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ABB Group October 17, 2014 | Slide 1

Nueva norma de tableros de baja tensin IEC 61439

Octubre 21 de 2014 - Diego Gonzlez


ndice

Desarrollo de la regulacin para tableros elctricos

Novedades

Estructura de la norma

Definiciones de fabricantes

Verificacin del conjunto

Especificaciones nuevas

verificacin de la sobratemperatura

verificacin de resistencia al cortocircuito

Forma de segregacin


ndice


Novedades







Forma de segregacin



Inicio del siglo XIX: los tableros son cajas compuestos de una placa de mrmol en el que se fijan los dispositivos elctricos. No estn reglas sobre la posicin de los componentes elctricos y los cables son libre.

Aos 80: los tableros siguen siendo clasificados como parte de un sistema elctrico, sometido a una mera prescripcin general. El nivel de seguridad sigue siendo bajo.

Aos 90: los tableros empiezan a ser clasificados como componentes elctricos (como tomas de corriente, interruptores, ), y as sometidas a pruebas de tipo como todos los componentes elctricos.

1990 se publica la primera edicin de la norma IEC 60439-1


Desarrollo de la regulacin para tableros elctricos IEC 60439-1

IEC 60439-1 Ed.4.0 Conjunta de aparamenta de baja tensin Parte 1: Conjuntos seriados y derivados de serie (1999)

+ Amendement 1, 1/2004

+ Corrigendum 1, 11/2004

Esta norma define las condiciones de empleo, las disposiciones

constructivas, las caractersticas tcnicas y los ensayos para los

conjuntos elctricos de Baja Tensin del tipo seriado (CS- TTA) y

derivados de serie (CDS- PTTA).

Es una norma general y al mismo tiempo una norma de producto

para tableros para la proteccin y el seccionamiento.

Fue publicada en el 1997 y ser legal hasta el 2014.

Por otros tipos de tableros estn diferentes norma de producto, que

no son mencionadas en este Standard.


Desarrollo de la regulacin para tableros elctricos IEC 61439

2009-01 publicacin de la nueva norma IEC 61439-1 Conjunto de aparamenta de baja tensin Parte 1: regla general

Adems se public la norma IEC 61439-2 Conjunto de aparamenta de baja tensin Parte 2: Conjuntos de aparamenta de potencia

Los objetivos de esta nueva norma son:

Armonizacin de los requerimientos y reglas para todos los

cuadros

Mejorar la seguridad, aumentando el numero de requisitos,

introduciendo nuevas clarificaciones o especificaciones

Y as aumentar la continuidad de servicio de las instalaciones

elctrica

60439-1 61439-1 e 61439.2

2014 2009


ndice


Novedades







Forma de segregacin


Novedades

Estructura de la serie de normas IEC 61439

Desde serie 60439 hasta IEC 61439 .

IEC 60439-1 IEC 61439-1 reglas generales IEC 61439-2 conjuntos de potencia IEC 60439-3 IEC 61439-3 conjuntos de distribucin IEC 60439-4 IEC 61439-4 conjuntos para obras IEC 60439-5 IEC 61439-5 conjuntos para redes publicas IEC 60439-2 IEC 61439-6 canalizaciones elctrica pref.

61439 - 3

61439 - 1

61439 - 5

61439 2 61439 - 4

61439 - 6

Cuadros de

potencia

Canalizaciones

Cuadros para obras Distribucin terminal

Para redes publicas


Novedades Estructura de la serie de normas IEC 61439

Una norma comn para todos los tableros de baja

tensin: IEC 61439-1

La parte 1 es la norma bsica o norma relevante que define todos los requerimientos general para todos los tipos de

tableros, tambin para cuadros:

para barcos

ambiente explosivo

aparatos de maquina

pero con la especificacin de cumplir adems a requerimientos

adicionales de las normas especificas.

Se aplica a todos los tableros con una tensin nominal mxima

de 1000V ca o 1500V cd


Novedades Estructura de la serie de normas IEC 61439

Standard especificas para todos los tipos de tableros

La IEC 61439-1 no puede ser utilizada a solas ni para especificar un tipo de tablero ni para comprobar la conformidad.

