Como diseñar los espacios de las subestaciones y cuartos eléctricos. !!! PREMIUM !!!

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En el diseño de los espacios de las subestaciones eléctricas los ingenieros electricistas deben convivir y coordinarse con muchas otras disciplinas.

Algunas de estas disciplinas son: ingenieros mecánicos, arquitectos, ingenieros civiles/estructurales, telecomunicaciones y otros involucrados de alguna forma en el diseño de espacio para las subestaciones.

Los espacios eléctricos, los mecánicos y de plomería (MEP, por la definición: Mechanical, electrical and plumbing) son a menudo diseñados y planificados de forma tardía en edificios y en algunos casos son relegados a ubicaciones que quedan o que se consideran indeseables para otros fines de planificación.

Esta miopía puede tener consecuencias desafortunadas en el costo, las operaciones y la flexibilidad de los sistemas para el futuro.

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El NEC/NFPA 70: Código Eléctrico Nacional (NEC) define el espacio mínimo necesario alrededor de lo equipos eléctricos para el acceso, operaciones, mantenimiento y seguridad, además de mostrar que canalizaciones diferentes a las eléctricas están permitidas en el interior de una subestacion. Lo anterior en conjunto con los tamaños reales de los equipos, definen los requisitos dimensionales mínimos para una subestación eléctrica.

Hay dos tipos de espacios eléctricos interiores en una subestacion que se deben tener en cuenta al realizar el diseño: Espacio enfrente, llamado comúnmente espacio de trabajo y espacio arriba, llamado espacio dedicado de los equipos principales.

Se deben satisfacer las necesidades de espacio de trabajo y espacio dedicado requeridos por el código NEC. Este artículo describirá las consideraciones importantes para estos espacios en las primeras etapas del diseño del edificio, la ocupación prevista, el tamaño y las expectativas futuras de los sistemas eléctricos.

Espacio de trabajo vs espacio dedicado

Primero definamos lo que diferencia el espacio de trabajo y el espacio dedicado según lo establecido por el NEC. (Ver imagen 1)

Espacio de trabajo

El espacio de trabajo ayuda a mantener una zona de trabajo despejada alrededor de todo el equipo eléctrico y garantiza la protección de los trabajadores u ocupantes dentro de la subestacion. El NEC incluye los requisitos mínimos de ancho, profundidad y altura para el espacio de trabajo, que varía según el voltaje y el equipo específico.

Cuanto mayor sea el voltaje del equipo, mayor será la profundidad del espacio de trabajo. El ancho debe ser igual al ancho del equipo y no menos de 30 pulgadas (75cm), permitiendo la apertura de puertas o paneles con bisagras a 90 grados completos. La altura debe ser de 6 pies 6 pulg (1.8m). Desde el piso, o la altura del equipo si es mayor de 6 pies 6 pulg (1.8m).(Ver imagen 1)

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Espacio dedicado

El espacio dedicado es una zona por encima del equipo eléctrico. Está reservado para proporcionar acceso futuro a los equipos eléctricos, protección del equipo eléctrico de sistemas extraños y para instalar bandejas, electrobarras y otras canalizaciones que soporten acometidas o alimentadores entrantes y salientes. El requisito de espacio dedicado se aplica principalmente a Celdas, tableros de distribución y centros de control de motores. (Ver Figura 1)

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Sala de equipos principales o subestaciones

La sala eléctrica principal o subestacion es un espacio que tiene las Celdas y tableros que reciben la acometida principal de servicio por parte del operador de red, tanto el espacio, como los equipos y el ingreso del alimentador debe coordinarse con la empresa de servicios eléctricos local (consulte el artículo 230 del NEC, Servicios, para obtener detalles adicionales relacionados con la instalación de conductores y equipos de entrada de servicio).

Subestación principal

Por ejemplo, el ingreso de la acometida a las salas de equipos principales tienen requisitos específicos, para asegurar el mantenimiento e instalación de la acometida, algunos de estos requisitos se encuentran en la NEC sección 230, sin embargo la ultima palabra la tendrá las normas del operador de red local, si hay discrepancia entre lo que informa la NEC y el operador local, este ultimo debe primar sobre lo informado por la norma, siempre y cuando lo definido por el Operador sean exigencias superiores a la Norma. El tipo de equipo instalado también determinará aún más los requisitos de esta sala.

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Plantas eléctricas o grupos electrógenos

Las instalaciones de generadores ofrecen desafíos adicionales cuando se trata de definir las necesidades de espacio.

