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Universidad Nacional de Mar del Plata
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Eléctrica.
Instalaciones Eléctricas l
Trabajo práctico Nº: 5
Titulo del T.P.: Aparataje y Coordinación de
Protecciones.
Presentación:
Tiempo En término Fuera de término
Fecha
Forma y
Contenido
Prolijidad Orden
Proceso de
cálculo y
resultados
Información
adjunta
Integridad
% de
valoración
10% 10% 50% 10% 20%
Correcciones
1
2
3
4
5
6
7
Calificación del trabajo
Alumno
Expresión
oral y/o
escrita
Puntaje en
respuestas
Observaciones Nota
1 Aranda, Rodrigo
2 Sierra, Pablo
3 Sullivan, Karina
4 Vizzotti, Gastón
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I. RESUMEN
En el siguiente trabajo se procedió a realizar la protección y coordinación
de protecciones para una instalación eléctrica que cuenta con diversas
cargas y circuitos secundarios (observar diagráma unifilar).
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II. INTRODUCCION
En toda instalación eléctrica es necesario el implemento de protecciones para
evitar daños y un buen funcionamiento de todos los elementos que la
conforman.
Los elementos de protección se instalan para evitar daños a los equipos en
caso de ocurrir un desperfecto o funcionamiento fuera de los parámetros
regulares, también es necesario asegurarse de que los cables se encuentren
protegidos contra sobre cargas y cortocircuitos.
A continuación se procede a dar una introducción general de los elementos de
protección que se emplearán en este trabajo.
Elementos de maniobra y protección:
SECCIONADOR:
Son dispositivos que permiten realizar una conexión o desconexión visible de
una carga.
Los seccionadores poseen diferentes características según su aplicación, como
ser: bajo carga, con fusible y por su categoría de servicio.
Categorías:
En corriente alterna:
 AC20: conexión y desconexión sin carga.
 AC21: Maniobra de cargas resistivas, incluyendo sobrecargas
moderadas.
 AC22: Maniobra de cargas mixtas resistivas e inductivas, incluyendo
sobre cargas moderadas.
 AC23: Maniobra de cargas motóricas u otro tipo de cargas muy
inductivas.
En corriente continua:
 DC20: Conexión y desconexión sin carga.
 DC21: Maniobra de cargas resistivas, incluyendo sobrecargas
moderadas.
 DC22: Maniobra de cargas mixtas, incluyendo cargas resistivas e
inductivas, incluyendo sobre cargas moderadas.
 DC23: Maniobra de cargas motóricas u otro tipo de cargas muy
inductivas.
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Los seccionadores son dispositivos mecánicos de maniobra que en su
concepción básica no pueden conectar ni desconectar circuitos bajo carga.
Para la selección de un seccionador se deben tener en cuenta lo siguiente
parámetros:
 Tensión nominal de empleo.
 Corriente máxima permanente.
 Número de polos.
 Corriente de breve duración: corriente máxima que pueda soportar el
seccionador por un tiempo establecido sin que sufra ningún daño.
 Contacto de preapertura: Contacto auxiliar que se abre antes de que
se abran los contactos principales.
SECCIONADORES-FUSIBLE:
Son seccionadores en los cuales el fusible forma el contacto móvil, son en su
concepción básica AC20, por lo que preferentemente deben tener un contacto
de preapertura porque puede que los fusibles no abran simultáneamente,
quedando la carga conectada con 2 o 1 fases.
En este caso la apertura de los contactos depende de la habilidad del operador.
SECCIONADORES CON FUSIBLE:
Son seccionadores que tienen en serie fusibles, con lo cual la apertura de
contactos es independiente de la habilidad del operador.
Seccionadores bajo carga: estos seccionadores responden a las categorías
de AC21 a AC23, o sea que pueden maniobrar cargas y pueden utilizarse tanto
para maniobras como para cumplir la función de seccionamiento.
Para la elección de un seccionador bajo carga se deben tener en cuenta los
siguientes parámetros:
 Tensión nominal de empleo.
 Corriente máxima permanente.
 Número de polos.
 Corriente de breve duración.
 Corriente de cortocircuito de establecimiento: corriente que es capaz
de soportar durante el cierre.
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INTERRUPTORES:
Son dispositivos que permiten realizar la conexión y desconexión de una carga
sin que esta sea visible, más allá de alguna indicación propia del equipo, son
equipos que permiten la conexión y desconexión de circuitos bajo carga.
Estos pueden diferenciarse por sus características constructivas y del
equipamiento incluido en ellos, esto puede ser: automático o no, limitador o no,
etc.
Interruptor automático: es un dispositivo de maniobra asociado a una unidad
de disparo, la cual produce la apertura automática del interruptor en caso de
sobrecarta o cortocircuito, protegiendo todos los componentes de la instalación.
Dentro de los interruptores automáticos existe una clasificación según si son o
no limitadores de corriente de cortocircuito pico.
 Interruptor automático: dispositivo de maniobra mecánico capaz de
establecer, conducir y cortar corrientes bajo condiciones normales y
también establecer, conducir por un tiempo determinado y cortar
corrientes bajo condiciones anormales (cortocircuitos y sobre cargas).
 Interruptor automático limitador de corriente: interruptor de potencia
con un tiempo de interrupción lo suficientemente corto como para
prevenir que la corriente de cortocircuito alcance su valor pico.
Categorías de servicio: se definen 2 categorías de servicio para los
interruptores. Las categorías tienen en cuenta los siguientes parámetros:
 Servicio de 8 horas: los contactos del interruptor permanecen cerrados
conduciendo una corriente tal que el interruptor alcance el equilibrio
térmico, pero no más de 8 horas.
 Servicio ininterrumpido: los contactos permanecen cerrados
conduciendo una corriente, sin interrupción por períodos mayores a 8
horas.
Según la función que deberá desempeñar el interruptor se han definido
categorías de utilización, para identificar si el interruptor debe coordinarse con
otro aguas abajo, con condiciones de cortocircuito. Las categorías son las
siguientes:
 Categoría A: este interruptor no está diseñado específicamente para
selectividad con otro dispositivo de protección contra cortocircuito en
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serie sobre lado de la carga, es decir, sin retardos de tiempo estipulados
para la selectividad bajo condiciones de cortocircuito.
 Categoría B: interruptor diseñado específicamente para selectividad con
otro dispositivo de protección contra cortocircuito en serie sobre el lado
de la carga, es decir con un corto retardo intencional de tiempo (puede
ser ajustable) estipulados para la selectividad bajo condiciones de
cortocircuito.
Parámetros eléctricos: a continuación se determinan algunos parámetros
eléctricos que determinan las características de funcionamiento de un
interruptor.
 Ie: es la corriente que un interruptor puede operar y está definida por la
tensión de servicio, frecuencia, categoría de servicio, categoría de
utilización. Esta corriente está definida por el fabricante para un servicio
ininterrumpido, este valor es igual a Ith.
 Ith: es la corriente que el interruptor puede soportar en condición de
cerrado para un mínimo de 8 horas, instalados al aire libre, sin que la
temperatura exceda los límites dados por las normas.
 Ithe: es la corriente que el interruptor puede soportar en condición de
cerrado por un mínimo de 8 horas, instalados en una caja, sin que la
temperatura exceda los límites dados por las normas.
CONTACTORES / RELÉ:
Son interruptores remotos con capacidad de reposición y sin mecanismo de
retención (en el caso de contactores), accionados y mantenidos por su
mecanismo de accionamiento.
Estos pueden diferenciarse por sus características de funcionamiento, esto
puede ser por la tensión de servicio, tensión de comando, categoría de servicio,
electromecánicos o electrónicos, etc.
En el caso de contactores, los mismos tienen normalizada la categoría de
servicio (características de utilización), a continuación se detallará algunas de
estas:
Corriente alterna:
 AC1: comando de circuitos resistivos (cosφ≥0,95). Cierre y apertura de
la intensidad normalmente absorbida por el receptor sin riesgo de sobre
intensidades al cierre o apertura.
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 AC2: comando de un motor asincrónico con rotor bobinado sin frenado
de contracorriente.
 AC2´: comando de motor asincrónico con rotor bobinado con frenado de
contracorriente.
 AC3: comando de motor asincrónico con jaula y arranque en directo. En
funcionamiento normal: cierra de 6 veces la intensidad nominal del motor
y corte de corriente con “motor lanzado” (In). En funcionamiento
ocasional: cierre y corte de corriente con “rotor bloqueado” (6.in).
 AC4: comando de motor asincrónico de jaula con corte de corriente con
motor “no lanzado” e inversión en marcha. Este funcionamiento
corresponde a un 100% de marchas por impulso o frenados a contra
corriente (apertura del contactor cuando la velocidad del motor es
cercana a cero).
Corriente continua:
 DC1: comando de circuitos resistivos o poco inductivos. Cierre y
apertura de la intensidad normalmente absorbida por el receptor sin
riesgo de sobre intensidades al cierre o la apertura.
 DC2: comando de un motor derivación. Arranque, desconexión en
marcha.
 DC3: comando de un motor en derivación con arranque, pulsaciones,
frenado en contracorriente e inversión de marcha.
 DC4: comando de motor en serie. Arranque, desconexión en marcha.
 DC5: comando de motor en serie con arranque, pulsaciones, frenado en
contracorriente e inversión en marcha.
Nota: es importante conocer las diferencias entre las corrientes Ie e Ith, que
generalmente se detallan en los catálogos:
 Ie: es la corriente que un contactor puede operar y está definida por la
tensión de servicio, categoría de servicio, temperatura ambiente y
maniobras por hora.
 Ith: es la corriente que el contactor puede soportar en condición cerrado
por un mínimo de 8 horas, sin que la temperatura exceda los límites
dados por las normas. Los catálogos traen generalmente información
adicional que permite corregir los datos a los efectos de acondicionar los
mismos a la utilización específica, estos son la cantidad de maniobras
por hora (en caso que superen las 30 maniobras por hora) y la vida útil
eléctrica conforme a una corriente inferior a la de diseño.
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UNIDADES CARACTERISTICAS:
Características de Tensión:
 Tensión asignada nominal de empleo o de servicio (Ue): es la
tensión de referencia para la cual ha sido dimensionado un aparato de
maniobra. Un aparato de maniobra puede tener varios valores
característicos.
 Tensión asignada o nominal de aislamiento (Ui): es el valor
normalizado para el cual el aislamiento de un aparato de maniobra o
un accesorio ha sido dimensionado. Todos los aparatos poseen un
único valore de tensión asignada de aislamiento.
 Tensión asignada de resistencia a los choques (Uimp): son
aquellos valores de tensión de choque por encima del nominal, que
deberá resistir el aislamiento de un aparato de maniobra.
Características de Corriente:
 Corriente nominal o de servicio (In): es el valor de corriente de un
aparato de maniobra que puede conducir de forma continua. Un
aparato de maniobra puede tener varios valores de corriente nominal,
lo cual variará sus datos característicos.
 Intensidad térmica convencional al aire libre (Ith): es la corriente
térmica convencional al aire libre, definida por el fabricante que el
aparato de maniobra puede soportar en servicio continuo por 8 horas,
sin que las temperaturas de sus partes sobrepasen las temperaturas
límite exigidas en las reglamentaciones.
 Intensidad térmica convencional en envolvente (Ithe): es la
corriente máxima, dada por el fabricante, que el interruptor puede
soportar para una clase de servicio definida, cuando el mismo se
incorpora en una caja determinada.
 Intensidad nominal ininterrumpida o permanente (Iu): es el valor
de corriente, dado por el fabricante que el aparato de maniobra puede
soportar en servicio continuo con los contactos cerrados. En este
caso se tiene en cuenta el ensuciamiento y/o oxidación de los
contactos. Esto puede contrarrestarse por medio de contactos de
alguna aleación apropiada o con sistemas auto limpiantes.
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Características de cortocircuito:
 Poder asignado de cierre máximo en cortocircuito (Icm): valor
máximo de intensidad de cortocircuito asimétrico que el interruptor
puede establecer y cortar, dada por el fabricante a la tensión nominal
de servicio y con un factor de potencia especificado. Para un
interruptor el esfuerzo generado es máximo en un cierre por
cortocircuito. En corriente alterna, el poder de cierre máximo en
cortocircuito de un interruptor no debe ser inferior al poder de corte
último multiplicado por un factor “n”.
 Poder asignado de corte último en cortocircuito (Icu): Es el valor
eficaz de la componente periódica del valor de la intensidad que es
capaz de interrumpir, para un valor de tensión de empleo
determinado. Este valor de corriente es el correspondiente a un valor
fijado por el fabricante para ese interruptor, para la tensión asignada
de empleo Ue correspondiente.
 Poder asignado de corte de servicio en cortocircuito (Ics): es el
valor eficaz de la componente periódica que es capaz de interrumpir,
para un valor de tensión de empleo Ue determinado. El poder
asignado de corte de servicio en cortocircuito es el correspondiente
valor fijado por el fabricante para ese interruptor automático para la
tensión asignada de empleo Ue correspondiente.
 Intensidad asignada de corta duración admisible (Icw): es el valor
eficaz de la corriente que puede conducir en forma continua un
aparato de maniobra en un corto período de tiempo y condiciones fijas
previamente, sin alteración de sus características.
 Intensidad de regulación de sobrecarga ajustable (Ir): corriente
regulada a partir de la cual se verifica la protección contra
sobrecargas. Está en función de la corriente nominal.
 Intensidad convencional de no disparo (Ind): para el
funcionamiento en sobrecarga, la intensidad convencional de no
disparo es Ind=1,05 Ir.
 Intensidad convencional de disparo (Id): para el funcionamiento en
sobrecarga, la intensidad convencional de disparo es Id=1,3 Ir. La
corriente Id está dada por un tiempo convencional de disparo. Para
una intensidad superior a Id el disparo por defecto térmico se hará
según la curva a tiempo inverso.
