Controle las enormes fuerzas de su instalación eléctrica

Un cortocircuito es uno de los fenómenos más destructivos en una instalación eléctrica. En milisegundos, se liberan fuerzas que pueden destruir componentes, poner en peligro la seguridad de funcionamiento y, en el peor de los casos, amenazar la seguridad de las personas. Por tanto, para el ingeniero y el responsable de la instalación, la corriente de cortocircuito no es un concepto abstracto, sino un parámetro crucial en el diseño y la gestión de la instalación.

¿Su instalación resiste la máxima corriente de cortocircuito posible? ¿Y sus dispositivos de protección se desconectan a tiempo, pero sólo cuando es necesario? Conocer las corrientes de cortocircuito según la norma IEC 60909 es la base de un suministro eléctrico seguro y fiable.

En resumen: ¿Qué es exactamente una corriente de cortocircuito?

Básicamente, un cortocircuito es una conexión entre dos o más puntos con potenciales diferentes, donde la impedancia (resistencia) es cercana a cero. Como la corriente elige el camino de menor resistencia, la corriente aumenta hasta un múltiplo de la corriente nominal en una fracción de segundo. Se habla entonces de corriente de cortocircuito.

Sin embargo, para un director técnico o un ingeniero, "la" corriente de cortocircuito no es un número singular. Para diseñar una instalación de forma segura, tenemos en cuenta distintos valores en el dominio del tiempo, tal y como se define en la norma IEC 60909:

  1. La corriente de cortocircuito simétrica inicial ( I k cap I sub k doble primo ): El valor efectivo de la corriente en el momento en que se produce el cierre. Es el valor básico para dimensionar los disyuntores.
  2. Corriente de cortocircuito de impacto (ip): Valor de pico absoluto y asimétrico. Determina las fuerzas mecánicas (fuerzas electrodinámicas) que actúan sobre los sistemas de barras colectoras y los cables.
  3. Corriente térmica de cortocircuito (ith): Medida de la generación de calor que los conductores y componentes deben ser capaces de soportar durante el tiempo de fallo.

¿Para quién es relevante la corriente de cortocircuito?

  • Responsables de instalaciones (IV): Que deben garantizar que la instalación cumple las normas de seguridad (como NEN 3140 y NEN 1010).
  • Ingenieros eléctricos: responsables del dimensionamiento y los ajustes de protección.
  • Responsables de mantenimiento: que desean minimizar los riesgos de tiempos de inactividad y daños.

Por qué entender las corrientes de cortocircuito es esencial para la fiabilidad

Confiar ciegamente en los datos de las entregas de hace una década es un riesgo. Las instalaciones cambian: se añaden transformadores, cambia la longitud de los cables y los motores se sustituyen por variadores de frecuencia. Cada cambio afecta a la impedancia de la red y, por tanto, a la corriente de cortocircuito.

Etiqueta de advertencia arcos eléctricos

Consecuencias de una estimación incorrecta:

  • Daños mecánicos: la corriente de cortocircuito por impacto(ip) provoca enormes fuerzas magnéticas. Las barras conductoras pueden doblarse y los aisladores de soporte romperse si no están diseñados para soportar las sobrecorrientes.
  • Envejecimiento térmico: Aunque se active un dispositivo de protección, un aislamiento de cable demasiado fino puede fundirse o degradarse debido al enorme calor (I²t), sentando las bases para el siguiente fallo.

Estudio de caso

Situación: Una panadería industrial se amplía con una nueva línea de producción e instala un transformador más pesado para suministrar energía.

Problema: El distribuidor principal existente se calculó en su momento para una capacidad de cortocircuito inferior ( S k cap S sub k doble primo ). Debido a la menor impedancia del nuevo transformador, la corriente potencial de cortocircuito aumenta por encima del límite de los disyuntores existentes.

Riesgo: En caso de parada, los interruptores fallan, lo que provoca un arco devastador y semanas de inactividad.

Solución: Una simulación previa había demostrado que era necesario sustituir los interruptores o las bobinas limitadoras de corriente.

Causas: ¿Qué causa un cortocircuito?