La serie IEC 61439 se compone de otras partes (parte -2, -3, etc.) con requerimientos adicionales por cada tipo de tablero. Estas otras partes son las normas especificas de producto y no son mas normas independientes, pero siempre se refieren a la norma general.

Para especificar y comprobar la conformidad de un conjunto se necesitan 2 Standard

IEC 61439-1 + IEC 61439 -.

Ejemplo:

para tableros de potencia

IEC 61439-1 + IEC 61439-2


ndice


Novedades







Forma de segregacin


Novedades Verificacin de conjuntos

IEC 60439 Conjuntos de aparamenta de baja tensin Parte1: conjuntos de tipo seriado (CS- TTA) o derivado de

serie (CDS- PTTA)

IEC 61439 Conjuntos de aparamenta de baja tensin Parte 1: reglas generales

IEC 61439 Conjuntos de aparameta de baja tension Parte 2: conjuntos de aparamenta de potencia (PSC-

Assemblies)

No se habla mas de conjunto de serie CS (conjunto con ensayo-tipo) y conjuntos derivado de serie CDS (conjunto

con parcialmente ensayo-tipo)

Los tableros cumplen a la norma o no cumplen!

Vieja norma

Nueva norma


Novedades Verificacin del conjunto

Para verificar la conformidad a la norma de un conjunto es

todava necesario comprobar

Verificacin del diseo

pruebas de rutina o individales

Para la verificacin del diseo del conjunto, entre la norma estn

tres diferentes mtodos de verificacin:

1. verificacin mediante ensayos (pruebas en

laboratorio)

2. verificacin mediante medidas o clculos

3. Respecto de reglas de proyecto de la norma



verificacin mediante pruebas (3.9.2)

pruebas echan en una muestra para comprobar que el proyecto cumple los requisitos de la norma de producto (ensayos de tipo

anterior para CD).

verificacin mediante evaluacin (3.9.3)

verificacin por anlisis o calculo aplicado a una muestra para

demostrar que el proyecto cumple los requisitos de la norma.

Reglas de proyecto (3.9.4)

reglas para el diseo de un tablero que puede aplicarse como

alternativa a la verificacin mediante pruebas



Los tres mtodos son equivalentes, para la verificacin de

las diferentes caractersticas se puede utilizar

indiferentemente uno de ests mtodos, si es permitido por

la tabla D.1 de el Anexo D verificacin de diseo de la norma.

Ejemplo:

Resistencia de los materiales y partes del cuadro

Punto 1 de la tabla D.1: es permitido solo el mtodo de

verificacin mediante pruebas

Distancia de aislamiento en aire y superficialmente

Punto 3 de la tabla D.1: se puede utilizar indiferentemente uno de

los 3 mtodos de verificacin

Novedades




Es necesario repetir pruebas de diseo para tableros que

cumplen a la norma IEC 61439-1?

Si las verificaciones de unas caractersticas de una

muestra cumplen la norma IEC 60439, y las antiguas

pruebas cumplen tambin la nueva norma IEC 61439, la

verificacin no debe repetirse (10.1).


ndice


Novedades







Forma de segregacin


Proyecto de conjuntos

Verifica de diseo

Catalogo con datos

tcnicos verificados

Lanzamiento del conjunto

Venta de productos

Reintegracin coste

pruebas

Novedades Definiciones de fabricantes

Como solo una grande

produccin y venta de equipos

permite de amortizar los costos

elevados de las pruebas iniciales

de proyecto, desde muchos aos

se utilizan armarios en kit.



Fabricantes del producto en Kit hacen generalmente las verificaciones del proyecto sobre muestras y comprueban que el diseo cumple a la norma

Tableristas ensamblan el envolvente y todos los componentes mecnicos y elctricos del tablero, adems hacen las pruebas

individuales o de rutina.

Solo en la IEC 61439-1 esta practica comn es reconocida y sujeta a reglas y condiciones precisas.

