Capítol 4

Quadres elèctrics

Un dels components més importants d’una instal·lació elèctrica és el quadre elèctric; elèctric és un armari protector on col·loquem i fixem tot l’aparellatge pertanyent a un circuit elèctric. Protegeix tots els aparells i accessoris necessaris per a la connexió i control dels circuits elèctrics de l’acció del temps i dels agents atmosfèrics.

3.1 Tipus i constitució dels quadres elèctrics

Tenim molts tipus de quadres. La seva grandària i forma poden variar segons el nombre d’aparells que hagi de tenir, la seva distribució, el tipus de local, etc.

3.1.1. Tipus de quadres elèctrics i enbolcalls

Una primera clasificació seria segons les aplicacions a que es destinen. Aquestes aplicacions son:

Distribució elèctrica (Protecció i mesura, enllumenat públic, CGPM, comptadors) Automatismes. Telecomunicacions.

Segons la forma i tamany parlem de armaris, pupitres, caixes o quadres elèctrics instal·lats a l’aire; els últims han de tenir accés únicament al personal de manteniment per evitar contactes accidentals.

Segons el material de fabricació, es poden dividir en tres tipus: metàl·lics, termoplàstics o de polièster.

Quadres metàl·lics: Normalment d'acer, amb elements per reforçar l’estanquitat . Pensats per la instal·lació de dispositius pesats. Hi han de paret o sobre sol. OBLIGATORIA la protecció de operaris mitjançant continuïtat de les masses; interconnexió, de tots els elements metàl·lics a terra reduint el risc d’incendi, explosió i danys per xoc elèctric.

Quadres termoplàstics: Utilitzats per derivació de cables i protecció de components electrònics. Gran varietat de models: amb tapes o ports transparents, fons amb semitroquelats i sense per al pas de cables, dispositius per a la fixació de material, etc.

Quadres de polièster: Solen ser estancs i estan fabricats amb materials plàstics com el polièster; alguns reforçats amb fibres que els fan més resistents. Indicats quan a l’atmosfera hi ha presents gasos, humitats o altres elements que poden espatllar els dispositius de la instal·lació.

3.1.2. Mecanització de Quadres. Elements auxiliars.

Pel muntatge dels elements de l'automatisme (contactors, polsadors, temporitzadors...) a dintre del quadre, es necessiten elements auxiliars de muntatge i connexió.

Plaques de muntatge: Placa sobre la qual es muntaran la majoria de elements del quadre; poden incorporar-se directament a les fixacions de l’armari o quadre elèctric; les més comunes són:

Carrils per suportar dispositius: Subjectats mitjançant cargols al panell o bastidor del quadre, s’utilitzen per a la fixació d’aparellatge en quadres mitjançant pressió. N’hi ha de diferents models:

Canaletes perforades: Per contenir el cablatge de la instal·lació dels equips facilitant el manteniment, tant en forma vertical com en horitzontal. Després de realitzar el connexionat dels equips, la canaleta es tapa, amagant els cables. Hi ha diferents grandàries de canaletes.

Terminals de connexió (punteres): Són elements de connexió que col·loquem al final del cable. Peces metàl·liques amb diferents formes ón s’introdueix i subjecta el cable mitjançant pressió o soldadura.

Borns o regletes  de connexió: serveixen per connectar els conductors del quadre als dispositius de l'exterior; consten de un element de contacte protegit amb material aïllant que uneix elèctricament els elements d’interior amb elements exteriors d’un quadre d’automatismes.Els muntem sobre carrils metàl·lics i duen dos cargols de connexió per inserir el cable. Molt habitual els de brida-cargol.

Canaleta perforada Terminals de connexió Borns o regletes de connexió

Les regletes han de ser identificades amb un sistema de retolació o marcació, amb vista a una verificació correcta de les connexions.

3.2. Elecció i comprovacions per a quadres elèctrics

3.2.1. Elecció del quadre elèctric

L’elecció de les característiques del quadre vindran segons les condicions de servei i de la fiabilitat que ha d’assegurar-se. S'ha de tenir en compte la protecció que dona el quadre respecte a aspectes ambientals, elèctrics, tèrmics i mecànics.

El codi IP serveix per determinar la protecció de un quadre respecte a factors ambientals com la temperatura ambient, la humitat relativa, l’altitud sobre el nivell del mar, i el grau de contaminació, a la vegada que indica el grau de protecció a les persones contra contactes directes. Es tracta de un codi numèric de tres xifres codificat com segueix:

La primera xifra es refereix a la protecció contra la penetració de cossos estranys i contra l’accés de la persona a parts actives de l’envoltant.

La segona xifra es refereix a la protecció contra l’entrada de líquids. Si l’armari estigués instal·lat a l’exterior, el grau mínim de protecció requerit seria de 3; en interiors amb variacions importants de temperatura (condensació) mínim 1, a cobert 0.

La tercera xifra es refereix a la protecció contra cops o xocs que es poguessin efectuar sobre l’envoltant.