 Intensidad de regulación de disparo instantáneo (Ii): característica
de protección contra cortocircuitos para todas las categorías de
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interruptores. Para los cortocircuitos superiores al valor Ii, el valor
debe cortar instantáneamente la intensidad de defecto. Esta corriente
está en función de la corriente nominal.
Intensidad de regulación de disparo de corto retardo (Isd):
caracteriza la protección contra los cortocircuitos para todas las
categorías de interruptores. Es aquel valor de corriente a partir del
cual se asegura la apertura instantánea del interruptor. Esta corriente
está en función de Ir. Dependiendo del tipo de interruptor puede ser
regulable:
En la siguiente figura se observan algunas de las corrientes anteriormente
detalladas y la forma en que la regulación permite modificar la curva de
actuación.
Figura 1: curva de actuación donde se muestran las corrientes características y la variación de
la curva con la regulación.
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CARACTERISTICA DE PROTECCIÓN:
Una instalación debe ser protegida de Sobrecargas, Cortocircuitos y Fugas. A
continuación se detalla cada una de las fallas:
 Sobrecarga (térmica): este tipo de protección debe proteger a la carga
en cuestión frente a cualquier anomalía que represente una sobre
corriente por encima de la nominal de diseño en régimen permanente,
por lo tanto, debe permitir la circulación en régimen permanente de la
misma hasta como mínimo la corriente nominal de diseño y/o regulación.
 Cortocircuito (magnética): este tipo de protección debe proteger a la
carga en cuestión frente a cualquier anomalía que represente una sobre
corriente producida por un cortocircuito, generalmente n veces la
corriente nominal de diseño, por lo tanto, una vez detectada la corriente
de accionamiento de falla el interruptor debe realizar la desconexión de
la carga lo más rápido posible, a los efectos de evitar daño en la
instalación en cuestión.
 Fuga (diferencial): este tipo de protección debe proteger a la carga en
cuestión frente a cualquier falla de aislación y/o fuga de corriente por
contacto directo e indirecto en el circuito de aplicación, por lo tanto, debe
permitir el pasaje de corriente de por lo menos su nominal de diseño, la
cual deberá poder desconectar frente a la detección de una diferencia
(como mínimo) en la sumatoria de las corrientes de alimentación, esta
corriente de fuga (diferencia) es parámetro de selección (10mA, 30mA,
300mA y 500mA).
PRINCIPALES ELEMENTOS DE PROTECCIÓN UTILIZADOS EN
INSTALACIONES DE BAJA TENSIÓN:
Los principales elementos utilizados en una instalación para asegurar su
protección son los siguientes:
a) Fusibles: son elementos de protección capaces de accionar frente a
una sobrecarga y/o cortocircuito, estos son elementos que una vez que
accionaron no tienen la capacidad de rearme, es decir, se descartan, se
diferencian por múltiples características, por su forma (rosca o cuchilla),
por su tensión de servicio, por su característica de funcionamiento.
La característica del fusible es definida por dos curvas: la de mínimo
tiempo de fusión y la de tiempo total de despeje. Estas características de
t vs I se muestran en la siguiente figura:
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Figura 2: curva característica de t vs I para un fusible.
Para los fusibles podemos diferenciar en clase de función y clase de
servicio:
Clase de función:
g: fusible de campo general.
a: fusible de campo parcial.
Clase de servicio:
L: protección de cables y líneas.
S: protección de aparatos de maniobra.
R: protección de rectificadores de semiconductores.
M: protección de instalaciones mineras.
A continuación se detallan los tipos de fusibles que podemos encontrar
en el mercado:
 Fusible de rosca: Utilizado en las instalaciones eléctricas domiciliarias.
Consiste en un cuerpo de porcelana, dentro del cual se aloja un trozo de
alambre o conductor por el cual pasa la corriente a proteger.
 Fusibles de cartucho: Utilizado en las instalaciones eléctricas
domiciliarias. Está situado en un cuerpo de porcelana, dentro del cual se
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coloca un cartucho, en el cual está el conductor fusible. Se denominan
tipo "DIAZED".
 Fusibles de lámina: Consiste en una pieza de esa forma colocada
dentro de un cilindro de material aislante, salvo los extremos. Dicha
pieza se coloca a presión sobre dos horquillas, y la lámina es fácilmente
recambiable.
 Fusibles de alta capacidad de ruptura “NH”: Este tipo de fusible, más
comúnmente conocido como "NH", tiene una alta capacidad de ruptura o
de corte frente a las corrientes de cortocircuito. Su habilidad consiste en
interrumpir la corriente de cortocircuito en un brevísimo lapso de tiempo
(0,5 ms) con lo cual se minimizan los efectos de estas corrientes.
 Fusibles de alta capacidad de ruptura: La fabricación de estos
cartuchos fusible se hacen por tamaños. Van asociadas con las
corrientes nominales de los mismos.
b) Interruptores Termo magnéticos: son interruptores equipados con
elementos de protección termo magnéticos, generalmente estas
protecciones cambian a electrónicas cuando superan los 630 A, existen
2 grupos bien definidos en lo que respecta a baja tensión, los del tipo
domiciliario, que cuentan con baja capacidad de ruptura (no superan los
15KA), los más utilizados son los de 3KA y 4,5KA), y los del tipo
compacto, con capacidades de ruptura superiores a 25KA y posibilidad
de regular las dos protecciones desde 0,8 In.
La curva de tiempo vs corriente característica de un interruptor termo
magnético es la siguiente:
Figura 3: curva característica de t vs I para un interruptor termo magnético.
En el gráfico se observan las características de la parte magnética y
térmica del interruptor.
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Para el caso de las termomagnéticas del tipo domiciliaria están
clasificados en 3 tipos, dependiendo de la característica que se requiera
de la protección magnética, a continuación se detallan algunas de las
características principales, conforme a los ensayos realizados que
definen su curva característica.
Características Térmicas:
Ensayo Tipo
Corriente
de ensayo
Límite de tiempo de
desconexión y no
desconexión
Resultado a
obtenerse
A B, C Y D 1,13 In
t≥1hr para I ≤ 63 A
t≥2hr para In ≤ 63 A
NO desconexión
B B, C Y D 1,45 In
t<1hr para I ≤ 63 A
t<2hr para In > 63 A
Desconexión
C B, C Y D 2,55 In
1 s< t < 60s para I ≤ 32 A
1s < t < 120s para In > 32
A
Desconexión
D
B
C
D
3 In
5 In
10 In
Frío t≥0,1seg No desconexión
E
B
C
D
5 In
10 In
20 In
Frío t<0,1seg Desconexión
Características Magnéticas:
Del cuadro anterior se desprende cual debe ser la respuesta de la
protección magnética (instantánea) en cada caso, esto sería:
Tipo B Para 3 In < Icc ≤ 5 In
Tipo C Para 5 In < Icc ≤ 10 In
Tipo D Para 10 In < Icc ≤ 20 In
Campo de aplicación:
 B: cargas resistivas y de baja corriente de conexión.
 C: Líneas de alumbrado y aparatos electrodomésticos en general
sin preponderancia a motores.
 D: Circuitos de alimentación de motores.
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A continuación se muestran los tipos de curvas t vs I característicos de
un interruptor termo magnético.
Figura 4: comparación entre curvas características de t vs I para distintos campos de
aplicación.
En el caso de interruptores compactos o de caja moldeada tienen en
general posibilidad de regulación de las protecciones tanto térmica como
magnética, incluyendo muchas veces varios escalones en el disparo
magnético.
Por lo tanto, al momento de seleccionar o cambiar un interruptor termo
magnético se deberá tener en cuenta lo siguiente:
 La corriente del circuito a proteger.
 La característica del circuito a proteger, a los fines de seleccionar
el tipo adecuado ya sea del tipo B, C o D (para tipo domiciliario o
de baja capacidad de ruptura).
 La capacidad de ruptura.
c) Interruptores Diferenciales: son interruptores equipados con
protección diferencial, existen dos tipos dependiendo de la utilización,
domiciliarias, con corriente diferencial de actuación de 30mA y de
utilización industrial, de 300mA a 500mA de corriente diferencial. Para el
caso de interruptores diferenciales de tipo domiciliario, el mismo debe
garantizar que para una corriente de fuga inferior a 15 mA no debe
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actuar, y para una corriente mayor o igual a 30mA debe garantizar la
apertura del circuito.
d) Relevos térmicos: son elemento de comando que cuentan con
protección térmica, sin capacidad de conexión o desconexión de la
carga por sí solo, son utilizados para protección de motores eléctricos,
generalmente se conectan en seria a contactores y cuentan con un
contacto NA y un NC que cambian de estado si superar la corriente de
regulación, vienen equipados con corrección de curva de disparo
por desequilibrio de fase. Por su principio de concepción no protegen
contra cortocircuitos, por lo tanto, son instalados conjuntamente con
fusibles del tipo lentos y por compensación por temperatura.
La norma IEC 947-4 fija 4 puntos de corriente en función de tiempo que
caracterizan la curva de disparo de los relé térmicos del tipo
electromecánico, además de definir 3 clases de disparo dependiendo del
retardo para el punto de 7,2 Ir (corriente de reglaje), esto se debe a que
determinados motores tienen un tiempo de arranque superior a los
motores europeos, generalmente los motores europeos pertenecen a la
clase 10, para lo cual el disparo a 7,2 Ir debe producirse entre 4 y 10
segundos.
Los puntos característicos son 1.05 Ir, 1.2 Ir, 1.5 Ir y 7.2 Ir que a
continuación se detallan en la siguiente tabla:
Tiempo de disparo
Clase 1,05Ir 1,2Ir 1,5Ir 7,2Ir
10 >2h >2h >4 min 4s<Tp≤10s
20 >2h >2h >8min 6s<Tp≤ 20s
30 >2h >2h >12min 9s<Tp≤ 30s
Los relevos térmicos deben compensar la curva de disparo frente a 3
condiciones de funcionamiento que difieren de las condiciones de
ensayo:
 Temperatura ambiente: cuando la temperatura ambiente discrepa
de 20ºC, para lo cual traen muchas veces un bimetálico auxiliar
de compensación que deflecta en sentido inverso.
 Desequilibrio de fase: cuando existe la ausencia de alguna fase o
es al menos un 30% más débil que las otras 2.
 Disparo en caliente: la norma IEC 947-4 estipula los puntos para
la curva de disparo en estado frío, pero el relevo térmico debe ser
capaz de ajustar su curva de disparo para funcionamiento en
caliente, dado que el motor tiene menos capacidad de absorber
calor cuando el mismo ya está con temperatura.
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e) Guardamotores: son elementos de protección y comando que cuentan
con protección térmica, magnética, desequilibrio de fase y regulación de
corriente de carga, como su nombre lo indica, es utilizado para la
protección de motores eléctricos y pueden prescindir de fusibles (salvo
que se supere la capacidad de ruptura del propio guardamotor), tiene la
capacidad de conectar y desconectar la carga y más cantidad de
maniobras que un interruptor termomagnético pero mucho menos
que un contactor.
La protección magnética es de disparo fijo en aproximadamente 13
veces la corriente de regulación del térmico.
Como se indicó anteriormente el guardamotor al tener incorporada las 2
protecciones puede prescindir de la colocación de fusibles, esto es
siempre que la corriente máxima de cortocircuito sea inferior a la que
soporta dicho guardamotor, en caso contrario se suele colocar fusibles
que limiten esta corriente o adicionar un accesorio que provea el
fabricante que prevea esta condición.
Este tipo de equipamiento suele traer una serie de accesorios, algunos
de los accesorios son limitador de corriente de cortocircuito, relé de
mínima tensión, relé de apertura a distancia, bloque de contactos
auxiliares, etc.
Para la selección de un guardamotor se debe considerar lo siguiente:
 Tensión nominal de servicio.
 Poder de corte Icu mayor a la corriente de cortocircuito Icc.
 Corriente de regulación Ir.
 Si se requieren accesorios.
COORDINACIÓN:
En las instalaciones normalmente la coordinación se activa para aislar del
sistema general la parte en la cual se produce un defecto haciendo que actúe
el mecanismo de protección situado inmediatamente aguas arriba de la falla sin
que repercuta en el resto de la instalación.
Cuando consideramos un cortocircuito la coordinación se realiza mediante 2
métodos según si la corriente que circula por la zona afectada es igual a otros
elementos de protección que se encuentran aguas arriba.
La coordinación se puede hacer total o parcial:
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 Coordinación total: se abre solamente el interruptor de protección
que se encuentre inmediatamente aguas arriba de la falla para todos
los valores de corriente inferiores o iguales a la máxima corriente de
cortocircuito que se presente en el punto de falla.
 Coordinación parcial: actúa solamente la protección en el punto que
se encuentra inmediatamente aguas arriba de la falla para corrientes
de falla inferiores a un cierto valor, pero para corrientes mayoras o
iguales se produce la actuación de elementos de protección que se
encuentran aguas arriba de la protección anterior.
Tipos de Coordinación:
 Coordinación amperométrica: este tipo de coordinación se obtiene
regulando con valores distintos de las corrientes de actuación
instantánea o de corto por retardo de la serie de interruptores sucesivos.
La relación mínima entre los ajustes de cada interruptor debe ser 1,5
teniendo en cuenta la precisión de los valores de los ajustes.
Generalmente conduce a una selectividad parcial, y es tanto más
eficaz cuanto más diferentes sean las corrientes de defecto en uno u
otro punto de la red, debido a la impedancia no despreciable de los
conductores.
Figura 5: ejemplo de coordinación amperométrica entre 2 elementos de protección donde el B
actúa antes que el A. También se observa cómo debe desplazarse la curva para conseguir la
coordinación deseada.
 Coordinación cronométrica: se obtiene programando retardos cada
vez mayores a medida que se desplaza a interruptores de protección
que se encuentran aguas arriba de la instalación. Para garantizar una
selectividad total, las curvas de disparo de los interruptores no deben
superponerse en ningún punto, cualquiera que sea el valor de corriente
presunta.
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Figura 6: ejemplo de coordinación cronométrica entre 2 elementos de protección donde el B
actúa antes que el A. También se observa cómo debe desplazarse la curva para conseguir la
coordinación deseada.