Sistema CONJUNTO (3.1.2)

Amplia gama de componentes mecnicos y elctricos (armarios, barras, unidades funcionales, etc.), segn lo que es definido por el fabricante original, que puede ser montado de acuerdo con las instrucciones del fabricante original para producir varios conjuntos.



Fabricante original (3.10.1)

Organizacin que ha llevado a cabo el diseo original y la

verificacin asociada de un cuadro ensamblado, de

conformidad con esta norma (IEC61439-1).

Fabricante de conjunto (3.10.2)

Organizacin que asume la responsabilidad del ensamble

del sistema.



El fabricante original deber:

Disear la gama de cuadros y es responsable del diseo

Hacer pruebas para demostrar la conformidad a la norma

(generalmente para condiciones mas pesadas)

Probar diferentes conjuntos para ofrecer muchas posibilidades de

montaje del conjunto

Prepara toda las documentaciones por el cliente mediante

catalogo, reglas de calculo, software, manual de montaje y gua

de aplicacin.



El fabricante del cuadro ser responsable de:

Seleccionar los componentes correctamente utilizando catlogos

o software del fabricante

Ensamblar e instalar los componentes secundo las instrucciones

del fabricante

Verificaciones individuales de cada conjunto ensamblado

Preparar la certificacin del cuadro (Declaracin de conformidad y

comprobacin de las pruebas de rutina, ver el ejemplo al final del

Cuaderno tcnico n9 de ABB).

Nota:

Si el fabricante de conjunto quera modificar el tablero, el

se sumara al fabricante original, asumiendo la misma

definicin y la misma responsabilidad.


ndice


Novedades







Forma de segregacin


Novedades Especificaciones nuevas

Marca de identificacin del cuadro (6.1)

Es necesario poner tambin el ao de construccin y la conformidad a la norma especifica de producto

Las cuatro especificaciones requeridas en la etiqueta son:

El fabricante del tablero

Nmero de serie o otro cdigo nico

Ao de construccin (en el pasado no necesario)

Standard de Referencia (en el pasado no obligatorio)

A estas informaciones se suman las informaciones obligatorias en la documentacin del conjunto



Marca de identificacin del cuadro (6.1)

Es necesario poner tambin el ao de construccin y la conformidad a la norma especifica de producto

Las cuatro especificaciones requeridas en la etiqueta son:

El fabricante del tablero

Nmero de serie o otro cdigo nico

Ao de construccin (en el pasado no necesario)

Standard de Referencia (en el pasado no obligatorio)

A estas informaciones se suman las informaciones obligatorias en la documentacin del conjunto


RETIE

17.9.3 Rotulado e Instructivos de tableros.

Un tablero de baja tensin o celda de media tensin debe

tener adherida de manera clara, permanente y visible,

porlo menos la siguiente informacin:

Tensin(es) nominal(es) de operacin.

Corriente nominal de operacin.

Nmero de fases.

Nmero de hilos (incluyendo tierras y neutros).

Razn social o marca registrada del fabricante,

comercializador o importador.

El smbolo de riesgo elctrico.

Cuadro para identificar los circuitos.




Especificaciones constructivas (8)

Resistencia de material y partes (8.1)

Estn nuevos requerimientos sobre los materiales utilizados como:

la resistencia a la corrosin

la estabilidad trmica

resistencia a los rayos UV

la resistencia de los aislantes a calor y fuego (modifica)

Para todos estos requerimientos estn pruebas en el capitulo 10

Nuevos requerimiento sde distancia de aislamiento en aire (clearance 8.3.2)

La minima distancia en aire es 1,5mm tambin para tensin de impulso Uimp inferior a 2,5kV (tabla 1 IEC 61439-1 que remplaza la tabla 14 de la vieja norma)



Nueva definicin de Corriente nominal del cuadro InA (5.3.1)

corriente nominal del tablero ensamblado, es definida como la mas pequea entre:

La suma de las corrientes asignadas a los circuitos de entrada que trabajan en paralelo (limitada por los interruptores principales)

La corriente que el sistema de barra principal puede conducir en la particular configuracin del tablero con carga mxima

La corriente asignada del cuadro se suma a las otras corriente de todos los circuitos Inc

Corriente asignada a un circuito del constructor original teniendo en cuenta el equipo, el tipo de instalacin y el uso. Esta corriente debe ser conducida sin riesgo de sobrecalentamiento de las diferentes partes del tablero, sin exceder los lmites especificados entre la norma, cuando solo un circuito esta cargado.


