(a) Manuales y Procedimientos Para Las Pruebas de Rutina en Celdas de Media y Baja Tension 1441

De La Cruz & Cardona (2015) 17

Ingeniar UPB 4 Universidad Pontificia Bolivariana

Manuales y Procedimientos para las Pruebas de Rutina

en Celdas de Media y Baja Tensin

Juan M. DE-LA-CRUZ*, Germn E. CARDONA

+

*Facultad IEE; Universidad Pontificia Bolivariana; Cir. 1#70-01, B11, Medelln, Colombia

+Metalandes S.A.S.; Cr. 53#29 C-73, Medelln, Colombia

juanmiguel.de alfa.upb.edu.co

Resumen: En este artculo se explica en forma general los procedimientos bajo los cuales se desarrollan las pruebas

y ensayos de rutina que se realizan a los encerramientos de media y baja tensin segn estndares normalizados, con

el fin de asegurar el correcto funcionamiento de estos conjuntos en condiciones normales o anormales de operacin

por medio de montajes y verificaciones experimentales. Copyright UPB 2015

Palabras clave: Conjuntos, Tensin de distribucin, Baja tensin, pruebas.

Abstract: This article generally explains the procedures under which tests and routine tests are developed to the

medium and low voltage enclosures according to normalized standards; with the purpose of ensure the proper

performance of these sets under normal or abnormal operation conditions through assemblies and experimental

verifications.

Keywords: Sets, Voltage distribution, Low energy, tests.

UPB_autoArt 2013-07-19, s 2014-10-17, s 2014-11-05



1. INTRODUCCIN

En este artculo se da a conocer de forma general las pruebas y

ensayos asociados a los tableros de media y baja tensin bajo

estndares establecidos en normativas elctricas internacionales.

Esto debido a las exigencias impuestas por el Reglamento

Tcnico de Instalaciones Elctricas, que sin ningn precepto,

pretenden mejorar el comportamiento de dichos recintos en

operacin normal o anormal, ya que adems de ofrecer diversos

servicios de acuerdo a la necesidad de los clientes, representan un

riesgo constante para el personal calificado y pblico en general.

Para disminuir este riesgo y verificar que su funcionamiento es

acorde a la norma, estos encerramientos se someten a pruebas de

rutina que incluyen una serie de procedimientos tcnicos, los

cuales describen paso a paso la evaluacin para aprobar o

rechazar los tableros y el grado de conformidad que implica.

En el momento se encuentran disponibles laboratorios especficos

para la ejecucin y certificacin de estas pruebas y ensayos, Qtest

(QTEST., 2008) y Qcert respectivamente.

En la primera seccin se hace alusin a la definicin de los

tableros elctricos y su funcin a la hora de ser implementados,

teniendo en cuenta los criterios de operacin y de acuerdo a su

funcionamiento y tipo de aplicacin, se describe una breve

clasificacin. En la segunda seccin, se nombran las normas que

rigen directamente las pruebas pertinentes para comprobar que los

tableros operan adecuadamente y se ajustan a la evaluacin que

exigen dichas normas. Seguido por la metodologa aplicada para

lograr los objetivos propuestos por medio de una revisin

bibliogrfica, construccin detallada del manual que contiene los

procedimientos para la ejecucin de las pruebas y a partir de estos

efectuar los ensayos en sitio con sus respectivos montajes.

Consecutivamente se exponen los resultados experimentales de

algunas de las pruebas, su cumplimiento con la norma y

evaluacin requerida. Finalmente, se suministran las conclusiones

que soportan el alcance de los objetivos propuestos.

2. MARCO TERICO

Los recintos son estructuras metlicas cerradas en donde se ubican

equipos elctricos que pueden ser de control o de potencia. La

finalidad de estas estructuras metlicas es:

Dar proteccin a las personas y animales contra contactos

fortuitos con partes elctricas energizadas.

Dar proteccin a los componentes contra el agua en sus diferentes

manifestaciones.

Dar proteccin a los componentes contra la accin del medio

ambiente, polvo, gases inflamables, vibraciones e impactos;

adems de insectos y animales rastreros.

Dar facilidad para realizar las tareas de inspeccin, verificacin,

mantenimiento y reparaciones (Gmez & Valencia, 2013).



