Alimentación eléctrica de equipos singulares

Este contenido forma parte de la asignatura «Instalaciones y equipos eléctricos auxiliares» que se imparte en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Sevilla.

Los equipos singulares como por ejemplo los servicios de emergencia, los sistemas de evacuación de personas o los equipos eléctricos indispensables para el funcionamiento de una instalación, deben ser tenidos en cuenta de una manera especial respecto a su alimentación eléctrica. Este artículo trata sobre la alimentación eléctrica que debe configurarse para estos equipos singulares o sistemas de emergencia y algunas de las alternativas que hay para ello.

¿Qué son los equipos singulares?

Se consideran equipos singulares, desde el punto de vista de la necesidad de tener en cuenta un sistema de alimentación especial, a los siguientes:

• Por su elevada potencia
  • Equipos de aire acondicionado
  • Grupos de presión de incendios
  • Grupos de bombeo de fontanería
  • Pozos de bombeo de fecales y pluviales
  • Ascensores y escaleras mecánicas
• Por la importancia de su servicio
  • Prioritarios
    • Grupos de presión de incendios
    • Ascensores
    • Equipos de telecomunicaciones y seguridad
    • Pozos de bombeo de pluviales
    • Grupo de bombeo de fontanería
    • Servicios de seguridad
  • No prioritarios
    • Equipos de aire acondicionado
    • Escaleras mecánicas
    • Pozos de bombeo de fecales

La clasificación anterior es solo un ejemplo. Se puede dar el caso de que en una instalación de un centro comercial, por ejemplo, donde casi toda la actividad pública se desarrolla en sótanos y en tal caso los grupos de bombeo de fecales se convertirían quizá en un servicio prioritario. Así mismo, puede ocurrir que por especificaciones de la propiedad, un servicio concreto se califique como prioritario. Lo que no se puede hacer es cambiar la especificación de un servicio prioritario que afecta a la seguridad, como pueden ser los grupos de presión de incendios, si no hay otra alternativa de extinción eficaz que lo pueda sustituir.

¿Qué son los servicios de seguridad?

Los servicios de seguridad son los sistemas eléctricos para proteger o advertir a las personas en caso de un peligro. También se puede referir este término a los elementos esenciales para facilitar la evacuación de las personas. Para el caso de los servicios de seguridad, debe aplicarse la Norma UNE-HD 60364-5-56. Algunos ejemplos de servicios de seguridad:

• alumbrado de emergencia
• bombas contra incendios
• servicios de socorro contra incendios en ascensores
• sistemas de alarma, como alarmas de incendio, alarmas de CO y alarmas de intrusión
• sistemas de evacuación
• sistemas de extracción de humos
• sistemas médicos esenciales

Cuando el sistema de alimentación para poner en marcha los servicios de seguridad es automático, se clasifica según el tiempo de conmutación máximo de este modo:

• clase A, sin corte: un sistema de alimentación automático que puede asegurar una alimentación continua en las condiciones especificadas durante el período de transición, por ejemplo, en lo que se refiere a variaciones en tensión y frecuencia
• clase B, corte muy breve: un sistema de alimentación automático disponible en 0,15 s
• clase C, corte breve: un sistema de alimentación automático disponible en 0,5 s
• clase D, corte promedio: un sistema de alimentación automático disponible en 5 s
• clase E, corte medio: un sistema de alimentación automático disponible en 15 s
• clase F, corte largo: un sistema de alimentación automático disponible en más de 15 s

¿Cómo tiene que ser la alimentación eléctrica para los equipos singulares?

Para responder a esta pregunta hay que conocer los tipos de suministro que se definen en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT). Según el artículo 10 del REBT, en una instalación se consideran los siguientes tipos de suministro eléctrico.

• Suministros normales: Son los efectuados a cada abonado por una sola empresa distribuidora por la totalidad de la potencia contratada por el mismo y con un solo punto de entrega de la energía.
• Suministros complementarios o de seguridad: A efectos de seguridad y continuidad de suministro, complementan a un suministro normal. Habitualmente se llama «suministro de emergencia«. Los suministros de emergencia son los siguientes:
  • SUMINISTRO DE SOCORRO: Limitado a una potencia receptora mínima equivalente del 15 % del total contratado para el suministro normal.
  • SUMINISTRO DE RESERVA: Dedicado a mantener un servicio restringido de los elementos de funcionamiento indispensables de la instalación receptora, con una potencia mínima del 25 % de la potencia contratada para el suministro normal.
  • SUMINISTRO DUPLICADO: Es el capaz de mantener un servicio mayor del 50 % de la potencia contratada para el suministro normal.