 Coordinación Energética: La selectividad es total si, para cualquier
valor de corriente de defecto, la energía que deja pasar el interruptor
automático situado aguas abajo, es inferior a la energía necesaria para
entrar en acción el relé del interruptor automático situado aguas arriba.
La coordinación energética es un tipo particular de selectividad que
aprovecha las características de limitación de los interruptores. Cabe
recordar que un interruptor limitador es “un interruptor automático con un
tiempo de corte lo suficientemente reducido para impedir que la corriente
de cortocircuito llegue al valor de cresta que de otra forma alcanzaría”.
En condiciones de cortocircuito, estos interruptores son extremadamente
veloces (tiempos de actuación del orden de algunos milisegundos) y se
abren en presencia de una fuerte componente asimétrica. Por
consiguiente, no es posible utilizar para el estudio de la coordinación las
curvas tiempo-intensidad de actuación (interruptor de aguas abajo) y
límite de no-actuación (interruptor de aguas arriba), obtenidas en forma
de onda de tipo senoidal simétrica. Los fenómenos son principalmente
dinámicos (por lo tanto, proporcionales al cuadrado del valor instantáneo
de la corriente) y pueden describirse utilizando las curvas de la energía
específica pasante y de la energía límite de no-actuación del interruptor
de aguas arriba.
Este tipo de coordinación ofrece las siguientes ventajas:
 El corte es rápido, con tiempos de actuación que disminuyen al
aumentar la corriente de cortocircuito; de esta forma se reducen
los daños causados por el defecto (solicitaciones térmicas y
dinámicas), las perturbaciones en la red de alimentación y los
costes de dimensionamiento.
 El nivel de selectividad ya no está limitado por el valor de la
corriente de corta duración Icw soportada por los dispositivos.
 Puede coordinarse un elevado número de niveles jerárquicos.
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 Es posible coordinar diversos dispositivos limitadores (fusibles,
interruptores) aunque estén ubicados en posiciones intermedias
de la cadena.
 Coordinación Lógica: este sistema requiere que haya un flujo de
información entre los relés de los interruptores automáticos. Todos los
relés que ven una corriente superior a su umbral de funcionamiento
envían una orden de espera lógica al que está justamente aguas arriba.
El relé del interruptor automático que está inmediatamente aguas arriba
del cortocircuito no recibe orden de espera lógica, y dispara
inmediatamente.
Puede hacerse de dos maneras:
 Los dispositivos de medición informan al sistema de supervisión
cómo se ha superado la intensidad máxima y el sistema decide
qué protección debe actuar.
 Cada protección, en presencia de una intensidad que supera su
valor de ajuste, envía a través de una conexión directa o de un
bus una señal de bloqueo a la protección jerárquicamente
superior (anterior en el sentido del flujo de energía) y, antes de
actuar, comprueba que no haya llegado una señal de bloqueo
análoga desde la protección siguiente; de este modo actúa sólo la
protección que está inmediatamente antes del fallo.
Si lo comparamos con una coordinación cronométrica encontramos las
siguientes diferencias:
 Reduce los tiempos de actuación y aumenta el nivel de seguridad;
los tiempos de actuación pueden rondar los cien milisegundos.
 Reduce los daños causados por el fallo y las perturbaciones en la
red de alimentación.
 Reduce la solicitación térmica y dinámica en los interruptores.
 Permite disponer de un número muy alto de niveles de
selectividad.
 Resulta más costosa e implica mayor complejidad de la
instalación.
PROTECCIÓN DE ACOMPAÑAMIENTO O FILIACIÓN:
En este caso se admite el uso de un dispositivo de protección con poder de
corte inferior a la corriente prevista de cortocircuito en el punto donde se ha
instalado, a condición de que aguas arriba exista otro dispositivo de protección
con el necesario poder de corte. En este caso, las características de los dos
dispositivos se tienen que coordinar de modo que la energía específica que
21
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dejan pasar no sea superior a la que pueden soportar sin dañarse el interruptor
automático y el cable situados aguas abajo.
En el caso de 2 interruptores en serie, para poder tener un poder de corte
inferior en el interruptor aguas abajo, el interruptor aguas arriba debe cumplir
las siguientes condiciones:
 Disponer de un poder de corte adecuado.
 El interruptor automático que se encuentra aguas arriba tiene que
cumplir con las funciones de limitación de la energía específica pasante
que no ha de superar el valor tolerable por el interruptor automático
aguas abajo y por el cable que protege.
NOTA: La protección de acompañamiento se utiliza en instalaciones
eléctricas en las que la continuidad de servicio no es un requisito
fundamental. La apertura del interruptor automático situado aguas arriba
excluye del servicio todas las utilizaciones no afectadas por el defecto. De
todas formas, el empleo de este tipo de coordinación permite reducir el
dimensionamiento de la instalación y, por lo tanto, los costes.
CUESTIONARIO:
a) ¿Qué diferencia existe entre un Seccionador, un Seccionador Bajo
Carga y un Interruptor?
 Seccionadores (sin carga): aparatos de maniobra utilizados para
realizar una conexión o desconexión visible o en su defecto que el
operador pueda observar el estado del seccionador a simple vista.
En estos elementos de maniobra la apertura y cierre del circuito se
efectúa manualmente.
Debido a que son sin carga, los circuitos deben encontrarse libres de
corriente al momento de la apertura o cierre. No obstante, cuando se
encuentra cerrado debe ser capaz de soportar corrientes nominales y
de falla.
 Seccionadores bajo carga: aparatos de maniobra capaces de
establecer una corriente eléctrica, conducirla e interrumpirla, y
22
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soportar corrientes de sobrecarga, cortocircuito y solicitaciones
electrodinámicas, sin sufrir deterioros.
Al igual que en los seccionadores sin carga, deben tener un corte
visible para el operador.
Los seccionadores pueden traer consigo fusibles (seccionador-fusible)
o los mismos pueden ser instalados en serie.
Debido a que el cierre o apertura del circuito bajo carga depende del
operador, es necesario que esta operación se realice por una persona
idónea.
 Interruptores: son aparatos de maniobra que tienen la capacidad de
conectar y desconectar corrientes que se producen en el circuito bajo
condiciones normales y anormales.
Los interruptores tienen la capacidad de actuar de forma automática,
y según los complementos que tenga anexado puede ser capaz de
abrir el circuito cuando se presenten ciertas condiciones de falla. Los
interruptores no requieren de la habilidad de un operario para realizar
la apertura del circuito.
b) ¿Qué diferencia hay entre un Guardamotor y un Interruptor
Termomagnético?
 Guardamotor: es un aparato de maniobra, especialmente diseñado
para la protección de motores eléctricos. Este diseño especial
proporciona al dispositivo una curva de disparo que lo hace más
robusto frente a las sobreintensidades transitorias típicas de los
arranques de los motores. Tienen la función de: proteger contra
corrientes de falla (sobrecarga y cortocircuito), proteger contra
desequilibrio de fases y realizar maniobras.
El problema principal de los guardamotores es que no están
especialmente diseñados para realizar maniobras, por lo que, si se
requiere realizar una gran cantidad de maniobras es necesaria la
incorporación de un contactor en serie con el guardamotor para que
efectúe las mismas, ya que este aparato posee una vida útil muy
superior en cuanto a las maniobras.
23
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 Interruptores Termomagnéticos: son aparatos de maniobra y
protección que se utilizan para proteger contra sobrecargas y
cortocircuitos a los cables y cargas.
Estos aparatos poseen frecuencias de maniobras muy bajas y poseen
una moderada capacidad de ruptura.
A estos aparatos pueden adicionársele componentes para
incrementar su versatilidad al momento de realizar la instalación.
Los interruptores termomagnéticos, si bien son similares a los
guardamotores en cuanto a su rango de protección, no están
especialmente diseñados para proteger motores, ya que la corriente
de arranque podría efectuar la activación del aparato y desconectar la
máquina. También hay que tener en cuenta que el interruptor
termomagnético no necesariamente actuará en caso de presentarse
un desequilibrio de fases, lo cual podría dañar seriamente al motor
conectado con el aparato.
c) Definir la Corriente Convencional Térmica (Ith) de un contactor
Corriente Convencional Térmica (Ith) de un contactor: Es la corriente
térmica convencional en aire libre, definida por el fabricante, que el aparato de
maniobra puede soportar en servicio continuo por 8 (ocho) horas, sin que las
temperaturas de sus partes sobrepasen las temperaturas límite exigidas en las
reglamentaciones.
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III. DESARROLLO
1. Conforme al siguiente diagrama unifilar:
Determinar:
a) La totalidad de conductores, los mismos van tendidos en bandejas
portacables perforadas sin tapas.
b) Corrientes de cortocircuito en cada barra.
c) Verificación de los conductores.
d) La totalidad de los elementos de protección y maniobra.
e) Coordinación de protecciones.
Cálculo de Potencias Aparentes y Corrientes para cada carga.
Los motores utilizados son obtenidos del catálogo de Motores de Baja
Tensión de WEG
MOTOR 1:
MOTOR 2:
800KVA
13,2/0,4KV
Ucc=5%
L1=7m
L2=25m
L3=17m
L4=63m
L5=35m
L6=25m
L7=18m
L8=12m
L9=15m
L10=14m
M1
M2
M3
M4
M5
120
CV
30 CV
C1=20KW
Fp=0,85
C3=20KVar
20 CV
C7=23KW
Fp=1
7,5 CV
15 CV
C4=7KVar
C2=180KW
Fp=0,85
C5=10KVar
C6=30KW
Fp=1
B1
B2
B3
B4
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MOTOR 3:
MOTOR 4:
MOTOR 5:
CARGA 1:
CARGA 2:
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CARGA 3:
CARGA 4:
CARGA 5:
CARGA 6:
CARGA 7:
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Calculamos la corriente para cada barra
BARRA 4:
BARRA 3:
BARRA 2:
Calculamos las impedancias:
 TRANSFORMADOR:
Transformador = 0,8 [MVA]
Ucc = 5 [%]
El Ur lo obtenemos el libro BBC, página 54. Adoptamos: Ur = 1,3 [°/1]
MOTORES:
Como se trata de motores asincrónicos de Baja Tensión, usaremos las
siguientes relaciones:
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 Motor 1:
Del catálogo, obtenemos:
 Motor 2:
 Motor 3:
 Motor 4:
 Motor 5:
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Selección de cables por Corriente Nominal
De los catálogos obtenemos los valores de resistencia a 90º C, y con la
siguiente ecuación las referimos a 20ºC.
LOS CABLES DE BAJA TENSIÓN SON DE COBRE, RETENAX VALIO, XLPE,
página 70 a 76 DEL CATALOGO PRYSMIAN.
Comenzamos los cálculos con la BARRA 4:
 LINEA 8  MOTOR 3:
Entonces:
Impedancia:
 LINEA 9  MOTOR 4:
30
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Entonces:
Impedancia:
 LINEA 10  MOTOR 5:
Entonces:
Impedancia:
 LINEA 5  BARRA 4:
Entonces:
31
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Impedancia:
 LINEA 6  CARGA 2:
Entonces:
Impedancia:
 LINEA 7  CARGA 6:
Entonces:
Impedancia:
 LINEA 4  BARRA 3:
32
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Impedancia:
 LINEA 3  MOTOR 2:
Entonces:
Impedancia:
 LINEA 2  MOTOR 1:
Entonces:
Impedancia:
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 LINEA 1  BARRA 2:
Impedancia:
Calculo las corrientes de cortocircuito para cada Barra:
Cortocircuito en Barra 4:
En primer lugar, vamos a realizar el cálculo del
cortocircuito en la barra sin tener en cuenta el aporte de las barras, luego
verificaremos si esta suposición es correcta o no.
El circuito monofásico equivalente queda:
XT RT
XL1 RL1 XL4
4
RL4 XL5 RL5
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Para comprobar si debe o no considerarse el aporte realizado por los motores
al cortocircuito, usamos:
Realizando la suma de las corrientes de los motores:
Es por ello, que en este caso, en la barra 4 debemos considerar el
aporte de los motores. Entonces el circuito equivalente es el siguiente:
Donde la impedancia equivalente 1 está formada por el paralelo de los motores
1 y 2 con sus respectivas líneas 2 y 3. El equivalente dos está compuesto por
el paralelo de los motores 3, 4 y 5 con sus líneas 8, 9 y 10 respectivamente.
Entonces:
Cortocircuito en Barra 3:
Vamos a realizar el análisis sin considerar el aporte de los motores y luego
verificaremos si esa condición en viable o no.
Para este caso, el circuito equivalente es:
XT RT
XL1 RL1 XL4 RL4 XL5 RL5
Req2
Xeq2
Req1
Xeq1
35
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Para comprobar el aporte de los motores debe cumplirse:
Sumando las corrientes de los motores:
El aporte que realizan los motores si debe tenerse en cuenta ya que no se
verifica la relación anterior.
Entonces, el circuito equivalente monofásico es el siguiente:
En este caso, al igual que el anterior, la impedancia equivalente 1 está formada
por el paralelo de los motores 1 y 2, y el equivalente 2 por la línea 5 en serie al
paralelo de los motores 3, 4 y 5, cada uno de ellos en serie a su respectiva
línea.
XT RT
XL1 RL1 XL4
4
RL4
Req1
Xeq1
XT RT
XL1 RL1 XL4 RL4
Req2
Xeq2
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Por lo tanto:
Entonces:
Cortocircuito en Barra 2:
En primer lugar calculamos el cortocircuito sin considerar los motores, el
circuito equivalente es:
Para comprobar el aporte de los motores debe cumplirse:
Sumando las corrientes de los motores:
Por lo tanto, como no se cumple la desigualdad anterior se debe tener en
cuenta el aporte realizado por los motores.
XT RT
XL1 RL1
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El esquema equivalente resulta entonces:
En este caso, la impedancia equivalente 1está formada por los motores 1 y 2
en paralelo, cada uno en serie con su línea. La impedancia equivalente 2, está
formada por el paralelo de los motores 3, 4 y 5 (cada uno en serie a su línea)
en serie a las líneas 5 y 4.
