Guía Completa de Distribución Eléctrica Industrial: Soluciones Confiables y Mejores Prácticas

Distribución de Potencia en Industrias – Todo lo que Necesitas Saber

Hoy pretendemos llevarte al entorno industrial dándote la imagen de cómo se distribuye la energía eléctrica en las industrias. En las industrias, los paneles eléctricos juegan un papel principal en la distribución de la energía que albergan diversos equipos como barras colectoras, interruptores automáticos, medidores, etc.

Estos paneles se distribuyen sobre varias secciones de una industria para suministrar energía a sistemas instalados individualmente y están conectados a través de conductos de cable. Veamos este concepto en breve.

Estructura de Distribución de Potencia en Industrias

En un sistema de energía eléctrica industrial, la energía eléctrica se suministra desde servicios privados o públicos, o ambos. El voltaje suministrado está en el rango de 11kV, 33kV, 66kV o 132kV. Estos altos voltajes se reducen a bajo voltaje usando transformadores reductoras.

Los voltajes en el rango de 440 voltios o menos se llaman sistemas de baja tensión. Este voltaje reducido se suministra además a varios paneles y equipos a través de un arreglo de interruptores que consiste en interruptores eléctricos, interruptores automáticos, fusibles, equipos de protección, tableros de medición, etc.

La figura siguiente muestra un diagrama esquemático de la distribución de potencia. Este esquema de modelo se emplea principalmente para industrias de gran y mediana escala. En algunos casos, no se encuentran sub-paneles BT; en su lugar, la energía se suministra directamente desde paneles BT a CSB dependiendo del tamaño del área de distribución donde el número de unidades (o secciones) a suministrar es la consideración principal.En la figura anterior, los elementos en este modelo de distribución de potencia incluyen panel BT, sub-panel BT, CSB (tablero de sub-distribución), CDP (tablero de distribución de potencia) y CDI (tablero de distribución de iluminación).

El suministro de varios transformadores se da a los paneles BT, que actúan como sistema de conmutación principal para todo el esquema de distribución de potencia y transportan la demanda total de carga. Discutiremos los elementos dentro de los paneles BT brevemente más adelante en este artículo. Los alimentadores de salida del panel BT están conectados a sub-paneles BT que se colocan para un grupo de cargas sobre una sección dada para suministrar la demanda.

El entrante del sub-panel BT se aplica en CSB que se colocan para suministrar energía a cargas que consisten en un grupo de maquinarias como hornos eléctricos, polipastos, etc. (que están conectados a varios CDP).

Los CDP actúan como conexión real de potencia de carga a fuente donde maquinaria individual se conecta directamente al suministro. Y parte de la potencia del CDP se suministra a CDI donde suministra energía a equipos de iluminación como luces de calle (Ver proyecto simple de luz de calle aquí), iluminación en área de trabajo, tableros de enchufes, etc.

Todos los paneles en el sistema de distribución están puestos a tierra con una puesta a tierra y conexión a tierra adecuada para proteger los electrodomésticos así como al personal operativo.

Panel de Baja Tensión (BT)

El arreglo de interruptores en cada lado de distribución está alojado en estructuras cerradas metálicas llamadas paneles BT (baja tensión). Estos paneles BT son responsables de distribuir la potencia a varios sub-paneles BT recibiéndola del transformador. Están clasificados para 430 V, 3-fases, 50Hz sistema de tres o cuatro hilos.

Es una unidad autoportante montada en piso y es totalmente cerrada y tipo extensible. Su diseño incluye todas las provisiones para seguridad de operación así como para personal de mantenimiento.

La conexión interna para el panel BT se muestra en la figura siguiente.

Interruptor Automático de Aire (ACB)

Hace o rompe el circuito ya sea manualmente o controlado remotamente durante condición normal de operación y rompe el circuito durante condición de fallo automáticamente. Estos pueden ser de tipo 3/4 polos con una clasificación decidida por la corriente de carga (o capacidad de interrupción) y pueden ser de tipo extraíble o fijo.