El tablero elctrico realiza una funcin esencial para satisfacer la

necesidad de seguridad de bienes y personas y de la

disponibilidad de la energa elctrica (Schneider Electric, 2009).

2.1. Criterios de operacin

Los tableros elctricos deben garantizar su correcto

funcionamiento teniendo en cuenta que su riesgo radica en operar

bajo tensin. A continuacin se describe brevemente los

parmetros a alcanzar cuando se implementa una envolvente

metlica.

Seguridad. Es la capacidad de un sistema de no correr peligro

para las personas.

Disponibilidad. Es el porcentaje de tiempo de funcionamiento

correcto del equipo. Tiempo medio entre dos fallas de un sistema

reparable.

Fiabilidad. Es la aptitud de un sistema a funcionar correctamente

durante mucho tiempo. Tiempo medio antes del primer fallo.

Continuidad. Es la aptitud de un sistema a poder repararse

rpidamente. Duracin media de reparacin (Schneider Electric,

2009).

2.2. Tipos de tableros elctricos

Segn su ubicacin elctrica los tableros se clasifican en:

Tablero principal de distribucin. Este tablero est conectado a la

lnea elctrica principal y de l se derivan los circuitos

secundarios. Este tablero contiene el interruptor principal.

Tableros secundarios de distribucin. Son alimentados

directamente por el tablero principal. Son auxiliares en la

proteccin y operacin de subalimentadores.

Tableros de paso o transferencia de carga. Tienen la finalidad de

proteger derivaciones que por su capacidad no pueden ser

directamente conectadas alimentadores o subalimentadores. Para

llevar a cabo esta proteccin cuentan con fusibles.

Gabinete individual del medidor. Este recibe directamente el

circuito de alimentacin y en l est el medidor de energa desde

el cual se desprende el circuito principal.

Tableros de comando. Contienen dispositivos de seguridad y

maniobra.

Ahora bien, la energa elctrica tiene mltiples usos y

aplicaciones como lo son el industrial, domstico, alumbrado

pblico, entre otros. Esto significa que existe otra clasificacin de

acuerdo a su modo de empleo y forma de llevar la energa

elctrica a las cargas: Subestaciones, celdas de seccionamiento,

centro de distribucin de potencia, de fuerza motriz, control

centralizado de motores, control de motor, multibreaker, medidor

de energa, etc. (QuimiNet, 2011)



3. MARCO REGLAMENTARIO

Para obtener las evaluaciones pertinentes y dar a conocer los

resultados de aprobacin a un tablero elctrico, se hace alusin a

las normas o estamentos que describen el procedimiento requerido

para adquirir los protocolos de pruebas realizadas.

3.1. RETIE

Segn RETIE apartado 20.23 correspondiente a tableros elctricos

y celdas: los productos llamados tableros, cuadros, gabinetes, paneles o celdas, se denominarn tableros cuando sean de baja

tensin y celdas cuando sean de media tensin (Reglamento Tcnico de Instalaciones Elctricas RETIE, 2013).

Adems, esta norma exige que para la certificacin de tableros de

baja tensin y celdas de media tensin se debe verificar mediante

pruebas, mnimo los siguientes parmetros:

Grados de proteccin IP no menor a 2XC e IK declarados;

Incremento de temperatura;

Propiedades dielctricas;

Distancias de aislamiento y fuga;

Efectividad del circuito de proteccin;

Comprobacin del funcionamiento mecnico de sistemas de

bloqueo, puertas, cerraduras u otros elementos destinados a ser

operados durante el uso normal del tablero;

Resistencia a la corrosin del encerramiento;

Resistencia al calor anormal y al fuego de los elementos aislantes;

Medidas de proteccin contra el contacto directo: barreras, seales

de advertencia, etc.;

Resistencia al cortocircuito;

Arco interno: slo para el caso de celdas de media tensin.

Las ltimas dos pruebas, se reemplazan por simulaciones

efectuadas mediante clculos, programas de cmputo o similares,

siempre que el modelo se soporte adecuadamente bajo la literatura

tcnica, es decir que tenga en cuenta todos los parmetros y

variables influyentes.

