Cuadro general eléctrico

Sistema Eléctrico
Proyecto de Instalaciones Informáticas
UPM
Felipe Fernandez
2014
PII Sistema Eléctrico
1
Sistema Eléctrico de un CPD
Resumen introductorio de conceptos básicos
Sistemas de alta disponibilidad y tolerantes a fallos
Proyecto de Instalaciones Informáticas
UPM
PII Sistema Eléctrico
2
Sistema Eléctrico
Parte 1
Resumen introductorio de
conceptos básicos
Proyecto de Instalaciones Informáticas
UPM
PII Sistema Eléctrico
3
índice

Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT)



Aparamenta, dispositivos, unidades y módulos eléctricos








Interruptores magneto-térmicos
Interruptores diferenciales
Interruptores diferenciales super-inmunizados
Protectores de sobretensión
Dispositivos de conmutación y distribución
SAI’s y generadores de reserva
Centros de transformación
Secciones normalizadas del sistema eléctrico


Consideraciones generales
Aplicación al diseño de CPD´s
Generación, transporte, distribución, acometida, enlace y consumo
Instalaciones eléctricas de interior
PII Sistema Eléctrico
4
Reglamento Electrotécnico
de Baja Tensión
REBT
PII Sistema Eléctrico
5
Reglamento Electrotécnico
de Baja Tensión

El Reglamento Electrotécnico de Baja
Tensión (REBT) del 2002, es el
reglamento español de obligado
cumplimiento que prescribe las
condiciones de montaje, explotación y
mantenimiento de instalaciones de baja
tensión (V<1000V)
PII Sistema Eléctrico
6
Reglamento Electrotécnico
de Baja Tensión (REBT)
El REBT se compone de tres partes:
Artículos
 29 Artículos que atiende a las
cuestiones legales y administrativas de
las instalaciones.
 51 Instrucciones Técnicas
Complementarias (ITC) , donde se
descrben los aspectos técnicos
 51 Guías Técnicas de Aplicación
(GTA), que no son reglamentarias y
complementan la información de las
ITC
PII Sistema Eléctrico
ITC
GTA
7
Evolución de Los REBT’s
229
250
200
129
150
100
Artículos
79
50
Normas
34
29
1973
2002
0
0
1955
Año de publicación
PII Sistema Eléctrico
8
REBT Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión
REGLAMENTO (Articulado)
www.ffii.nova.es/puntoinfomcyt/legislacionsi.asp?idregl=76
PII Sistema Eléctrico
9
REBT ITC INSTRUCCIONES TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS
ITC
PII Sistema Eléctrico
10
REBT GTA GUÍAS TÉCNICAS DE APLICACIÓN
GTA
PII Sistema Eléctrico
11
Empresas relevantes del sector



→ White papers
Schneider Electric
www.schneider-electric.com
 APC by Schneider Electric
www.apc.com
Emerson Network Power,
www.emersonnetworkpower.com
 Liebert - Emerson Network Power,
http://www.emersonnetworkpower.com/enUS/Brands/Liebert/Pages/default.aspx
ABB Group - Automation and Power Technologies
www.abb.com
PII Sistema Eléctrico
12
Aparamenta
Dispositivos, unidades y módulos
eléctricos
PII Sistema Eléctrico
13
Dispositivos de Protección
Armario eléctrico
Un armario o cuadro eléctrico
general, es aquel en el en él se
protegen y distribuyen cada
uno de los distintos circuitos
en los que se divide la
instalación a través fusibles,
protecciones magnetotérmicas y
diferenciales.
Al menos existe un cuadro
eléctrico principal por instalación,
como ocurre en la mayoría de
las viviendas.
En instalaciones industriales
suele haber también varios
cuadros eléctricos secundarios.
Armario Eléctrico para disyuntores
Marca: Schneider Electric
Material: plástico
PII Sistema Eléctrico
14
Dispositivos de Protección
Interruptor automático magneto-térmico 2P
Dispositivo utilizado para la
protección de los circuitos
eléctricos, contra cortocircuitos
y sobrecargas de corriente.
Sustituye al clásico fusible.
Interruptor Automático de carril DIN
Marca: Schneider Electric
2P 25A 440V
REBT ITC-22
PII Sistema Eléctrico
15
Dispositivos de Protección
Interruptor automático magneto-térmico 3P
Dispositivo utilizado para la
protección de los circuitos
eléctricos, contra cortocircuitos
(parte magnética) y sobrecargas
de corriente (parte térmica).
Sustituye al clásico fusible.
Interruptor Automático de carril DIN
Marca: Schneider Electric
3P 63A 440V
PII Sistema Eléctrico
16
Dispositivos de Protección
Interruptor Automático magneto-térmico
Se basa en los efectos
producidos por la circulación de
corriente eléctrica en un circuito:
magnético y térmico.
El dispositivo consta de un
electroimán y una lámina
bimetálica conectadas en serie,
por las que circula la corriente
que va hacia la carga.
Vista interna de un Interruptor
Automático DIN, junto a su curva
tiempo-corriente de funcionamiento
PII Sistema Eléctrico
17
Dispositivos de Protección
Interruptor Diferencial
Dispositivo utilizado
fundamentalmente para la
protección de las personas
contra los fallos de aislamiento
entre los conductores activos y la
masa de los aparatos.
Consta de dos bobinas sobre un
núcleo magnético, colocadas en el
conductor de fase y en el neutro.
Estas bobinas producen campos
magnéticos que se anula si
ambas corrientes son iguales..
Interruptor diferencial de carril DIN
Marca: Schneider Electric
2P 63A 30mA Clase AC
REBT ITC-24
PII Sistema Eléctrico
18
Dispositivos de Protección
REBT ITC-24
Interruptor Diferencial

Si ocurre un fallo de aislamiento en algún aparato eléctrico (el
conductor de fase queda en contacto con alguna parte metálica
conectada a tierra) se origina una descarga a tierra, y la corriente
que circulará por el neutro será menor a la que circula por la fase.

