distribución de cargas electricas

UD13 Distribución

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Contenido

Materiales

Distribución de cargas 5

Distribución de cargas

Introducción 5 Conceptos de electricidad Cuadro de arranque.

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Enganche 10 Cálculos de distribución de cargas. Metodología. Patch de dimmers.

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16 Introducción Cuando realizamos un montaje con una cantidad importante de proyectores debemos considerar algunos aspectos que afectan a la toma eléctrica y que podrían provocar malfuncionamientos, accidentes o averías. Ya que los proyectores se alimentan con electricidad debemos cuidar algunos aspectos que tienen que ver con ella. Primero repasaremos algunos conceptos.

del rio de electrones que fluye por un determinado circuito cada segundo. Se mide en amperios mediante un amperímetro, normalmente utilizamos una pinza amperimétrica para comprobar que la corriente se encuentra dentro de los valores previstos y.deseados. Habitualmente trabajamos con tomas trifásicas alternas, esto quiere decir que son corrientes triples, que por lo común fluyen a través de 3 conductores y vuelven todos juntos por un cuarto. Estas corrientes están desfasadas, esto es las corrientes van por oleadas y los ciclos de las olas no coinciden entre sí,sino que presentan siempre una diferencia fija en sus ritmos. Este ritmo al que vienen las oleadas de electrones es lo que llamamos frecuencia y varia entre algunos paises, aquí suele ser de aproximadamente 50 hercios, es decir 50 oleadas cada segundo, en América suele ser de 60 hercios. Los equipos que utilicemos pueden afectar a las diferencias entre oleadas, especialmente si utilizamos lámparas de halogenuros metálicos como las HMI, MSR... Lo que nos importa es mantener oleadas iguales entre los conductores para que en el de vuelta no haya olas o sean mínimas. Tensión eléctrica.

Conceptos de electricidad Intensidad de corriente. En realidad lo que nos indica este concepto es el caudal

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Si tenemos un depósito lleno de agua a cierta altura y abrimos el grifo el agua comienza a caer a un depósito inferior o un cubo. Esto es posible gracias a la diferencia de alturas. En el caso de la electricidad esa diferencia de niveles se produce a nivel de diferencia de cargas eléctricas, si

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hay un depósito lleno de cargas (electrones) y otro vacio y abrimos el “grifo” (interruptor) las cargas empezarían a circular yendo del más lleno al más vacio. Cuando hablamos de tensión nos estamos refiriendo a esta diferencia de cargas entre 2 puntos que propiciaría la circulación de una corriente de cargas. Nominalmente podemos encontrar los siguientes valores 380 V, 220 V, 110 V. La tensión se mide en voltios y emplearemos un voltímetro para comprobar que tenemos la deseada. Potencia. La potencia nos indica cuanta energía eléctrica debe “comer” cada aparato por segundo mientras funciona. Así un dispositivo de 5000 vatios “comerá” la mitad que uno de 10000 vatios. Generalmente se establece la siguiente relación entre tensión (V), corriente (I) y potencia (P): P=VxI Esto quiere decir que a mayor potencia un aparato necesitará mayor cantidad de corriente para una tensión o voltaje fijo. Los 2 dispositivos anteriores a 220 V supondrían 10000/220 y 5000/220 amperios de corriente, es decir, 46 A y 23 A respectivamente, lo que conllevaría que los cables necesarios para alimentarlos debieran tener distinto grosor, en el caso del de mayor corriente necesitará un cableado mucho más grueso. Si 2 personas deben ingerir distintas cantidades de sopa en el mismo tiempo una tendrá que

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usar una cuchara mayor que la otra, así el grosor del cable sería equivalente a usar una cuchara más grande o pequeña para dar de comer a los focos. Potencia trifásica. Lo que sucede es que habitualmente trabajamos conectados a líneas trifásicas y en estos casos debemos calcular la potencia trífasica del conjunto, que vendría determinada por la siguiente relación: P = 1,73 x V x I

13 aparatos de 1000 vatios por línea trifásica, que sumarían 13000 vatios, ligeramente por debajo del valor máximo. Por tanto debemos asegurarnos de que en ningún momento se excede de los valores máximos permitidos por nuestra toma eléctrica. Esto lo realizamos mediante un sencillo procedimiento de cálculo de distribución.

Cuadro de arranque.