Aunque en los cálculos simulamos los cortocircuitos como sucesos estáticos, en la práctica la causa suele ser dinámica o humana.

  • Errores humanos: herramientas olvidadas en un cuadro eléctrico tras el mantenimiento o desconexión de fases.
  • Fallo de componentes: Cierre interno en motores, transformadores o baterías de condensadores debido a sobrecargas o fenómenos de Calidad de la Energía como picos de tensión (transitorios).
  • Animales: En zonas rurales o instalaciones semiabiertas, las plagas (ratones, ratas, martas) provocan regularmente cierres entre los sistemas ferroviarios.

Nuance: El efecto de los motores. A menudo se olvida que los motores en marcha (de inducción) actúan brevemente como generadores durante un cortocircuito. Alimentan la avería. En una instalación con muchos motores grandes, esto puede hacer que la corriente de cortocircuito total sea significativamente superior a la contribución de la red (el transformador). Esto se incluye explícitamente en el cálculo de la norma IEC 60909.

¿Qué puede hacer? Del cálculo a la protección

No se puede "solucionar" una corriente de cortocircuito una vez que está ahí; hay que diseñar la instalación para que pueda cortar la corriente de forma segura. Se trata de un proceso de prevención por cálculo.

Paso 1: Cálculo de la corriente de cortocircuito (Simulación): Medir es saber, pero con las corrientes de cortocircuito, medir no es una opción (a menos que quiera reventar la instalación). Utilizamos software de simulación avanzado (como Vision o NEPLAN) para recrear digitalmente la red.

  • Introducimos datos de cables (longitud, diámetro, material), transformadores y motores.
  • Calculamos la corriente máxima de cortocircuito para comprobar si la aparamenta es lo suficientemente resistente.
  • Calculamos la corriente mínima de cortocircuito en el extremo de los cables largos. Esto es crucial: si la corriente es demasiado baja debido a la alta resistencia del cable, es posible que la protección no "vea" el cierre y no se desconecte (a tiempo).
Cálculo de cortocircuitos

Paso 2: Análisis de la selectividad: Tras el cálculo, sigue la coordinación. Ajustamos los relés de protección y los disyuntores para que sus características de tiempo-corriente coincidan perfectamente. La protección más cercana al fallo debe dispararse primero.

Paso 3: Medidas de hardware: ¿Demuestra el análisis que la corriente de cortocircuito es demasiado alta para su instalación actual? Entonces existen soluciones de ingeniería:

  • Instalación de bobinas limitadoras de corriente de cortocircuito.
  • Aumentar la tensión de cortocircuito de los transformadores (tenga en cuenta que esto puede agravar los huecos de tensión).
  • Aplicación de sistemas de protección más rápidos (por ejemplo, detección de arco eléctrico).
  • Barras colectoras que lastran o refuerzan los puntos de apoyo.

Lista de comprobación: ¿Su instalación es a prueba de cortocircuitos?

Siga estos pasos para identificar riesgos:

  • Inventario: ¿están actualizados todos los diagramas unifilares (as-built)?
  • Verificación de datos: ¿Sigue siendo correcta la declaración de potencia del operador de la red?
  • Simulación: ¿Existe un cálculo de cortocircuito reciente (de 3 a 5 años de antigüedad como máximo) conforme a la norma IEC 60909?
  • Comprobación de componentes: ¿Son los valores de potencia de los disyuntores superiores a los calculados en I k cap I sub k doble primo .
  • Comprobación de la selectividad: ¿Se ha comprobado que las protecciones no interfieren entre sí?

¿Cuándo hablará con un ingeniero de HyTEPS?

En situaciones complejas, los cálculos estándar no bastan. Contrátenos cuando:

  • Se ampliará con grandes capacidades (nuevos transformadores, cogeneración, parques solares).
  • Existen sistemas de "red flotante" o de puesta a tierra compleja.
  • Quiere garantías de seguridad (estudios Arc Flash).

