de cuadros eléctricos de cualquier potencia se realiza mediante software que los fabricantes de material eléctrico ponen a disposición de los clientes, como por ejemplo el software XLPRO³ 6300 de LEGRAND. La base de datos contiene todos los productos Legrand relacionados con los cuadros de distribución, así como sus características y precios. El software determina automáticamente las envolventes que se necesitan y la disposición del cuadro en función de los equipos y sistemas de distribución que se vayan a instalar y la gran variedad de parámetros personalizables. La interfaz gráfica y el diseño modular lo hacen especialmente fácil de utilizar y permiten adaptarlo a distintas formas de trabajar. 5.1.- ELECCIÓN DE LA ENVOLVENTE Los pasos a seguir para elegir un cuadro eléctrico son los siguientes: 1. Elegir el grado de protección más adecuado en función de la aplicación a la que se destine dicho cuadro y la normativa que le afecte. 2. Obtener la superficie útil necesaria en función de la superficie individual de cada elemento que se ubicará en el interior del cuadro. Para ello hay que consultar los datos de superficie útil de la aparamenta a emplear, suministrados por los fabricantes de esta. 3. La superficie obtenida se multiplica por un coeficiente corrector, para tener en cuenta los elementos auxiliares de conexión. Estos coeficientes son: a. 2,2 si la superficie obtenida es menor o igual a 34,2 dm2. b. 2,5 si es mayor que 34,2 dm2. 4. En función del valor obtenido anteriormente, se elige el tipo de cuadro: a. Si la superficie es menor 51 dm2, se elige tipo cofre b. Si es mayor que 51 dm2, se elige tipo armario 5. Se elige un cuadro de dimensiones acordes a la superficie obtenida, consultando catálogos de fabricantes de envolventes. 6. Se elige un panel, perforado o no, y del material adecuado al tipo de cuadro elegido. 7. Se selecciona el tipo de cable con la sección adecuada 5.2.- PLANOS DE MONTAJE Y CONEXIONADO Los planos son la representación gráfica del proyecto y comprende los dibujos, esquemas, figuras, perspectivas necesarias para llegar a una comprensión visual del conjunto. En los planos están implícitos los resultados de los cálculos e indican lo qué hay que construir, montar, instalar, etc. Es necesario recordar, que los Planos junto con el Pliego de Condiciones son vinculantes, ya que pasan a formar parte del Contrato de Obras entre la Propiedad y el Contratista, y por tanto tienen fuerza legal, prevaleciendo sobre otros documentos del proyecto en caso de discrepancia. Las Órdenes de Trabajo para el montaje de un cuadro son carpetas con un número de identificación que corresponde al cuadro en cuestión de un proyecto en concreto. En su interior contienen la documentación necesaria para llevar a cabo el montaje de dicho cuadro. Esta documentación incluye: - Listado de materiales necesarios para el montaje - Los planos que sean necesarios para tal fin, que por lo general son: o Esquemas de mando o Esquemas de potencia o Planos de situación de los elementos en el cuadro o Planos de regleteros o Planos de mangueras o Planos de mecanizado A destacar sobre estos planos lo siguiente: - Referenciado de bornas en los borneros: o Circuito de control. En cada grupo de bornas, la numeración es creciente de izquierda a derecha y de 1 a n. o Circuito de potencia. Se utiliza el siguiente referenciado: alimentación: L1 - L2 - L3 - N - PE, hacia un motor: U - V - W ; K - L - M, hacia resistencias de arranque: A - B - C, etc. - Representación del circuito de potencia. o Las líneas horizontales de la parte superior del esquema representan la red. Los distintos motores o aparatos receptores se sitúan en las derivaciones. o Es posible representar el circuito de potencia en forma unifilar o multifilar. La representación unifilar sólo debe utilizarse en los casos más simples, por ejemplo, arrancadores directos, arrancadores de motores de dos devanados, etc. o Contactos principales de potencia. La referencia de sus bornas consta de una sola cifra, de 1 a 6 en aparatos tripolares, y de 1 a 8 en aparatos tetrapolares. Las cifras impares se sitúan en la parte superior y la progresión se efectúa en sentido descendente y de izquierda a derecha. - Representación de los circuitos de control y de señalización. o El esquema de control se desarrolla entre dos líneas horizontales que representan las dos polaridades. o Las bobinas de los contactores y los distintos receptores, lámparas, avisadores, relojes, etc., se conectan directamente al conductor inferior. o Los órganos restantes, contactos auxiliares, aparatos externos de control (botones, contactos de control mecánico, etc.), así como las bornas de conexión, se representan sobre el órgano controlado. o Para que el esquema sea más claro, las letras y las cifras que componen las referencias identificativas que especifican la naturaleza del aparato se inscriben a la izquierda y horizontalmente. En cambio, el marcado de sus bornas se escribe a la izquierda pero de manera ascendente. o o Contactos auxiliares: Las referencias constan de dos cifras. La primera cifra indica el número de orden del contacto en el aparato. Dicho número es independiente de la disposición de los contactos en el esquema. El número 9 y el 0, quedan reservados para los contactos auxiliares de los relés de protección contra sobrecargas. La segunda cifra indica la función del contacto auxiliar: 1-2 Para el contacto normalmente cerrado, 3-4 Para el contacto normalmente abierto, 5-6 Para el contacto normalmente cerrado de función especial (temporizado, de disparo de un relé de prealarma, etc.). 