Barras colectoras e conectores en instalacións de AV e EAV

Barras de distribución e conectores en instalacións interiores e exteriores

Que é unha barra de distribución eléctrica?

Unha barra de distribución eléctrica defínese como un condutor único ou un grupo de conductores que teñen o propósito de recoller a enerxía eléctrica dos alimentadores entrantes e distribuíla aos alimentadores salientes. En esencia, actúa como un punto crucial onde as correntes dos alimentadores entrantes e salientes converxen, agregando eficazmente a enerxía eléctrica nun só punto dentro dun sistema eléctrico. Esta función fai que as barras de distribución sexan componentes esenciais para facilitar o fluído e a distribución eficiente da electricidade en varias configuracións relacionadas coa enerxía.

Barras de distribución para instalacións exteriores

Nas instalacións de alta tensión (AT), extra-alta tensión (EAT) e nas instalacións de media tensión (MT) exteriores, é común utilizar barras de distribución desexadas e conectores. Os conductores empregados nestes escenarios poden ser de dous tipos principais: tubulares ou de fio estradado.

As barras de distribución tubulares xeralmente sostenense con aisladores de columna, que normalmente están feitos de cerámica. Estes aisladores xogan un papel vital no mantemento do aislamento eléctrico entre as barras de distribución e a estrutura de soporte, asegurando o funcionamento seguro e correcto do sistema eléctrico. Por outro lado, as barras de distribución de fio estradado sostenense no lugar mediante grilletes de morta, que sostén firmemente os fios e evitan calquera movemento ou afloxo que poida interromper a conexión eléctrica.

As figuras 1 e 2 proporcionan exemplos visuais que ilustran os conceptos descritos arriba, mostrando a apariencia típica e a instalación das barras de distribución exteriores e os seus compoñentes asociados.

Barras de distribución para instalacións de interruptores

As barras de distribución utilizadas en instalacións de interruptores xeralmente fabricanse de cobre, aluminio ou ligas de aluminio como as ligas Al-Mg-Si (aluminio-magnesio-sílice). Estes materiais seleccionáronse polo seu condutividade eléctrica, propiedades mecánicas e eficiencia de custo, facéndoos adecuados para distribuír eficientemente a enerxía eléctrica dentro dos sistemas de interruptores.

Características principais das barras de distribución desexadas

• Dimensións físicas: Para os conductores tubulares, o diámetro é un parámetro crítico, mentres que para os conductores de fio estradado, a sección transversal é a máis importante. Estas dimensións influíren directamente na capacidade de transporte de corrente e na resistencia eléctrica da barra de distribución. Un diámetro maior ou sección transversal permite a transmisión de correntes maiores con menos perdas.

• Propiedades mecánicas: As barras de distribución desexadas deben posuír suficiente resistencia mecánica para resistir varias forzas durante a operación. Os parámetros mecánicos clave inclúen a resistencia a tracción (capacidade de resistir estiramentos), a resistencia a compressión (resistencia a aperturas), a resistencia a flexión (capacidade de resistir forzas de flexión) e a resistencia ao pandeo (resistencia á deformación baixo cargas de compressión). Ademais, os momentos de resistencia e inercia son cruciais para entender como a barra de distribución responderá ás solicitacións mecánicas, asegurando a súa integridade estrutural ao longo do tempo.

• Corrente nominal: A corrente nominal dunha barra de distribución indica a máxima corrente continua que pode transportar de forma segura sen sobrecalentarse ou degradar o seu rendemento. Este valor determinase baseándose en factores como as propiedades do material, a sección transversal e as condicións ambientais de operación. Seleccione unha barra de distribución con unha corrente nominal adecuada é esencial para prevenir o sobrecalentamento e potenciais fallos no sistema eléctrico.

É importante notar que, xa que as barras de distribución desexadas non están aisladas, o concepto de tensión nominal non se aplica do mesmo xeito que para os conductores aislados. Cando se conectan as barras de distribución a terminais de equipos, deben usarse conectores especializados. Estes conectores, como se exemplifica na figura 3, aseguran unha conexión eléctrica segura e de baixa resistencia, facilitando a transferencia fiable de enerxía eléctrica entre as barras de distribución e outros compoñentes do sistema de interruptores.

Conexión de barras de distribución e sistemas de barras de distribución aisladas

Conexión de barras de distribución

Cando se trata de realizar conexións entre barras de distribución, a elección de conectores é crucial e depende dos materiais das barras de distribución que se unen. Para conexións de cobre a cobre, xeralmente empreganse conectores de bronce. Estes conectores ofrecen excelente condutividade eléctrica e resistencia mecánica, asegurando unha conexión fiable. Para conexións de aluminio a aluminio, os conectores de liga de aluminio son a opción ideal. Están deseñados especificamente para coincidir coas propiedades das barras de distribución de aluminio, proporcionando unha conexión segura e estable, minimizando o risco de corrosión.