Entonces:
XT RT RL1
Req1
Xeq1
XL1
Req2
Xeq2
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SELECCIÓN Y COORDINACIÓN DE PROTECCIONES
PROTECCION DEL TRANSFORMADOR
DATOS
El transformador se protege para su corriente nominal, el calibre del
fusible es de 1,6 In.
Referida esta corriente al lado de alta del transformador que es donde irá
el fusible:
Se elige un un fusible H-H de la línea REPROEL, de 63 [A].
Como se ve en el gráfico el fusible protege al transformador de las
corrientes no deseadas, en relación a la corriente nominal en función del
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tiempo, dadas por las normas ANSI, cuyo último punto coincide con el
requerimiento de la VDE. El fusible también soporta las corrientes de conexión
sin dañarse.
El punto de sobre corrientes, debido a las sobre tensiones atmosférica
(Saborsky), nuestro fusible no los cumple.
Del lado de baja se protege con un interruptor de la línea Schneider, compact
NS 1250N Micrologic 5.0 A, capacidad de ruptura 50 KA. (Ver anexo
Schneider)
El interruptor termo magnético, protege a nuestro trafo contra la sobre
carga. Esto lo podemos visualizar viendo que la curva térmica del interruptor,
está inmediatamente por debajo de la curva de sobrecarga más caliente del
transformador, es decir, para 90°C.
 Verificación de la línea 1
Hemos elegido uno dos cables unipolares en paralelo de:
Al ponerlos en paralelo en bandejas perforadas con separaciones mínimas.
Verificación del cortocircuito:
Por el catalogo, vemos la energía pasante para un fusible de 63 [A]
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El cable verifica el cortocircuito.
Barra 2:
MOTOR 1:
Este motor cuenta con un arrancador tipo Estrella-Delta, para ello utilizamos un
BCH MOTOR STARTERS Modelo NASACT4LEC5M. El cual está indicado
para P= 93 [kW].
Al mismo le anexamos un fusible, el catálogo nos recomienda un fusible HRC
de respaldo de 200 [A]. Entonces, colocamos un fusible de la Empresa ABB,
tipo gG, tamaño 0.
41
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Verificación de la línea:
CORTOCIRCUITO:
Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado más
adelante.
Vemos que para un fusible de 200 [A] la energía pasante es de:
Entonces, debe cumplirse:
Por lo tanto la línea verifica el cortocircuito.
SOBRECARGA:
En el caso de la protección térmica, tomando al fusible:
Debe cumplirse:
Por lo tanto el cable no verifica la sobrecarga. Reemplazamos el cable, por uno
con las siguientes características:
42
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Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica:
Además debe verificar:
Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga.
Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
43
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MOTOR 2:
Seleccionamos un Guarda motor MPW, modelo MPW65, con una In= 45. El
catálogo nos recomienda un fusible de protección, tipo gG de 160 [A], por eso
colocamos uno de la Empresa ABB, tamaño 0 de 160 A.
Verificación de la línea:
CORTOCIRCUITO:
Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado a
continuación:
Entonces:
Entonces, debe cumplirse:
Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito.
SOBRECARGA:
Debe cumplirse:
44
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Por lo tanto el cable no verifica la sobrecarga.
Reemplazamos el cable, por uno con las siguientes características:
Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica:
Además debe verificar:
Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga.
Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
45
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CARGA 1:
Para esta carga optamos por colocarle un Interruptor termomagnético ABB,
Modelo T1C, con:
Para esta carga no contamos con una longitud de línea, por ende no
verificamos el cable.
46
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CARGA 3:
En este caso se trata de una carga capacitiva de una potencia reactiva:
Por ello colocamos un Contactor de conmutación de condensadores de la
empresa ABB. El modelo utilizado es UA 26-30-10 RA, para potencia de hasta
22 [kVAr].
Para la selección del fusible, del catálogo, obtenemos la siguiente ecuación:
Entonces:
Seleccionamos un fusible de la empresa ABB, HRC, tipo DIN, gG, tamaño 1,
con una: In = 50 [A] y una capacidad de ruptura de 120 [kA].
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LINEA 4
A comienzos de la línea se lo protege con un interruptor de la línea
Schneider, compact NXS 630 [A], MICROLOGIC 5.0 A, capacidad de ruptura
36 KA. ( Ver anexo Schneider).
Ir=0,8*In= 500 [A]; Im=6*Ir=3000[A]
Este interruptor debe coordinar con el interruptor aguas arriba del
transformador, como ambos están en un mismo nivel de cortocircuito, la
coordinación debe ser cronométrica.
Al final de la línea, se utiliza un seccionador tetra polar bajo carga de la
línea OT – 630[A] (Ver anexo seccionador).
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Verificación del cable:
Cortocircuito:
Como el tiempo de instantáneo es mayor a 0,1 segundo lo calculo por
corriente.
Sobrecarga:
El cable no verifica, elegimos una sección mayor, cable unipolar en
bandeja perforada con separación mínima:
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Realizamos el cálculo nuevamente:
El nuevo cable verifica el cortocircuito y la sobrecarga.
Barra 3:
LINEA 5
A comienzos de la línea se lo protege con un interruptor de la línea
Schneider, compact NXS 250 [A], MICROLOGIC 5.0 A, con capacidad de
ruptura de 25 KA. (Ver anexo Schneider).
Este interruptor debe coordinar con el interruptor aguas arriba. Al final de la
línea, se utiliza un seccionador tetra polar bajo carga de la línea OT 125 A3,
corriente nominal 125 [A] (Ver anexo seccionador).
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Verificación del cable:
Cable tetra polar de cobre en bandeja perforada, S=25/16 mm2
, Iadm=116 [A]
Cortocircuito:
Por energía pasante, tomada del catalogo para una Ik=13600 [A] (Ver anexo
Schneider).
Sobre carga:
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El cable no verifica la sobrecarga:
Seleccionamos un nuevo cable tetrapolar de cobre en bandeja perforada:
El cable verifica el cortocircuito y la sobrecarga.
CARGA 2
Protegemos la carga con un interruptor de la línea Schneider, compact NSX
400 micrologic 5.0 A In=400[A], capacidad de ruptura 36 [KA] (Ver anexo
Schneider).
Este interruptor debe coordinar con el interruptor aguas arriba.
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Verificación del cable:
Cable tetrapolar de cobre en bandeja perforada:
Cortocircuito:
Por la energía pasante se obtiene del catalogo para un cortocircuito de
Ik=13600 [A].
Sobre carga:
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El no cable verifica sobre carga. Seleccionamos un nuevo cable tetrapolar de
cobre en bandeja perforada,
El cable verifica el cortocircuito y la sobrecarga.
CARGA 5:
En este caso se trata de una carga capacitiva de una potencia reactiva:
Por ello colocamos un Contactor de conmutación de condensadores de la
empresa ABB. El modelo utilizado es UA 16-30-10 RA, para potencia de hasta
12,5 [kVAr].
Para la selección del fusible, del catálogo, obtenemos la siguiente ecuación:
Entonces:
Seleccionamos un fusible de la empresa Schneider Electric, HRC, tipo DIN, gG,
con una: In = 25 [A] y una capacidad de ruptura de 120 [kA].
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CARGA 6:
Para esta carga optamos por colocarle un Interruptor termomagnético ABB,
Modelo T1B, con:
55
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Verificación de la línea:
CORTOCIRCUITO:
Del catálogo de la termomagnética, obtenemos una energia del gráfico
mostrado a continuación:
Entonces:
Entonces, debe cumplirse:
Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito.
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SOBRECARGA:
Debe cumplirse:
Además debe verificar:
Por lo tanto el cable no verifica la sobrecarga.
Reemplazamos el cable, por uno con las siguientes características:
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Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica:
Además debe verificar:
Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga.
Ahora verifico si el cable cumple el cortocircuito:
Entonces, debe cumplirse:
Ahora si el cable verifica ambas condiciones.
Barra 4:
MOTOR 3:
Seleccionamos un Guarda motor MPW, modelo MPW25, con una In= 32 [A]. El
catálogo nos recomienda un fusible de protección, tipo gG de 125 [A] máximo,
por eso colocamos uno de la Empresa ABB, tamaño 0 de 125 A.
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Verificación de la línea:
CORTOCIRCUITO:
Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado a
continuación:
Entonces:
Entonces, debe cumplirse:
Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito.
SOBRECARGA:
Debe cumplirse:
Por lo tanto el nuevo cable no verifica la sobrecarga. Vamos a reemplazar el
cable por otro de mayor sección. Seleccionamos:
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Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica:
Además debe verificar:
Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga.
Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
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CARGA 7
Se utiliza una pequeño interruptor automático de la línea ABB, In=40 [A], con
capacidad de ruptura 25 KA, (ver anexo ABB T1). Este interruptor debe
coordinar con los interruptores aguas arriba.
61
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El interruptor coordina.
MOTOR 4:
Seleccionamos un Guarda motor MPW, modelo MPW16, con una In=12 [A]. ].
El catálogo nos recomienda un fusible de protección, tipo gG de 100 [A]
máximo, por eso colocamos uno de la Empresa ABB, tamaño 0 de 100 A.
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Verificación de la línea:
CORTOCIRCUITO:
Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado a
continuación:
Entonces:
Entonces, debe cumplirse:
Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito.
SOBRECARGA:
Debe cumplirse:
Por lo tanto el nuevo cable no verifica la sobrecarga. Vamos a reemplazar el
cable por otro de mayor sección. Seleccionamos:
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Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica:
Además debe verificar:
Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga.
Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
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MOTOR 5:
Este motor cuenta con un arrancador tipo Estrella-Delta, para ello utilizamos un
BCH MOTOR STARTERS Modelo NASALLEN. El cual está indicado para P=
15 [kW].
Al mismo le anexamos un fusible, el catálogo nos recomienda un fusible HRC
de respaldo de 35 [A]. Entonces, colocamos un fusible de la Empresa ABB, tipo
gG, tamaño 0.
Verificación de la línea:
CORTOCIRCUITO:
Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado más
adelante.
Vemos que para un fusible de 35 [A] la energía pasante es de:
Entonces, debe cumplirse:
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Por lo tanto la línea verifica el cortocircuito.
SOBRECARGA:
En el caso de la protección térmica:
Debe cumplirse:
Además debe verificar:
Por lo tanto el nuevo cable no verifica la sobrecarga. Vamos a reemplazar el
cable por otro de mayor sección. Seleccionamos:
Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica:
Además debe verificar:
Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga.
Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
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CARGA 4:
En este caso se trata de una carga capacitiva de una potencia reactiva:
Por ello colocamos un Contactor de conmutación de condensadores de la
empresa ABB. El modelo utilizado es UA 16-30-10 RA, para potencia de hasta
12,5 [kVAr].
Para la selección del fusible, del catálogo, obtenemos la siguiente ecuación:
Entonces:
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Seleccionamos un fusible de la empresa Schneider Electric, HRC, tipo DIN, gG,
con una: In = 20 [A] y una capacidad de ruptura de 120 [kA].
68
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Cálculo de Caídas de Tensión
Donde:
 LINEA 8
 LINEA 9
 LINEA 10
69
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 LINEA 5
 LINEA 6
 LINEA 7
70
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 LINEA 4
 LINEA 3
 LINEA 2
71
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 LINEA 1
A continuación vemos la tabla de caída de tensión:
DESTINO PTOTAL [kW]
COEF.
SIMULT.
P SIMULT.
[kW]
F.P. I [A]
L
[km]
e
%
S
[mm]
ΔU
%
ΣΔU %
Línea 1 403,44 1 403,44 0,92 669,26 0,007 5 240 0,32 0,32
Línea 2 88,26 1 88,26 0,87 158,00 0,025 5 70 0,60 0,92
Línea 3 22,07 1 22,07 0,85 40,50 0,017 5 70 0,10 0,42
Línea 4 270,29 1 270,29 0,92 448,80 0,063 5 240 1,93 2,26
Línea 5 60,29 1 60,29 0,96 95,43 0,035 5 50 0,75 3,01
Línea 6 180,00 1 180,00 0,85 321,74 0,025 5 240 0,43 2,69
Línea 7 30,00 1 30,00 1,00 45,58 0,018 5 10 0,91 3,17
Línea 8 14,71 1 14,71 0,83 28,70 0,012 5 35 0,10 3,10
Línea 9 5,52 1 5,52 0,86 10,50 0,015 5 25 0,06 3,07
Línea 10 11,03 1 11,03 0,83 28,70 0,014 5 6 0,65 3,65
Como el valor máximo permitido es de 5%, observamos que ninguna línea se
encuentra por encima de ese valor, entonces, se verifican los cables para la
caída de tensión.
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IV. CONCLUSIÓN.
En el informe fue posible realizar el dimensionamiento y verificación de
una instalación en cuanto a cables y protecciones.
También fue posible realizar la coordinación de las protecciones
seleccionadas mediante el empleo de las curvas provistas por los fabricantes.
Cabe aclarar que se utilizaron diversos fabricantes para las
protecciones.
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V. ANEXO.
ANEXO CABLES
Corrientes Admisibles
(1) Un cable bipolar.
(2) Un cable tripolar o tetrapolar
(3) Un cable bipolar o dos cables unipolares
(4) Un cable tripolar o tetrapolar o tres cables unipolares
(5) Un cable bipolar
(6) Un cable tripolar o tetrapolar
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(7) Dos cables unipolares en contacto
(8) Tres cables unipolares en tresbolillo
(9) Tres cables unipolares en contacto
(10) Tres cables unipolares en horizontal
(11) Tres cables unipolares en vertical
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Unipolares:
Tetrapolares:
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ANEXO MOTORES:
Catálogo de motores BT
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ANEXO SCHENEIDER:
Curvas de limitación de energía para la línea NXS
Poder de corte según categoría de uso para la línea NXS.
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En el practico se utilizaron interruptores NXS 250, 400, 630, los cuales se
pueden regular corriente nominal y tienen capacidad de ruptura 25,36,36 [KA]
respectivamente.
