Cómo dimensionar pletinas de tierra y conductores de protección para lograr cuadros eléctricos seguros y eficientes

El responsable del área de Componentes Industriales de Grupo Elektra, Quim Soler, te trae un nuevo artículo técnico destinado a ampliar tus conocimientos sobre la seguridad y la eficiencia de tus instalaciones.

Dimensionamiento de la pletina de tierra en cuadros eléctricos y secciones de los conductores de protección

En este artículo se repasarán los criterios técnicos de dimensionamiento de las pletinas de tierra de los cuadros eléctricos, y de los conductores de protección.

Para ello, se tomará como referencia los requisitos planteados en distintas normativas:

1. Norma UNE EN 61439-1: Conjuntos de Aparamenta de Baja Tensión

En el apartado de Protección contra Defectos, se especifican los requisitos del conductor de protección para facilitar la desconexión automática de la alimentación:

• El conjunto (cuadro) debe tener un conductor de protección.
• Todas las partes conductoras accesibles del conjunto deben interconectarse juntas y al conductor de protección de la alimentación o mediante un conductor de tierra a la instalación de puesta a tierra.
• Un conductor de protección dentro de un conjunto debe estar diseñado de manera que pueda soportar los máximos esfuerzos térmicos y dinámicos que aparezcan como consecuencia de corrientes de defecto a tierra en los circuitos exteriores alimentados a través del conjunto.
• Salvo cuando la verificación de la resistencia al esfuerzo de cortocircuito no se requiera (Icc<10 kA, o Icc Limitada=17 kÂ), la verificación se debe realizar (punto 10.5.2 de dicha norma).
• La sección de los conductores de protección (PE) en un conjunto, al cual está previsto que se conecten los conductores exteriores, no debe ser menor que el valor calculado con la ayuda de esta fórmula (usando la máxima corriente de defecto a tierra y la máxima duración del defecto que pueda ocurrir teniendo en cuenta la limitación del interruptor magnetotérmico que protege los correspondientes conductores activos).

• Sp = sección del conductor de protección en milímetros cuadrados.
• I = valor eficaz en corriente alterna o el valor medio en corriente continua de la corriente de defecto que puede atravesar el dispositivo de protección por un defecto de impedancia despreciable.
• Valor efectivo de la corriente de fallo de fase a tierra = 60% de la corriente de cortocircuito Fase-Fase.
• t = es el tiempo de funcionamiento del dispositivo de corte (segundos).
• k = coeficiente en función de la naturaleza del aislante.

Ejemplo de dimensionamiento de pletina de tierra

• El embarrado principal, dimensionado para una Icw=50 kA/1 seg.
  • El cortocircuito Fase-Fase, Ik2 = Ik3 x 0,86 = 50 kA x 0,86 = 43 kA.
  • La Icw Fase-Tierra= 60% x 43 kA/1 seg = 25,8 kA/1 seg.
• La sección mínima del conductor de PE (cobre desnudo) -> k=176.
  • Sp = ((25800^2)*1seg)^0,5/176 = 146 mm².
  • Barra cobre 5×30 = 150 mm².

Resumiendo, deben verificarse dos condiciones:

1. Continuidad del circuito de tierra entre las partes conductoras expuestas del conjunto de clase I y el circuito de protección.
2. Resistencia soportada a cortocircuito del circuito de protección:

• calculando la sección mínima necesaria.
• o podría realizarse por comparación con uno (unos) diseño(s) de referencia o mediante ensayo.

Por ejemplo, Rittal nos da las secciones de las pletinas de cobre para la barra de conexiones equipotenciales.

Pletinas Rittal

2. Norma de referencia CEI60204-1: Equipo eléctrico de máquinas

Norma de referencia para los cuadros eléctricos de máquinas, que en su apartado 8 hace referencia al circuito de protección equipotencial.

8.1 Generalidades:

Siendo

Entenderemos que el cable equipotencial de la máquina es el (1).

8.2 Circuito de protección equipotencial

Todas las partes del circuito de protección equipotencial deben estar diseñadas de tal manera que sean capaces de soportar los mayores esfuerzos térmicos y mecánicos que puedan resultar de las intensidades de defecto a tierra y que puedan circular por las partes de dicho circuito.

Secciones: para los conductores de protección del equipo de la máquina:

• La sección de conductores de protección se debe calcular o bien de acuerdo con el apartado 543.1.2 de la Norma IEC 60364-5-54, o se debe seleccionar de acuerdo con la Tabla 1.

• Por cálculo CEI60364-5-54: es la norma que usa el REBT:
  • Aparece en su apartado de normas de referencia.
  • En su apartado 543.1.2, es donde se comenta la fórmula siguiente. También es la norma de referencia que usan todas las normas (por ejemplo la CEI60204-1, la CEI 61439..) para este cálculo.

Siendo el valor de k

Esta fórmula es la de cálculo de la sección de cables frente a una condición de cortocircuito.

Debería conocerse el valor de esta Icc (60% del cortocircuito fase-fase), y cuando tarda la protección en disparar (curva disparo) para calcular la sección.

Estos datos pueden ser complicados de obtener.

Repaso de las Intensidades de Cortocircuito.

Conductores Top Cable

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