7-8 igual que el 5-6, pero normalmente abierto. El esquema de control incluye un referenciado numérico de cada línea vertical. Las referencias numéricas de los contactos (referencias cruzadas) se sitúan en la parte inferior de los mandos de control que los accionan (por ejemplo, bobinas de un contactor), e incluyen el número de la línea vertical en la que se encuentran estos contactos. En caso de ser necesario, se especifica el folio del esquema. 5.3.- MECANIZADO DE ENVOLVENTES, MONTAJE Y CONEXIONADO ELÉCTRICO Una vez elegidos los materiales, se pasa a la construcción del cuadro. Las envolventes se mecanizan teniendo en cuenta los planos de situación. Para detallar el proceso de construcción se diferencian dos tipos de armarios: - Tipo cofre para automatismos - Tipo cuadros de distribución 5.3.1 TIPO COFRE PARA AUTOMATISMOS 1. Inicialmente se mecaniza la puerta para la colocación de instrumentos de medidas, de maniobra o protección, y los laterales para la entrada de cables por tubos o canaletas. 2. Sobre la placa de fondo, se colocan las canaletas o brazaletes para la fijación de cables, además de los raíles para los aparatos y regleteros. 3. Se fijan todos los elementos que intervienen en el cuadro, tanto los de la tapa como los de la placa. 4. Con la placa del cuadro, se realiza el cableado entre los elementos que esta contiene. 5. Seguidamente se coloca en el interior y se cablean los elementos de la puerta, entre sí y con los del interior. 6. La puerta será puesta a masa con una malla plana de cable desnudo trenzado, lo más corta y ancha posible. Fijación de la malla de masa. 7. Para realizar correctamente el cableado, se tiene en cuenta que los conductores eléctricos no pasen por la parte superior de los aparatos, o realicen cruces innecesarios, que dificulten su extracción en las tareas de mantenimiento. La mejor forma de cablear es realizar las salidas de cable en vertical desde las canaletas superior e inferior. La salida de cable en horizontal solamente se realizará en aquellos casos que sean absolutamente necesario. Entrada y salida de cables en la canaleta. Nota: Al hablar de cableado, se hace referencia tanto a la conexión de conductores eléctricos entre bornes de aparatos, como a la colocación de punteras y su numeración con anillas alfanuméricas. 5.3.2 CUADROS DE DISTRIBUCIÓN 1. En este tipo de cuadros el mecanizado se limita a realizar los orificios para la entrada de cables, por tubo o canaleta, ya que generalmente las tapas están pretroqueladas y el chasis tiene instalado los raíles normalizados para los aparatos eléctricos. 2. Los interruptores automáticos de caja moldeada son instalados en los soportes adecuados que el fabricante de la envolvente proporciona. 3. Si el armario tiene embarrado, se fija sobre unidad funcional de destino. 4. Los aparatos de maniobra y protección se colocan sobre raíles o piezas de sujeción de la envolvente. 5. El cableado se realiza una vez que han sido fijados todos los elementos al chasis, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: a. Todos los conductores llevarán terminales o punteras adecuadas a sus secciones. Diferentes tipos de conexiones con terminales y punteros. b. Si no existen canales de fijación o brazaletes, se hacen mazos de cables con bridas o cinta helicoidal, separándolos por circuitos afines: fuerza, alumbrado, máquinas, etc. Mazos de cables. c. Se tiene en cuenta, que los conductores de potencia que necesitan gran aireación, están separados de los demás para evitar su calentamiento. d. No se conecta más de un cable de potencia a un borne. Si es necesario hacer puentes, se utilizarán peines o un repartidor de cables, al que se conecta el general y de él salen todos los que llegan a los aparatos secundarios. Repartición de conductores. e. Cada conductor se identifica, en sus dos extremos, con anillas alfanuméricas de acuerdo al esquema desarrollado. Colocación de punteras y anillos identificadores. 5.4.- VERIFICACIONES La lista de pruebas particulares requeridas por la norma bajo la responsabilidad del fabricante del “cuadro”, según la norma la norma IEC 61439, es la siguiente: Características relativas a la construcción: o Grados de protección IP de la envolvente; o Distancias de aislamiento (en aire y superficialmente); o Protección contra descarga eléctrica e integridad de los circuitos de protección; o Instalación de dispositivos y componentes de maniobra; o Circuitos y conexiones eléctricas internas; o Terminales para conductores externos; o Funcionamiento mecánico. Características relativas al rendimiento: o Propiedades dieléctricas (rigidez dieléctrica a 50 Hz y tensión soportada a impulsos); o Cableado y rendimiento en servicio. Estas verificaciones pueden llevarse a cabo en cualquier orden. El hecho de que las verificaciones particulares sean llevadas a cabo por el fabricante del “cuadro” no exime al instalador de verificarlos después del transporte e instalación del cuadro. 6.- BIBLIOGRAFÍA - Arjona, R. (2018) “Automatismos Industriales”. Alcalá la Real (Jaén): Aula-Eléctrica. - Roldán Viloria, J. (2008) “Automatismos Industriales”. Madrid: Paranifo. - ABB. “Cuaderno de aplicaciones técnicas n 9. Guía para la construcción de un cuadro eléctrico de baja tensión conforme a las normas IEC 61439, Parte 1 y Parte 2.” Disponible en https://new.abb.com/es/ (consulta realizada el 10/05/2021) 7.- CONCLUSIONES Dada la importancia que este tema tiene para el estudiante de Grado Medio de Instalaciones Eléctricas y Automáticas, se ha desarrollado éste con respecto a la norma que actualmente regula la construcción de los cuadros eléctricos, definiendo la tipología de cuadros, materiales, etc., conforme a las definiciones de la propia norma.