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En el práctico se utilizó el interruptor NS 1250, el cuál presenta las siguientes
características.
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ANEXO SECCIONADORES:
Características de los seccionadores de la línea OT.
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En el práctico se utilizo el OT 630 y el OT 125.
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ANEXO ABB T1:
Curva de energía para los PIA ABB T1
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ANEXO CAPACITOR:
ANEXO ARRANCADORES ESTRELLA – TRIANGULO:
BCH Motor Starters
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ANEXO GUARDAMOTORES:
Guardamotores MPW
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Tp5 final

  • 1.
    1 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Instalaciones Eléctricas l Trabajo práctico Nº: 5 Titulo del T.P.: Aparataje y Coordinación de Protecciones. Presentación: Tiempo En término Fuera de término Fecha Forma y Contenido Prolijidad Orden Proceso de cálculo y resultados Información adjunta Integridad % de valoración 10% 10% 50% 10% 20% Correcciones 1 2 3 4 5 6 7 Calificación del trabajo Alumno Expresión oral y/o escrita Puntaje en respuestas Observaciones Nota 1 Aranda, Rodrigo 2 Sierra, Pablo 3 Sullivan, Karina 4 Vizzotti, Gastón
  • 2.
    2 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. I. RESUMEN En el siguiente trabajo se procedió a realizar la protección y coordinación de protecciones para una instalación eléctrica que cuenta con diversas cargas y circuitos secundarios (observar diagráma unifilar).
  • 3.
    3 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. II. INTRODUCCION En toda instalación eléctrica es necesario el implemento de protecciones para evitar daños y un buen funcionamiento de todos los elementos que la conforman. Los elementos de protección se instalan para evitar daños a los equipos en caso de ocurrir un desperfecto o funcionamiento fuera de los parámetros regulares, también es necesario asegurarse de que los cables se encuentren protegidos contra sobre cargas y cortocircuitos. A continuación se procede a dar una introducción general de los elementos de protección que se emplearán en este trabajo. Elementos de maniobra y protección: SECCIONADOR: Son dispositivos que permiten realizar una conexión o desconexión visible de una carga. Los seccionadores poseen diferentes características según su aplicación, como ser: bajo carga, con fusible y por su categoría de servicio. Categorías: En corriente alterna:  AC20: conexión y desconexión sin carga.  AC21: Maniobra de cargas resistivas, incluyendo sobrecargas moderadas.  AC22: Maniobra de cargas mixtas resistivas e inductivas, incluyendo sobre cargas moderadas.  AC23: Maniobra de cargas motóricas u otro tipo de cargas muy inductivas. En corriente continua:  DC20: Conexión y desconexión sin carga.  DC21: Maniobra de cargas resistivas, incluyendo sobrecargas moderadas.  DC22: Maniobra de cargas mixtas, incluyendo cargas resistivas e inductivas, incluyendo sobre cargas moderadas.  DC23: Maniobra de cargas motóricas u otro tipo de cargas muy inductivas.
  • 4.
    4 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Los seccionadores son dispositivos mecánicos de maniobra que en su concepción básica no pueden conectar ni desconectar circuitos bajo carga. Para la selección de un seccionador se deben tener en cuenta lo siguiente parámetros:  Tensión nominal de empleo.  Corriente máxima permanente.  Número de polos.  Corriente de breve duración: corriente máxima que pueda soportar el seccionador por un tiempo establecido sin que sufra ningún daño.  Contacto de preapertura: Contacto auxiliar que se abre antes de que se abran los contactos principales. SECCIONADORES-FUSIBLE: Son seccionadores en los cuales el fusible forma el contacto móvil, son en su concepción básica AC20, por lo que preferentemente deben tener un contacto de preapertura porque puede que los fusibles no abran simultáneamente, quedando la carga conectada con 2 o 1 fases. En este caso la apertura de los contactos depende de la habilidad del operador. SECCIONADORES CON FUSIBLE: Son seccionadores que tienen en serie fusibles, con lo cual la apertura de contactos es independiente de la habilidad del operador. Seccionadores bajo carga: estos seccionadores responden a las categorías de AC21 a AC23, o sea que pueden maniobrar cargas y pueden utilizarse tanto para maniobras como para cumplir la función de seccionamiento. Para la elección de un seccionador bajo carga se deben tener en cuenta los siguientes parámetros:  Tensión nominal de empleo.  Corriente máxima permanente.  Número de polos.  Corriente de breve duración.  Corriente de cortocircuito de establecimiento: corriente que es capaz de soportar durante el cierre.
  • 5.
    5 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. INTERRUPTORES: Son dispositivos que permiten realizar la conexión y desconexión de una carga sin que esta sea visible, más allá de alguna indicación propia del equipo, son equipos que permiten la conexión y desconexión de circuitos bajo carga. Estos pueden diferenciarse por sus características constructivas y del equipamiento incluido en ellos, esto puede ser: automático o no, limitador o no, etc. Interruptor automático: es un dispositivo de maniobra asociado a una unidad de disparo, la cual produce la apertura automática del interruptor en caso de sobrecarta o cortocircuito, protegiendo todos los componentes de la instalación. Dentro de los interruptores automáticos existe una clasificación según si son o no limitadores de corriente de cortocircuito pico.  Interruptor automático: dispositivo de maniobra mecánico capaz de establecer, conducir y cortar corrientes bajo condiciones normales y también establecer, conducir por un tiempo determinado y cortar corrientes bajo condiciones anormales (cortocircuitos y sobre cargas).  Interruptor automático limitador de corriente: interruptor de potencia con un tiempo de interrupción lo suficientemente corto como para prevenir que la corriente de cortocircuito alcance su valor pico. Categorías de servicio: se definen 2 categorías de servicio para los interruptores. Las categorías tienen en cuenta los siguientes parámetros:  Servicio de 8 horas: los contactos del interruptor permanecen cerrados conduciendo una corriente tal que el interruptor alcance el equilibrio térmico, pero no más de 8 horas.  Servicio ininterrumpido: los contactos permanecen cerrados conduciendo una corriente, sin interrupción por períodos mayores a 8 horas. Según la función que deberá desempeñar el interruptor se han definido categorías de utilización, para identificar si el interruptor debe coordinarse con otro aguas abajo, con condiciones de cortocircuito. Las categorías son las siguientes:  Categoría A: este interruptor no está diseñado específicamente para selectividad con otro dispositivo de protección contra cortocircuito en
  • 6.
    6 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. serie sobre lado de la carga, es decir, sin retardos de tiempo estipulados para la selectividad bajo condiciones de cortocircuito.  Categoría B: interruptor diseñado específicamente para selectividad con otro dispositivo de protección contra cortocircuito en serie sobre el lado de la carga, es decir con un corto retardo intencional de tiempo (puede ser ajustable) estipulados para la selectividad bajo condiciones de cortocircuito. Parámetros eléctricos: a continuación se determinan algunos parámetros eléctricos que determinan las características de funcionamiento de un interruptor.  Ie: es la corriente que un interruptor puede operar y está definida por la tensión de servicio, frecuencia, categoría de servicio, categoría de utilización. Esta corriente está definida por el fabricante para un servicio ininterrumpido, este valor es igual a Ith.  Ith: es la corriente que el interruptor puede soportar en condición de cerrado para un mínimo de 8 horas, instalados al aire libre, sin que la temperatura exceda los límites dados por las normas.  Ithe: es la corriente que el interruptor puede soportar en condición de cerrado por un mínimo de 8 horas, instalados en una caja, sin que la temperatura exceda los límites dados por las normas. CONTACTORES / RELÉ: Son interruptores remotos con capacidad de reposición y sin mecanismo de retención (en el caso de contactores), accionados y mantenidos por su mecanismo de accionamiento. Estos pueden diferenciarse por sus características de funcionamiento, esto puede ser por la tensión de servicio, tensión de comando, categoría de servicio, electromecánicos o electrónicos, etc. En el caso de contactores, los mismos tienen normalizada la categoría de servicio (características de utilización), a continuación se detallará algunas de estas: Corriente alterna:  AC1: comando de circuitos resistivos (cosφ≥0,95). Cierre y apertura de la intensidad normalmente absorbida por el receptor sin riesgo de sobre intensidades al cierre o apertura.
  • 7.
    7 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  AC2: comando de un motor asincrónico con rotor bobinado sin frenado de contracorriente.  AC2´: comando de motor asincrónico con rotor bobinado con frenado de contracorriente.  AC3: comando de motor asincrónico con jaula y arranque en directo. En funcionamiento normal: cierra de 6 veces la intensidad nominal del motor y corte de corriente con “motor lanzado” (In). En funcionamiento ocasional: cierre y corte de corriente con “rotor bloqueado” (6.in).  AC4: comando de motor asincrónico de jaula con corte de corriente con motor “no lanzado” e inversión en marcha. Este funcionamiento corresponde a un 100% de marchas por impulso o frenados a contra corriente (apertura del contactor cuando la velocidad del motor es cercana a cero). Corriente continua:  DC1: comando de circuitos resistivos o poco inductivos. Cierre y apertura de la intensidad normalmente absorbida por el receptor sin riesgo de sobre intensidades al cierre o la apertura.  DC2: comando de un motor derivación. Arranque, desconexión en marcha.  DC3: comando de un motor en derivación con arranque, pulsaciones, frenado en contracorriente e inversión de marcha.  DC4: comando de motor en serie. Arranque, desconexión en marcha.  DC5: comando de motor en serie con arranque, pulsaciones, frenado en contracorriente e inversión en marcha. Nota: es importante conocer las diferencias entre las corrientes Ie e Ith, que generalmente se detallan en los catálogos:  Ie: es la corriente que un contactor puede operar y está definida por la tensión de servicio, categoría de servicio, temperatura ambiente y maniobras por hora.  Ith: es la corriente que el contactor puede soportar en condición cerrado por un mínimo de 8 horas, sin que la temperatura exceda los límites dados por las normas. Los catálogos traen generalmente información adicional que permite corregir los datos a los efectos de acondicionar los mismos a la utilización específica, estos son la cantidad de maniobras por hora (en caso que superen las 30 maniobras por hora) y la vida útil eléctrica conforme a una corriente inferior a la de diseño.
  • 8.
    8 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. UNIDADES CARACTERISTICAS: Características de Tensión:  Tensión asignada nominal de empleo o de servicio (Ue): es la tensión de referencia para la cual ha sido dimensionado un aparato de maniobra. Un aparato de maniobra puede tener varios valores característicos.  Tensión asignada o nominal de aislamiento (Ui): es el valor normalizado para el cual el aislamiento de un aparato de maniobra o un accesorio ha sido dimensionado. Todos los aparatos poseen un único valore de tensión asignada de aislamiento.  Tensión asignada de resistencia a los choques (Uimp): son aquellos valores de tensión de choque por encima del nominal, que deberá resistir el aislamiento de un aparato de maniobra. Características de Corriente:  Corriente nominal o de servicio (In): es el valor de corriente de un aparato de maniobra que puede conducir de forma continua. Un aparato de maniobra puede tener varios valores de corriente nominal, lo cual variará sus datos característicos.  Intensidad térmica convencional al aire libre (Ith): es la corriente térmica convencional al aire libre, definida por el fabricante que el aparato de maniobra puede soportar en servicio continuo por 8 horas, sin que las temperaturas de sus partes sobrepasen las temperaturas límite exigidas en las reglamentaciones.  Intensidad térmica convencional en envolvente (Ithe): es la corriente máxima, dada por el fabricante, que el interruptor puede soportar para una clase de servicio definida, cuando el mismo se incorpora en una caja determinada.  Intensidad nominal ininterrumpida o permanente (Iu): es el valor de corriente, dado por el fabricante que el aparato de maniobra puede soportar en servicio continuo con los contactos cerrados. En este caso se tiene en cuenta el ensuciamiento y/o oxidación de los contactos. Esto puede contrarrestarse por medio de contactos de alguna aleación apropiada o con sistemas auto limpiantes.
  • 9.
    9 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Características de cortocircuito:  Poder asignado de cierre máximo en cortocircuito (Icm): valor máximo de intensidad de cortocircuito asimétrico que el interruptor puede establecer y cortar, dada por el fabricante a la tensión nominal de servicio y con un factor de potencia especificado. Para un interruptor el esfuerzo generado es máximo en un cierre por cortocircuito. En corriente alterna, el poder de cierre máximo en cortocircuito de un interruptor no debe ser inferior al poder de corte último multiplicado por un factor “n”.  Poder asignado de corte último en cortocircuito (Icu): Es el valor eficaz de la componente periódica del valor de la intensidad que es capaz de interrumpir, para un valor de tensión de empleo determinado. Este valor de corriente es el correspondiente a un valor fijado por el fabricante para ese interruptor, para la tensión asignada de empleo Ue correspondiente.  Poder asignado de corte de servicio en cortocircuito (Ics): es el valor eficaz de la componente periódica que es capaz de interrumpir, para un valor de tensión de empleo Ue determinado. El poder asignado de corte de servicio en cortocircuito es el correspondiente valor fijado por el fabricante para ese interruptor automático para la tensión asignada de empleo Ue correspondiente.  Intensidad asignada de corta duración admisible (Icw): es el valor eficaz de la corriente que puede conducir en forma continua un aparato de maniobra en un corto período de tiempo y condiciones fijas previamente, sin alteración de sus características.  Intensidad de regulación de sobrecarga ajustable (Ir): corriente regulada a partir de la cual se verifica la protección contra sobrecargas. Está en función de la corriente nominal.  Intensidad convencional de no disparo (Ind): para el funcionamiento en sobrecarga, la intensidad convencional de no disparo es Ind=1,05 Ir.  Intensidad convencional de disparo (Id): para el funcionamiento en sobrecarga, la intensidad convencional de disparo es Id=1,3 Ir. La corriente Id está dada por un tiempo convencional de disparo. Para una intensidad superior a Id el disparo por defecto térmico se hará según la curva a tiempo inverso.  Intensidad de regulación de disparo instantáneo (Ii): característica de protección contra cortocircuitos para todas las categorías de
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    10 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. interruptores. Para los cortocircuitos superiores al valor Ii, el valor debe cortar instantáneamente la intensidad de defecto. Esta corriente está en función de la corriente nominal. Intensidad de regulación de disparo de corto retardo (Isd): caracteriza la protección contra los cortocircuitos para todas las categorías de interruptores. Es aquel valor de corriente a partir del cual se asegura la apertura instantánea del interruptor. Esta corriente está en función de Ir. Dependiendo del tipo de interruptor puede ser regulable: En la siguiente figura se observan algunas de las corrientes anteriormente detalladas y la forma en que la regulación permite modificar la curva de actuación. Figura 1: curva de actuación donde se muestran las corrientes características y la variación de la curva con la regulación.
