Dimensionado y selección de barras colectoras para cuadros de baja tensión: corriente nominal, cobre frente a aluminio, ampacidad, aislamiento y cómo especificarla para cuadros.
Una barra colectora es el conductor sólido que distribuye la corriente desde la entrada principal a cada interruptor, contactor y fusible de un cuadro de baja tensión. Normalmente es una barra plana de cobre o aluminio, o una peine preformada de riel DIN, que lleva toda la carga del cuadro. Si el tamaño es incorrecto, la barra se recalienta, afloja sus propias uniones y falla bajo carga; si es correcto, el conjunto corre frío durante décadas. Esta guía repasa qué debe especificar realmente un comprador o un montador de cuadros.
Dimensione una barra colectora igual que cualquier conductor: la corriente de diseño Ib debe transportarse continuamente, la corriente nominal de la barra In debe satisfacer Ib ≤ In, y la disposición instalada no debe convertirse en el eslabón débil. El error más común es elegir una barra solo por su anchura física. Una barra de cobre de 30 × 5 mm nominal 430 A en aire libre puede llevar solo unas 310 A una vez apilada entre aisladores dentro de un envolvente sellado, porque el calor circundante no tiene adónde ir.
| Sección de cobre | Ampacidad en aire libre (aprox.) | En cuadro cerrado (aprox.) |
|---|---|---|
| 10 × 2 mm | 130 A | 95 A |
| 20 × 3 mm | 240 A | 175 A |
| 30 × 5 mm | 430 A | 310 A |
| 40 × 5 mm | 560 A | 400 A |
| 50 × 6 mm | 730 A | 520 A |
Estas son valores de planificación para cobre con un aumento de 65 °C; confirme siempre contra la curva de reducción del fabricante para su envolvente, temperatura ambiente y altitud.
El cobre tiene aproximadamente un 60 % más de conductividad por peso y una superficie de contacto mucho más estable, así que permanece apretado bajo ciclos térmicos y resiste la dentadura en la unión. El aluminio cuesta aproximadamente un tercio y es mucho más ligero, lo que importa para entradas muy grandes, pero forma una capa de óxido y fluye bajo carga, así que toda unión de aluminio necesita pasta antióxido, arandelas Belleville y un re-apriete periódico. Para la mayoría de los cuadros de control y de distribución el cobre es el valor por defecto seguro; reserve el aluminio para las canalizaciones de barra (busway) de gran corriente donde dominan el peso y el coste.
La ampacidad es solo la mitad de la historia. Durante un defecto, la barra debe sobrevivir a las fuerzas magnéticas y al calentamiento I²t durante las pocas décimas de segundo antes de que salte el interruptor. Necesita una barra cuya corriente nominal de soportar en corto (Icw, típicamente 10 a 50 kA durante 1 s) cubra el nivel de defecto previsto en su punto del cuadro. Una barra más que suficiente para la carga puede ser desgarrada físicamente por un defecto para el que nunca se nominaló, así que iguale el Icw a la capacidad de corte del dispositivo de protección de aguas arriba.
Las barras desnudas deben mantener sus holguras fase a fase y fase a tierra (IEC 61439 da los mínimos por tensión de aislamiento nominal). En cuadros apretados use barra aislada (funda de PVC o recubrimiento epoxi), o pase a un peine de riel DIN preaislado que se clipa directamente al riel. La separación de soporte también importa: las barras se deforman y resuenan bajo fuerzas de defecto, así que fíjelas al intervalo que especifica el proveedor, típicamente cada 200 a 300 mm para una barra de 5 mm de espesor.
Iguale la forma a su volumen: un peine ahorra horas en cuadros de distribución repetitivos, mientras que la barra plana gana en un conjunto único de alta corriente.
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