Detecta las fugas entre Fase y Tierra: If = I1-I2
If
Fase
fugas
Neutro
Tierra
PII Sistema Eléctrico
19 19
Dispositivos de Protección
Interruptor Diferencial
REBT ITC-24
Botón de Test
Ejercicio:
Explicar la razón del funcionamiento del Botón de Test (T) de
un interruptor diferencial.
Nota. Se recomienda que la revisión se realice mensualmente. Para ello se debe
pulsar el botón de prueba
PII Sistema Eléctrico
20
Dispositivos de Protección
Interruptor Diferencial Superinmunizado (SI)
ID SI clase A diseñados especialmente
para la protección y continuidad del
servicio en instalaciones que presenten:
• Riesgo de disparo intempestivo
provocados por fugas transitorias de
alta frecuencia o por transitorios de
corta duración (descargas atmosféricas).
• Riesgo de no disparo por
presencia de armónicos o presencia
de componentes continuas.
Interruptor diferencial SI
Marca: Schneider Electric
Tipo: SUPERINMUNIZADO (SI)
ilD 2x40A 30mA (2P- 40A - 30mA )
PII Sistema Eléctrico
21
Dispositivos de Protección
Interruptor Diferencial Superinmunizado Exterior (SiE)
SiE (Superinmunizados Influencias Externas), que además de incorporar
la tecnología superinmunizada "si" ofrece una resistencia a los entornos
atmosféricos con revestimiento anticorrosión y mayor estanqueidad
[Schneider]
PII Sistema Eléctrico
22
Dispositivos de Protección
Interruptor Diferencial + Magneto-térmico
Interruptor automático
magnetotérmico diferencial bipolar
con un polo protegido, destinado a
ser instalado al final de un circuito
para la protección contra las
sobrecargas y contra los
cortocircuitos de la instalación,
así como para la protección contra
la electrocución...
Interruptor Diferencial+ Magneto-térmico
de carril DIN
Marca: Schneider Electric
- earth leakage add-on block –
Vigi NG125 - 2P - 63A - 30mA AC
PII Sistema Eléctrico
23
Dispositivos de Protección
Protector de Sobretensión transitoria
REBT ITC-23
Dispositivo diseñado para limitar
los transitorios de sobretensión
de origen atmosférico (o por cargas
eléctricas) a un valor inofensivo
para una instalación eléctrica y sus
equipos.
Deriva a tierra las corrientes de
impulso asociadas.
Protector de sobretensión de carril DIN
Marca: Siemens. Protector de sobretensión
monopolar, 25 kA
Sistemas TT monofásicos "1+1"
Normalmente se comporta como un circuito abierto, pero ante la descarga de
un rayo actúa como un cortocircuito. En general, se conecta entre cada
conductor y el borne de tierra tras el disyuntor principal.
http://www.electrical-installation.org/enwiki/Design_of_the_electrical_installation_protection_system_(_full_page_)
PII Sistema Eléctrico
24
Dispositivos de Protección
Protector de Sobretensión transitoria. Tipos 1,2 y 3
REBT ITC-23
1
2
3
Tipo 1 debe colocarse a la entrada de la red eléctrica solo en entornos severos
Tipo 2 debe colarse después de los de tipo 1
Tipos 3 deben colocarse próximos a los equipos a proteger.
PII Sistema Eléctrico
http://ecmweb.com/contractor/understanding-surge-protective-device-ratings
25
Dispositivos de Protección
Protector de Sobretensión transitoria + Interruptor automático
Descargador de sobretensiones transitorias tipo 2 (SPD) con un dispositivo de
protección contra sobretensiones permanentes (POP) y un interruptor
automático (MCB)
Descargador de sobretensiones + Interruptor automático Tipo 2
Estandar 62305-2 define 4 niveles: I (200KA) , II (150KA) , III and IV (100KA)
PII Sistema Eléctrico
26
Dispositivos de Protección
Protector de Sobretensión con Filtro LPF EMI
2-pole, shielded Surge
Protective Device
To protect sensitive electronic
devices and equipments in singlephase AC power supplies.
The built in protection protects the
equipment successful against surge
voltages and HF-interferences caused
by switching electromagnetic pulse and
lightning.
The impulse current discharge capability
is up to 25 kA (8/20µs).
EPF 230V/16A
http://www.leutron.de/uploads/tx_leutronpdb/253025_EPF_230V_16A-W_15.11.06en.pdf
PII Sistema Eléctrico
27
Dispositivos de Protección
Protector de Sobretensión con Filtro LPF EMI
EPF 230V/16A
2-pole, shielded Surge Protective Device
http://www.leutron.de/uploads/tx_leutronpdb/253025_EPF_230V_16A-W_15.11.06en.pdf
PII Sistema Eléctrico
28
Dispositivos de Conmutación
Interruptores de transferencia (Transfer Switches)
Transfer switches provide ultra-fast switching between two
independent AC power sources, offering virtually uninterrupted
power to sensitive electronic equipment. When used with
redundant AC power sources, the static transfer switch permits
maintenance without shutting down critical equipment. Emergency
switching, provides the transfer to the alternative source, in only a
few milliseconds
Ejemplo: Emerson Chloride CROSS Rack STS
• Available in 16, 32 and 64 A, with a nominal voltage of
230 V, Chloride CROSS Rack exists in both single-phase
input and single-phase output models.
• Ability to switch between alternative power sources
• Advanced control 'break before make' (BBM) switching
feature
• Typ. transfer time: 4ms
http://www.emersonnetworkpower.com/en-EMEA/Products/ACPower/TransferSwitches/Pages/ChlorideCROSSRack16-64ASTS.aspx
PII Sistema Eléctrico
29
Dispositivos de Conmutación
Interruptores de transferencia (Transfer Switches)