IEC 61439 Caractersticas Elctricas del Conjunto

Factor nominal de simultaneidad RDF (5.3.3)

IEC 61439: - Anexos E y C de la norma IEC 61439-1

- Tabla 101 de la norma IEC 61439-2



Factor nominal de Simultaneidad RDF

Es el valor, especificado por el fabricante del cuadro, que asigna cuanto pueden ser cargados contemporneamente los circuitos

de salida del tablero.

Este valor tiene en cuenta las influencias trmicas de los equipos

instalados en un cuadro y es el factor que tenemos que utilizar por

la prueba de sobratemperatura.

La tabla 1 de la IEC 60439-1 para la sugerencia del factor de

contemporaneidad a base del numero de circuitos es ahora entre

la tabla 101 de la IEC 61439-2 , adems han ampliado el Anexo E

con ejemplos de definicin del factor de simultaneidad.



La verificacin de diseo comprende las siguientes pruebas (en color castao son las nuevas pruebas o con modificaciones) :

1) Construccin: 10.2 resistencia de los materiales y piezas; 10.3 grado de proteccin de la estructura; 10.4 distancia de aislamiento; 10.5 de proteccin al choques elctricos y efectividad de los dispositivos de proteccin; 10.6 incorporacin de aparamenta; 10.7 circuitos y conexiones elctricas internas; 10.8 terminales para conductores externos.

2) Funcionamiento: 10.9 propiedades dielctricas; 10,10 incremento de la temperatura; 10.11 resistencia a cortocircuito; 10.12 compatibilidad electromagntica; 10.13 operaciones mecnicas.



Los nuevo requerimientos para la resistencia del material y

partes son verificados con nuevas pruebas.

Annex A Design verification

Table D.1 List of design verifications to be performed

Verification options available

No. Characteristic to be verified Clauses or subclauses Verification

by testing Verification by

calculation Verification by

design rules

1 Strength of material and parts:

Resistance to corrosion

Properties of insulating materials:

Thermal stability

Resistance of insulating materials to normal heat

Resistance to abnormal heat and fire due to internal electric effects

Resistance to ultra-violet (UV) radiation

Lifting

Mechanical impact

Marking

10.2

10.2.2

10.2.3

10.2.3.1

10.2.3.2

10.2.3.3

10.2.4

10.2.5

10.2.6

10.2.7

YES

YES

YES

YES

YES

YES

YES

YES

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO

NO



Prueba del grado de proteccin IP

Es admitido verificar el grado de proteccin IP examinando los dibujos de proyecto

Grado de proteccin mecnica IK

Es necesario verificar el grado de proteccin mecnica secundo la

norma de referencia IEC 62262.

Distancia de aislamiento

Es admitido verificar la distancia de aislamiento respectando

reglas de proyecto, pero por este mtodo fue introducido un

factor de seguridad ms amplio (1,5)


IEC 61439 Verificacin de las propiedades dielctricas

Cada circuito del conjunto tiene que poder soportar:

1. Sobretensiones temporles (ej. por fallas fase-tierra en el lado de MT)

2. Sobretensiones transitorias no lineales (debidas por ej. a maniobras en los aparatos de MT u a fenmenos atmosfricos como rayos)

Por eso la norma prescribe 2 verificaciones de diseo:

- Rigidez dielctrica a frecuencia industrial permite verificar el punto 1.

- Tensin soportada a impulsos permite verificar el punto 2.