Los ACB (Interruptores Automáticos de Aire) consisten en barras colectoras necesarias para conectar los terminales con enlaces neutros atornillados. Estos están provistos de sistemas microprocesados para habilitar sistemas de protección como sobrecarga, fallo a tierra y cortocircuitos. ACB también da la indicación y requisitos de medición necesarios con el uso de TCs, lámparas, amperímetros, voltímetros, etc.

Barras Colectoras y Conexiones

Las barras colectoras están hechas de cobre de alta conductividad (en algunos casos, se usan barras colectoras de aluminio para reducir costo). El panel BT consiste en un sistema de barras colectoras horizontales principales y barras colectoras verticales auxiliares en callejones de barras colectoras sobre los cuales los paneles podrían organizarse con acceso frontal para conectar cables.

Los cables de salida se conectan a las barras colectoras ya sea como conexión sólida o flexible dependiendo del fabricante del panel. Todas las barras colectoras están adecuadamente aisladas / enfundadas de manera aprobada.

Las barras colectoras recogen el suministro de terminales del transformador y lo suministran a los diversos elementos en el panel como ACBs, equipo de conmutación de banco de capacitores y otras cargas conectadas. Las barras colectoras pueden correr en la parte superior o inferior, o ambos lados del panel, pero mayormente las barras colectoras superiores toman el suministro del transformador mientras que las barras colectoras inferiores toman el suministro del grupo electrógeno DG (Diesel Generator).

Acoplador de Barras Colectoras

Acopla una barra colectora con otra barra colectora de diferente fuente (pero la clasificación debe ser la misma) sin crear arcos o interrupción al sistema de suministro. En caso de mantenimiento de otros interruptores automáticos en el mismo panel, este acoplador de barras desvía la fuente de suministro a la otra. También es un arreglo de interruptores con ACB y provisto de facilidad de interbloqueo.

Banco de Capacitores

Es un panel separado que consiste en barras colectoras, MCCB, reactores sintonizados, unidades de capacitores, contactores, equipos de medición y cables. También se llama panel de corrección automática de factor de potencia (APFC). Este panel está conectado al panel BT con ACBs y otros arreglos de interruptores a través de cables.

Los capacitores y reactores son de tipo interior con unidades refrigeradas por aire. Los bancos de capacitores se conectan a través del suministro para mejorar el factor de potencia del sistema. Los capacitores se conmutan automáticamente (a través de dispositivos programables) o manualmente (por interruptores) dependiendo de la cantidad de potencia reactiva a compensar.

Medición e Indicación

Voltímetros, amperímetros y medidores de factor de potencia en panel BT indican varios parámetros y estos están protegidos con MCCB. En todos los paneles BT, lámparas indicadoras (mayormente lámparas LED) se proporcionan para cada fase para indicar condición de vivo o fallo. Botones de arranque y parada también se proporcionan en panel de medición para dar comandos de entrada como encender suministro y parada de emergencia.

Sub-Paneles BT

Estos paneles son similares a los paneles BT, sin embargo, la clasificación de estos paneles es algo menor que los paneles BT y también se colocan en una sección particular de una industria (como sección de ensamblaje o sección de envío) en lugar de cerca del transformador como en el caso del panel BT. Estos actúan como principales para varios CSB, porque estos paneles distribuyen la potencia a los CSB recibiéndola de los paneles BT.

La circuitería interna es la misma que la del panel BT, como barras colectoras, conexiones de banco de capacitores, ACBs, paneles de medición (los acopladores de barras pueden no incluirse en la mayoría de los casos).Estos paneles también consisten en cámara de barras colectoras de servicios así como cámara de barras colectoras de grupo electrógeno DG (diesel generator) para que algunas cargas (CSB) puedan conmutarse a suministro DG durante menor cantidad de potencia suministrada desde servicios. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la cámara DG puede no incluirse en sub-paneles BT en su lugar se coloca en el panel BT mismo. Los sub-paneles BT también incluyen bancos de capacitores o unidad APFC para mejorar el factor de potencia.

