Líneas de distribución de baja tensión y requisitos de distribución de energía para sitios de construcción
Las líneas de distribución de baja tensión se refieren a los circuitos que, a través de un transformador de distribución, reducen el alto voltaje de 10 kV al nivel de 380/220 V, es decir, las líneas de baja tensión que van desde la subestación hasta el equipo de uso final.
Las líneas de distribución de baja tensión deben considerarse durante la fase de diseño de las configuraciones de cableado de subestaciones. En fábricas, para talleres con una demanda de potencia relativamente alta, a menudo se instalan subestaciones dedicadas en el taller, donde los transformadores suministran energía directamente a varias cargas eléctricas. Para talleres con cargas más pequeñas, la energía se suministra directamente desde el transformador de distribución principal.
El diseño de la disposición de las líneas de distribución de baja tensión se basa en la categoría, magnitud, distribución y características de la carga. Generalmente, existen dos tipos de métodos de distribución: radial y troncal (o tipo árbol).
Los circuitos radiales ofrecen una alta confiabilidad pero implican costos de inversión más altos. Por lo tanto, la distribución troncal es más comúnmente utilizada en los sistemas de baja tensión modernos debido a su mayor flexibilidad—cuando los procesos de producción cambian, no son necesarias modificaciones importantes en el circuito de distribución. Así, el método troncal tiene un costo menor y una mayor adaptabilidad. Sin embargo, en términos de confiabilidad del suministro de energía, es inferior al método radial.
1.Tipos de Líneas de Distribución de Baja Tensión
Existen dos métodos de instalación para las líneas de distribución de baja tensión: tendido de cables y montaje de líneas aéreas.
Las líneas de cable están enterradas bajo tierra, lo que las hace menos afectadas por condiciones naturales como el viento o el hielo. Además, ya que no hay cables visibles sobre el terreno, mejoran la estética urbana y el entorno de los edificios. Sin embargo, las instalaciones de cable implican costos de inversión más altos y son más difíciles de mantener y reparar. Las líneas aéreas tienen ventajas e inconvenientes opuestos. Por lo tanto, a menos que existan requisitos especiales, generalmente se utilizan líneas aéreas para la distribución de baja tensión.
Las líneas aéreas de baja tensión suelen usar postes de madera o de hormigón, con aisladores (botellas de porcelana) fijando los conductores en brazos transversales montados en los postes. La distancia entre dos postes es aproximadamente de 30 a 40 metros dentro de los patios de fábrica y puede alcanzar de 40 a 50 metros en áreas abiertas. El espaciamiento entre conductores es generalmente de 40 a 60 centímetros. Las rutas de las líneas deben ser lo más cortas y directas posible, permitiendo una fácil instalación y mantenimiento.
1.1 Distribución de Energía en Sitios de Construcción
Las condiciones de carga eléctrica en los sitios de construcción difieren de las de plantas industriales regulares. La magnitud y la naturaleza de las cargas varían con el avance del proyecto—por ejemplo, en las etapas iniciales de la construcción se utilizan principalmente maquinaria de transporte y acarreo, mientras que en etapas posteriores pueden involucrarse máquinas de soldadura, etc. Por lo tanto, la demanda total de energía del sitio debe determinarse según la carga máxima calculada de la fase pico de construcción.
El suministro de energía en los sitios de construcción es temporal. Todo el equipo eléctrico debe permitir una rápida instalación y desmontaje. Las subestaciones en el sitio preferiblemente son de tipo exterior montadas en postes. Las líneas aéreas troncales son comúnmente utilizadas para el cableado. Cuando se erigen las líneas, se debe tener cuidado de no obstaculizar el tráfico y garantizar la facilidad de instalación y remoción. Para proyectos subterráneos o construcción de túneles donde el espacio es limitado, la altura de las líneas aéreas no puede cumplir con los requisitos estándar del nivel del suelo.
En tales casos, los circuitos de iluminación deben utilizar un voltaje extra-bajo de seguridad (SELV) inferior a 36 V, mientras que las líneas de suministro de 380/220 V para cargas de motores deben utilizar cables trifásicos de cuatro conductores flexibles con buena aislación y resistencia al agua. Los cables deben colocarse según el progreso de la construcción y desconectarse y retirarse cuando no se utilicen para garantizar la seguridad.
1.2 Mínima Separación Vertical Entre Conductores y Suelo
Las líneas de distribución no deben cruzar techos hechos de materiales combustibles, ni preferiblemente cruzar edificios con techos resistentes al fuego; si es inevitable, se requiere coordinación con las autoridades pertinentes. La separación vertical entre los conductores y los edificios, en la máxima flecha, no debe ser menor a 3 metros para líneas de 1-10 kV, y no menor a 2.5 metros para líneas inferiores a 1 kV.
Cuando las líneas de distribución se cruzan con líneas de comunicación (baja tensión), las líneas de energía deben instalarse por encima de las líneas de comunicación. La separación vertical en la máxima flecha no debe ser menor a 2 metros para líneas de 1-10 kV, y no menor a 1 metro para líneas inferiores a 1 kV.