Punto 1 Rigidez dielctrica a frecuencia industrial IEC 61439

Distancia de aislamiento en aire y superficial (8.3)

La mnima distancia en aire es 1,5mm tambin para tensin de impulso Uimp inferior a 2,5kV (tabla 1 IEC 61439-1 que remplaza la tabla 14 de la vieja norma)


Punto 2 Tensin soportada a impulso IEC 61439

Tensin soportada a impulsos

Para verificar la resistencia a impulsos se pueden utilizar 2 mtodos:

- Pruebas en laboratorio

- Reglas de diseo

Verificacin mediante prueba (10.9.3.2)

La prueba requiere aplicar un impulso de tensin de 1,2/50



Descripcin de la prueba:

La tensin deber aplicarse 5 veces a intervalos mnimos de un segundo entre:

- Todos los circuitos cortocircuitados entre s y la envolvente puesta a tierra

- Cada polo, respecto a los dems polos cortocircuitados entre s con la envolvente puesta a tierra

Una vez definido el valor de impulso el otro valor que permite la verificacin es el valor de pico

Resultado positivo:

No se detectan descargas



Las distancias de separacin mnimas en aire deben ser verificadas mediante medicin o comprobacin de las medidas en los planos de diseo.


Simplificacin tcnica IEC 61439

Con respecto a la norma anterior, en la IEC 61439 hay

una simplificacin tcnica.

- Los valores eficaces de las tensiones de prueba que

tienen que aplicarse en laboratorio han sido

disminuidos

- el mtodo de prueba evidencia una disminucin del

tiempo de aplicacin de la tensin de prueba - que

antes requera un minuto


IEC 61439 Verificacin de las propiedades dielctricas

Sistema ArTu de ABB

El sistema ArTu garantiza tanto rigidez dielctrica a 60 Hz como resistencia a impulsos de tensin.

ArTu L

Un = 690 V

Ui = 1000 V

Uimp = 6 kV en instalacin en pared y 8 kV en instalacin en el suelo

ArTu K

Un y Ui = 1000 V

Uimp = 8 kV


ndice


Novedades







Forma de segregacin


Novedades verificacin de la sobretemperatura

3 mtodos de verificacin trmica del conjunto

Mtodo con prueba

Es el mismo mtodo utilizado en la norma vieja, pero con unas

variantes:

1. Prueba sobre el conjunto ensamblado con unidad

funcionales, barras y todas las partes (1 sola prueba como

en la norma vieja, generalmente la mas exigente)

2. pruebas de las unidades funcionales separadas por la

prueba del conjunto. Son muchas pruebas para verificar no

solo el conjunto con el factor de simultaneidad, pero tambin

la corriente nominal de cada unidad funcional

3. Pruebas individuales de los componentes del cuadro: unidad

funcionales y barras ensambladas como en funcionamiento

normal. Adems siempre se requiere la prueba del conjunto.



Nota

Para tableros con muchas variantes es posible ahora

verificar las variantes mas difcil y derivar de estas pruebas

la verificacin para configuraciones smiles, sin repetir

ensayos. Todas las reglas de derivacin estn en el punto

10.10 .3 de la norma.

Es posible sostituir un interruptor de un tablero con uno de

otra serie?

Un dispositivo puede ser sustituido con un producto similar de otra serie al que se utiliza en la verificacin inicial, siempre que la

prdida de potencia y el aumento de temperatura al terminal del

dispositivo, durante la prueba de acuerdo con su norma de

producto, es igual o inferior. Adems, la disposicin fsica dentro

de la unidad funcional y la corriente nominal se mantendr.

(10.10.3.5)



Mtodo con derivacin de prueba

Este mtodo estuve tambin en la norma vieja, consiste en una derivacin del resultado de una prueba hecha sobre un conjunto ensamblado para un conjunto similar.

En la nueva norma se ha clarificado el concepto de cuadro similar, un cuadro es similar se (10.10.2.2.3):

La unidad funcional principal es del mismo tipo (mismo tamao, misma disposicin, mismo cable, misma funcin,..)