Las fuentes de alimentación para un suministro de emergencia pueden ser las siguientes:

• Dos empresas de distribución eléctrica diferentes o la misma, si en el lugar de utilización se dispone de medios de distribución independientes.
• Los medios de generación propios:
  • Grupos electrógenos (GE)
  • Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI)

¿Cuándo hay que proyectar cada tipo de suministro de seguridad?

Según el tipo de local de pública concurrencia, debe proyectarse alguno de los siguientes tipos de suministro de seguridad.

• SUMINISTROS DE SOCORRO, en
  • Locales de espectáculos y actividades recreativas (siempre, independientemente de la ocupación).
  • Locales de reunión, trabajo y usos sanitarios (si la ocupación > 300 personas).
• SUMINISTROS DE RESERVA, en
  • Hospitales, clínicas, sanatorios, ambulatorios y centros de salud.
  • Estaciones de viajeros y aeropuertos.
  • Estacionamientos subterráneos para más de 100 vehículos.
  • Establecimientos comerciales o agrupaciones de éstos en centros comerciales de más de 2000 m².
  • Estadios y pabellones deportivos.
• SUMINISTROS DUPLICADOS, en
  • Cualquiera de los anteriores, a juicio del proyectista o por prescripción de la Delegación provincial de Industria (o equivalente).

Sin embargo, no debe confundirse el tipo de suministro de emergencia, con la necesidad de disponer de alumbrado de emergencia. Para el caso de locales de pública concurrencia, este alumbrado de emergencia debe estar siempre. La cuestión a detallar sería si ese alumbrado se alimenta con equipos autónomos a baterías o si se utiliza el alumbrado normal alimentado desde el suministro de emergencia. En la figura siguiente se resume esto.

En la figura siguiente se ilustra un esquema muy simplificado de cómo se subdividirían los circuitos en el caso de contar con un suministro de emergencia para varios tipos de cargas.

Condiciones para el suministro complementario o de seguridad

Para que el suministro complementario se considere como tal, debe cumplir las siguientes condiciones:

• Debe haber dispositivos para evitar el acoplamiento simultáneo entre suministro normal y de seguridad.
• La fuente para los servicios de seguridad será exclusiva para ellos.
• Si el suministro de energía eléctrica normal viene de la red pública, el suministro de seguridad puede venir de:
  • subestaciones diferentes,
  • transformadores diferentes o,
  • si son de un mismo transformador, de líneas y protecciones diferentes.
• Para el alumbrado de emergencia en locales de pública concurrencia, se sigue la ITC-BT-28.
• Para el caso de salas de quirófanos, se seguirá la ITC-BT-38.

Alimentación para los servicios de seguridad

Es preferible utilizar un sistema IT para la alimentación a los servicios de seguridad, porque de esta manera se asegura que ante una primer defecto de aislamiento no se interrumpe la alimentación.

Además, los circuitos de los servicios de seguridad deben ser independientes de otros circuitos. Una avería eléctrica o cualquier modificación en un sistema no debe afectar el correcto funcionamiento de otro circuito. Tampoco deben pasar a través de locales o lugares expuestos a riesgo de incendio a menos que sean resistentes al fuego ni pasar a través de zonas expuestas a riesgo de explosión o huecos de ascensor o aperturas tipo chimenea (excepto los cables para ascensores de rescate o con requisitos especiales).

En este tipo de circuitos para servicios de seguridad puede omitirse la protección contra la sobrecarga si la pérdida de alimentación puede causar un peligro mayor. Por ejemplo, imaginemos que hay una sobrecarga de una bomba de extinción de incendios. Es preferible que la bomba siga funcionando aunque sea mal, que se detenga completamente. Esta premisa viene descrita en el apartado 433.3.3 de la Norma IEC 60364-4-43. Si se omite la protección contra la sobrecarga, se debe controlar la posibilidad de que aparezca alguna, mediante la medición del aislamiento o la temperatura de los receptores, por ejemplo.

Tampoco está permitida la colocación de interruptores diferenciales (DDR) o dispositivos de detección de defectos por arco (AFDD), porque cuando hay un incendio y se producen temperaturas elevadas, pueden aparecer corrientes de fuga entre conductores y provocar disparos indeseados de esas protecciones que desconecten el servicio de seguridad.

En cuanto a la colocación de los cables para los servicios de seguridad, la Norma establece la recomendación indicada en la figura siguiente:

Algunas consideraciones sobre circuitos concretos

Equipos de aire acondicionado

Los equipos de aire acondicionado en sí mismos, no son un servicio prioritario, excepto los equipos cuyo funcionamiento sea esencial para el desarrollo de la actividad del usuario. Por ejemplo, en un centro de proceso de datos, sin la refrigeración los equipos durarían menos que una diversión de fin de semana.