Static Transfer Switch (STS) & Automatic Transfer Switch (ATS)
Static Transfer Switch
Transfer Switches TYPES
• STS is based on static electronic
components (SCR)
• ATS is based on electromechanical
components (Relays) → slower and
cheaper
Transfer Switches applications
• A Transfer Switch can be connected
between the critical load and the
outputs of two independent power
sources.
• If the primary should fail, the switch will
automatically transfer the load to the
surviving source.
http://www.emersonnetworkpower.com/en-EMEA/Products/ACPower/TransferSwitches/Pages/ChlorideCROSSRack16-64ASTS.aspx
PII Sistema Eléctrico
30
Dispositivos de Conmutación
Interruptores de transferencia (Transfer Switches)

Static Transfer Switch (STS)
APC White paper #62. Powering Single-Corded Equipment in a Dual Path Environment
PII Sistema Eléctrico
31
Dispositivos de Conmutación
Interruptores de transferencia (Transfer Switches)

Evolución de la tensión DC en caso de fallo de alimentación AC
18ms
APC White paper #62. Powering Single-Corded Equipment in a Dual Path Environment
PII Sistema Eléctrico
32
Barras de distribución de potencia
Power Bus Bar
They have the advantages of quick installation, safety and compact,
robust and flexible usage, reliable power supply, high availability, etc.
PII Sistema Eléctrico
http://sige2009.en.made-in-china.com/offer/XqlQWZBxhapD/Sell-Power-Busbar-Trunking-CKX8-.html
33
Barras de distribución de potencia
Power Bus Bar

It transports and distributes the power
between the transformer, main power
distribution board and sub-distribution
boards on sites with high power
requirements

Ejemplo: Siemens, LX High Power
Busbar 800-6300Amps
•
•
Power Bus Bar
Siemens Busbar Trunking
Sandwich single bolt joint configuration,
and IP55 low impedance design
Up to 6 conductors accomodates Double
Neutral or CE
Siemens
LX High Power Busbar,
800-6300Amps
PII Sistema Eléctrico
http://w3.siemens.co.uk/buildingtechnologies/uk/en/low-voltage/busbar-trunking/pages/busbar-trunking.aspx
http://www.directindustry.com/prod/siemens-low-voltage-products/busbars-trunking-systems-25580-561136.html
34
Unidades de distribución de potencia
Power Distribution Units (PDU´s)



Las PDU’s disponen de una entrada de corriente alterna y
múltiples salidas para conectar cargas eléctricas.
Tipos:

Rack Power Distribution

Row, Power Distribution

Room Power Distribution
Ejemplo: Liebert MPX Adaptive Rack PDU and MPH
Managed Rack PDU
PDU characteristics:
• With monitoring and metering
capabilities.
• They may be positioned for top or
bottom rack entrance..
Rack PDU
PII Sistema Eléctrico
35
Unidades de distribución de potencia
Power Distribution Units (PDU´s)

Las nuevas unidades combinadas PDU+STS permiten además una
conmutación ultrarrápida adicional entre dos fuentes de corriente
alterna, suministrando una alimentación alterna redundante doble a
equipos o cargas críticas con alimentación única.
PDU+STS
Static Transfer Switch (STS) + Power Distribution Unit (PDU)
PII Sistema Eléctrico
36
Unidades de distribución de potencia
Power Distribution Units (PDU´s)

Ejemplo: Cabinet Power Distribution. Liebert STS2-PDU 250A
Features
•
Dual-bus power distribution
switches automatically or
manually between two AC power
sources.
•
True internal redundancy
•
Equipment. Monitoring — built-in
metering and alarm annunciation
with communication to
centralized monitoring..
Cabinet
PDU+STS
Static Transfer Switch (STS) + Power Distribution Unit (PDU)
PII Sistema Eléctrico
37
Unidades de distribución de potencia
Power Distribution Units (PDU´s. Definition


A power distribution unit is a device for controlling electrical power in a data
center.
The most basic PDU is a large power strip without surge protection. It is designed
to provide standard electrical outlets for data center equipment and has no monitoring
or remote access capabilities.
The floor-mounted and rack-mounted PDUs can be more sophisticated, providing
data that can be used for power usage effectiveness (PUE) calculations.


