En este artículo de platicaremos la importancia de hacer un estudio de corto circuito en nuestra planta industrial. Si tienes alguna duda, recuerda que puedes contactarnos en cualquier momento.
Definiciones:
Elemento de interrupción: Desconectadores con fusibles e interruptores, estos elementos permiten encender y apagar una carga (motor, transformador, alumbrado, etc), conducir la corriente que consumen y en el caso de que se desarrolle una falla por corto circuito, interrumpir la misma de manera segura, es decir sin sufrir algún tipo de daño.
Capacidad interruptiva: Se denomina capacidad interruptiva a la capacidad de un elemento de interrupción para interrumpir una corriente trifásica máxima de corto circuito sin sufrir daño o desperfecto. Generalmente la capacidad interruptiva de elementos de interrupción vigentes se define en kilo Amperes al voltaje nominal del tablero donde se encuentra, en un tiempo de conducción muy corto. Se aclara que la ampacidad es la capacidad de los elementos de interrupción de conducir una corriente máxima de manera permanente.
Diagrama unifilar: Es un dibujo que representa a un sistema eléctrico de la manera más simple, en el se muestran con simbología los equipos y la interconexión entre ellos.
Un estudio de corto circuito para una planta industrial tiene como objetivo verificar las capacidades interruptivas de los tableros de distribución eléctrica y elementos de interrupción. La evaluación de las capacidades interruptivas de los elementos de interrupción nos permite verificar la integridad de todos estos elementos cuando sean requeridos a interrumpir una falla de corto circuito, es decir se verifica que estos elementos no se van a dañar o destruir cuando interrumpan una falla, y pongan en riesgo la integridad de las personas o la continuidad de la operación del sistema eléctrico.
También algunos resultados de estos estudios se usan como datos de entrada para los estudios de coordinación de protecciones y fallas con arco eléctrico (arc flash) [Temas de otros blogs].
Los estudios de corto circuito los realiza un ingeniero analista de protecciones eléctricas con un software de análisis de ingeniería eléctrica, en nuestro caso un software de uso y prestigio internacional como ETAP. Básicamente en el software se desarrolla un modelo eléctrico que representa al sistema eléctrico real y se simulan fallas de corto circuito en cada uno de los tableros y equipos donde se encuentren elementos de interrupción, los niveles de falla resultantes se comparan contra la capacidad interruptiva nominal del elemento analizado a través de metodología de evaluación de interruptores establecida por los diferentes estándares internacionales ANSI e IEC.
En los estudios de corto circuito al menos se deben modelar la falla trifásica sólida y la falla monofásica sólida. Para las fallas modeladas se presentan 3 resultados: a) nivel de falla de primer medio ciclo, b) nivel de falla de 30 ciclos y c) evaluación de capacidades interruptivas de elementos de interrupción existentes. Las fallas calculadas en los incisos a) y b) se utilizan como datos de entrada de los estudios de coordinación de protecciones y arco eléctrico (arc flash).
Recomendaciones para el usuario al realizar un estudio de corto circuito:
- Mantener el diagrama unifilar actualizado, un estudio de corto circuito confiable se realiza a partir de un diagrama unifilar actualizado y vigente.
- Se ha hecho una costumbre entre el gremio de los que nos dedicamos a hacer estudios de ingeniería eléctrica, omitir la evaluación de capacidades interruptivas y solamente se presentan las fallas de ½ ciclo y 30 ciclos. El usuario debe exigir estos resultados dentro del estudio para tener certeza de la integridad de sus tableros e interruptores.
- ¿Por qué un sistema eléctrico bien diseñado tendría problemas de capacidad interruptiva en sus elementos de interrupción? Durante la vida del sistema eléctrico muchos de estos elementos fallan y se sustituyen por otros, en baja tensión es muy común que los interruptores de una misma marca sean idénticos en su forma física exterior y que tengan diferente capacidad interruptiva.
El clásico ejemplo: en un tablero con interruptores de capacidad interruptiva de 35 Kilo Amperes, uno de ellos dejó de funcionar correctamente, el electricista que atendió la falla fue al almacén de la planta y solicitó el interruptor, sin embargo, en el almacén no había piezas con el número de catálogo del elemento que falló, pero había una con un número da catálogo parecido y con las mismas dimensiones físicas. Resulta que el interruptor era de 18 kilo Amperes y la integridad del tablero y sus interruptores quedó en riesgo porque el sistema eléctrico demanda que los elementos de interrupción de ese tablero sean de 35 kilo Amperes.
En Blogs posteriores ampliaremos el tema de como se definen las capacidades interruptivas de fusibles e interruptores de baja, media y alta tensión.
Acerca del Autor:
Ing. Diego González Martínez
Ingeniero Electricista
Ingeniero Analista de Sistemas Eléctricos Industriales en Radthink SA de CV.