sábado, 26 de noviembre de 2016

Capacidad Nominal de Corriente de Cortocircuito - Short-Circuit Current Rating (SCCR)

¿Que es la Capacidad Nominal de Corriente de CortoCircuito - Short-Circuit Current Rating (SCCR)?

El NEC lo define como:

Capacidad Nominal de Corriente de Cortocircuito. La corriente de falla simétrica prospectiva a una tensión nominal a la cual un aparato o sistema puede conectarse sin sufrir daños que excedan los criterios definidos como aceptables.

El SCCR puede ser un atributo de un solo dispositivo eléctrico, tal como un Contactor, o de un aparato eléctrico que tiene múltiples dispositivos en un gabinete, tal como un panel de control industrial. Un OCPD (Dispositivo de Protección contra Sobrecorriente) es especificado para ayudar a un aparato o dispositivo a lograr un SCCR integral al aparato, tal como el OCPD principal de un panel de control industrial, puede estar en la sección principal del aparato, o físicamente separado, como se muestra en la figura:


El SCCR es muy diferente de la Capacidad de Interrupción de un Dispositivo de Protección contra Sobrecorriente (OCPD), la cual es definida por el NEC como:

Capacidad de Interrupción. Corriente máxima a la tensión nominal a la que un dispositivo es identificado para interrumpir bajo condiciones de prueba normalizadas.

La capacidad de interrupción de un interruptor o fusible es una capacidad de auto-protección del OCPD. ¡Esta capacidad por sí sola no garantiza que el equipo eléctrico lado-carga se suministre con una protección de corriente de cortocircuito adecuada!.

El requisito general del NEC de la protección contra corriente de cortocircuito del equipo está en el artículo 110.10.

110-10. Impedancia del circuito, capacidades nominales de corriente de cortocircuito y otras características. Los dispositivos de protección contra sobrecorriente, la impedancia total, las capacidades nominales de corriente de cortocircuito de los equipos y otras características del circuito que se va a proteger, se deben elegir y coordinar de modo que permitan que los dispositivos para protección del circuito contra fallas, operen para limpiar la falla sin causar daños a los equipos eléctricos del circuito. Se debe suponer que la falla puede ocurrir entre dos o más conductores del circuito o entre cualquier conductor del circuito y el (los) conductor(es) de puesta a tierra del equipo permitido en 250.118. Se debe considerar que los equipo aprobados, utilizados de acuerdo con su aprobación, cumplen con los requisitos de esta Sección.

El artículo 110.10 se encuentra en el Capítulo 1 "General" y se aplica a todas las instalaciones eléctricas a menos que se complemente o modifique en los Capítulos 1 a 7 (ver NEC 90.3). Este requisito fundamental del NEC existe para asegurar que el equipo eléctrico esté provisto de protección bajo condiciones de corriente de cortocircuito.

El cumplimiento de la protección del equipo contra corriente de cortocircuito (110.10) es un análisis muy diferente al cumplimiento de las capacidades de interrupción del dispositivo de protección contra sobrecorriente (110.9). El artículo 110.10 requiere que todos los equipos eléctricos cuenten con una protección de corriente de cortocircuito adecuada.

La intención del artículo 110.10 es que el equipo y los OCPD deben ser "seleccionados y coordinados" de manera que en condiciones de falla hasta el valor de corriente de cortocircuito disponible, el equipo no sufra daño extenso. Esto es la capacidad del equipo para resistir una cierta magnitud de la corriente de cortocircuito a una tensión específica junto con un OCPD sin convertirse en un choque eléctrico, fuego o peligro de proyectil fuera de su recinto.

Dependiendo del tipo de equipo, puede haber varias maneras para determinar si el equipo proporciona protección contra cortocircuito adecuada de acuerdo con 110.10. Estas incluyen:

  • Métodos de análisis. Hay métodos de análisis para algunos tipos de dispositivos y aparatos. Un ejemplo para paneles de control industrial es el método de análisis en UL 508A "Industrial Control Panel", suplemento SB.
  • Prueba de corriente de cortocircuito en un laboratorio de alta potencia. La mayoría de productos que están marcados con un SCCR y son aprobados con un estándar de producto UL utilizan este método junto con criterios para evaluar el daño aceptable.
  • Capacidades de corriente de cortocircuito por defecto del dispositivo. En algunos casos, para los SCCR de menor magnitud, se supone que un producto tiene un SCCR por defecto. Por ejemplo, el estándar UL 508A, Suplemento SB, Tabla SB4.1 tiene valores SCCR por defecto para varios dispositivos.
El artículo 110.10 del NEC no requiere que el equipo sea marcado con su SCCR. Sin embargo, existen varios requisitos del NEC para varios tipos de equipos que requieren el marcado SCCR. Estos otros requisitos del NEC complementan el requisito de 110.10. Requerir que el equipo sea marcado con su SCCR simplifica enormemente el proceso de cumplimiento de la protección de corriente de cortocircuito del equipo. Para cumplir, el SCCR del equipo simplemente debe ser igual o mayor que la corriente de cortocircuito disponible.