El factor de ruido, olor y vibración en la ubicación de este equipo dentro de un edificio es muy importante. El equipo debe ubicarse de manera que se minimicen las molestias a los ocupantes del edificio y las propiedades adyacentes.

Muchas jurisdicciones y ciudades tienen requisitos específicos sobre emisiones de ruido, que afectarán la ubicación del equipo y otros componentes necesarios para cumplir con los requisitos. Aumentar la distancia de este equipo a áreas sensibles es una forma de lidiar con las preocupaciones, pero esto conlleva a costos adicionales de alimentadores y puede resultar más costoso que otras opciones.

La atenuación del sonido y los equipos necesarios para cumplir con los requisitos de emisiones específicos, como el catalizador de oxidación diésel, los filtros de partículas, los tanques de polietileno-urea y las unidades de reducción catalítica selectiva, tienen implicaciones importantes en los costos y requieren una gran cantidad de espacio para su instalación. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Define los estándares de desempeño para motores de combustión estacionarios en el 40 CFR Parte 60, Subparte III .

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Si bien NFPA 110 permite que el equipo del sistema de suministro de energía de emergencia EPSS se instale en la misma habitación que el EPS (Ver figura EPSS vs EPS), es una buena práctica mantenerlos separados para ayudar a mejorar la confiabilidad del sistema. Las salas de EPS (Generador) también son propensas a polvo adicional, humedad, fluctuaciones de temperatura y ruido excesivo durante el funcionamiento que limita la capacidad de tener una conversación y puede tener un impacto negativo en otros equipos si se ubican juntos.

EPSS(emergency power supply system): El sistema de suministro de energía de emergencia (EPSS) se refiere a un sistema de energía de respaldo en funcionamiento en su totalidad. Incluye el EPS, los interruptores de transferencia, los terminales de carga y todo el equipo necesario para proporcionar una fuente de energía alternativa segura y confiable para su instalación

EPS (Emergency power supply): Básicamente, el suministro de energía de emergencia (EPS) es la fuente de energía eléctrica (es decir, generador) que se utiliza en su sistema de energía de respaldo. Es independiente de su fuente de energía principal y está listo para activarse en caso de falla de energía.

EPSS vs EPS
Figura EPSS vs EPS

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Interconexiones, alimentadores, electrobarras, cableado, bandejas

Se necesitan vías de distribución para interconectar todo los equipos eléctricos a los tableros del usuario final. Los conductos se pueden enrutar por encima del equipo, debajo del suelo o en el espacio del techo falso, por ello es importante dejar un espacio suficiente para los conductos y electrobarras aéreas dentro de las subestaciones y a través del edificio.

Tuberia en subestaciones

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Cuartos para tableros de distribución

Los tableros de distribución y los transformadores de bajo voltaje suelen estar ubicados en estos espacios y sirven directamente a las cargas del usuario final: iluminación, receptáculos y equipos pequeños.

Cuarto tableros de distribucion

Los tableros y dispositivos del sistema de control de iluminación (y otros dispositivos del sistema eléctrico) a veces también se encuentran en estas salas. Dada la cantidad de cambios que se producen en los edificios a lo largo de su vida útil, siempre se debe proporcionar espacio adicional en las paredes para equipos futuros.

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Necesidades de espacio adicional

Fuera de las necesidades de espacio de trabajo y dedicado, existen muchas consideraciones especiales para las subestaciones y los cuartos eléctricos que dependen de los programas de construcción, así como de los espacios exteriores que afectarán directamente cómo se diseñan los sistemas eléctricos.

Las necesidades y expectativas asociadas con un edificio de oficinas son muy diferentes a las de un centro de datos u hospital en lo que respecta a los sistemas de distribución eléctrica. La redundancia y la resiliencia son esenciales para las instalaciones de tipo misión crítica.

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Sistemas de apoyo en las subestaciones y cuartos eléctricos

Los niveles adecuados de iluminación son importantes para la seguridad de los ocupantes. Las necesidades de ventilación y refrigeración deben estar definidas y soportar la carga de calor generada por cada equipo.

Es importante recordar la protección física de los equipos ubicados en exteriores y al aire libre. Esto puede implicar la instalación de bolardos o barreras a prueba de choques para proteger el equipo de daños accidentales por un vehículo, por ejemplo.

El NEC también requiere que el acceso a algunos equipos se limite a personas calificadas solo en algunos casos.

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