A floor-mounted PDU, sometimes called a main distribution unit (MDU), provides an
important management bridge between a building's primary power and various
equipment racks within a data center or network operations center (NOC). Each PDU
can handle larger amounts of energy than an ordinary power strip (300 kilovoltamps and higher depending on the manufacturer and model) and typically provides
power to multiple equipment racks.
A rack-mountable PDU mounts directly to an equipment rack so it can control
and monitor power to specific servers, switches and other data center devices and
assist in balancing power loads. Rack-mountable PDAs are known by several different
names, including smart PDUs and intelligent PDUs. Such PDUs include three-phase
displays for devices sharing power well as remote management tools that use the
Simple Network Management Protocol (SNMP) to provide administrators with the ability
to adjust and monitor power demands from offsite locations.
PII Sistema Eléctrico
http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/
38
Sistemas de alimentación ininterrumpida
Uninterruptible Power Supply (UPS´s)

Ejemplo: Double-conversion On-line UPS (IEC 62040-3)
UPS
Double-conversion
(AC-DC, DC-AC)
Common feature
•
On-line double-conversion topology usually includes a bypass circuit
that is used if there is an extended overload or if there is a problem in
the double conversion circuits.
•
It is very important that data centers monitor Battery health and have a
conservative battery replacement policy
PII Sistema Eléctrico
39
Generadores eléctricos de reserva
Generador Eléctrico Diesel

Ejemplo
Diesel
generator
Features [AiNET]
•
Generators should be tested weekly and at least monthly with full load.
•
It is important to keep them heated to ensure the prompt “warm” start up
when needed
•
Critical element to generator operations is the amount of fuel stored
PII Sistema Eléctrico
40
Redes eléctricas
PII Sistema Eléctrico
41
Redes eléctricas
Diagrama general de una red eléctrica
1 Generación
2 Transporte
3 Distribución
Elementos de transformación
ET
Estación Transformadora
STD
Subestación Transformadora
Y Distribución
ST
Subestación Transformadora
CT
Centro de Transformación
4 Consumo
PII Sistema Eléctrico
42
Redes eléctricas
Ejemplo
G
Estación
transformadora
elevadora
T
L> 200 km
G
〜
30 kV
Centrales hidráulicas
Centrales térmicas convencionales
Centrales termonucleares
Subestación
Símbolo de un
Transformador
Línea de transporte
400 kV
Subestación
T
L<100 km
Red de
distribución
primaria
Red de
distribución
secundaria
PII Sistema Eléctrico
Línea de interconexión
200kV
Subestación
Línea de distribución
Red de distribución 1. Grandes
132kV, 100kV, 66kV, 45kV consumid. industriales
Subestación
D
Línea de distribución Red de distribución 2. Consumid.
industriales Electrificación rural
20kV, 15kV, 6.6 kV
Centro de
transformación
Red de distribución de baja
tensión 380 V (Tensión de Línea) 43
Redes eléctricas
Principales secciones:
1. Generación
2. Transporte → Alta Tensión
3. Distribución → Media Tensión
- Centros de transformación
4. Consumo → Baja Tensión
- Acometida
- Enlace
- Instalaciones de Interior
Ejemplo:
Esquema básico simplificado
de una red eléctrica de distribución
PII Sistema Eléctrico
Centro de transformación
44
Centros de transformación
Un centro de transformación es una instalación provista de uno o
varios transformadores reductores de Media Tensión (ej. 45KV) a Baja
tensión (ej. 230V) con la aparamenta y obra complementaria precisa

Ejemplo.
Esquema básico de un centro de transformación subterráneo
MT Media tensión
BT Baja Tensión
PII Sistema Eléctrico
45
Centros de transformación

Principales elementos de centro de transformación
PII Sistema Eléctrico
46
Transformador de distribución

Transformador de distribución utilizado para reducir MT → BT
V1/N1= V2/N2
Partes de un transformador de distribución
PII Sistema Eléctrico
47
Red de distribución

Ejemplo de red distribución redundante
MT
Media Tensión
BT
Baja Tensión
CT
ST
Subestación
Transformadora
CT
Centro de
Transformación
ST
ST
MT
MT
CT
Red de distribución en uso apoyado
PII Sistema Eléctrico
48
Instalación eléctrica de baja tensión
Principales secciones:
1. Distribución
2. Acometida.
3. Enlace
4. Interior
REBT ITC-23
Ejemplo. Esquema unifilar
de una instalación eléctrica provisional
de obras.
REBT ITC-24
Nota. Resistencia de tierra.
Cuando se utilizan interruptores diferenciales en redes
TT, la resistencia máxima a tierra permisible depende de
la sensibilidad de los interruptores diferenciales
instalados y de la tensión de contacto máxima: 50 voltios
para locales convencionales, 24 voltios para locales
húmedos o emplazamientos conductores.
•
30mA ; 50V → 1660 Ω
•
300mA ; 50V → 166 Ω
Para edificios comerciales se recomienda típicamente
una resistencia de tierra de 5 Ohm o inferior
PII Sistema Eléctrico
INSTALACIONES
PROVISIONALES
Y TEMPORALES
DE OBRAS
49
Acometida y Enlace


REBT ITC-12
Acometida es la parte de la instalación de la Red de Distribución,
que alimenta la Caja General de Protección (CGP).
Instalación de Enlace es aquella que une la CGP con las
Instalaciones Interiores. Comienza en el final de la acometida y
termina en los dispositivos generales de mando y protección de las
instalaciones interiores de los usuarios.
Las partes que constituyen las Instalaciones de Enlace son:





Caja General de Protección (CGP)
Línea General de Alimentación (LGA)
Elementos para la Ubicación de Contadores (CC)
Derivación Individual (DI)
En las Instalaciones Interiores se encuentran ubicados::
 La Caja para Interruptor de Control de Potencia (ICP) y
 Los Dispositivos Generales de Mando y Protección (DGMP)
PII Sistema Eléctrico
50
Acometida y Enlace
Leyenda de los esquemas.
REBT ITC-12 Instalaciones de Enlace
1 Red de distribución.
2
3
4
5
6
7
Acometida
Caja General de Protección (CGP)
Línea General de Alimentac. (LGA)
Interruptor general de maniobra
Caja de derivación (ver → …)
Emplazamiento de contadores (CC)
8 Derivación Individual (DI)
9 Fusible de seguridad
10 Contador (Kwh)
11 Caja para Interruptor de Control de
Potencia (ICP)
12 Dispositivos generales de mando y
protección (IGA, ID, PIA)
13 Instalación interior
13 Instalación de interior
DI
CC
3 Enlace
LGA
CGP
2 Acometida
Caja General de
Protección
1 Red de distribución
PII Sistema Eléctrico
51
Acometida y Enlace
Leyenda de los esquemas
1
2
3
4
5
6
7
REBT ITC-12
Para un solo usuario
Red de distribución.
Acometida
Caja general de protección
Línea general de alimentación
Interruptor general de maniobra
Caja de derivación (ver → …)
Emplazamiento de contadores
8 Derivación Individual
9 Fusible de seguridad
10 Contador
11 Caja para interruptor de control de
potencia
12 Dispositivos generales de mando y
protección
13 Instalación interior
PII Sistema Eléctrico
52
Acometida y Enlace
Para dos usuarios
PII Sistema Eléctrico
REBT ITC-12
Para varios usuarios con contadores
centralizados en un lugar
53
Acometida y Enlace
REBT ITC-12
Para varios usuarios con contadores centralizados en más de un lugar
PII Sistema Eléctrico
54
Caídas de tensión admisibles
PII Sistema Eléctrico
55
Grados de Electrificación (GE)
1.Electrificación básica
REBT ITC-25
• Debe cubrir las posibles necesidades primarias de una vivienda sin
necesidad de obras posteriores
• Siempre que la vivienda tenga una superficie útil inferior a 160 m2
• Potencia ≥ 5.750 W a 230 V
• Circuitos mínimos: 5
2. Electrificación elevada
• Debe cubrir las necesidades básicas de una vivienda y además, la
calefacción eléctrica y aire acondicionado
• Siempre que la vivienda tenga una superficie útil superior a 160 m2
• Potencia ≥ 9.200 W a 230 V
• Circuitos mínimos: 5 + 6
PII Sistema Eléctrico
56
Características de los circuitos REBT ITC-25
Potencia
prevista
Circuito de utilización
por toma
(W)
Factor de Factor de
simultan. utilización
Fs
Fu
Tipo de toma (7)
Tubo o
Máximo nº
conducto
Conductores
Interruptor de puntos
diámetro
sección
Automático de utilización
externo
mínima
(A)
o tomas por
2
(5)
mm(3)
(mm )
circuito
C1 Iluminación
200
0,75
0,5
Punto de luz (9)
10
30
1,5
16
C2 Tomas de uso
general
3.450
0,2
0,25
Base 16 A 2p+T
16
20
2,5
20
C3 Cocina y horno
5.400
0,5
0,75
25
2
6
25
C4 Lavadora,
lavavajillas y termo
eléctrico
3.450
0,66
0,75
Base 25 A 2p+T
Base 16 A 2p+T
Combinadas con
fusibles o
interruptores
automáticos de 16
A (8)
20
30
4(6)
20
C5 Baño, cuarto de
cocina
3.450
0,4
0,5
Base 16 A 2p+T
16
6
2,5
20
C6 Calefacción
C9 Aire
acondicionado
(2)
25
6
25
(2)
25
6
25
2,5
20
1,5
16
C10 Secadora
3.450
C11 Automatización
(4)
1
0,75
Base 16 A 2p+T
16
1
10
I = n x Ia x Fs(Factor de Simultaneidad) x Fu(Factor de Utilización)
PII Sistema Eléctrico
Factor de Simultaneidad - Factor de Utilización
57
Identificación de conductores
Red Monofásica
Tipo de conductor
Color
Protección (tierra)
Verde-amarillo
Neutro
Azul
Fase
Marrón
Red trifásica
Tipo de conductor
Color
Protección (tierra)
Verde-amarillo
Neutro
Azul
Fase
Marrón, Negro, Gris
PII Sistema Eléctrico
58
Dispositivos de protección
Características y
esquemas de aplicación
PII Sistema Eléctrico
59
Cuadro general eléctrico
Principales elementos del armario eléctrico de una instalación interior





INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA (ICP): Normalmente se sitúa junto al
Cuadro General de Mando y Protección, e inmediatamente antes de él. Este
interruptor desconecta toda la instalación cuando la suma de las potencias
demandadas por los aparatos que se encuentran funcionando a la vez sobrepasa la
potencia contratada.
INTERRUPTOR GENERAL AUTOMÁTICO (IGA): Es el encargado de proteger de
sobrecargas y cortocircuitos la instalación completa de la vivienda.
INTERRUPTOR DIFERENCIAL (ID): Sirve para desconectar la instalación eléctrica
de forma rápida cuando existe una fuga a tierra, protegiendo a las personas contra
los contactos a las descargas eléctricas.
PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIA): Protegen de los incidentes
producidos por los cortocircuitos y sobrecargas en cada uno de los circuitos
interiores (iluminación, calefacción, electrodomésticos, etc.).
Nota. Para instalar el ICP es necesario disponer de una caja normalizada que se
pueda precintar.
www.iberdrola.es
PII Sistema Eléctrico
60
Cuadro general eléctrico

El cuadro general eléctrico
se situará lo más cerca posible del
punto de entrada de la derivación
individual correspondiente
CGE
ICP
PII Sistema Eléctrico
61
Cuadro general eléctrico
Ejemplo de cuadro general eléctrico interior
CGE
ICP
www.iberdrola.es
PII Sistema Eléctrico
62
Cuadro general eléctrico
Interruptor de Control de Potencia (ICP)


lo instala la empresa suministradora de la
energía para limitar el consumo de corriente del
abonado.
Debe ubicarse en una caja, inmediatamente
antes de los demás dispositivos, en
compartimento independiente y precintable.
Puede colocarse en el mismo cuadro que el resto
de los dispositivos generales de mando y
protección.
PII Sistema Eléctrico
ICP
Cuadro General Eléctrico
IA
63
Cuadro general eléctrico
Interruptor general automático (IGA)
viene impuesto por la capacidad máxima de la
instalación.
IGA
Cuadro General Eléctrico

Como mínimo será un interruptor de corte
omnipolar con accionamiento manual, de
intensidad nominal mínima de 25 A y dispositivo
de protección contra sobrecargas y
cortocircuitos.

Con poder de corte suficiente para la intensidad
de cortocircuito como mínimo de 4500 A.
PII Sistema Eléctrico
IA
64
Cuadro general eléctrico
Interruptores diferenciales (ID)

de protección contra contactos indirectos
de todos los circuitos,
Con una intensidad diferencial-residual
máxima de 30 mA e intensidad asignada
superior o igual que la del interruptor
general.

Como mínimo uno cada cinco circuitos

En caso de circuitos de alta
disponibilidad se distribuirán por las
cargas eléctricas correspondientes para
minimizar la zona afectada por la
desconexión correspondiente.
ID
Cuadro General Eléctrico
IA
REBT ITC-05
PII Sistema Eléctrico
65
Cuadro general eléctrico
Interruptores automáticos (IA)


de protección individual para cada
circuito
De corte omnipolar con accionamiento
manual y dispositivo de protección contra
sobrecargas y cortocircuitos,
La intensidad asignada a cada uno será
según su aplicación
IA
Cuadro General Eléctrico
IA
REBT ITC-22
PII Sistema Eléctrico
66
Circuitos de distribución interna
Circuitos de electrificación básica
REBT GTA-25
• Ejemplo 1 de esquema unifilar
PII Sistema Eléctrico
67
Circuitos de distribución interna
Circuitos de electrificación básica
REBT GTA-25
• Ejemplo 2 de esquema unifilar con circuitos desdoblados
PII Sistema Eléctrico
68
Circuitos de distribución interna
Circuitos de electrificación elevada
REBT GTA-25
• Ejemplo 3 de esquema unifilar
PII Sistema Eléctrico
69
Cuadro general eléctrico instalado
Ejemplo. Cableado de un cuadro eléctrico básico
PII Sistema Eléctrico
70
Cuadro general eléctrico instalado
Ejemplo. Tubo y sección de conductores utilizados
PII Sistema Eléctrico
71
Sistemas de conexión
de neutro y masa
Esquemas TT e IT
PII Sistema Eléctrico
72
Sistemas de conexión neutro y masa TT
Esquema TT unifilar
Definición
 El punto neutro del
transformador BT está
conectado a una toma
de tierra
 Las masas de los
receptores están
conectadas por el
conductor de protección
PE a una toma de
tierra común
T
T
El defecto puede ser detectado
por un interruptor diferencial.
 La intensidad de defecto es limitada
por las resistencias de tierra.

Sistema de disponibilidad estándar
PII Sistema Eléctrico
REBT ITC-08
73
Sistemas de conexión de neutro y masa IT
Esquema IT unifilar
Definición
 El punto neutro del
transformador BT no
está conectado a una
toma de tierra
 Las masas de los
receptores están
conectadas por el
conductor de protección
PE a una toma de tierra
común
I
T
Régimen de neutro aislado o
sistema de conexión a tierra IT
En caso de defecto de
aislamiento, la intensidad no puede
circular a través del neutro del
transformador

Sistema de alta disponibilidad
PII Sistema Eléctrico
REBT ITC-08
74
Sistemas de conexión de neutro y masa IT
Esquema IT detallado
Definición
 El punto neutro del
transformador BT no
está conectado a una
toma de tierra
 Las masas de los
receptores están
conectadas por el
conductor de protección
PE a una toma de tierra
común
Sistema de alta disponibilidad
PII Sistema Eléctrico
L1
L2
L3
N
PE
REBT ITC-08
75
Sistemas de conexión neutro y masa IT
Esquema IT
En esquema IT es necesario un Control
Permanente del Aislamiento (CPA)
 Medida permanente del aislamiento a tierra
 Control del aislamiento por inyección de
corriente alterna adicional de baja
frecuencia (2,5 Hz).
Automático
Manual
www.schneider.com
PII Sistema Eléctrico
76
Sistemas de conexión neutro y masa IT
Control Permanente del Aislamiento
Ejemplo: Schneider VIGILOHM XD3XX
XD312
•
•
•
•
Detección automática de un defecto
Señalización local o a distancia
Memorización posible del defecto
Toroidal separado o acoplado
XD301
toroidales abiertos
toroidales cerrados
PII Sistema Eléctrico
77
Sistema Eléctrico
Parte 2
Sistemas de alta disponibilidad
y tolerantes a fallos
Proyecto de Instalaciones Informáticas
UPM
PII Sistema Eléctrico
78
índice