3.2. IEC 61439-1 (International Electrotechnical Commission)

El propsito de esta norma es el armonizar tanto como sea posible todas las reglas y requisitos de carcter general aplicable

a los conjuntos de aparamenta de baja tensin a fin de obtener

uniformidad en los requisitos y en las verificaciones de los

conjuntos y evitar la necesidad de verificar con otras normas (IEC 61439-1, 2012).

Indica unas reglas comunes de realizacin de tableros para

responder a los criterios de seguridad y disponibilidad exigidos

por la aplicacin: garantiza el nivel mnimo de seguridad para

bienes y personas, como tambin rige los conjuntos de baja

tensin para distribucin de potencia, mando y control.



Por otra parte formula: las condiciones de uso como temperatura,

propiedades dielctricas, distancias de aislamiento y fuga, etc.,

disposiciones constructivas como proteccin IK e IP, contacto

directo, funcionamiento mecnico y prescripciones para los

ensayos (Schneider Electric, 2009).

4. METODOLOGA IMPLEMENTADA

Para alcanzar los objetivos propuestos, es necesario seguir los

lineamientos descritos a continuacin.

4.1. Revisin Bibliogrfica

Se hace una bsqueda exhaustiva de todas las pruebas y ensayos

que se le realizan a los tableros de media y baja tensin. Despus

de hacer la inspeccin bibliogrfica, se procede a la compra de

cada una de las normas que contienen la descripcin detallada de

los procedimientos.

4.2. Documentacin y construccin del manual

La previa seleccin de la informacin recolectada con respecto a

los procedimientos e instructivos tcnicos que arrojen parmetros

y variables relevantes, concibe de forma detallada, clara y

coherente la construccin del manual conforme a las normas

adquiridas, una serie de pasos puntuales para el tratamiento

experimental y posterior evaluacin.

4.3. Verificacin experimental

Con apoyo del manual ya construido acorde a la forma de

proceder descrita en la norma, con respecto a las pruebas,

bsicamente se sigue paso a paso el montaje a verificar y los tems

a evaluar durante y despus del sondeo. El correcto

funcionamiento de los equipos en diferentes ambientes bajo

condiciones crticas o normales de operacin, indica la posterior

aprobacin de la envolvente dispuesta para su montaje final.

5. RESULTADOS Y EVALUACIN

En esta seccin se presentan las hojas que se disearon para

facilitar y suministrar la informacin relevante que proporcionan

los ensayos segn estndares internacionales y las cuales afirman

la aceptacin o por el contrario, el rechazo de los gabinetes

probados.

5.1. Prueba de comprobacin del funcionamiento mecnico

Esta prueba simplemente establece el correcto funcionamiento de

sistemas de bloqueo, puertas, cerraduras u otros elementos que

sean operados durante uso normal del tablero como se muestra en

la Figura 1.



Figura 1. Comprobacin funcionamiento mecnico

5.2. Medidas de proteccin contra el contacto directo

En la Figura 2 se indica las formas constructivas que se

implementan en los tableros, ya sean barreras o materiales

aislantes, para evitar el contacto directo con elementos

energizados y asegurar un grado de proteccin para los operadores

y en general contribuir a futuros mantenimientos con riesgo

elctrico.

Figura 2. Evaluacin contra contacto directo



5.3. Prueba de efectividad del circuito de proteccin

Se comprueba la resistencia existente entre el borne de proteccin

equipotencial y las diferentes masas de que consta el equipo como

se observa en la Figura 3 y determinar el correcto funcionamiento

del circuito de proteccin (Labein Tecnalia, 2006).

Figura 3. Resultado resistividad circuito de proteccin

El equipo utilizado para esta prueba inyecta la corriente de prueba

deseada y calcula la resistencia medida en el circuito cerrado

como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Micro-ohmimetro para medicin de

resistencia

5.4. Grados de proteccin IP

La idea principal de esta prueba es demostrar por medio de sondas

de prueba expuestas en la Figura 6, el grado de proteccin que

tiene una envolvente de acuerdo a su montaje en sitio y funcin

con respecto al uso de energa elctrica. Para obtener esta

evaluacin, se tienen en cuenta aspectos como proteccin contra

el contacto directo con partes energizadas, acceso de objetos

extraos a los equipos y acceso de agua a elementos activos (IEC

60529, 2001). Para el caso del ingreso de agua, se implementan de



igual forma procesos constructivos que mejoran la hermeticidad

del cuadro y lo aslan segn ndice de proteccin, evidente en la

Figura 5.