  • 11.
    11 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. CARACTERISTICA DE PROTECCIÓN: Una instalación debe ser protegida de Sobrecargas, Cortocircuitos y Fugas. A continuación se detalla cada una de las fallas:  Sobrecarga (térmica): este tipo de protección debe proteger a la carga en cuestión frente a cualquier anomalía que represente una sobre corriente por encima de la nominal de diseño en régimen permanente, por lo tanto, debe permitir la circulación en régimen permanente de la misma hasta como mínimo la corriente nominal de diseño y/o regulación.  Cortocircuito (magnética): este tipo de protección debe proteger a la carga en cuestión frente a cualquier anomalía que represente una sobre corriente producida por un cortocircuito, generalmente n veces la corriente nominal de diseño, por lo tanto, una vez detectada la corriente de accionamiento de falla el interruptor debe realizar la desconexión de la carga lo más rápido posible, a los efectos de evitar daño en la instalación en cuestión.  Fuga (diferencial): este tipo de protección debe proteger a la carga en cuestión frente a cualquier falla de aislación y/o fuga de corriente por contacto directo e indirecto en el circuito de aplicación, por lo tanto, debe permitir el pasaje de corriente de por lo menos su nominal de diseño, la cual deberá poder desconectar frente a la detección de una diferencia (como mínimo) en la sumatoria de las corrientes de alimentación, esta corriente de fuga (diferencia) es parámetro de selección (10mA, 30mA, 300mA y 500mA). PRINCIPALES ELEMENTOS DE PROTECCIÓN UTILIZADOS EN INSTALACIONES DE BAJA TENSIÓN: Los principales elementos utilizados en una instalación para asegurar su protección son los siguientes: a) Fusibles: son elementos de protección capaces de accionar frente a una sobrecarga y/o cortocircuito, estos son elementos que una vez que accionaron no tienen la capacidad de rearme, es decir, se descartan, se diferencian por múltiples características, por su forma (rosca o cuchilla), por su tensión de servicio, por su característica de funcionamiento. La característica del fusible es definida por dos curvas: la de mínimo tiempo de fusión y la de tiempo total de despeje. Estas características de t vs I se muestran en la siguiente figura:
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    12 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Figura 2: curva característica de t vs I para un fusible. Para los fusibles podemos diferenciar en clase de función y clase de servicio: Clase de función: g: fusible de campo general. a: fusible de campo parcial. Clase de servicio: L: protección de cables y líneas. S: protección de aparatos de maniobra. R: protección de rectificadores de semiconductores. M: protección de instalaciones mineras. A continuación se detallan los tipos de fusibles que podemos encontrar en el mercado:  Fusible de rosca: Utilizado en las instalaciones eléctricas domiciliarias. Consiste en un cuerpo de porcelana, dentro del cual se aloja un trozo de alambre o conductor por el cual pasa la corriente a proteger.  Fusibles de cartucho: Utilizado en las instalaciones eléctricas domiciliarias. Está situado en un cuerpo de porcelana, dentro del cual se
  • 13.
    13 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. coloca un cartucho, en el cual está el conductor fusible. Se denominan tipo "DIAZED".  Fusibles de lámina: Consiste en una pieza de esa forma colocada dentro de un cilindro de material aislante, salvo los extremos. Dicha pieza se coloca a presión sobre dos horquillas, y la lámina es fácilmente recambiable.  Fusibles de alta capacidad de ruptura “NH”: Este tipo de fusible, más comúnmente conocido como "NH", tiene una alta capacidad de ruptura o de corte frente a las corrientes de cortocircuito. Su habilidad consiste en interrumpir la corriente de cortocircuito en un brevísimo lapso de tiempo (0,5 ms) con lo cual se minimizan los efectos de estas corrientes.  Fusibles de alta capacidad de ruptura: La fabricación de estos cartuchos fusible se hacen por tamaños. Van asociadas con las corrientes nominales de los mismos. b) Interruptores Termo magnéticos: son interruptores equipados con elementos de protección termo magnéticos, generalmente estas protecciones cambian a electrónicas cuando superan los 630 A, existen 2 grupos bien definidos en lo que respecta a baja tensión, los del tipo domiciliario, que cuentan con baja capacidad de ruptura (no superan los 15KA), los más utilizados son los de 3KA y 4,5KA), y los del tipo compacto, con capacidades de ruptura superiores a 25KA y posibilidad de regular las dos protecciones desde 0,8 In. La curva de tiempo vs corriente característica de un interruptor termo magnético es la siguiente: Figura 3: curva característica de t vs I para un interruptor termo magnético. En el gráfico se observan las características de la parte magnética y térmica del interruptor.
  • 14.
    14 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Para el caso de las termomagnéticas del tipo domiciliaria están clasificados en 3 tipos, dependiendo de la característica que se requiera de la protección magnética, a continuación se detallan algunas de las características principales, conforme a los ensayos realizados que definen su curva característica. Características Térmicas: Ensayo Tipo Corriente de ensayo Límite de tiempo de desconexión y no desconexión Resultado a obtenerse A B, C Y D 1,13 In t≥1hr para I ≤ 63 A t≥2hr para In ≤ 63 A NO desconexión B B, C Y D 1,45 In t<1hr para I ≤ 63 A t<2hr para In > 63 A Desconexión C B, C Y D 2,55 In 1 s< t < 60s para I ≤ 32 A 1s < t < 120s para In > 32 A Desconexión D B C D 3 In 5 In 10 In Frío t≥0,1seg No desconexión E B C D 5 In 10 In 20 In Frío t<0,1seg Desconexión Características Magnéticas: Del cuadro anterior se desprende cual debe ser la respuesta de la protección magnética (instantánea) en cada caso, esto sería: Tipo B Para 3 In < Icc ≤ 5 In Tipo C Para 5 In < Icc ≤ 10 In Tipo D Para 10 In < Icc ≤ 20 In Campo de aplicación:  B: cargas resistivas y de baja corriente de conexión.  C: Líneas de alumbrado y aparatos electrodomésticos en general sin preponderancia a motores.  D: Circuitos de alimentación de motores.
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    15 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. A continuación se muestran los tipos de curvas t vs I característicos de un interruptor termo magnético. Figura 4: comparación entre curvas características de t vs I para distintos campos de aplicación. En el caso de interruptores compactos o de caja moldeada tienen en general posibilidad de regulación de las protecciones tanto térmica como magnética, incluyendo muchas veces varios escalones en el disparo magnético. Por lo tanto, al momento de seleccionar o cambiar un interruptor termo magnético se deberá tener en cuenta lo siguiente:  La corriente del circuito a proteger.  La característica del circuito a proteger, a los fines de seleccionar el tipo adecuado ya sea del tipo B, C o D (para tipo domiciliario o de baja capacidad de ruptura).  La capacidad de ruptura. c) Interruptores Diferenciales: son interruptores equipados con protección diferencial, existen dos tipos dependiendo de la utilización, domiciliarias, con corriente diferencial de actuación de 30mA y de utilización industrial, de 300mA a 500mA de corriente diferencial. Para el caso de interruptores diferenciales de tipo domiciliario, el mismo debe garantizar que para una corriente de fuga inferior a 15 mA no debe
  • 16.
    16 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. actuar, y para una corriente mayor o igual a 30mA debe garantizar la apertura del circuito. d) Relevos térmicos: son elemento de comando que cuentan con protección térmica, sin capacidad de conexión o desconexión de la carga por sí solo, son utilizados para protección de motores eléctricos, generalmente se conectan en seria a contactores y cuentan con un contacto NA y un NC que cambian de estado si superar la corriente de regulación, vienen equipados con corrección de curva de disparo por desequilibrio de fase. Por su principio de concepción no protegen contra cortocircuitos, por lo tanto, son instalados conjuntamente con fusibles del tipo lentos y por compensación por temperatura. La norma IEC 947-4 fija 4 puntos de corriente en función de tiempo que caracterizan la curva de disparo de los relé térmicos del tipo electromecánico, además de definir 3 clases de disparo dependiendo del retardo para el punto de 7,2 Ir (corriente de reglaje), esto se debe a que determinados motores tienen un tiempo de arranque superior a los motores europeos, generalmente los motores europeos pertenecen a la clase 10, para lo cual el disparo a 7,2 Ir debe producirse entre 4 y 10 segundos. Los puntos característicos son 1.05 Ir, 1.2 Ir, 1.5 Ir y 7.2 Ir que a continuación se detallan en la siguiente tabla: Tiempo de disparo Clase 1,05Ir 1,2Ir 1,5Ir 7,2Ir 10 >2h >2h >4 min 4s<Tp≤10s 20 >2h >2h >8min 6s<Tp≤ 20s 30 >2h >2h >12min 9s<Tp≤ 30s Los relevos térmicos deben compensar la curva de disparo frente a 3 condiciones de funcionamiento que difieren de las condiciones de ensayo:  Temperatura ambiente: cuando la temperatura ambiente discrepa de 20ºC, para lo cual traen muchas veces un bimetálico auxiliar de compensación que deflecta en sentido inverso.  Desequilibrio de fase: cuando existe la ausencia de alguna fase o es al menos un 30% más débil que las otras 2.  Disparo en caliente: la norma IEC 947-4 estipula los puntos para la curva de disparo en estado frío, pero el relevo térmico debe ser capaz de ajustar su curva de disparo para funcionamiento en caliente, dado que el motor tiene menos capacidad de absorber calor cuando el mismo ya está con temperatura.
  • 17.
    17 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. e) Guardamotores: son elementos de protección y comando que cuentan con protección térmica, magnética, desequilibrio de fase y regulación de corriente de carga, como su nombre lo indica, es utilizado para la protección de motores eléctricos y pueden prescindir de fusibles (salvo que se supere la capacidad de ruptura del propio guardamotor), tiene la capacidad de conectar y desconectar la carga y más cantidad de maniobras que un interruptor termomagnético pero mucho menos que un contactor. La protección magnética es de disparo fijo en aproximadamente 13 veces la corriente de regulación del térmico. Como se indicó anteriormente el guardamotor al tener incorporada las 2 protecciones puede prescindir de la colocación de fusibles, esto es siempre que la corriente máxima de cortocircuito sea inferior a la que soporta dicho guardamotor, en caso contrario se suele colocar fusibles que limiten esta corriente o adicionar un accesorio que provea el fabricante que prevea esta condición. Este tipo de equipamiento suele traer una serie de accesorios, algunos de los accesorios son limitador de corriente de cortocircuito, relé de mínima tensión, relé de apertura a distancia, bloque de contactos auxiliares, etc. Para la selección de un guardamotor se debe considerar lo siguiente:  Tensión nominal de servicio.  Poder de corte Icu mayor a la corriente de cortocircuito Icc.  Corriente de regulación Ir.  Si se requieren accesorios. COORDINACIÓN: En las instalaciones normalmente la coordinación se activa para aislar del sistema general la parte en la cual se produce un defecto haciendo que actúe el mecanismo de protección situado inmediatamente aguas arriba de la falla sin que repercuta en el resto de la instalación. Cuando consideramos un cortocircuito la coordinación se realiza mediante 2 métodos según si la corriente que circula por la zona afectada es igual a otros elementos de protección que se encuentran aguas arriba. La coordinación se puede hacer total o parcial:
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    18 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  Coordinación total: se abre solamente el interruptor de protección que se encuentre inmediatamente aguas arriba de la falla para todos los valores de corriente inferiores o iguales a la máxima corriente de cortocircuito que se presente en el punto de falla.  Coordinación parcial: actúa solamente la protección en el punto que se encuentra inmediatamente aguas arriba de la falla para corrientes de falla inferiores a un cierto valor, pero para corrientes mayoras o iguales se produce la actuación de elementos de protección que se encuentran aguas arriba de la protección anterior. Tipos de Coordinación:  Coordinación amperométrica: este tipo de coordinación se obtiene regulando con valores distintos de las corrientes de actuación instantánea o de corto por retardo de la serie de interruptores sucesivos. La relación mínima entre los ajustes de cada interruptor debe ser 1,5 teniendo en cuenta la precisión de los valores de los ajustes. Generalmente conduce a una selectividad parcial, y es tanto más eficaz cuanto más diferentes sean las corrientes de defecto en uno u otro punto de la red, debido a la impedancia no despreciable de los conductores. Figura 5: ejemplo de coordinación amperométrica entre 2 elementos de protección donde el B actúa antes que el A. También se observa cómo debe desplazarse la curva para conseguir la coordinación deseada.  Coordinación cronométrica: se obtiene programando retardos cada vez mayores a medida que se desplaza a interruptores de protección que se encuentran aguas arriba de la instalación. Para garantizar una selectividad total, las curvas de disparo de los interruptores no deben superponerse en ningún punto, cualquiera que sea el valor de corriente presunta.