IPPrimera xifra 

Protecció contra sòlidsSegona xifra 

Protecció contra líquidsTercera xifra 

Protecció mecànica

0 Sense protecció Sense protecció Sense protecció

1 Protecció contra cossos sòlids superiors a 50 mm (exemple: contactes involuntaris de la mà)

Protecció contra la caiguda de gotes verticals d’aigua

Energia de xoc 0,150 J

2 Protecció contra cossos sòlids superiors a 12 mm (exemple: dits de la mà)

Protecció contra la caiguda d’aigua fins a 15º de la vertical

Energia de xoc 0,200 J

3 Protecció contra cossos sòlids superiors a 2,5 mm (exemple: eines, cables…)

Protecció contra la caiguda d’aigua de pluja fins a 60º de la vertical

Energia de xoc 0,350 J

4 Protecció contra cossos sòlids superiors a 1 mm (exemple: eines fines, petits cables…)

Protecció contra les projeccions d’aigua en totes direccions

Energia de xoc 0,500 J

5 Protecció contra la pols (sense sediments perjudicials) Protecció contra el llançament d’aigua en totes direccions

Energia de xoc 0,700 J

6 Totalment protegit contra la pols Protecció contra el llançament d’aigua similar a cops de mar

Energia de xoc 1,00 J

7 Protegit contra la immersió Energia de xoc 2,00 J

Els quadres de distribució utilitzats en centres residencials, escoles, biblioteques, sales de reunió o centres comercials, requereixen un nivell de protecció mínim de IP 20.

També son importants les dimensions i estructura del quadre, modular o no.Alguns aspectes a tenir en compte serien:

Entrada de l’alimentació (per la part superior o inferior, mitjançant cables o platines). Espais suficients per assegurar la facilitat d’inspecció, verificació i manteniment. Característiques elèctriques relatives a la secció de la instal·lació en la qual s’instal·larà.

Hi han diferents mètodes per calcular les dimensions del quadre; un bon métode seria calcular la superficie ocupada per tots els elements a instalar i calcular el doble. Això ens donaria espai per canalitzacions, arees de treball i ampliacions (espai per ampliacions recomenable del 30%).

Un cop calculada la superficie necessaria, es pot escollir un quadre entre la inmensa varietat que hi ha als catàlegs dels fabricants, en funció de l'espai on anirà ubicat, les característiques de l'espai i el cablejat.

Pel que fa a la distribució dels elements, es recomenable dibuixar sobre la placa de muntatge la distribució dels elements abans de mecanitzar; hi han una serie de recomenacions que s'haurien de coneixer:

Es important que la distancia entre les canals i els elements situats als carrils DIN permetin la seva manipulació i cablatge de forma cómoda; s' ha de deixar una separació suficient (>3cm).

Els aparells que s'hagin de manipular frequentment s'han de ubicar en una zona on la seva manipulació resulti cómoda.

Els equips pesants es col·locaràn a la part inferior.

El cablejar de potencia i maniobra, sobretot si son de voltatges diferents, ha de guardar la màxima separació possible; si es possible, que vagin per canalitzacions separades.

Devant la possibilitat de problemes de interferències electromagnètiques es recomenable apantallar els senyals de maniobra.

Els elements que s'escalfin méso siguin termicament mes robustos s'han de col·locar a la part superior del quadre i a prop dels espais de ventil·lació (Proteccions, variadors, transformadors...) i els mes sensibles a la calor o que s'escalfin mes, a la part inferior (reles de maniobra, autómates...)

La entrada del cablatge de alimentació i de senyal determinaràn la posició de la bornera.

3.2.2 Comprovacions d'un quadre elèctric

Per començar la comprovació d’un quadre elèctric comprovarem totes les connexions sobre tots i cadascun dels elements del quadre i ajustarem els aparells de protecció existents; després començarem a realitzar la verificació per l’ordre següent:

Prova del circuit de comandament. Farem aquesta prova amb el circuit de potència desconnectat, és a dir sense càrrega. Els elements de comandament com actuadors, sensors, etc., es poden simular mitjançant l’obertura o tancament d’un contacte (un cable que uneixi els borns corresponents). Si les proves resulten vàlides, passaríem a la comprovació del circuit de potència.

Prova del circuit de potència. Farem aquesta prova sense tensió, per la qual cosa caldrà desconnectar el circuit de potència de l’alimentació. Utilitzem un mesurador de continuïtat per comprovar cadascun dels dispositius (contactors, relés, temporitzadors, etc.) que anirem accionant manualment per verificar-ne el bon funcionament.

Prova del circuit de protecció. Consisteix a comprovar cadascun dels elements de protecció que hi ha al quadre. Verificarem els diferencials amb la tecla de test que disposen, comprovarem els magnetotèrmics revisant el calibre i la corba per corroborar que els hem triat apropiadament i revisarem els fusibles per verificar-ne el calibre i la classe de servei. Quant al conductor de protecció (presa de terra), en comprovarem la continuïtat en tots els elements metàl·lics del quadre, així com a la porta d’aquest, si és que l’armari en disposa.

Una vegada comprovats tots i cadascuns dels punts anteriors, procedirem a la verificació final del quadre, aquesta vegada amb tensió, i simulant el funcionament de tots els elements del quadre.

Un cop concloses aquestes proves donarem per acabada la comprovació i verificació del quadre i passarem a l’engegada de la instal·lació.