Figura 5. Verificacin grados de proteccin

Figura 6. Sondas de prueba para el primer nmero

caracterstico IP

5.5. Propiedades dielctricas

Bsicamente, consiste en comprobar el estado de aislamiento de

los circuitos instalados en el tablero, cuando estos se someten a

una tensin aplicada soportada a frecuencia industrial y soportada

al impulso por un perodo de tiempo y en intervalos de polaridad

(ABB, 2012). Este voltaje se aplica entre circuitos principales,

auxiliares y de control con respecto a la puesta a tierra de la

envolvente como se observa en la Figura 7.



Figura 7. Verificacin de las propiedades dielctricas

5.6. Distancias de aislamiento y lneas de fuga

Se deben satisfacer las distancias mnimas de aislamiento y fuga

implementadas por la norma IEC 61439-1 entre conductores de

circuitos a tensiones diferentes mostrado en la Figura 9, sin omitir

parmetros variables como grupo de material y grado de

contaminacin.

La inspeccin puede hacerse visualmente, si dichas distancias son

claramente visibles y superiores a las mnimas indicadas como se

puede observar en la Figura 8.

Figura 8. Distancias mnimas entre barrajes



Figura 9. Inspeccin distancias de aislamiento y fuga

5.7. Incremento de temperatura

La verificacin del calentamiento se establece por medio del

mtodo de clculo IEC 890, el cual gravita en obtener el mapa de

temperaturas internas del tablero desde su parte inferior,

calculando las prdidas de potencia disipadas por los equipos

internos (interruptores, barrajes, conductores) y arroja resultados asertivos, siempre y cuando el encerramiento cumpla

especificaciones tcnicas y constructivas conformes a la norma.

En caso que el tablero exceda una corriente nominal de 1600 A, el

incremento de temperatura se determina por medios

experimentales inyectando corriente directamente en el cuadro y

pasado un perodo de tiempo, fundamentar en un informe si la

sobretemperatura excede los niveles mximos compatibles a la

norma IEC 61439-1 (IEC 890, 1987) (IEC 61439-1, 2012).

5.8. Grados de proteccin IK

Indica el nivel de proteccin de la envolvente que vara segn la

energa de colisin contra daos causados por impactos

mecnicos y se efecta por medio de unos martillos con balas de

prueba (IEC 62262, 2002).

5.9. Resistencia a la corrosin del encerramiento

Esta prueba no es efectuada directamente en Metalandes S.A.S.,

ya que le corresponde a sus proveedores directamente otorgar un

informe, donde se manifieste la conformidad a la norma.



En estos casos, se entrega un reporte de cmara salina bajo

requerimientos apropiados a la norma NTC 1156 Procedimiento para el ensayo en cmara salina, donde se legitima el cumplimiento a rigor del modelo a seguir.

5.10. Resistencia al calor anormal y al fuego de los elementos aislantes

Igualmente que en la norma anterior, los encargados de realizar

esta prueba son los proveedores, o al menos que estn certificados

por un ente donde se demuestra que la prueba propuesta como la

de hilo incandescente, (IEC 61439-1, 2012), es coherente con sus

procedimientos (IEC 60695-2-11, 2001).

Los elementos aislantes implementados por la empresa

corresponden a aisladores elctricos en resina epxica como se

muestra en la Figura 10, pasamuros, portabarras y bornes aislados.

Figura 10. Aislador tpico en resina epxica

6. CONCLUSIONES

Al identificar todas las pruebas que se le realizan a los tableros de

baja tensin y celdas de media tensin, permite documentarlas y

proporcionar confiabilidad para una futura certificacin segn

criterios de obligatoriedad establecidos por el RETIE.

Se comprob que plasmar un manual instructivo con

procedimientos tcnicos donde se contiene paso a paso la

informacin necesaria para la verificacin de las pruebas, hace

ms prctico, factible y viable el montaje de estos ensayos en un

ambiente destinado para los mismos.