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    19 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Figura 6: ejemplo de coordinación cronométrica entre 2 elementos de protección donde el B actúa antes que el A. También se observa cómo debe desplazarse la curva para conseguir la coordinación deseada.  Coordinación Energética: La selectividad es total si, para cualquier valor de corriente de defecto, la energía que deja pasar el interruptor automático situado aguas abajo, es inferior a la energía necesaria para entrar en acción el relé del interruptor automático situado aguas arriba. La coordinación energética es un tipo particular de selectividad que aprovecha las características de limitación de los interruptores. Cabe recordar que un interruptor limitador es “un interruptor automático con un tiempo de corte lo suficientemente reducido para impedir que la corriente de cortocircuito llegue al valor de cresta que de otra forma alcanzaría”. En condiciones de cortocircuito, estos interruptores son extremadamente veloces (tiempos de actuación del orden de algunos milisegundos) y se abren en presencia de una fuerte componente asimétrica. Por consiguiente, no es posible utilizar para el estudio de la coordinación las curvas tiempo-intensidad de actuación (interruptor de aguas abajo) y límite de no-actuación (interruptor de aguas arriba), obtenidas en forma de onda de tipo senoidal simétrica. Los fenómenos son principalmente dinámicos (por lo tanto, proporcionales al cuadrado del valor instantáneo de la corriente) y pueden describirse utilizando las curvas de la energía específica pasante y de la energía límite de no-actuación del interruptor de aguas arriba. Este tipo de coordinación ofrece las siguientes ventajas:  El corte es rápido, con tiempos de actuación que disminuyen al aumentar la corriente de cortocircuito; de esta forma se reducen los daños causados por el defecto (solicitaciones térmicas y dinámicas), las perturbaciones en la red de alimentación y los costes de dimensionamiento.  El nivel de selectividad ya no está limitado por el valor de la corriente de corta duración Icw soportada por los dispositivos.  Puede coordinarse un elevado número de niveles jerárquicos.
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    20 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  Es posible coordinar diversos dispositivos limitadores (fusibles, interruptores) aunque estén ubicados en posiciones intermedias de la cadena.  Coordinación Lógica: este sistema requiere que haya un flujo de información entre los relés de los interruptores automáticos. Todos los relés que ven una corriente superior a su umbral de funcionamiento envían una orden de espera lógica al que está justamente aguas arriba. El relé del interruptor automático que está inmediatamente aguas arriba del cortocircuito no recibe orden de espera lógica, y dispara inmediatamente. Puede hacerse de dos maneras:  Los dispositivos de medición informan al sistema de supervisión cómo se ha superado la intensidad máxima y el sistema decide qué protección debe actuar.  Cada protección, en presencia de una intensidad que supera su valor de ajuste, envía a través de una conexión directa o de un bus una señal de bloqueo a la protección jerárquicamente superior (anterior en el sentido del flujo de energía) y, antes de actuar, comprueba que no haya llegado una señal de bloqueo análoga desde la protección siguiente; de este modo actúa sólo la protección que está inmediatamente antes del fallo. Si lo comparamos con una coordinación cronométrica encontramos las siguientes diferencias:  Reduce los tiempos de actuación y aumenta el nivel de seguridad; los tiempos de actuación pueden rondar los cien milisegundos.  Reduce los daños causados por el fallo y las perturbaciones en la red de alimentación.  Reduce la solicitación térmica y dinámica en los interruptores.  Permite disponer de un número muy alto de niveles de selectividad.  Resulta más costosa e implica mayor complejidad de la instalación. PROTECCIÓN DE ACOMPAÑAMIENTO O FILIACIÓN: En este caso se admite el uso de un dispositivo de protección con poder de corte inferior a la corriente prevista de cortocircuito en el punto donde se ha instalado, a condición de que aguas arriba exista otro dispositivo de protección con el necesario poder de corte. En este caso, las características de los dos dispositivos se tienen que coordinar de modo que la energía específica que
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    21 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. dejan pasar no sea superior a la que pueden soportar sin dañarse el interruptor automático y el cable situados aguas abajo. En el caso de 2 interruptores en serie, para poder tener un poder de corte inferior en el interruptor aguas abajo, el interruptor aguas arriba debe cumplir las siguientes condiciones:  Disponer de un poder de corte adecuado.  El interruptor automático que se encuentra aguas arriba tiene que cumplir con las funciones de limitación de la energía específica pasante que no ha de superar el valor tolerable por el interruptor automático aguas abajo y por el cable que protege. NOTA: La protección de acompañamiento se utiliza en instalaciones eléctricas en las que la continuidad de servicio no es un requisito fundamental. La apertura del interruptor automático situado aguas arriba excluye del servicio todas las utilizaciones no afectadas por el defecto. De todas formas, el empleo de este tipo de coordinación permite reducir el dimensionamiento de la instalación y, por lo tanto, los costes. CUESTIONARIO: a) ¿Qué diferencia existe entre un Seccionador, un Seccionador Bajo Carga y un Interruptor?  Seccionadores (sin carga): aparatos de maniobra utilizados para realizar una conexión o desconexión visible o en su defecto que el operador pueda observar el estado del seccionador a simple vista. En estos elementos de maniobra la apertura y cierre del circuito se efectúa manualmente. Debido a que son sin carga, los circuitos deben encontrarse libres de corriente al momento de la apertura o cierre. No obstante, cuando se encuentra cerrado debe ser capaz de soportar corrientes nominales y de falla.  Seccionadores bajo carga: aparatos de maniobra capaces de establecer una corriente eléctrica, conducirla e interrumpirla, y
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    22 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. soportar corrientes de sobrecarga, cortocircuito y solicitaciones electrodinámicas, sin sufrir deterioros. Al igual que en los seccionadores sin carga, deben tener un corte visible para el operador. Los seccionadores pueden traer consigo fusibles (seccionador-fusible) o los mismos pueden ser instalados en serie. Debido a que el cierre o apertura del circuito bajo carga depende del operador, es necesario que esta operación se realice por una persona idónea.  Interruptores: son aparatos de maniobra que tienen la capacidad de conectar y desconectar corrientes que se producen en el circuito bajo condiciones normales y anormales. Los interruptores tienen la capacidad de actuar de forma automática, y según los complementos que tenga anexado puede ser capaz de abrir el circuito cuando se presenten ciertas condiciones de falla. Los interruptores no requieren de la habilidad de un operario para realizar la apertura del circuito. b) ¿Qué diferencia hay entre un Guardamotor y un Interruptor Termomagnético?  Guardamotor: es un aparato de maniobra, especialmente diseñado para la protección de motores eléctricos. Este diseño especial proporciona al dispositivo una curva de disparo que lo hace más robusto frente a las sobreintensidades transitorias típicas de los arranques de los motores. Tienen la función de: proteger contra corrientes de falla (sobrecarga y cortocircuito), proteger contra desequilibrio de fases y realizar maniobras. El problema principal de los guardamotores es que no están especialmente diseñados para realizar maniobras, por lo que, si se requiere realizar una gran cantidad de maniobras es necesaria la incorporación de un contactor en serie con el guardamotor para que efectúe las mismas, ya que este aparato posee una vida útil muy superior en cuanto a las maniobras.
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    23 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  Interruptores Termomagnéticos: son aparatos de maniobra y protección que se utilizan para proteger contra sobrecargas y cortocircuitos a los cables y cargas. Estos aparatos poseen frecuencias de maniobras muy bajas y poseen una moderada capacidad de ruptura. A estos aparatos pueden adicionársele componentes para incrementar su versatilidad al momento de realizar la instalación. Los interruptores termomagnéticos, si bien son similares a los guardamotores en cuanto a su rango de protección, no están especialmente diseñados para proteger motores, ya que la corriente de arranque podría efectuar la activación del aparato y desconectar la máquina. También hay que tener en cuenta que el interruptor termomagnético no necesariamente actuará en caso de presentarse un desequilibrio de fases, lo cual podría dañar seriamente al motor conectado con el aparato. c) Definir la Corriente Convencional Térmica (Ith) de un contactor Corriente Convencional Térmica (Ith) de un contactor: Es la corriente térmica convencional en aire libre, definida por el fabricante, que el aparato de maniobra puede soportar en servicio continuo por 8 (ocho) horas, sin que las temperaturas de sus partes sobrepasen las temperaturas límite exigidas en las reglamentaciones.
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    24 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. III. DESARROLLO 1. Conforme al siguiente diagrama unifilar: Determinar: a) La totalidad de conductores, los mismos van tendidos en bandejas portacables perforadas sin tapas. b) Corrientes de cortocircuito en cada barra. c) Verificación de los conductores. d) La totalidad de los elementos de protección y maniobra. e) Coordinación de protecciones. Cálculo de Potencias Aparentes y Corrientes para cada carga. Los motores utilizados son obtenidos del catálogo de Motores de Baja Tensión de WEG MOTOR 1: MOTOR 2: 800KVA 13,2/0,4KV Ucc=5% L1=7m L2=25m L3=17m L4=63m L5=35m L6=25m L7=18m L8=12m L9=15m L10=14m M1 M2 M3 M4 M5 120 CV 30 CV C1=20KW Fp=0,85 C3=20KVar 20 CV C7=23KW Fp=1 7,5 CV 15 CV C4=7KVar C2=180KW Fp=0,85 C5=10KVar C6=30KW Fp=1 B1 B2 B3 B4
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    25 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. MOTOR 3: MOTOR 4: MOTOR 5: CARGA 1: CARGA 2:
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    26 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. CARGA 3: CARGA 4: CARGA 5: CARGA 6: CARGA 7:
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    27 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Calculamos la corriente para cada barra BARRA 4: BARRA 3: BARRA 2: Calculamos las impedancias:  TRANSFORMADOR: Transformador = 0,8 [MVA] Ucc = 5 [%] El Ur lo obtenemos el libro BBC, página 54. Adoptamos: Ur = 1,3 [°/1] MOTORES: Como se trata de motores asincrónicos de Baja Tensión, usaremos las siguientes relaciones:
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    28 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  Motor 1: Del catálogo, obtenemos:  Motor 2:  Motor 3:  Motor 4:  Motor 5:
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    29 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Selección de cables por Corriente Nominal De los catálogos obtenemos los valores de resistencia a 90º C, y con la siguiente ecuación las referimos a 20ºC. LOS CABLES DE BAJA TENSIÓN SON DE COBRE, RETENAX VALIO, XLPE, página 70 a 76 DEL CATALOGO PRYSMIAN. Comenzamos los cálculos con la BARRA 4:  LINEA 8  MOTOR 3: Entonces: Impedancia:  LINEA 9  MOTOR 4:
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    30 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Entonces: Impedancia:  LINEA 10  MOTOR 5: Entonces: Impedancia:  LINEA 5  BARRA 4: Entonces:
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    31 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Impedancia:  LINEA 6  CARGA 2: Entonces: Impedancia:  LINEA 7  CARGA 6: Entonces: Impedancia:  LINEA 4  BARRA 3:
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    32 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Impedancia:  LINEA 3  MOTOR 2: Entonces: Impedancia:  LINEA 2  MOTOR 1: Entonces: Impedancia:
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    33 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  LINEA 1  BARRA 2: Impedancia: Calculo las corrientes de cortocircuito para cada Barra: Cortocircuito en Barra 4: En primer lugar, vamos a realizar el cálculo del cortocircuito en la barra sin tener en cuenta el aporte de las barras, luego verificaremos si esta suposición es correcta o no. El circuito monofásico equivalente queda: XT RT XL1 RL1 XL4 4 RL4 XL5 RL5
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    34 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Para comprobar si debe o no considerarse el aporte realizado por los motores al cortocircuito, usamos: Realizando la suma de las corrientes de los motores: Es por ello, que en este caso, en la barra 4 debemos considerar el aporte de los motores. Entonces el circuito equivalente es el siguiente: Donde la impedancia equivalente 1 está formada por el paralelo de los motores 1 y 2 con sus respectivas líneas 2 y 3. El equivalente dos está compuesto por el paralelo de los motores 3, 4 y 5 con sus líneas 8, 9 y 10 respectivamente. Entonces: Cortocircuito en Barra 3: Vamos a realizar el análisis sin considerar el aporte de los motores y luego verificaremos si esa condición en viable o no. Para este caso, el circuito equivalente es: XT RT XL1 RL1 XL4 RL4 XL5 RL5 Req2 Xeq2 Req1 Xeq1
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    35 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Para comprobar el aporte de los motores debe cumplirse: Sumando las corrientes de los motores: El aporte que realizan los motores si debe tenerse en cuenta ya que no se verifica la relación anterior. Entonces, el circuito equivalente monofásico es el siguiente: En este caso, al igual que el anterior, la impedancia equivalente 1 está formada por el paralelo de los motores 1 y 2, y el equivalente 2 por la línea 5 en serie al paralelo de los motores 3, 4 y 5, cada uno de ellos en serie a su respectiva línea. XT RT XL1 RL1 XL4 4 RL4 Req1 Xeq1 XT RT XL1 RL1 XL4 RL4 Req2 Xeq2
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    36 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Por lo tanto: Entonces: Cortocircuito en Barra 2: En primer lugar calculamos el cortocircuito sin considerar los motores, el circuito equivalente es: Para comprobar el aporte de los motores debe cumplirse: Sumando las corrientes de los motores: Por lo tanto, como no se cumple la desigualdad anterior se debe tener en cuenta el aporte realizado por los motores. XT RT XL1 RL1
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    37 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. El esquema equivalente resulta entonces: En este caso, la impedancia equivalente 1está formada por los motores 1 y 2 en paralelo, cada uno en serie con su línea. La impedancia equivalente 2, está formada por el paralelo de los motores 3, 4 y 5 (cada uno en serie a su línea) en serie a las líneas 5 y 4. Entonces: XT RT RL1 Req1 Xeq1 XL1 Req2 Xeq2
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    38 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. SELECCIÓN Y COORDINACIÓN DE PROTECCIONES PROTECCION DEL TRANSFORMADOR DATOS El transformador se protege para su corriente nominal, el calibre del fusible es de 1,6 In. Referida esta corriente al lado de alta del transformador que es donde irá el fusible: Se elige un un fusible H-H de la línea REPROEL, de 63 [A]. Como se ve en el gráfico el fusible protege al transformador de las corrientes no deseadas, en relación a la corriente nominal en función del
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    39 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. tiempo, dadas por las normas ANSI, cuyo último punto coincide con el requerimiento de la VDE. El fusible también soporta las corrientes de conexión sin dañarse. El punto de sobre corrientes, debido a las sobre tensiones atmosférica (Saborsky), nuestro fusible no los cumple. Del lado de baja se protege con un interruptor de la línea Schneider, compact NS 1250N Micrologic 5.0 A, capacidad de ruptura 50 KA. (Ver anexo Schneider) El interruptor termo magnético, protege a nuestro trafo contra la sobre carga. Esto lo podemos visualizar viendo que la curva térmica del interruptor, está inmediatamente por debajo de la curva de sobrecarga más caliente del transformador, es decir, para 90°C.  Verificación de la línea 1 Hemos elegido uno dos cables unipolares en paralelo de: Al ponerlos en paralelo en bandejas perforadas con separaciones mínimas. Verificación del cortocircuito: Por el catalogo, vemos la energía pasante para un fusible de 63 [A]
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    40 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. El cable verifica el cortocircuito. Barra 2: MOTOR 1: Este motor cuenta con un arrancador tipo Estrella-Delta, para ello utilizamos un BCH MOTOR STARTERS Modelo NASACT4LEC5M. El cual está indicado para P= 93 [kW]. Al mismo le anexamos un fusible, el catálogo nos recomienda un fusible HRC de respaldo de 200 [A]. Entonces, colocamos un fusible de la Empresa ABB, tipo gG, tamaño 0.
