Cuadros de conmutación para emplazamientos con redes eléctricas inestables

Las sobretensiones y la inestabilidad de la red eléctrica principal deben ser tenidas en cuenta para prevenir posible incidencias, fallos en la conmutación, sus consecuentes cortes en el suministro y los sobre costos de la instalación.


Antonio Moreno, HIMOINSA Sales Engineer



Las características particulares de una instalación donde se colocará un grupo electrógenos de emergencia, como fuente de energía alternativa ante una falla del suministro eléctrico principal, son determinantes para la elección del sistema de conmutación a utilizar. No solo la potencia suministrada, la tensión y la frecuencia de la red son relevantes, también el emplazamiento y el layout de la instalación deben ser calibrados debidamente antes de tomar una decisión. Una mala determinación puede traer un mal funcionamiento del equipo, cortes del suministro eléctrico y sobre costos no esperados en la instalación. Existen varias tecnologías en el mercado válidas para realizar una conmutación satisfactoriamente, pero ¿Son todas adecuadas para funcionar en emplazamientos donde la red eléctrica es inestable? ¿Cuáles son los parámetros a valorar al momento de optar por uno u otro tipo de conmutación?



Tipos de conmutación y soluciones estándar de acuerdo al amperaje

El cuadro de conmutación o Automatic Transfer Switch (ATS) es el dispositivo que consta de una salida de potencia y dos entradas de energía, una correspondiente a la fuente principal (generalmente la red eléctrica) y la otra a una fuente de emergencia (normalmente un grupo electrógeno). Cuando el funcionamiento de la red eléctrica es el normal, su entrada se encuentra activada en el cuadro de conmutación. Cuando la red falla o se 

encuentra fuera de los rangos preestablecidos, el sistema automáticamente desconectará la entrada de red activando la entrada de energía del grupo electrógeno, de esta manera el suministro continúa hasta que se restablezca la red  y se proceda a realizar el proceso inverso. Hoy en día existen diversas tecnologías disponibles para la realización de la conmutación en general, y en particular de la red a un grupo electrógeno.



PAREJA DE CONTACTORES

Es el sistema de conmutación más sencillo del mercado, se encuentra compuesto por dos interruptores electromecánicos que interrumpen o establecen el paso de la corriente tan pronto se le da tensión a la bobina. 
PAREJA DE SECCIONADORES O INTERRUPTORES MOTORIZADOS

Esta tecnología permite gestionar las dos alimentaciones de energía realizando un suministro alternativo o simultaneo. Contar con esta particularidad lo convierte en un tipo muy útil de conmutación para proyectos donde se puede sincronizar la fuente de emergencia con la principal. Interruptores motorizados permiten una “vuelta sin cero” al suministro de la red principal, de esta manera se evitan cortes durante la conmutación de una fuente a otra. 

CONMUTADOR MOTORIZADO

Se diferencia de las anteriores al ser un único dispositivo que activa una u otra fuente de energía a través de un mando motor interno. Su facilidad para el montaje, su alta durabilidad y el gran número de maniobras que permite son sus principales ventajas. 





EL TIPO DE CONMUTACIÓN MÁS ADECUADO AL MOMENTO DE SU SELECCIÓN ESTA VINCULADA GENERALMENTE CON LAS DIMENSIONES DE LA INSTALACIÓN Y SU PRESUPUESTO. ES ASÍ QUE, DEPENDIENDO DEL AMPERAJE, SE SUELEN APLICAR LAS SIGUIENTES SOLUCIONES:




¿Qué problemas pueden sufrir los cuadros de conmutación en emplazamientos donde las redes eléctricas son inestables?

Cuando una instalación se encuentra en un emplazamiento donde la red eléctrica es inestable, la transferencia de suministro de energía entre la red y el grupo electrógeno puede verse alterada. El equipo de Ingeniería de HIMOINSA detectó que los cortes frecuentes de suministro y principalmente las sobretensiones provocan fallos y daños al funcionamiento de aquellos cuadros de conmutación que utilizan contactores con bobinas en corriente alterna (Vac), como así también en conmutadores motorizados con mandos motor en corriente alterna.   

Para los casos donde se utilizan contactores se ha podido constatar un significativo incremento de las incidencias en la instalación. Las subidas constantes de tensión en la red terminan dañando las bobinas del contactor, bloqueando así su funcionamiento e impidiendo la conmutación cuando ocurre un fallo en la red.