Sistema eléctrico de un CPD
Sistemas con alimentación única
Sistemas con alimentación doble
Single points of failure
Ejemplos de sistemas eléctricos de CPD’s con diferente
disponibilidad
PII Sistema Eléctrico
79
Arquitectura básica
del sistema eléctrico de un CPD

Ejemplo. Diagrama de bloques básico
Data Center Philosophy, Architecture and Its Technologies 2008
PII Sistema Eléctrico
80
Esquema básico de
distribución eléctrica
de un CPD

Ejemplo
Diagrama unifilar básico
Square D. Company
PII Sistema Eléctrico
81
Estructura básica
de distribución eléctrica de un CPD

Classical structure: power cabling routed underneath a raised
floor from PDU´s (Power Distribution Units)
APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture
PII Sistema Eléctrico
82
Estructura básica
de distribución eléctrica de un CPD

Classical structure: power cabling routed underneath a raised
floor from PDU´s (Power Distribution Units)
Drawbacks of such designs are well
established:
 valuable floor space is consumed
by distribution equipment;
 raised floors are costly;
 under-floor cabling becomes
congested, disrupting air flow used
for cooling;
 requirements to remove unused
cables, which tend to be abandoned;
 and risk of human error while
working with circuit breakers and
cables that are not clearly
associated with a given load
APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture
PII Sistema Eléctrico
83
Estructura básica
de distribución eléctrica de un CPD

Modular structure: Busway



Overhead bus systems can be
reusable for years for future facility
changes and growth.
With the busway, as compared with
individual cables, less copper is
used and the reusable components
reduce modification costs.
Main components:
 Tap Box: Provides the input
connection from the UPS/PDU
to busway.
 Busway: Extends 3-phase
power distribution over or
under rows of racks.
 Bus plugs: Enable plug-n-play
distribution to individual racks
or rack PDUs.
Liebert MB Modular Busway
PII Sistema Eléctrico
84
Estructura básica
de distribución eléctrica de un CPD



Modular structure: Busway
Busway that traverses the
planned IT rack layout
(perpendicular to the rows)
enables quick and easy scaling
of the final IT distribution.
Busway consist of
 busway sections (straight
lengths containing busbars
and
 a slot for continuous
access) and tap boxes
(plug-in units containing
circuit protection and
wiring devices).
1
2
Flexible and Adaptable
APC White paper #129. A Scalable, Reconfigurable, and Efficient Data Center Power Distribution Architecture
PII Sistema Eléctrico
85
Sistemas con alimentación única

Tres fuentes de potencia



Red-Batería-Generador
Un camino de potencia a
los sistemas de cómputo
Típicos de Tier I y II
Uptime Institute 2006 Fault_Tolerant_Power_Certification
PII Sistema Eléctrico
86
Sistemas con alimentación doble

Tres fuentes de potencia



Red-Batería-Generador
Doble camino de potencia
a los sistemas de cómputo
Típicos de Tier III y IV
Uptime Institute 2006 Fault_Tolerant_Power_Certification
PII Sistema Eléctrico
87
Tier I
Distribución
eléctrica
Ejemplo 1
Esquema unifilar
Power Bus Bar
400 A
CPD UPM
PII Sistema Eléctrico
88
Distribución
eléctrica
Tier I
Ejemplo 1
Planta del cableado
eléctrico de potencia
Power Bus Bar
2200A
CPD UPM
PII Sistema Eléctrico
89
Sistemas con alimentación doble
Redundant power
Ejemplo 2
Planta del cableado
eléctrico de potencia
con alimentación doble
redundante.
Utility entry
[CommScope]
PII Sistema Eléctrico
PDU
90
Sistemas de distribución de alta disponibilidad

Ejemplo
Note 1
Redundancy test
From the input to any final
output, more than one
independent path may
always be traced – this is
the “finger test”
Note 2
A single point of failure
(SPOF) is a part of a
system that, if it fails, will
stop the entire system from
working.
ATS: Automatic Transfer Switch
PDU; Power Distribution Units
APC White Paper #75. Comparing UPS System Design Configurations & AiNET Tier IV
PII Sistema Eléctrico
91
Sistemas de distribución de alta disponibilidad

Ejemplo
Esquema unifilar
ELECTRICAL DISTRIBUTION FOR A RELIABLE DATA CENTER. IEEE 2012
PII Sistema Eléctrico
92
Clasificación Tier TIA-942




Tier I:
Tier II:
Tier III:
Tier IV:
Recordatorio
Infraestructura básica (1965)
Infraestructura con componentes redundantes (1970)
Infraestructura con mantenimiento simultáneo (1985)
Infraestructura tolerante a fallos (1995)
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico
93
Distribución eléctrica Tier I (1965)

