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Por el Dr. Oscar Montero, Crydom, Inc.
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Nuevos retos para los fabricantes de paneles industriales
El código eléctrico nacional (NEC, Estados Unidos) de 2005 (más información) ahora requiere que se marquen la mayoría de los paneles de control con su capacidad de soportar cortocircuitos (SCCR). Este cambio afecta a todos los paneles de control industrial (409.110), paneles de maquinaria industrial (670.3 (A)), y equipos de ventilación y climatización no residenciales de más de 60 A (440.4 (B)). Además, todos los paneles de control industrial incluidos en el UL508A deben indicar la SCCR. El código eléctrico nacional toma el Suplemento SB del UL508A, que entró en vigor el 1 de abril de 2006, como un método de referencia aprobado para establecer la SCCR de un panel.
Como en casi todos los cambios en el NEC, la seguridad es la principal preocupación detrás de este nuevo requisito. En condiciones de funcionamiento anómalo, como en el caso de un fallo eléctrico, el panel de control puede verse sometido a miles de amperios de corriente de cortocircuito antes de que los dispositivos de protección del panel solucionen el fallo. Casos como éste pueden producir daños importantes en los componentes de potencia y el cableado eléctrico, que podrían comprometer la integridad del panel y causar lesiones al personal cercano.
Para garantizar la seguridad es fundamental una combinación adecuada de corriente máxima disponible en la fuente de alimentación y SCCR en el panel. Desde el punto de vista de los usuarios del panel, los paneles con mayor SCCR aportan la flexibilidad de poder conectar su panel a sistemas eléctricos con diferentes corrientes disponibles. Desde el punto de vista del fabricante del panel, el establecimiento de esta mayor SCCR puede presentar retos importantes y costes adicionales.
Cómo establecer la SCCR en los paneles de control
Aunque el Suplemento SB del UL508A define cómo establecer la SCCR de un panel industrial, la determinación de la capacidad real del panel puede no ser tan sencilla. El método más sencillo para obtener la capacidad del panel es el análisis de los componentes individuales de potencia en cada rama del circuito. El componente con la menor capacidad determina la SCCR de toda la rama. Posteriormente, la rama con la menor capacidad determina la SCCR de todo el panel.
A pesar de que en el pasado no se disponía de la capacidad SCCR de los SSR (ni se requerían tales valores), el ejemplo anterior deja claro que es una parte crítica en la determinación de la capacidad de todo el panel. De acuerdo con el Suplemento SB del UL508A, a los componentes que no tienen determinada la capacidad se les proporciona un valor basado en su categoría específica. Se considera que los SSR, que no tienen una categoría específica, quedan incluidos en "Conmutadores", "Unidades de conmutación" o "Controladores de motor, 0-50HP". La capacidad de los componentes no marcados en estas categorías es de 5k A, y el uso de tales componentes en un circuito derivado limita en efecto a todo el panel a esa misma capacidad.
Se debe tener en cuenta que cualquier capacidad de esta tabla debe cumplir lo que UL define como condiciones de conformidad. Se recomienda encarecidamente consultar a UL sobre esas condiciones para cualquier componente no clasificado que esté incluido en el panel. Además, debe tenerse en cuenta que la capacidad asignada al SSR puede tener un impacto en la determinación de la capacidad de todo el panel, como lo tendrá cualquier otro componente de potencia incluido en el panel.
Cómo establecer la SCCR de los relés estáticos
De acuerdo con el UL508A, la capacidad de soportar cortocircuitos puede establecerse según convenga para componentes de potencia individuales, para combinaciones de componentes de potencia o para el panel de control en su totalidad. Crydom ha decidido realizar pruebas sobre una combinación de SSR con dispositivos de protección (fusibles, en principio) con el objetivo de cumplir las condiciones de conformidad necesarias para que se asigne la capacidad estándar de 5 kA a la combinación. Sin embargo, la mayoría de los clientes de Crydom desean que sus paneles tengan una capacidad SCCR de más de 5 kA para ser más competitivos en el mercado. Por este motivo, Crydom está llevando a cabo una serie de pruebas para aumentar significativamente la capacidad SCCR aprobada por UL para sus relés.
Lo complicado es la selección del fusible correcto, no sólo para la aplicación sino también para obtener la capacidad SCCR deseada para la combinación. Se sabe que un fusible demasiado pequeño puede comprometer el rendimiento, mientras que uno demasiado grande puede tener un impacto en la seguridad del panel. Por no hablar de que añadiría costes innecesarios. Y el asunto se complica aún más, ya que fusibles del mismo tamaño físico pueden tener diferentes capacidades (p. ej., un fusible de 60 A tiene el mismo tamaño físico que uno de 45 A). Esto representa una preocupación importante para UL, ya que los técnicos de servicio en el terreno podrían sustituir fácilmente un fusible por otro de tamaño idéntico pero con una capacidad superior. Un error de este tipo podría causar daños en el relé, en la carga o al personal cercano.