El tipo de construccin es el mismo

El tamao del cuadro es el mismo o mas grande

Misma condiciones de refrigeracin o mejores (ventilacin natural, con paneles ventilados, forzada)

Forma de segregacin interna igual o inferior

Perdida de potencia igual o inferior

Numero de circuitos de salida igual o inferior



Mtodo de verificacin mediante calculo

Es posible adems verificar la sobretemperatura de un conjunto sin tener en cuneta pruebas de laboratorio, pero utilizando unos

de los mtodos de calculo disponible.

1. Mtodo de la potencia

Se simula la sobretemperatura entre el tablero con

resistencias, y se utilizan los datos de perdida de potencia

pero tenemos unas limitaciones:

- Mxima corriente 630A

- Mxima corriente de carga para un conductor 200A

- Mxima corriente nominal de los dispositivos entre el

tablero 80% de su corriente nominal en aire

- ..



1. Mtodo segn IEC 60890

Este mtodo estaba tambin en la norma vieja, pero ahora estn muchas mas restricciones:

- Mxima corriente nominal del cuadro: 1600A (antes erra

3150A)

- La corriente nominal de los circuitos del cuadro tiene que ser

no superior al 80% de la corriente nominal en aire del dispositivo

de proteccin.

- El numero mximo de separaciones horizontales en cada

seccion del cuadro es 3 (problema para forma de segregacin

3a o mayor)



Sobre el catalogo de tableros de ABB estn tablas con

valores de perdida de potencia admitida por cada

envolvente.



Sobre los catlogos de interruptores de ABB estn los

datos de perdida de potencia



Entre el capitulo 7 del cuaderno tcnico n9 de ABB estn

explicados en detalle los mtodos de calculo de la

sobretemperatura permitidos por la norma.

ABB ofrece en el software DOC una seccin por el calculo

de la sobretempratura en cada columna del tablero


ndice


Novedades







Forma de segregacin


IEC 61439 Verificacin de resistencia al cortocircuito

La IEC 61439-1 prescribe que el tablero de

distribucin elctrica debe construirse en manera que

resista a las tensiones trmicas y dinmicas causadas

por una corriente nominal igual a la corriente de

cortocircuito

El usuario tiene que especificar las condiciones de

cortocircuito en el punto de instalacin.

Para la verificacin de la resistencia al cortocircuito se

pueden utilizar los 3 mtodos de verificacin de diseo



En la IEC 61439-1 y 2 se describe en cuales casos se

tiene que llevar a cabo la verificacin de la resistencia

a cortocircuito y los distintos tipos de verificacin



Mtodo con reglas de diseo (10.11.3)

Este mtodo estaba tambin en la vieja norma.

Novedad: tabla 13 que explica cuando no es

necesario hacer pruebas de cortocircuito, siendo que

se dispone de resultados de pruebas de conjuntos

similares.

No se necesitan pruebas adicionales si al comparar el

conjunto a verificar con un proyecto de diseo de

referencia (ya comprobado) utilizando la Tabla 13 la

respuesta a todos los requisitos es S


Novedades verificacin de resistencia al cortocircuito

Tabla 13



Tabla 13



Mtodo de comparicin con diseo de referencia

Este mtodo es secundo el tratado tcnico IEC/TR 61117, adems los punto 6, 8, 9 y 10 de la tablas 13 tienen que ser

verificados.

Sobre los catlogos de tableros de ABB estn tablas para la

correcta seleccin de conductos de barra y soporte de barras por

diferentes valores de corriente de corta duracin (Icw), se indica:

- El tipo de soporte

- la distancia entre soporte


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Novedades







Forma de segregacin


Novedades Forma de segregacin

Los requisitos y las definiciones de la forma de segregacin son

entre la parte 2 de la serie IEC 61439

La novedad cerca la segregacin es el nuevo principio por

lo cual la caja de material aislante de los interruptores de

caja moldeada es un elemento que separa las unidades

funcionales

Este asunto permite el ahorro de barreras entre estos tipos

de interruptores.

Novedades Forma de segregacin


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