Ejemplo
Diagrama de bloques
[Uptime]
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico
94
Distribución eléctrica Tier I

Ejemplo
Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc.]
PII Sistema Eléctrico
95
Distribución eléctrica Tier I

Ejemplo
Diagrama de bloques detallado
[Emerson]
TVSS:
Transient Voltage
Surge Suppressor
ATS
Automatic Transfer Switch
PDU
Power Distribution Unit
Emerson Network Power. Liebert., 2010, Using Static Transfer Switches
to Enhance Data Center Availability and Maintainability
PII Sistema Eléctrico
96
Distribución eléctrica Tier II (1970)

Ejemplo
Diagrama de bloques
[Uptime]
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico
97
Distribución eléctrica Tier II

Ejemplo
Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc.]
PII Sistema Eléctrico
98
Distribución eléctrica Tier III (1985)
Distribución pasiva

Ejemplo
Diagrama
de bloques
[Uptime]
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico
99
Distribución eléctrica Tier III

Ejemplo
Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc.]
PII Sistema Eléctrico
100
Distribución eléctrica Tier IV (1995)
Distribución activa

Ejemplo
Diagrama
de bloques
[Uptime]
Uptime Institute 2008 Tier Classifications Define Site Infrastructure
PII Sistema Eléctrico
101
Distribución eléctrica Tier IV

Ejemplo
Diagrama de bloques
[Isaak Technologies, Inc. ]
PII Sistema Eléctrico
102
Distribución eléctrica Tier IV

Ejemplo
TVSS: Transient Voltage
Surge Suppressor
Diagrama de
bloques detallado
[Emerson]
Emerson Network
Power. Liebert 2010,
Using Static Transfer
Switches (STS)
to Enhance Data
Center Availability and
Maintainability
CB: Circuit Breaker )
ATS: Automatic Transfer Switch
PII Sistema Eléctrico
103
Distribución eléctrica Tier IV

Ejemplo
Esquema unifilar
[IEEE]
Data Center Design of
Optimal Reliable
Systems IEEE 2011
Redundant Capacity
Components (Power and
Cooling) to support the
IT loads
CB: Circuit Breaker )
ATS: Automatic Transfer Switch
Multiple, independent,
physically isolated Systems
(Compartmentalized)
Flywheel products store and deliver DC
power utilizing the kinetic energy stored in
high speed rotation modules.
UPS:
Uninterruptible
Power Supply
Multiple, independent, diverse
and simultaneously active
Distribution Paths
All IT equipment shall be
Dual Powered
PII Sistema Eléctrico
104
Distribución eléctrica Tier IV

Ejemplo: Diagrama de bloques básico [AiNet]
AiNET’s certified TIA-942 Tier IV data center. http://www.ai.net/tia-942-tier-iv-data-center
PII Sistema Eléctrico
105
Distribución eléctrica Tier IV

Ejemplo de AiNET . Diagrama de bloques [AiNet]
AiNET’s certified TIA-942 Tier IV data center. http://www.ai.net/tia-942-tier-iv-data-center
PII Sistema Eléctrico
106
Apéndice
PII Sistema Eléctrico
107
DC Power for Data Centers

DC Power



An alternative approach to conventional alternating-current (AC) power uses a
direct-current (DC) power distribution scheme throughout a data center,
eliminating extra power conversion steps and losses
DC power is distributed at the facility level to racks of computers that have
been modified to directly accept high voltage direct current (DC).
In typical data centers, the loss in electrical power through conversions of
alternating current (AC) to DC to AC to DC occurs for all power flowing to the IT
equipment.
5V
Internal Drive
12V
Bypass
In
Out
Battery/Charger
Rectifier
AC/DC
PWM/PFC
Switcher
Unregulated DC
To Multi Output
Regulated DC
Voltages
Inverter
External Drive
3.3V
I/O
12V
12V
DC/DC
1.5/2.
5V
DC/DC
1.1V1.85V
3.3V
Memory Controller
µ Processor
SDRAM
3.3V
Graphics Controller
Voltage Regulator Modules
Several AC-DC conversion steps can be
eliminated to improve efficiency
PII Sistema Eléctrico
http://hightech.lbl.gov/dc-powering/
AC/DC Multi output PS
DC Multi Output
http://hightech.lbl.gov/dc-powering/videos.html
108
Ejercicio básico

Indicar la potencia de refrigeración necesaria para el UPS
indicado con una potencia de entrada de 10KW y 90% de
rendimiento
Respuestas:




A) 19KW
B) 10KW
C) 9KW
D) 1KW
Pent
10KW
UPS
Psal
9KW
Rendimiento: 90%
PII Sistema Eléctrico
109
Ejercicio básico

Indicar la potencia de refrigeración necesaria para el UPS
indicado con una potencia de entrada de 10KW y 90% de
rendimiento

Respuesta correcta (D)




A) 19KW
B) 10KW
C) 9KW
D) 1KW
Pent
10KW
UPS
NOTA
Primer principio de la termodinámica
En régimen permanente:
Pent(W) = Psal(W) + Q(W)
Q: Potencia calorífica
Psal
9KW
1KW
Rendimiento: 90%
PII Sistema Eléctrico
110
Proyecto de Instalaciones Informáticas
CONTACTO
Felipe Fernández Hernández
UPM
E-mail: [email protected]
PII Sistema Eléctrico
111