Así una toma trifásica de 63 A 380 V podría darnos suficiente energía como para dar de “comer” a 41465 vatios en aparatos (1,73 x 380 x 63 = 41465)

Para alimentar nuestro equipamiento nos conectaremos a un cuadro eléctrico principal que se encontrará en las instalaciones donde nos desplacemos.

La intensidad la límitan los dispositivos de corte que tengamos en el cuadro de protección donde nos enganchemos, así como las secciones de llos cables de las mangueras.

Será una especie de armario y podrá tener entre otras cosas los interruptores automáticos (diferencial y magnetotérmicos), las tomas de corriente (cetact, bornas...) y posiblemente algún seccionador (una gran palanca giratoria que corta la corriente para poder abrir el armario) aunque esto último no está tan generalizado.

El problema radica en que esa capacidad se consigue entre las 3 vías de suministro de corriente (fases) y debemos repartirla entre esas 3 de forma equitativa, siendo el límite de cada una de ellas 1/3 de la potencia trifásica total. Así podremos meter hasta 13821 vatios en cada línea trifásica. Por tanto no podríamos conectar 4 aparatos de 10000 vatios, pero sí 39 aparatos de 1000 vatios. Esto se debe a que en ningún momento debemos exceder el valor máximo de potencia calculado por línea/fase de 13821 vatios. 2 aparatos de 10000 vatios en una misma línea superarían este valor, así mismo podríamos conectar hasta

Diferencial. Es un interruptor automático que detecta diferencias entre las corrientes entrantes y salientes. Si un foco tiene un cable en mal estado y parte de la corriente se “va” por la carcasa (se produce una derivación o fuga)... pudiendo resultar peligroso tocarlo, el diferencial “salta” cortando el circuito siempre que esta diferencia supere el umbral de corte . El umbral habitual viene dado en el propio diferencial y suele ser de 0,03 A como máximo.

R

S

TEST

T

N INTERRUPTOR

0,030 A 380 V 63 A

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Siempre debemos comprobar su buen funcionamiento antes de coWnectar nada. Para ello pulsaremos el botón o pulsador de TEST, debe hacer saltar el dispositivo sin problemas. También comprobaremos que se rearma sin dificultad accionando el interruptor manual. Magnetotérmico.

380 V 63 A

Este aparato es un interruptor automático que detecta cuando nos “pasamos” cargando focos en una línea (sobrecarga) o actua a modo de fusible cuando se producen cortocircuitos. Funciona por calentamiento si nos pasamos con la carga y saltará al poco de haberlos encendido. También salta magnéticamente cuando se producen grandes sobreintensidades por cortocircuitos (un pequeño tsunami de corriente eléctrica) Bornas de conexión Son los elementos en los que terminan los cables del cuadro de protección y sirven para realizar el enganche de nuestro equipo. Siempre debemos manipularlos con la línea cortada, por lo que debemos desconectarlos mediante diferencial y/o magnetotérmico. En muchos casos para poder acceder a ellos hay un seccionador que interrumpe la línea. A veces nos encontraremos conectores trifásicos de 63 o 125 A del tipo Cetact, menos habitual el Marechal DS u otros tipos de conectores. Cajas y cuadros de distribución. Debemos contar con nuestros propios sistemas de protec-

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ción, bien sea integrados en los dimmers, bien en forma de cajas o cuadros de distribución. En el caso del cine es bastante común trabajar con sistemas de distribución a base de cajas y cuadros con distintos protecciones. Así podremos partir de un cuadro de elevada potencia e ir insertando cuadros intermedios con protecciones para secciones concretas de nuestro circuito. De este modo protegemos los circuitos por partes y evitamos el problema de las distancias con las largas tiradas de mangueras, logrando reacciones más rápidas y cercanas en las cajas y cuadros más próximos. Mangueras Los elementos que empleamos para guiar nuestra corriente hacia los aparatos está constituido por conductores, generalmente de cobre. Estos pueden presentarse en forma de hilo rígido protegido o no por un aislante (en algunas instalaciones fijas), cables flexibles (conjunto de hilos de cobre formando un mazo protegido por un aislante) o mangueras (mazo de cables aislados protegidos a su vez por un aislamiento exterior para el conjunto) Lo más habitual es que dispongamos de nuestras propias tomas en forma de gruesos cables independientes para cada fase, neutro y tierra, o bien, tengamos una manguera de sección-grosor apropiado que termine en unos rabillos pelados para engancharnos en las bornas. Según la corriente prevista podremos emplear cables de distintas secciones, a veces con conectores especiales, tipo Gifas, PowerLock, CamLock, Marechal, PowerCon...