Cuando se consideren prioritarios o críticos, hay que tener en cuenta la alimentación a los siguientes elementos:

• Equipos de producción: enfriadoras, bombas de calor, roof-top, equipos compactos, calderas. Normalmente suministrados con su cuadro eléctrico de maniobra y solo es necesaria la alimentación.
• Equipos terminales o de distribución: climatizadoras, fancoils, ventiladores, bombas. Normalmente el fabricante no suministra el cuadro de maniobra. La alimentación de los motores de estos equipos puede ser mediante alguna de esta técnicas:
  • Arranque directo: recomendable solo si la potencia es inferior a 4 kW, porque la corriente de arranque puede ser muy elevada. Hay que tener en cuenta las limitaciones obligatorias para esta corriente de arranque según el REBT.
  • Arranque estrella-triángulo: es la solución económica para potencias superiores a 4 kW, pero solo puede hacerse si se tiene acceso a los 6 terminales de la placa de bornes del motor. La tensión de red debe coincidir con la de conexión triángulo del motor.
  • Arrancador estático: incrementando en precio, esta solución permite limitar la corriente de arranque provocando un aumento progresivo del valor eficaz de tensión. Como el arranque es más suave, la parte mecánica del accionamiento queda más protegida que en los casos anteriores. Sin embargo, puede ser un inconveniente si el par de arranque necesario es alto como pasa con algunos motores que tienen que iniciar su movimiento con una carga elevada.
  • Variador de frecuencia: em este caso también se hace el arranque con un aumento progresivo y suave de la tensión, lo que permite limitar la corriente de arranque. La ventaja en este caso es que el flujo magnético aplicado siempre es constante, por lo que el par de arranque no se ve reducido y permite accionar suavemente aquellos motores que necesitan aplicar un gran par en el momento del arranque. Si, además, el convertidor puede trabajar en los 4 cuadrantes, se puede hacer frenado regenerativo para recargar baterías o bien cambiar el sentido de la marcha.

Grupos contra incendios

Normalmente el fabricante suministra el cuadro de maniobra y protección. Solo suele ser necesario diseñar el circuito de suministro eléctrico. En el caso especial de los grupos contra incendios, hay que tener en cuenta los siguientes elementos:

• Una bomba principal accionada por motor eléctrico
• Una bomba jockey o auxiliar
• Una bomba de reserva accionada por motor diesel con capacidad igual a la principal
• Cuadro eléctrico de mando según normativa (UNE 23500)

La alimentación a la bomba eléctrica debe ser directa desde el embarrado prioritario del cuadro general de baja tensión, sin pasar por ningún cuadro secundario.

Ascensores

La alimentación de los ascensores en los locales de pública concurrencia (según clasificación ITC-BT-28 del REBT) que deban disponer de suministro de socorro debe ser desde un embarrado de servicios preferentes.

Las condiciones generales para la alimentación de ascensores se especifica en la Instrucción Técnica Complementaria ITC-AEM-1 «Ascensores» del Reglamento de aparatos de elevación y manutención y en la Norma UNE-EN 81. En concreto, el cuadro eléctrico debe colocarse en la sala de máquinas del ascensor o, en el caso de ascensores que no necesitan de sala de máquinas, junto al cuadro de maniobra del ascensor. Los circuitos individuales que deben tener sus protecciones adecuadas en el cuadro eléctrico de un ascensor genérico son:

• Cuadro de maniobra del ascensor
• El alumbrado de la cabina y su ventilación, si existe
• La toma de corriente sobre el techo de la cabina
• El alumbrado de los cuartos de máquinas y de poleas
• La toma de corriente en el cuarto de máquinas
• El alumbrado del interior del hueco
• El dispositivo de petición de socorro

Sistemas de telecomunicaciones y seguridad

Los siguientes sistemas de telecomunicaciones suelen ser considerados como sistemas prioritarios y, por tanto, tendrán suministro complementario:

• Redes de datos
• Telefonía
• Megafonía (interfonía)
• CCTV
• Intrusión
• Control de accesos
• Detección de incendios

Además de considerarlos prioritarios, puede ser que alguno de estos sistemas se defina como crítico. En tales casos puede ser necesario proyectar un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) para la alimentación. En general, esta decisión dependerá de:

• la criticidad de operación
• los requerimientos de cada cliente o promotor

Facturación de los servicios de emergencia. Tarifa de acceso única

Es interesante tener en cuenta aquí el concepto de «Tarifa de acceso única». Por un lado, el artículo 5.3.4 del Real Decreto 1164/2001, de 26 de octubre, por el que se establecen tarifas de acceso a las redes de transporte y distribución de energía eléctrica, establece que «en el caso de que el suministro a un instalación disponga de dos puntos de toma, la Dirección General de Política Energética y Minas, excepcionalmente, podrá autorizar la aplicación de una única tarifa de acceso conjuntamente, siempre que los citados puntos estén a la misma tensión».

¿Qué ocurre cuando el suministro de emergencia proviene de una segunda línea desde la red?