En los casos donde se utilizan parejas de seccionadores o conmutadores motorizados con mando motor en corriente alterna se han observado también un significativo número de incidencias. Los daños en estos casos por la sobretensión en el mando motor o en las bobinas de apertura generan que el conmutador no cambie de posición a pesar de recibir la orden para hacerlo, trayendo como consecuencia el corte del suministro eléctrico. Acentuándose aún más el problema cuando la tensión se aproxima a las tensiones límites del rango de tolerancia del mando motor establecidas por el fabricante.



Soluciones de conmutación adecuadas cuando el suministro de energía principal es inestable



Una conmutación con fallos que provoca caídas en el suministro final de energía ocasiona consecuentes pérdidas económicas a su destinatario, además de los costos extras que  conllevan las reparaciones, encareciendo la inversión realizada en el proyecto.

Una de las soluciones más habituales para estos casos es la de incluir descargadores de tensión en el diseño previo de la instalación. De todos modos, si bien inicialmente esta puede ser una solución al problema, son dispositivos que dentro del mediano plazo también se deterioran con las reiteradas sobretensiones de la red.

Es por eso que, para lograr reducir las incidencias garantizando la calidad y la rentabilidad de la instalación, HIMOINSA recomienda la utilización de unos determinados tipos de cuadros de conmutación cuando se tiene la certeza de que van a estar ubicados en una región con frecuentes problemas en el suministro eléctrico principal.

1. Para un amperaje de hasta 3200A

Se recomienda la utilización de conmutadores motorizados con mando motor en corriente continua (Vcc), en lugar de corriente alterna, de esta manera se lo aísla de las fluctuaciones de tensión. Al mismo tiempo, el mando motor debe ser de 12 Vcc ó 24 Vcc según la tensión auxiliar del grupo electrógeno.

2. Conmutadores superiores a 3200A

En estos casos HIMOINSA recomienda el uso de una pareja de interruptores magnetotérmicos motorizados o en su defecto interruptores seccionadores motorizados con bobinas y mando eléctrico de 24 Vcc.



Es así que, al utilizar una alimentación en corriente continua, los elementos más sensibles a las fluctuaciones de la red eléctrica de las conmutaciones, como las bobinas y los mandos motorizados, quedan aislados aportando así una mayor durabilidad a la instalación.   

Pero, ¿De qué fuente se debe realizar la alimentación en corriente continua de los elementos más sensibles?  La respuesta adecuada en cada proyecto particular será determinada exclusivamente por un factor fundamental: el layout de la instalación y la distancia existente entre el grupo electrógeno y el ATS. Tomaremos como parámetro, para determinar si la distancia es excesiva o no, la sección de cable necesaria para el consumo previsto. Se deberá tener en cuenta también una caída de tensión dentro del límite recomendado para el elemento más restrictivo de la instalación. 


  • Si la distancia entre el grupo electrógeno y el cuadro de conmutación requiere que la sección de cable necesaria es inferior a los 6-10 mm2, es recomendable que la alimentación se realice directamente desde el sistema eléctrico auxiliar del grupo electrógeno, es decir, desde las baterías del grupo.
  • Si la opción anterior no es viable y el cuadro de control se encuentra demasiado alejado del grupo electrógeno, es recomendable la utilización de un sistema propio de alimentación en corriente continua y que posea cargador de baterías y baterías.



Conclusiones

La tensión, la frecuencia de la red, la potencia suministrada y el presupuesto asignado al proyecto no son exclusivamente los únicos factores a tener en cuenta al momento de decidir en la colocación de uno u otro tipo de conmutación. La inestabilidad en la red principal y la previsión de sobretensiones deben ser tenidas seriamente en cuenta para prevenir posibles futuras incidencias con fallos en la conmutación y los consecuentes cortes del suministro eléctrico que generan costos extras en la instalación. La aislación de los elementos más sensibles a las variaciones de tensión, como bobinas y mandos motores de los sistemas de conmutación, nos va a permitir prevenir estos fallos y garantizar un correcto funcionamiento de los cuadros de conmutación instalados en aquellos emplazamientos donde la red eléctrica es inestable.

HIMOINSA diseña y fabrica cuadros de conmutación aptos para realizar la transferencia de suministro eléctrico entre el grupo electrógeno y la red, pudiendo al mismo tiempo ofrecer el asesoramiento necesario de acuerdo a lo que mejor se adapte a las necesidades del proyecto.


Antonio Moreno CarrascoDesde el año 2013 se desempeña en el área de Ingeniería Comercial de HIMOINSA. Ingeniero Industrial especializado en instalaciones eléctricas. Trabaja en el estudio de viabilidad económica y técnica para proyectos especiales, asesorando sobre la calidad y los costos de las soluciones de ingeniería en adaptar los productos a las necesidades particulares de cada proyecto.