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Diseño de tableros de control con canaletas ranuradas [¡El que sabe pide Dexson!]
¿Qué es un tablero eléctrico?
El tablero eléctrico se define como un gabinete que cuenta con dispositivos de conexión, maniobra, protección, medición, alarma y señalización con el objetivo de cumplir una función específica de protección, control y comunicación entre hombre y máquina.
La fabricación o ensamblaje del tablero eléctrico debe diseñarse de acuerdo con las normas y debe ser 100% funcional y seguro para el usuario u operador una vez energizado.
El tablero eléctrico es una parte esencial de la instalación eléctrica y se utiliza en todas las aplicaciones.
¿Cuáles son las clasificaciones de tableros eléctricos?
Tablero general (T.G.)
Es un tablero eléctrico principal que cuenta con dispositivos de protección y maniobra que protege un cable alimentador y permite operar sobre toda la instalación interior conjunta o fraccionada.
En otras palabras, el tablero general protege el cable que le está alimentando y proporciona alimentación y control de sub-tableros o tableros de distribución junto o cada tablero por separado.
Este tablero se puede identificar con un símbolo T.G. en el rotulado.
Tablero general auxiliar (T.G.A.)
Este tablero eléctrico cumple la misma función que un tablero general, pero con menor rendimiento.
Es alimentado por un tablero general y proporciona alimentación, protección y control de tableros de distribución.
Se encuentra en aplicaciones eléctricas más complejas y potentes, como comerciales o industriales.
Este tablero se puede identificar con un símbolo T.G.A. en el rotulado.
Tablero de distribución (T.D.)
Este tablero eléctrico es alimentado por tablero general o tablero general auxiliar y ofrece alimentación, protección y control de circuitos, cargas críticas o cargas especiales.
Este es el tipo de tablero que todos conocen y tienen en casa pero en realidad se encuentra en todos los ámbitos.
Este tablero se puede identificar con un símbolo T.D. en el rotulado.
Tablero de control (T.C.)
El tablero de control ofrece alimentación, protección y control de una carga específica o grupo de cargas específicas de forma simultánea pertenecientes a un mismo circuito, en casi todos los casos se habla de motores eléctricos o electrobombas.
Este tablero se puede identificar con un símbolo T.C. en el rotulado.
Este es el tipo de tablero en el que nos centraremos en este artículo. Vamos a hablar en detalle de sus componentes esenciales, recomendaciones de instalación y vamos a diseñar un circuito de control sencillo.
¿Cuáles son los componentes esenciales del tablero de control?
El diseño del tablero de control depende del tipo de carga y el tipo de control que el usuario quiera ejecutar para esta carga. Mencionemos los componentes básicos que más se utilizan.
Seccionador - Se encarga de aislar la carga o un circuito de la red eléctrica. En otras palabras, aísla el circuito de presencia de tensión.
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Interruptores termomagnéticos - Se encargan de proteger los conductores contra sobrecarga o cortocircuito.
Interruptores termomagnéticos: Funcionamiento y su implementación en instalaciones residenciales.
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Guardamotores - Se encargan de proteger el motor contra sobrecarga y/o cortocircuito.
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EasyPact TVS : Relés térmicos y Guardamotores
Relés térmicos - Se encargan de proteger el motor contra sobrecarga.
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Contactores - Son solo dispositivos de maniobra los que permiten de arrancar y apagar el motor. Gracias a sus contactos auxiliares también permiten lo siguiente:
- Diferentes métodos de arranque del motor.
- Inversión de giro del motor.
- Control de motor desde un punto de instalación diferente al de T.C.
- Conectar alarmas y señalizaciones.
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Pulsadores Start/Stop - Se encargan arrancar y apagar el motor a través del contactor
Pilotos de señalización - Se encargan de la comunicación hombre-máquina para conocer el estado del motor y el estado del circuito.
Estos son los componentes básicos que no pueden faltar en un tablero de control. En el caso de que sea necesario automatizar el motor, se pueden integrar componentes como interruptores horarios (Leer: Interruptores horarios Acti 9 en detalle) o PLC en el circuito.
Si se necesita un arranque de motor más eficiente o un control avanzado del motor, se puede integrar un arrancador suave o un variador de velocidad (Leer: Easy Altivar 310: Cuando lo suficiente es lo correcto) en el tablero de control.