No caso de conexións de cobre a aluminio, son esenciais os conectores bimetálicos. O uso destes conectores é necesario para evitar a corrosión que pode ocorrer debido ao efecto electrolicto cando dous metais diferentes entran en contacto na presenza dun electrodo (como a humidade no aire). A reacción electrolicta entre o cobre e o aluminio pode levar ao deterioro da conexión ao longo do tempo, potencialmente causando fallos eléctricos. Os conectores bimetálicos están deseñados para mitigar este problema, asegurando unha conexión duradera e fiable entre as barras de distribución de cobre e aluminio.

Barras de distribución aisladas & Sistemas de canalización

Nas instalacións de media tensión (MT) e baixa tensión (BT) interiores, onde se involucran correntes altas e o espazo é limitado, frecuentemente úsanse barras de distribución aisladas e sistemas de canalización. Nestas configuracións, as barras de distribución encerranse dentro de envoltorios metálicos, que sirven dúas finalidades: proporcionar protección mecánica e aislamento eléctrico. Os envoltorios protegen as barras de distribución de danos físicos, como impactos accidentais ou contacto con obxectos estranhos, e tamén prevén choques eléctricos aislando os conductores vivos do entorno circundante.

Pero este envoltorio ten un compromiso. A presenza do envoltorio reduz a dissipación de calor das barras de distribución. Restringe o fluxo de aire de refrixeración ao redor das barras de distribución e disminúe as perdas por radiación, que son importantes para dissipar o calor xerado durante o fluxo de corrente. Como resultado, as clasificacións de corrente das barras de distribución dentro dos envoltorios son a miúdo significativamente menores comparadas cos das barras de distribución expostas ao aire libre.

Para abordar este problema e minimizar a redución na capacidade de transporte de corrente, poden usarse envoltorios ventilados. Estes envoltorios están deseñados con aberturas ou ventanas que permiten unha mellor circulación de aire, facilitando unha dissipación de calor máis eficiente. Isto axuda a manter clasificacións de corrente máis altas, aínda proporcionando a protección mecánica e o aislamento necesarios.

A figura 4 proporciona un exemplo ilustrativo dunha barra de distribución encerrada, mostrando a estructura e apariencia típicas dun sistema así e destacando como o envoltorio está integrado coas barras de distribución para cumprir os requisitos das instalacións eléctricas interiores.

Barras de distribución aisladas e sistemas de canalización

Barras de distribución aisladas

As barras de distribución aisladas constrúense xeralmente usando barras planas de cobre ou aluminio. O número de barras por fase pode variar, dependendo da magnitude da corrente que deben transportar. Nesta configuración, cada fase individual ou polo encerrase dentro dunha vaina separadamente aterrada. Os extremos desta vaina conéctanse por unha barra clasificada para a corrente de cortocircuito completa.

A función principal da vaina é prevenir a ocorrencia de correntes de cortocircuito entre fases. Ademais, ofrece unha ventaxe importante relacionada coas campos magnéticos. Cando a corrente fluye a través dos conductores, xeran fortes campos magnéticos. Pero, unha corrente igual e oposta indúcese no envoltorio ou vaina, que case cancela completamente estes campos magnéticos. Esta cancelación de campos magnéticos axuda a reducir a interferencia electromagnética e minimiza o potencial de efectos indeseables en equipos eléctricos e electrónicos próximos.

Os materiais aislantes comúnmente empregados para as barras de distribución aisladas inclúen o aire e o hexafluoruro de azufre (SF6). O aire é unha opción facilmente dispoñible e económica, mentres que o SF6 ofrece propiedades aislantes superiores, facéndoo adecuado para aplicacións onde se requiren niveis máis altos de aislamento e rendemento eléctrico.

Sistemas de canalización

Nas instalacións de baixa tensión (BT), unha aproximación económicamente eficaz para a distribución de enerxía, así como para fornecer enerxía a múltiples equipos e facilitar interconexións entre quadros de comandos ou entre un quadro de comandos e un transformador, é o uso dun sistema de canalización. Como se ilustra na figura 5, os sistemas de canalización proporcionan unha forma estruturada e eficiente de enrutar conductores eléctricos, protexéndolos de danos físicos e simplificando a instalación e manutención de sistemas eléctricos.