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Toma de tierra. Se trata de un circuito de protección imprescindible, está constituido por el cable de tierra y su derivación a tierra, bien a través de la instalación fija, bien gracias a unas picas que debemos clavar en tierra. Deberíamos comprobar el circuito de tierra de todos los equipos, lo más sencillo sería comprobar polímetro en mano la continuidad entre chasis y conector de tierra de cada uno.

Enganche Antes de realizar nuestro enganche, debemos saber que lo debe realizar un instalador autorizado. El reglamento contempla:

¿

?

Instalador Autorizado en Baja Tensión es la persona física o jurídica que realiza, mantiene o repara las instalaciones eléctricas en el ambito del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión y sus Instrucciones Técnicas Complementarias, habiendo sido autorizado para ello según lo prescrito en la presente Instrucción. Lo que supone poseer el carnet oportuno (certificado de instalador autorizado), previa demostración de las capacidades en las pruebas teórico-prácticas que procedan.

de Técnico en Equipos e instalaciones electrotécnicas o el de Técnico en Instalaciones eléctricas y automáticas. Por lo tanto cuando realizamos la conexión de nuestro equipo a un cuadro de protección estamos realizando el enganche.

R S

Lo primero es realizar las mediciones para saber como conectarnos. Necesitaremos un voltímetro de alterna para medir.

380

Podemos encontrarnos con 3, 4 o 5 conductores en bornas. Los colores que corresponden según la codificación europea son el marrón para la fase o linea 1 (R), el negro para la fase o línea 2 (S), el gris para la fase o línea 3 (T), el azul para el conductor de neutro (N) y el amarillo-verde para el conductor de protección de tierra (╧). Podríamos encontrarnos las fases intercambiadas o todas del mismo color. También es posible que existan circuitos muy antiguos con otra codificación, por ello es imprescindible comprobar las tensiones antes de proceder con el enganche. Debemos ajustar el voltímetro en alterna V~, mínimo 6001000 V. Ponemos las puntas de prueba en 2 de las bornas alternativamente y comprobamos lo que indica. Según las mediciones y número de conductores podremos encontrarnos en alguna de las siguientes situaciones:

V~

R

T

380 V~

Es recomendable cursar al menos el ciclo de grado medio

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S T

R

N

380

220

V~

T N

Trifásico en estrella de 220 V

El más común.

Menos habitual pero a veces nos lo encontramos.

5 conductores (R, S, T, N y ╧)

5 conductores (R, S, T, N y ╧)

Tensiones

Tensiones

R-S, S-T y T-R 380 V

R-S, S-T y T-R 220 V

R-N, S-N, T-N, R-╧, S-╧ y T-╧ 220 V

R-N, S-N, T-N, R-╧, S-╧ y T-╧ 127 V

N-╧ 0 V

N-╧ 0 V

La conexión la realizamos 1 a 1.

Realizamos la conexión solapando 2 fases en 1 y el neutro a otra. Comprobad y vigilad el nivel de carga de aquella.

N ╧

220 V~

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V~

Trifásico en estrella de 380 V

000

380 V

220 V

V~

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Trifásico en triángulo de 380 V

Trifásico en triángulo de 220 V

Monofásico de 220-230 V

Monofásico de 110-127 V

Normal en instalaciones industriales para motores.

Raro, a veces en talleres antiguos.

Normal en viviendas.

Muy raro, presente en instalaciones muy antiguas.

4 conductores (R, S, T y ╧)

4 conductores (R, S, T y ╧)

3 conductores (F, N y ╧)

3 conductores (F, N y ╧)

Tensiones

Tensiones

Tensiones

Tensiones

R-S, S-T y T-R 380 V

R-S, S-T y T-R 220 V

F-N, F-╧ 220 V

F-N, F-╧ 110-127 V

R-╧, S-╧ y T-╧ 220 V

R-╧, S-╧ y T-╧ 127 V

N-╧ 0 V

N-╧ 0 V

En este caso coenctamos las fases a las fases y derivamos neutro a tierra, sería conveniente meter una pica de tierra para la nuestra.

Para esta situación debieramos unir 2 de nuestras fases y conectarlas a una de ellas, la otra y el neutro a las 2 restantes, comprobad la carga máxima, estamos sobrecargando una de las fases del enganche.