¿Por qué no se menciona el interruptor diferencial?
No es obligatorio instalar el interruptor diferencial en el tablero de control por 2 razones:
- Los tableros de control se encuentran habitualmente en comercios o industria y serán manipulados únicamente por personal calificado, que conozca perfectamente el funcionamiento de los componentes.
- Los motores generan picos de arranque que pueden producir los disparos intempestivos del interruptor diferencial, provocando la apertura no deseada de los contactos y la desenergización de los circuitos.
Pero no es una regla, se puede utilizar el interruptor diferencial, pero dependerá mucho de las características de la carga.
¿Cuáles son las recomendaciones de instalación para los tableros de control?
1. LUCES PILOTOS Y PULSADORES
El material de cuerpo de los pulsadores y las luces piloto depende de los entornos en los que se instalará el tablero de control:
- Metálico cromado - para ambientes de servicio intensivo (Harmony XB4 recomendado)
- Plástico - para ambientes agresivos (Harmony XB5 recomendado)
El código de color más común de instalar pulsadores para comandar el motor es la siguiente:
- Verde - Arranque de motor
- Rojo - Parada de motor
El código de color más común de instalar luces piloto para la comunicación entre el hombre y la máquina es la siguiente:
- Rojo - Señala que el motor está apagado, pero hay presencia de tensión y está listo ser puesto en marcha.
- Verde - Señala que el motor está encendido y funciona en condiciones normales.
- Amarillo - Señala que hay presencia de falla en el motor causada por sobrecarga o cortocircuito y que hay necesidad de revisión.
El uso del color para la señalización puede variar según el tipo de acuerdo realizado con el cliente, pero si no hay acuerdo, la recomendación es realizar la instalación según la norma.
2. ESPACIO LIBRE EN EL TABLERO DE CONTROL
De acuerdo con la norma el tablero de control debe contar con el 25% del espacio libre del espacio total en el tablero para futuras extensiones no planificadas, pero se recomienda tener al menos un 40% de espacio libre para una adecuada disipación del calor en el tablero y evitar contacto accidental que podría producir una descarga eléctrica.
3. ESPESOR DEL TABLERO DE CONTROL
Las láminas de hierro o acero utilizadas para la construcción de tableros metálicos (los tableros de control son metálicos) deben tener espesores mínimos en relación al tamaño del tablero.
4. HERMETICIDAD DEL TABLERO DE CONTROL
De acuerdo con la norma, el tablero de control debe contar con grado de protección IP al menos IP41 para uso interior e IP44 para uso exterior.
5. DISTANCIA MÍNIMA ENTRE PARTES DESNUDAS
En el caso de que el tablero de control cuente con partes desnudas como conductores desnudos o barras de cobre, debe haber una distancia mínima entre estas partes cuando estén energizadas para garantizar la seguridad del operador. Esta distancia mínima depende de la tensión de operación con la que opere la instalación.
6. UBICACIÓN DE LOS COMPONENTES
Todos los componentes del tablero deben montarse dentro del tablero.
7. CARACTERISTICAS DEL TABLERO DE CONROL
El tablero debe ser fabricado en material resistente al fuego, auto extinguible, no higroscópico, resistente a la corrosión o estar adecuadamente protegido contra ella.
8. COMPLEMENTOS DEL TABLERO DE CONTROL
El tablero deberá contar con una puerta exterior y placa metálica sobre los componentes con finalidad impedir el contacto de cuerpos extraños con las partes energizadas, o bien, que partes energizadas queden al alcance del usuario al operar las protecciones o dispositivos de maniobra. Deberá contar con perforaciones de tamaño adecuado como para dejar pasar libremente el cableado y demás conexiones pertinentes, sin que ello permita la introducción de cuerpos extraños, sin que ninguno de los elementos indicados sea solidario a ella, palancas, perillas de operación o piezas de remplazo, si procede, de los dispositivos de maniobra o protección
9. TAMAÑO DEL TABLERO DE CONTROL
El tamaño del tablero se seleccionara considerando que el cableado de interconexión entre sus dispositivos deberá hacerse a través de bandejas o canaletas de material no conductivo que permitan el paso cómodo y seguro de los conductores.