2.Tableros de Distribución en Sitios de Construcción
Los tableros de distribución en sitios de construcción pueden clasificarse en tableros principales, tableros subdistribuidores fijos y tableros subdistribuidores móviles.
2.2 Tablero Principal
Si se utiliza un transformador independiente, tanto el transformador como el tablero principal posterior se instalan por la autoridad de suministro de energía. El tablero principal contiene un interruptor automático principal de baja tensión, medidores de energía activa y reactiva, voltímetro, amperímetro, conmutador selector de voltaje e indicadores luminosos. Todos los circuitos secundarios en el sitio de construcción se conectan a tableros subdistribuidores ubicados aguas abajo de este tablero principal.
Si se utiliza un transformador montado en poste, tanto el tablero principal como los tableros subdistribuidores se montan en el poste, con la parte inferior del gabinete a al menos 1.3 metros sobre el nivel del suelo. Para transformadores más grandes instalados en plataformas de suelo, se pueden utilizar gabinetes de interruptores cerrados. Los tableros subdistribuidores generalmente utilizan interruptores automáticos de baja tensión de la serie DZ.
El interruptor principal se selecciona según la corriente nominal del transformador, mientras que los circuitos secundarios utilizan interruptores de menor capacidad dimensionados según la corriente máxima nominal de cada circuito. Para los circuitos con corrientes pequeñas, se deben utilizar dispositivos de corriente residual (RCD) (capacidad máxima del RCD: 200 A). El número de interruptores de circuito secundario debe superar el número de ramas diseñadas en uno o dos para servir como circuitos de repuesto. Los instrumentos de medición, como amperímetros y voltímetros, no se instalan en los tableros de distribución de la obra.
Si se utiliza un transformador existente (no dedicado al sitio), las funciones de distribución principal y secundaria se integran en un solo gabinete, con la adición de contadores de energía activa y reactiva. A partir del tablero de distribución principal, el sistema adopta la configuración TN-S trifásica de cinco hilos, y el recinto metálico del tablero de distribución debe estar conectado al conductor de tierra de protección (PE).
2.3 Tablero de Subdistribución Fijo
En los sitios de construcción, el tendido de cables se realiza principalmente mediante enterramiento directo, y el sistema de suministro de energía generalmente utiliza una configuración radial. Cada tablero de subdistribución fijo sirve como el punto final de su circuito secundario y, por lo tanto, suele colocarse cerca del equipo eléctrico que alimenta.
El recinto del tablero de subdistribución fijo está hecho de chapa de acero, con una parte superior a prueba de lluvia. La parte inferior de la caja se instala a una altura superior a 0,6 metros del suelo, soportada por patas de ángulo de acero. La caja tiene puertas en ambos lados. En el interior, un panel aislante sirve como base de montaje para los componentes eléctricos. La caja está equipada con un interruptor principal de 200-250 A, un RCD de cuatro polos, dimensionado según la corriente nominal máxima de todo el equipo conectado.
Considerando la versatilidad, el diseño debe adaptarse a equipos comunes del sitio, como grúas torre o máquinas de soldadura. Detrás del interruptor principal, se instalan varios interruptores secundarios (también RCD de cuatro polos), con capacidades combinadas según las calificaciones típicas de los electrodomésticos, por ejemplo, un RCD principal de 200 A con cuatro ramas: dos de 60 A y dos de 40 A. Debajo de cada RCD secundario, se instalan portafusibles de porcelana para proporcionar un punto de desconexión visible y servir como terminales de equipo. Los bornes superiores de los fusibles se conectan a los bornes inferiores de los RCD, mientras que los bornes inferiores permanecen abiertos para las conexiones de los equipos. Si es necesario, también se instalan interruptores monofásicos dentro de la caja para alimentar electrodomésticos monofásicos.
Como punto final de un circuito secundario, cada tablero de subdistribución fijo debe tener tierra repetida para mejorar la confiabilidad de la conexión a tierra de protección.
Después de que los conductores entren en la caja, el conductor neutro (cero de trabajo) se conecta a una barra terminal. Los conductores de fase se conectan directamente a los bornes superiores del RCD. El conductor de tierra de protección (PE) se sujeta al perno de tierra en el recinto y se conecta a un electrodos de tierra repetido. Todos los conductores PE descendentes desde este tablero de distribución se conectan a este mismo perno.
2.4 Tablero de Subdistribución Móvil
El tablero de subdistribución móvil tiene la misma configuración interna que el tipo fijo. Se conecta mediante cable flexible con cubierta de caucho a un tablero de subdistribución fijo y se mueve lo más cerca posible del equipo que sirve, por ejemplo, de un piso inferior a un nivel de construcción superior. La caja también utiliza RCD, pero con capacidades menores que las cajas fijas. Se añaden interruptores y enchufes monofásicos para proporcionar energía monofásica para electrodomésticos monofásicos. El recinto metálico debe estar conectado al conductor de tierra de protección.