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    41 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Verificación de la línea: CORTOCIRCUITO: Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado más adelante. Vemos que para un fusible de 200 [A] la energía pasante es de: Entonces, debe cumplirse: Por lo tanto la línea verifica el cortocircuito. SOBRECARGA: En el caso de la protección térmica, tomando al fusible: Debe cumplirse: Por lo tanto el cable no verifica la sobrecarga. Reemplazamos el cable, por uno con las siguientes características:
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    42 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica: Además debe verificar: Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga. Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
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    43 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. MOTOR 2: Seleccionamos un Guarda motor MPW, modelo MPW65, con una In= 45. El catálogo nos recomienda un fusible de protección, tipo gG de 160 [A], por eso colocamos uno de la Empresa ABB, tamaño 0 de 160 A. Verificación de la línea: CORTOCIRCUITO: Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado a continuación: Entonces: Entonces, debe cumplirse: Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito. SOBRECARGA: Debe cumplirse:
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    44 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Por lo tanto el cable no verifica la sobrecarga. Reemplazamos el cable, por uno con las siguientes características: Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica: Además debe verificar: Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga. Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
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    45 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. CARGA 1: Para esta carga optamos por colocarle un Interruptor termomagnético ABB, Modelo T1C, con: Para esta carga no contamos con una longitud de línea, por ende no verificamos el cable.
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    46 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. CARGA 3: En este caso se trata de una carga capacitiva de una potencia reactiva: Por ello colocamos un Contactor de conmutación de condensadores de la empresa ABB. El modelo utilizado es UA 26-30-10 RA, para potencia de hasta 22 [kVAr]. Para la selección del fusible, del catálogo, obtenemos la siguiente ecuación: Entonces: Seleccionamos un fusible de la empresa ABB, HRC, tipo DIN, gG, tamaño 1, con una: In = 50 [A] y una capacidad de ruptura de 120 [kA].
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    47 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. LINEA 4 A comienzos de la línea se lo protege con un interruptor de la línea Schneider, compact NXS 630 [A], MICROLOGIC 5.0 A, capacidad de ruptura 36 KA. ( Ver anexo Schneider). Ir=0,8*In= 500 [A]; Im=6*Ir=3000[A] Este interruptor debe coordinar con el interruptor aguas arriba del transformador, como ambos están en un mismo nivel de cortocircuito, la coordinación debe ser cronométrica. Al final de la línea, se utiliza un seccionador tetra polar bajo carga de la línea OT – 630[A] (Ver anexo seccionador).
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    48 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Verificación del cable: Cortocircuito: Como el tiempo de instantáneo es mayor a 0,1 segundo lo calculo por corriente. Sobrecarga: El cable no verifica, elegimos una sección mayor, cable unipolar en bandeja perforada con separación mínima:
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    49 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Realizamos el cálculo nuevamente: El nuevo cable verifica el cortocircuito y la sobrecarga. Barra 3: LINEA 5 A comienzos de la línea se lo protege con un interruptor de la línea Schneider, compact NXS 250 [A], MICROLOGIC 5.0 A, con capacidad de ruptura de 25 KA. (Ver anexo Schneider). Este interruptor debe coordinar con el interruptor aguas arriba. Al final de la línea, se utiliza un seccionador tetra polar bajo carga de la línea OT 125 A3, corriente nominal 125 [A] (Ver anexo seccionador).
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    50 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Verificación del cable: Cable tetra polar de cobre en bandeja perforada, S=25/16 mm2 , Iadm=116 [A] Cortocircuito: Por energía pasante, tomada del catalogo para una Ik=13600 [A] (Ver anexo Schneider). Sobre carga:
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    51 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. El cable no verifica la sobrecarga: Seleccionamos un nuevo cable tetrapolar de cobre en bandeja perforada: El cable verifica el cortocircuito y la sobrecarga. CARGA 2 Protegemos la carga con un interruptor de la línea Schneider, compact NSX 400 micrologic 5.0 A In=400[A], capacidad de ruptura 36 [KA] (Ver anexo Schneider). Este interruptor debe coordinar con el interruptor aguas arriba.
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    52 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Verificación del cable: Cable tetrapolar de cobre en bandeja perforada: Cortocircuito: Por la energía pasante se obtiene del catalogo para un cortocircuito de Ik=13600 [A]. Sobre carga:
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    53 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. El no cable verifica sobre carga. Seleccionamos un nuevo cable tetrapolar de cobre en bandeja perforada, El cable verifica el cortocircuito y la sobrecarga. CARGA 5: En este caso se trata de una carga capacitiva de una potencia reactiva: Por ello colocamos un Contactor de conmutación de condensadores de la empresa ABB. El modelo utilizado es UA 16-30-10 RA, para potencia de hasta 12,5 [kVAr]. Para la selección del fusible, del catálogo, obtenemos la siguiente ecuación: Entonces: Seleccionamos un fusible de la empresa Schneider Electric, HRC, tipo DIN, gG, con una: In = 25 [A] y una capacidad de ruptura de 120 [kA].
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    54 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. CARGA 6: Para esta carga optamos por colocarle un Interruptor termomagnético ABB, Modelo T1B, con:
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    55 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Verificación de la línea: CORTOCIRCUITO: Del catálogo de la termomagnética, obtenemos una energia del gráfico mostrado a continuación: Entonces: Entonces, debe cumplirse: Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito.
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    56 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. SOBRECARGA: Debe cumplirse: Además debe verificar: Por lo tanto el cable no verifica la sobrecarga. Reemplazamos el cable, por uno con las siguientes características:
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    57 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica: Además debe verificar: Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga. Ahora verifico si el cable cumple el cortocircuito: Entonces, debe cumplirse: Ahora si el cable verifica ambas condiciones. Barra 4: MOTOR 3: Seleccionamos un Guarda motor MPW, modelo MPW25, con una In= 32 [A]. El catálogo nos recomienda un fusible de protección, tipo gG de 125 [A] máximo, por eso colocamos uno de la Empresa ABB, tamaño 0 de 125 A.
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    58 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Verificación de la línea: CORTOCIRCUITO: Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado a continuación: Entonces: Entonces, debe cumplirse: Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito. SOBRECARGA: Debe cumplirse: Por lo tanto el nuevo cable no verifica la sobrecarga. Vamos a reemplazar el cable por otro de mayor sección. Seleccionamos:
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    59 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica: Además debe verificar: Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga. Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
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    60 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. CARGA 7 Se utiliza una pequeño interruptor automático de la línea ABB, In=40 [A], con capacidad de ruptura 25 KA, (ver anexo ABB T1). Este interruptor debe coordinar con los interruptores aguas arriba.
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    61 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. El interruptor coordina. MOTOR 4: Seleccionamos un Guarda motor MPW, modelo MPW16, con una In=12 [A]. ]. El catálogo nos recomienda un fusible de protección, tipo gG de 100 [A] máximo, por eso colocamos uno de la Empresa ABB, tamaño 0 de 100 A.
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    62 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Verificación de la línea: CORTOCIRCUITO: Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado a continuación: Entonces: Entonces, debe cumplirse: Por lo tanto, el cable verifica el cortocircuito. SOBRECARGA: Debe cumplirse: Por lo tanto el nuevo cable no verifica la sobrecarga. Vamos a reemplazar el cable por otro de mayor sección. Seleccionamos:
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    63 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica: Además debe verificar: Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga. Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
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    64 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. MOTOR 5: Este motor cuenta con un arrancador tipo Estrella-Delta, para ello utilizamos un BCH MOTOR STARTERS Modelo NASALLEN. El cual está indicado para P= 15 [kW]. Al mismo le anexamos un fusible, el catálogo nos recomienda un fusible HRC de respaldo de 35 [A]. Entonces, colocamos un fusible de la Empresa ABB, tipo gG, tamaño 0. Verificación de la línea: CORTOCIRCUITO: Del catálogo del fusible, obtenemos una energia del gráfico mostrado más adelante. Vemos que para un fusible de 35 [A] la energía pasante es de: Entonces, debe cumplirse:
  • 65.
    65 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Por lo tanto la línea verifica el cortocircuito. SOBRECARGA: En el caso de la protección térmica: Debe cumplirse: Además debe verificar: Por lo tanto el nuevo cable no verifica la sobrecarga. Vamos a reemplazar el cable por otro de mayor sección. Seleccionamos: Repetimos el cálculo anterior para ver si verifica: Además debe verificar: Este nuevo cable seleccionado si cumple con la sobrecarga. Los valores de energía pasante se obtuvieron del siguiente cuadro:
  • 66.
    66 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. CARGA 4: En este caso se trata de una carga capacitiva de una potencia reactiva: Por ello colocamos un Contactor de conmutación de condensadores de la empresa ABB. El modelo utilizado es UA 16-30-10 RA, para potencia de hasta 12,5 [kVAr]. Para la selección del fusible, del catálogo, obtenemos la siguiente ecuación: Entonces:
  • 67.
    67 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Seleccionamos un fusible de la empresa Schneider Electric, HRC, tipo DIN, gG, con una: In = 20 [A] y una capacidad de ruptura de 120 [kA].
  • 68.
    68 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Cálculo de Caídas de Tensión Donde:  LINEA 8  LINEA 9  LINEA 10
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    69 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  LINEA 5  LINEA 6  LINEA 7
  • 70.
    70 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  LINEA 4  LINEA 3  LINEA 2
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    71 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.  LINEA 1 A continuación vemos la tabla de caída de tensión: DESTINO PTOTAL [kW] COEF. SIMULT. P SIMULT. [kW] F.P. I [A] L [km] e % S [mm] ΔU % ΣΔU % Línea 1 403,44 1 403,44 0,92 669,26 0,007 5 240 0,32 0,32 Línea 2 88,26 1 88,26 0,87 158,00 0,025 5 70 0,60 0,92 Línea 3 22,07 1 22,07 0,85 40,50 0,017 5 70 0,10 0,42 Línea 4 270,29 1 270,29 0,92 448,80 0,063 5 240 1,93 2,26 Línea 5 60,29 1 60,29 0,96 95,43 0,035 5 50 0,75 3,01 Línea 6 180,00 1 180,00 0,85 321,74 0,025 5 240 0,43 2,69 Línea 7 30,00 1 30,00 1,00 45,58 0,018 5 10 0,91 3,17 Línea 8 14,71 1 14,71 0,83 28,70 0,012 5 35 0,10 3,10 Línea 9 5,52 1 5,52 0,86 10,50 0,015 5 25 0,06 3,07 Línea 10 11,03 1 11,03 0,83 28,70 0,014 5 6 0,65 3,65 Como el valor máximo permitido es de 5%, observamos que ninguna línea se encuentra por encima de ese valor, entonces, se verifican los cables para la caída de tensión.
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    72 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. IV. CONCLUSIÓN. En el informe fue posible realizar el dimensionamiento y verificación de una instalación en cuanto a cables y protecciones. También fue posible realizar la coordinación de las protecciones seleccionadas mediante el empleo de las curvas provistas por los fabricantes. Cabe aclarar que se utilizaron diversos fabricantes para las protecciones.
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    73 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. V. ANEXO. ANEXO CABLES Corrientes Admisibles (1) Un cable bipolar. (2) Un cable tripolar o tetrapolar (3) Un cable bipolar o dos cables unipolares (4) Un cable tripolar o tetrapolar o tres cables unipolares (5) Un cable bipolar (6) Un cable tripolar o tetrapolar
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    74 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. (7) Dos cables unipolares en contacto (8) Tres cables unipolares en tresbolillo (9) Tres cables unipolares en contacto (10) Tres cables unipolares en horizontal (11) Tres cables unipolares en vertical
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    75 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. Unipolares: Tetrapolares:
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    76 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. ANEXO MOTORES: Catálogo de motores BT
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    77 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. ANEXO SCHENEIDER: Curvas de limitación de energía para la línea NXS Poder de corte según categoría de uso para la línea NXS.
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    78 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica.
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    79 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. En el practico se utilizaron interruptores NXS 250, 400, 630, los cuales se pueden regular corriente nominal y tienen capacidad de ruptura 25,36,36 [KA] respectivamente.
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    81 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. En el práctico se utilizó el interruptor NS 1250, el cuál presenta las siguientes características.
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    82 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. ANEXO SECCIONADORES: Características de los seccionadores de la línea OT.
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    83 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. En el práctico se utilizo el OT 630 y el OT 125.
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    84 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. ANEXO ABB T1: Curva de energía para los PIA ABB T1
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    85 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. ANEXO CAPACITOR: ANEXO ARRANCADORES ESTRELLA – TRIANGULO: BCH Motor Starters
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    86 Universidad Nacional deMar del Plata Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Eléctrica. ANEXO GUARDAMOTORES: Guardamotores MPW
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