Por lo tanto, UL requiere que se realicen pruebas sobre la combinación relé-fusible con un "fusible paraguas". O sea, que el fusible utilizado en la combinación debe tener la mayor capacidad posible que haya disponible para ese tamaño determinado de fusible. Como la aprobación de UL con un fusible determinado cubre todas las capacidades de fusible de hasta ese valor, el método de "fusible paraguas" soluciona este problema adecuadamente. En el plan de pruebas de Crydom se incluyen varios relés con diferentes capacidades de carga con la combinación de "fusible paraguas" más elevada posible. Con esto no sólo se satisfacen los requisitos de seguridad de UL, sino que también se proporciona flexibilidad a los fabricantes de paneles a la hora de seleccionar el relé adecuado para su aplicación y sus requisitos específicos de SCCR.
Al igual que con los fusibles, los fabricantes de relés estáticos suelen seguir un modelo estándar de la industria. Sin embargo, a diferencia de los fusibles, los relés de cada fabricante pueden presentar diferencias de diseño importantes que afecten al rendimiento térmico, la potencia disipada, el esfuerzo o el desgaste mecánicos, etc. Por lo tanto, el concepto de "paraguas" no se aplica de la misma manera que con los fusibles. De manera que la simple sustitución de un relé con un relé "equivalente" de otro fabricante probablemente no dará como resultado una capacidad de soportar cortocircuitos equivalente.
Se debe recordar que la SCCR está estrechamente relacionada con la seguridad y, por lo tanto, se debe tener una precaución extrema al cambiar relés estáticos en un panel de control.
Quién debe prestar atención a la SCCR
Aunque el nuevo código NEC se centra principalmente en el mercado norteamericano, el cambio también puede afectar a fabricantes de paneles que venden fuera de los EE. UU. Todos los paneles que requieran la marca UL Listing deberán contener una SCCR, independientemente de su destino final. Además, puede que otras regiones fuera de los EE. UU. adopten el NEC 2005 como una medida adicional de seguridad para instalaciones locales. Los paneles en tales ubicaciones también deben llevar claramente marcada su SCCR.
Para aumentar la confusión, algunos estados de los EE. UU. aún no han adoptado el NEC 2005. Por lo tanto, aún no requiere que se indique la SCCR en los paneles. No obstante, como ya se ha mencionado, los paneles con marca UL Listed que estén instalados en ese estado en concreto deben tener una SCCR aprobada, independientemente de los requisitos regionales del estado.
SCCR para los relés estáticos de Crydom
Hasta la fecha, las pruebas sobre las combinaciones seleccionadas de relés estáticos y fusibles llevadas a cabo en un laboratorio de Schneider Electric aprobado por UL, y presenciadas por un representante de UL, han aportado los resultados que se muestran en las tablas incluidas en este documento. Los clientes actuales y potenciales de los relés estáticos de Crydom deben tener en cuenta lo siguiente:
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Relés equivalentes de diferentes fabricantes pueden no tener SCCR similares. Se recomienda tener precaución cuando la capacidad proporcionada se mide en combinación con dispositivos de protección.
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Las siguientes tablas contienen combinaciones de relé/fusible aprobadas por UL y por el fabricante. Las combinaciones aprobadas por el fabricante están resaltadas/en cursiva. Las tablas también contienen información genérica y sobre fusibles específicos. Los fabricantes de paneles pueden utilizar la información genérica en sus procedimientos de fabricación. Por ejemplo, la información genérica es "cuando están protegidos por fusibles de clase J de 30 A". En estos casos, se permite la utilización de fusibles de la misma clase con capacidades inferiores.
Fusibles de clase J
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Los datos para fusibles de fabricantes específicos (p. ej., "cuando están protegidos por fusibles AJT80 de clase J") se obtuvieron de una manera idéntica al procedimiento para la información genérica (por ejemplo, "cuando están protegidos por fusibles de ≤clase J de 30 A"). Como en la evaluación genérica, un representante de UL también presenció las pruebas específicas. No obstante, UL no permite que se marque un SSR con un fusible de un fabricante específico. De todas formas, la información sigue siendo valiosa, ya que se puede utilizar sólo como una referencia para ayudar a los fabricantes de paneles a comprender mejor los límites de la rama donde está ubicada la combinación relé-fusible específica. Esta información ayudará a determinar la SCCR total del panel cuando se realicen pruebas sobre el panel como un sistema completo.
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Póngase en contacto con su representante de ventas de Crydom si requiere información oficial acerca de la capacidad de un SSR.
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