En estos casos conectamos entre sí las 3 fases y las conectamos en la fase, nuestra potencia máxima queda muy reducida, ya que sólo dispondremos de 1/3 de nuestra potencia habitual.

Se trata de un caso en el que será mejor no conectarnos, ya que no podremos obtener la tensión necesaria, y alquilar un generador. De otro modo podríamos operar sustituyendo lámparas con serias dificultades.

380 V

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220 V

220 V

127 V

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Carga 5000 2000 1250 1000 1000 800 575 500 500 300 216 13641 W

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R

Carga 3750 2000 1200 1000 1000 800 575 500 500 300 300 300 300 300 300 216 13641 W

S

Carga 2500 2500 2000 1200 1000 1000 1000 650 575 575 216 216 216 13648 W

T

Cálculos de distribución de cargas. Metodología. En primer lugar debemos calcular la potencia trifásica total disponible para nuestra conexión, para ello buscamos los datos en los magnetotérmicos y diferenciales. Si tenemos un magnetotérmico de 63 A y un diferencial de 125 A tomaremos el menor de ambos valores, es decir, el de 63 A. Medimos o comprobamos la tensión de suministro, con un simple voltímetro verificamos que se trata de 380 V o 220 V. Si es una toma en un cuadro de suministro de la red eléctrica la frecuencia suele ser de 50 Hz, pero no está de más verificarlo. Con estos datos podemos calcular la potencia disponible en la toma utilizando las fórmulas anteriores. Una vez tenemos la potencia máxima para la toma la dividimos entre 3. Por ejemplo si tenemos una toma de 63 A a 380 V, dispondríamos de 41465 W. Tras la división sabemos que podremos cargar 41465 / 3 = 13821 W por fase. Por tanto en ningún caso debemos sobrepasar esta cifra. Elaboramos una tabla con 3 columnas, vamos repartiendo por columnas los aparatos de mayor potencia, seguidamente los de menor potencia y así hasta llegar a los de menor consumo. Realizamos las sumas por columnas y comprobamos que las cifras son aproximadamente iguales y no superan el máximo calculado. Si no vamos a utilizar todos los aparatos a la vez, tendremos que realizar los calculos para cada momento, con el fin de

lograr mantener unos consumos equilibrados entre las 3 fases. Procuraremos no superar la diferencia de 1/3 del consumo entre fases para reducir la corriente circulante por el neutro.

SALIDAS-DIMMERS

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CIRCUITOS-ENVIOS

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Patch de cargas. En una instalación fija, puede darse el caso de que tengamos igual número de dimmers que de envíos. En este caso, si el número de focos es idéntico o inferior a estos sólo tendremos que conectarlos en los circuitos que necesitemos. Por supuesto siempre respetando las potencias máximas que soportan dimmers y circuitos y manteniendo las cargas debidamente distribuidas. También puede darse el caso de que tengamos más envíos que dimmers y estemos usando más focos que dimmers. En este caso debemos seleccionar los circuitos que vamos a usar y conectarlos en las salidas de dimmer apropiadas. Puede darse el caso de que tengamos dimmers para distintas intensidades o potencias (10 A/2000 W, 15 A/3000 W, 30 A/5000 W, 60 A/10000 W) y tengamos que conectar algunos focos en determinados circuitos o incluso agrupados en un mismo dimmer. En todos los casos tendremos que planificar las conexiones entre dimmers y focos realizando una pequeña tabla (normalmente sacar la hoja mágica ordenada por dimmers o circuitos no es ninguna tontería)

Salida de DIMMER D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07 D08 D09 D10 D11 D12

1

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3

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× × ◄► ◄► ◄► ◄► ◄► ◄►

× × × ×

CIRCUITO de envío C16 C27 C23 C35 C38 C43 -

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Lo mínimo que necesitamos para estos casos es una tabla con los dimmers disponibles, los circuitos y los focos. Lo más práctico suele ser hacerla a 3 columnas para tener en cuenta simultáneamente la distribución eléctrica.