Considerando los resultados y posteriormente su respectiva

evaluacin, para cada uno de los ensayos propuestos, se

demuestra que los montajes formulados por la norma vigente, si

son factibles y adems arrojan la verificacin y aprobacin de los

cuadros para su correcto funcionamiento en sitio, con parmetros

variables tales como condiciones atmosfricas, constructivas y de

operacin.

El diseo de las hojas mostradas para cada prueba y adecuadas a

cada uno de los requerimientos exigidos por la norma, hace parte

de un complemento para un informe de ensayos y confirman el

buen funcionamiento de los tableros elctricos.



AGRADECIMIENTO

Al director de este proyecto el Ing. Germn Cardona Lpez por

sus numerosos aportes, recomendaciones y tiempo dedicado al

finalizar este proceso acadmico, como tambin al M.Sc.

Armando Bohrquez Cortzar que aport su conocimiento para

aterrizar la formulacin de este proyecto, proveerle ms cuerpo y

asesorarlo. Igualmente, a todo el equipo personal de la empresa

METALANDES S.A.S. por su colaboracin activa en los

procesos experimentales y de gestin bibliogrfica. Finalmente, al

Ing. Gabriel Jos Cuartas por ser el agente inicializador de este

proyecto.

REFERENCIAS

ABB. (2012). Cuaderno de aplicaciones tcnicas. Barcelona, Catalua, Espaa.

Gmez, J., & Valencia, H. (2013). Fundamentos de Control Elctrico Industrial.

Medelln: UPB. IEC 60529. (2001). Grados de proteccin para envolventes metlicas (Cdigo IP).

Ginebra.

IEC 60695-2-11. (2001). Fire hazard testing. Bruselas. IEC 61439-1. (2012). Conjuntos de aparamenta de baja tensin. Parte 1: Reglas

generales. Madrid: AENOR.

IEC 62262. (2002). Grados de proteccin IK contra impactos mecnicos externos para equipo elctricos bajo envolvente metlica. Ginebra.

IEC 890. (1987). A method of temperature-rise assessment by extrapolation for

partilally type-tested assemblies (PTTA) of low-voltage switchgear and controlgear. Ginebra: ICONTEC.

Labein Tecnalia. (2006). Laboratorio de equipos elctricos unidad de energa.

Barcelona. QTEST. (2008). Laboratorio Electromecnico & Metrologa. Recuperado el 08 de

Enero de 2014, de http://www.labqtest.com/empresa.html

QuimiNet. (7 de Octubre de 2011). Los tableros elctricos, sus tipos y aplicaciones segn el uso de la energa elctrica. Recuperado el 29 de

Septiembre de 2014, de sitio Web QuimiNet:

http://www.quiminet.com/articulos/los-tableros-electricos-sus-tipos-y-aplicaciones-segun-el-uso-de-la-energia-electrica-2586331.htm

Reglamento Tcnico de Instalaciones Elctricas RETIE. (2013).

Schneider Electric. (Mayo de 2009). Requisitos para Tableros en Baja Tensin. Recuperado el 29 de Septiembre de 2014, de http://www.schneider-

electric.com.co/documents/press-release/requisitos-para-tableros-en-baja-

tensin.pdf



AUTORES

Juan Miguel DE LA CRUZ CUARTAS,

nacido en Medelln, Colombia. Bachiller

egresado del Colegio (UPB, 2008).

Actualmente, egresado prximo a graduarse

de Ingeniera Elctrica en la Universidad

Pontificia Bolivariana (2015). Diploma a

los mejores proyectos de Mtodos

Numricos de la escuela de Ingeniera

(2011). Participacin en las Jornadas de las Ciencias Instituto Pedro

Justo Berro (2011). Diplomado en Negocios y Relaciones

Internacionales en la Universidad Pontificia Bolivariana (2012).

Germn Esteban CARDONA LPEZ,

nacido en Medelln, Colombia. Ing.

Electricista (UNAL, 1991), Especializacin

en Gerencia con nfasis en Mercadeo

(UPB, 1999), Diplomatura en P.O.M

Production and Operations Management (EAFIT, 2002). Actualmente, trabaja en la

empresa METALANDES S.A.S. en el cargo

de Jefe de Produccin.

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