Más información sobre calidad eléctrica y simulaciones

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Preguntas más frecuentes

Responda:

Los síntomas suelen ser sutiles hasta que las cosas van mal. Preste atención a fallos inexplicables de las máquinas, luces parpadeantes, cables que se calientan o transformadores que zumban. Además, si los componentes electrónicos (PLC, controladores) fallan antes de lo que indica su vida útil, lo más probable es que la calidad de la energía sea insuficiente. Una medición de la calidad de la energía proporciona la respuesta.

Responda:

Esto es posible siempre que se disponga de un analizador de calidad eléctrica de alta calidad (según la norma IEC 61000-4-30 Clase A) y de los conocimientos necesarios para interpretar los datos. Recopilar datos es fácil; analizar la correlación entre eventos, armónicos y sus procesos empresariales específicos requiere conocimientos de ingeniería especializados. Estaremos encantados de ayudarle en el análisis.

Responda:

No por definición. La norma NEN-EN 50160 describe los requisitos mínimos de tensión en el punto de transferencia del operador de red. Sin embargo, los equipos modernos pueden ser más sensibles y funcionar mal aunque la tensión esté dentro de esta norma. Por tanto, nosotros vamos más allá de la norma: nos fijamos en la compatibilidad entre el suministro eléctrico y la carga conectada.

Responda:

Tranquilidad, seguridad y conocimiento. Obtendrá un diagnóstico claro de la "salud" de su instalación eléctrica. Localizamos la causa de los fallos, lo que le permite evitar paradas imprevistas y reducir el riesgo de incendios o pérdidas innecesarias de energía. Recibirá un informe de asesoramiento concreto con puntos prácticos de mejora.

Responda:

No, es un concepto erróneo. Un filtro es una herramienta potente, pero no la panacea. A veces, la solución pasa por cambiar la configuración de los transformadores, redistribuir las cargas o ajustar el cableado. HyTEPS siempre recomienda un análisis y una simulación exhaustivos antes de recomendar hardware, para evitar inversiones innecesarias.

Responda:

Sí, de forma significativa. Los inversores de paneles solares y los controladores de iluminación LED son cargas no lineales que provocan armónicos y a veces supraarmónicos. Esto puede provocar interferencias con otros equipos o sobrecargar el conductor neutro. A la hora de renovar o conservar, es esencial realizar una comprobación de la calidad eléctrica para garantizar la fiabilidad del funcionamiento.

Responda:

Llamamos a este fenómeno "disparos molestos". A menudo, la causa no es la cantidad total de corriente, sino la distorsión de la corriente (armónicos) o las corrientes de pico cortas que su equipo de medición pasa por alto. Esta contaminación puede sobrecalentar las protecciones térmicas o confundir las protecciones electrónicas, provocando su desconexión errónea. Una medición especializada puede averiguar exactamente por qué reacciona una protección.

Responda:

Para obtener una imagen fiable, solemos medir al menos entre una y dos semanas. Esto es necesario para captar un ciclo de trabajo completo, incluidos los fines de semana y los picos de carga. En caso de averías graves específicas, también podemos realizar mediciones a corto plazo o emplear el "registro continuo de forma de onda" para captar transitorios.

Responda:

Su instalador es un experto en instalación y mantenimiento (el "médico de cabecera"). HyTEPS es el especialista (el "médico de la calidad eléctrica"). Disponemos de equipos de medición avanzados, software de simulación y profundos conocimientos de ingeniería eléctrica teórica y normativa. A menudo colaboramos con los instaladores para resolver enigmas complejos que escapan a los conocimientos habituales.

Responda:

Tras la medición, recibirá un informe con conclusiones en un lenguaje comprensible, así como detalles técnicos. Si es necesario, simulamos las posibles soluciones en nuestro software. Así sabrá exactamente cuál será el efecto de una medida de antemano. A continuación, supervisamos la aplicación y verificamos el resultado con una medición de seguimiento.

¿Está seguro de su instalación?

¿Duda de si sus dispositivos de protección siguen estando calculados para la situación actual? No corra riesgos con la seguridad y la fiabilidad. Nuestros ingenieros analizan la configuración de su red y le proporcionan un plan de seguridad concluyente.

HyTEPS

Beemdstraat 3

5653 MA Eindhoven