Fase R DimmerPack1 D1 6 x 10 A 2000 W D2 DimmerPack2 D7 12 x 15 A 3000 W D8 D9 D10

Fase S

C05

F15

C01

F16

C15

F02

C31

F06

C12

F17

C21

F11

DimmerPack3 D19 3 x 25 A 5000 W

C41

F18

DimmerPack4 D22 3 x 25 A 5000 W

C34

F12

D3 D4 D11 D12 D13 D14 D20 D23

Fase T

C17

F01

C18

F05

C08

F10

C7

F03

C24

F24

C48

F04

C09

F19

C03

F09

D5 D6 D15 D16 D17 D18 D21 D24

C22

F21

C32

F14

C30

F20

C20

F22

C25

F13

C40

F08

C28

F23

C10

F07

Cada dimmerpack o caja de dimmers tiene 1/3 de ellos por cada fase, generalmente el primer tercio se alimentan con la primera fase, el segundo tercio con la segunda fase y el último tercio con la tercera fase. Así si tenemos una caja o dimmerpack de 24 dimmers, los dimmers 1 al 8 cargarán sobre la fase R, los dimmers 9 a 16 cargarán sobre la fase S y los dimmers 17 a 24 sobre la fase T. Si tenemos varias cajas de dimmers los agruparemos por potencias y trazaremos una doble línea de separación entre dimmerpacks. Podemos observarlo en el ejemplo de la página anterior, basta con organizar los dimmers con sus fases de carga e incluir los números de circuitos y focos conectados en cada uno de ellos para llevar un buen control de la distribución de cargas y del patcheado de los envíos.

POWERLOCK POWERLOCK POWERLOCK

POWERLOCK KCOLREPOWERLOCK WOP POWERLOCK

POWERLOCK POWERLOCK POWERLOCK

POWERLOCK POWERLOCK POWERLOCK

POWERLOCK POWERLOCK POWERLOCK

Así vemos que en el dimmer D1 conectamos el circuito C05 y en este se conecta el foco F15 cargando sobre la fase R. El dimmer D3 con envío C17 y foco F01 sobre fase S y el D5 con C22 y foco F21 sobre fase T.

Conectores clavija Powerlock (macho)

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Conectores Clavija Schuko (macho)

Toma Schuko (hembra) Clavija Cetact (macho)

Toma Cetact (hembra)

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Vamos a ver algunos de los conectores más comunes empleados en iluminación para la alimentación de los equipos. Cada foco tendrá algún tipo de conector que permita su conexión a la toma eléctrica. Este conector será monofásico y tendrá tres contactos, uno de fase, otro de neutro y un tercero para tierra. Los más comunes serán el tipo Schuko (máximo 10 A/2000 W) y el Cetac (azul), tanto de 16 amperios (hasta 3500 w) como de 32 amperios (focos hasta 5000 w), en ocasiones podremos encontrar Cetac de 63 A para focos de hasta 10 Kw o incluso mayores (125 A) para los de hasta 20 Kw. Podemos verlos representados en el gráfico en color negro (Schuko) y en azul (Cetac de 16/32 A para 230 V). Observad las diferencias, mientras que en el Cetac la tierra se presenta como un pin más grueso, en el Schuko es una laminilla-presilla que recorre el conector de lado a lado. Recordad que siempre debéis comprobar el estado de las conexiones con el polímetro antes de usar los equipos, especialmente las de tierra. Muchas veces nos encontraremos conectores de tipo Cetact para 415 V en color rojo con cinco patillas. Suelen utilizarse para alimentar los dimmers, cuadros de distribución y otro equipamiento trifásico. Se suelen emplear a 380 V y presentan conexiones para tres fases, neutro y tierra. Los podemos encontrar de 16 A (10 Kw), 32 A (20 Kw) , 63 A (40 Kw) y 125 A (80 Kw).

Si vais a otros paises os podréis encontrar Cetacts de color amarillo, indicativo de una tensión de 110-127 V. Para potencias superiores se emplean conectores especiales que suelen consistir en un conector por cada fase, otro para el neutro y otro para la tierra, como por ejemplo los de tipo Gifas (hasta 400-700 A), Snaplock (hasta 250 A), Camlock (hasta 400 A) o Powerlock (hasta 400-660 A). También podemos realizar las conexiones atornillando nuestros cables a unas bornas o regletas, sistema este mucho menos seguro para el usuario. En muchos casos, especialmente en teatro y espectáculos recurrimos a multiconectores para evitar tener que echar muchas tiradas paralelas de mangueras. En estos casos se recurre a mangueras multipar (manguera de múltiples cables en su interior) y multiconectores de tipo Harting o Socapex. Esto simplifica la tirada de mangueras y ahorra mucho tiempo de conexionado, quedando toda la instalación mucho más “limpia”.

Clavija Cetact 3P+N+T (macho)

Toma Cetact 3P+N+T (hembra)

Multi-Clavija Harting

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