Presentación de tablero de control organizado y seguro
Podemos ver dos ejemplos de tableros absolutamente organizados y seguros para un operador. Para alambrar y organizar los conductores en el tablero de control se utilizan canaletas ranuradas que será el próximo tema del que hablaremos.
Canaletas ranuradas Dexson
Es flexible en el sentido de como se instala en el tablero, las canaletas ranuradas Dexson se pueden colocar en posición horizontal o vertical ya que la tapa no sufre deslizamientos y se puede retirar facilmente con perillero plano.
No tienen adhesivo, deben fijarse con tornillos en el tablero.
Los cables se pueden colocar o retirar con total facilidad. La falta de espacio suficiente para pasar más conductores no es un problema, ya que la canaleta se puede cortar fácilmente.
Está fabricado en PVC altamente resistente e inmune a roedores, insectos, humedad, rayos UV, químicos e impactos mecánicos.
Canaletas ranuradas Dexson son autoextinguibles, lo que significa que no propaga la llama, solo comenzaría a consumirse antes de apagarse durante un incendio.
A veces, la temperatura puede aumentar un poco en los tableros de control, pero no es un problema para este canaleta ranurada ya que su rango de temperatura de servicio es de -40 ºC a 85 ºC.
Schneider Electric cuenta con los tamaños más comerciales para todo tipo de tableros de control. Las canaletas ranuradas Dexson están disponibles en color gris con 12 tamaños y color negro con 5 tamaños.
Al igual que el tablero de control, la canaleta ranurada no debe estar completamente llena de cables. Según el laboratorio UL se recomienda llenar las canaletas solo hasta el 50% de su capacidad total, a fin de evitar calentamiento de los cables por contacto que podrían crear resistencias y dañar el aislamiento de los cables.
Para ahorrarle tiempo con los cálculos, Schneider Electric ha creado una guía que indica la cantidad de cables que se pueden introducir en la canaleta, según el tamaño de la canaleta y el tamaño del cable. La tabla ya cuenta con el mencionado 50% del espacio libre.
Circuito de control en el tablero de control básico
En el siguiente diagrama de conexión presentamos un arranque directo por impulso inicial en un tablero de control básico. Esta conexión cumple con todas las normas y recomendaciones que hemos mencionado anteriormente.
El cableado del circuito de control cuenta con 1 fase que se coge del interruptor termomagnético aguas arriba y 1 neutro para cerrar el circuito ya que todo el circuito necesita retornar.
Antes de empezar a alimentar el circuito, realizaremos el cableado de comando y señalización en el circuito de control. Esta conexión causará las siguientes acciones:
- Cuando se presiona el botón verde, la tensión se aplica a la bobina, lo que genera un campo magnético para atraer los contactos en el contactor, lo que causa la energización del circuito de potencia y se encienda la luz piloto verde.
- Cuando se presiona el botón rojo, la bobina del contactor pierde el campo magnético que devuelve la bobina a su posición abierta, lo que causa la desenergización del circuito de potencia y el encendido de la luz piloto roja.
- Cuando ocurre una sobrecarga o un cortocircuito, los contactos NC 95/96 del relé térmico se abren causando que la bobina del contactor pierda el campo magnético que devuelve la bobina a su posición abierta causando la desenergización del circuito de potencia. En ese punto, todos los contactos auxiliares en el circuito de control se desenergizan excepto los contactos NA 97/98 que se cierran y encenderán la luz piloto amarilla.
Las 3 fases se introducen en los terminales de potencia L1, L2, L3 del contactor y salen de los terminales T1, T2, T3 del relé térmico yendo directamente al motor.
El tablero de control también cuenta con orificios para entrada y salida de las fases con prensaestopas introducidos para mantener los cables seguros y sin contacto a la lata del tablero.
Los pulsadores y pilotos se introducirán en los orificios de 22mm de diámetro de la puerta del tablero de control.
Todos los cables tienen un orden lógico gracias a la canaleta ranurada.
Una parte de los cables que están sueltos se agrupan con amarre o espiral para abrir y cerrar fácilmente la puerta del tablero. (Leer: Cajas, sujetadores, marcadores [¡El que sabe pide Dexson!])