Sistemas de canalización: Características e vantaxes

Un sistema de canalización consiste en conductores de barra plana pre-assemblados (incluíndo conductores de fase e neutro) encerrados dentro dunha única carcasa metálica. Este deseño ofrece un enfoque simplificado e organizado para a distribución de enerxía eléctrica.

Nos sistemas de canalización de alimentación, a extracción de enerxía da canalización de barras de distribución lograse mediante a utilización de unidades de derivación. Estas unidades conéctanse en locais específicos e predefinidos ao longo da canalización de barras de distribución. Permíten a retirada segura e controlada de enerxía do sistema, xeralmente a través de dispositivos de protección apropiados como interruptores de circuito ou fusibles. Esta configuración asegura que a enerxía eléctrica poida distribuirse precisamente a varias cargas según sexa necesario.

Os sistemas de canalización presentan varias vantaxes significativas sobre os sistemas basados en cables tradicionais:

• Eficacia de custo e facilidade de instalación: Os sistemas de canalización son máis económicos de implementar e máis sinxellos de instalar, especialmente cando se trata de aplicacións de corrente alta. Nestes escenarios, conseguir as clasificacións de corrente necesarias con cables de núcleo único adoita requerir o uso de múltiples cables para cumprir as especificacións de caída de tensión e dip de tensión. Isto non só aumenta a complexidade e o custo da instalación de cables, senón que tamén aumenta o risco de sobrecalentamento entre os cables, que pode potencialmente levar a cortocircuitos. En contraste, os sistemas de canalización proporcionan unha solución máis eficiente e fiable para a distribución de enerxía de corrente alta.

• Resistencia mecánica e eficiencia de instalación: Exiben superior resistencia mecánica a lo largo de grandes distancias con mínima necesidade de fixacións. Esta característica reduce significativamente os tempos de instalación, pois requiren menos soportes e elementos de fixación en comparación coas carreras de cable. A robustez dos sistemas de canalización tamén asegura maior durabilidade e fiabilidade durante a operación.

• Ahorro de espazo e deseño simplificado: Os sistemas de canalización eliminan a necesidade de múltiples carreras de cable xunto coa súa metalería de soporte asociada, simplificando a infraestrutura eléctrica global. Esta redución na complexidade non só aforra espazo, senón que tamén fai que o sistema sexa máis fácil de xestionar e manter.

• Reducción de requisitos de terminación: Requiren menos espazo de terminación dentro dos quadros de comandos. Esta é unha ventaxe crucial, especialmente nos diseños de quadros de comandos onde o espazo é limitado, permitindo diseños de painéis eléctricos máis compactos e eficientes.

• Eliminación da necesidade de unidores de cable: Xa que os sistemas de canalización están pre-assemblados e non requiren unións de cable no sitio, a necesidade de unidores de cable especializados elimínase. Esto non só reduce os custos de man de obra, senón que tamén minimiza o potencial de erros asociados coa unión de cables, mellorando a calidade e a fiabilidade xeral da instalación eléctrica.

• Flexibilidade na distribución de enerxía: As múltiples tomas de derivación proporcionan flexibilidade para adaptarse a cambios nos requisitos de enerxía despois da instalación inicial, suxeito á clasificación da canalización de barras de distribución. Esta característica permite a reconfiguración fácil do sistema eléctrico para acomodar novas cargas ou cambios na demanda de carga, facendo que os sistemas de canalización sexan altamente adaptables a necesidades eléctricas evolutivas.

• Facilidade de reposicionamento e extensión: O reposicionamento de saídas de distribución é un proceso sinxelo con os sistemas de canalización. Ademais, o sistema pode ampliarse facilmente a medida que crecen os requisitos eléctricos da instalación, ofrecendo unha solución escalable para a distribución de enerxía.

• Atractivo estético: En áreas onde o sistema eléctrico é visible, os sistemas de canalización ofrecen un aspecto esteticamente agradable en comparación con paquetes de cables. O seu deseño elegante e uniforme pode mellorar a apariencia visual do interior dun edificio, facendo que sexan unha opción preferida en espazos comerciais e públicos.

• Reutilización: Os sistemas de canalización de barras de distribución poden desmontarse e reutilizarse en outras áreas, proporcionando unha solución económica para instalacións que se están renovando ou expandindo. Este factor de reutilización non só reduz o residuo, senón que tamén ofrece aforros significativos en termos de custos de material e instalación.

• Mellor resistencia ao fuego: Proporcionan unha mellor resistencia á propagación do lume en comparación coas sistemas de cable tradicionais. A carcasa metálica da canalización axuda a conter o lume e evitar que se propague a través do sistema eléctrico, contribuíndo á mellora da seguridade contra incendios nos edificios.