Además del NEC, los estándares de los productos Underwriters Laboratories (UL®) tienen criterios de evaluación de seguridad y requisitos de marcado SCCR para gran parte del equipo usado en sistemas eléctricos de baja tensión. Los criterios de evaluación de seguridad se refieren a riesgos de choque eléctrico, fuego y proyectiles externos al recinto. Los procedimientos de prueba típicamente requieren que las puertas del cerramiento se cierren y bloqueen, deben permanecer cerradas sin deformación, y no permitir que el fuego, metal fundido o los proyectiles escapen del recinto durante la prueba. Dentro del recinto, se permite normalmente cierto grado de daño a los dispositivos, es posible que sea necesario reparar o reemplazar los dispositivos.

¿Porqué es importante el SCCR (Capacidad nominal de corriente de Cortocircuito)?

Se trata de seguridad. Tanto el NEC como los requisitos de OSHA para SCCR prohíben tener cualquier equipo situado en un punto en un sistema eléctrico donde la corriente de cortocircuito disponible es mayor que lo que el equipo puede soportar. Esto se aplica a las instalaciones de equipos nuevos, así como a los equipos que se mueven dentro de una o varias instalaciones.

¿Cuales son los riesgos de una SCCR (Capacidad nominal de corriente de Cortocircuito) deficiente?

Los riesgos son externos a la envolvente del equipo, ya que los criterios de prueba y evaluación del SCCR del equipo por las normas del producto se realizan con mayor frecuencia con las puertas del armario cerradas y bloqueadas, y la falla se produce fuera del armario. La instalación de equipos eléctricos donde su SCCR es menor que la corriente de cortocircuito disponible crea serios peligros de seguridad. Estos pueden incluir:

Choque eléctrico: El recinto se energiza a partir de que los conductores se salen de sus terminales o de la destrucción del dispositivo que ocurre dentro del recinto.

Fuego: La potencia explosiva de los dispositivos internos bajo falla hace que la puerta cerrada y bloqueada se entreabra y arroje llama y metal fundido al exterior. Esto es un riesgo de incendio tanto para la instalación como para el personal.

Proyectil (metralla): La puerta del armario puede golpear abierta o cerrada con el fuego y los restos (metralla) del dispositivo fallado que se disparan hacia fuera. En las pruebas de laboratorio, los equipos con SCCR deficiente han dado como resultado que las puertas del recinto exploten y vuelen hasta 100 pies (30.48 m) de distancia. Además, la metralla, desde el rápido fallo de los dispositivos internos, se puede expulsar a velocidades de hasta 700 millas por hora (1126.541 Km/hr).
Video de Demostración de un inadecuado SCCR:

Marcado de SCCR

Si el equipo SCCR está condicionado a un amperaje OCPD específico o tipo específico de OCPD, debe utilizarse el dispositivo de protección contra sobrecorriente adecuado. Es común que algunos tipos de equipos eléctricos puedan tener múltiples SCCR que son condicionales. Las condiciones se basan normalmente en el OCPD y la magnitud de SCCR en amperes. La siguiente Figura es una etiqueta de un bloque de terminales de distribución de alimentación que muestra varios SCCR condicionales diferentes.
En la figura, el Bloque de terminales  tiene un SCCR de 10 kA por UL 508A SB4 Tabla SB4.1, Sin embargo, si también ha sido probado y aprobado por UL en combinación con altos SCCR cuando se combina con fusibles limitadores de corriente específicos. Por ejemplo, la etiqueta está marcada con 200 kA SCCR cuando está protegido por fusibles clase J de 400A o menos y los conductores, lado carga y lado línea, están en el rango de 2 a 6 AWG.

Cuando el aparato está marcado, hay dos tipos de marcado:

  1. El OCPD principal es parte del equipo. En este caso, el fabricante del equipo incluye el OCPD en el equipo y el SCCR marcado indica los amperes rms simétricos de SCCR a una tensión.
  2. El equipo no tiene un OCPD principal y se basa en un dispositivo OCPD instalado en campo en el lado línea. En este caso, el SCCR marcado indica los amperes rms simétricos de SCCR, tensión y tipo de OCPD requerido y su amperaje (a menudo indicado como un máximo). Por ejemplo, "100 kA rms simétrico, 480 V y 400 A fusible Clase J". Esto requiere fusibles clase J de 400 amperes o menos para ser instalados en campo al lado del equipo para cumplir con el SCCR marcado.

Pasos Para el Cumplimiento de 110.10

  1. Determinar la corriente de Cortocircuito disponible (cálculo de cortocircuito).
  2. Cuando se especifique y ordene la compra de equipo eléctrico, se debe indicar los niveles de SCCR requeridos.
  3. No instalar equipos si el SCCR no es igual o mayor a la corriente de cortocircuito disponible.
  4. Antes de energizar cualquier equipo, la autoridad competente debe verificar que el SCCR del equipo es igual o mayor a la corriente de cortocircuito disponible.

Énfasis del NEC en la instalación apropiada del SCCR de equipo.

Existen varios requisitos dentro del NEC que complementan el requisito general de protección de corriente de cortocircuito del equipo 110.10. La mayoría de estos requisitos complementarios se refieren a tipos específicos de aparatos que tienen múltiples dispositivos dentro de un gabinete y simplifican el proceso de cumplimiento.
La Tabla 1 muestra algunos de estos requisitos en tres grupos.

Referencias:

"Code changes affecting Short-Circuit Current Ratings based on the 2017 NEC", Eaton Bussmann series.

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