Tableros de Sub-Distribución (CSB)

Están disponibles en diseños estandarizados y personalizados de varios fabricantes. Los CSB consisten en barras colectoras (cobre o aluminio) que reciben suministro de energía desde sub-paneles BT o paneles BT principales y luego lo distribuyen a varias maquinarias de alta potencia (como hornos, enfriadoras, bombas de agua, hornos, etc.) y CDP (tableros de distribución de potencia).

Recibe la potencia (es decir, entrante) a través de ACB o MCCB y distribuye a través de MCCB de salida o SDFU (Interruptores-Seccionadores-Fusibles). Los SDFU consisten en interruptores en serie con enlaces de fusibles (fusibles HRC de alta capacidad de ruptura) con estructura mecánica para operación manual. Estas unidades de conmutación se usan para conmutación de carga, aislamiento y protección de cortocircuito.

Algunos CSB también consisten en bancos de capacitores especialmente aquellos (CSB) que se proporcionan para suministrar cargas inductivas pesadas con el fin de mejorar el factor de potencia. Los CSB usan barras colectoras para permitir conexión de todos los SDFU y otros dispositivos dentro de él a través de la cámara de barras colectoras, también permite las conexiones de salida a través de cables de alta capacidad en la cámara de cables.

Cada compartimento de conmutación de carga está provisto de etiquetas de identificación permanente, luces indicadoras y equipos de medición (si es necesario). La figura siguiente muestra el diagrama esquemático de un CSB.

Tableros de Distribución de Potencia (CDP)

Están diseñados para distribuir la potencia a varias máquinas y equipos, incluso en grandes edificios podemos observar tal arreglo de distribución de potencia a través de CDP. Los CDP están construidos con sistemas de protección de cortocircuito y sobrecarga. Estos están equipados con diferentes relés de protección que pueden disparar los diferentes CBs (de alta capacidad) contra varios tipos de fallos.Los CDP son recintos metálicos que consisten en varios MCCB montados en un accesorio metálico que conecta los diversos equipos de potencia como motores y también distribuye la potencia a varios CDI.

Los CDP reciben la potencia de varios CSB y corresponden al suministro a las cargas adyacentes. Así que estos se colocan cerca de la aplicación concernida, como conmutación de transportadores, maquinaria de ascensores y polipastos, conjuntos de control de bombas, etc.

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Estos pueden ser montaje en pared o montaje en piso dependiendo del requerimiento del cliente así como la potencia para la que está clasificado. Además del entrante de CSB, algunos CDP se suministran con SAI (suministro de energía ininterrumpida) como fuente de energía auxiliar para permitir continuidad de servicio del equipo durante cortes de energía.

Tableros de Distribución de Iluminación (CDI)

Estos son los tableros de interruptores finales (En cableado e instalación eléctrica) y están ubicados en áreas de conmutación de cargas eléctricas pequeñas incluyendo iluminación, acondicionadores de aire, conmutación de motores pequeños, tableros de distribución para conectar dispositivos portátiles como sopladores, etc. También podemos observar estos CDI en nuestros hogares y oficinas ya que se emplean en operaciones de conmutación bajas.

Haz clic aquí para ver el diagrama de cableado de tablero de distribución de iluminación

Los CDI consisten en varios MCCB donde cada MCCB actúa como interruptor para cargas individuales (algunos casos dos o más luces pueden conectarse a un solo MCCB). Estos MCCB protegen las cargas contra sobrecarga así como condiciones de cortocircuito. Estos MCCB están montados o fijados en bastidores metálicos. Estos tableros reciben la potencia de los CDP y luego suministran a las cargas de iluminación. Mayormente son de tipo tableros montados en pared.También lee: Diferentes métodos de Cableado Eléctrico