Cómo dimensionar un tablero eléctrico industrial: guía paso a paso
Dimensionar correctamente un tablero eléctrico industrial requiere combinar información del proceso, cálculos eléctricos y normativa aplicable. Un tablero subdimensionado calienta y falla; uno sobredimensionado inmoviliza capital y espacio. Esta guía cubre los 8 pasos que aplicamos en GIIS Ingeniería para cotizar tableros industriales en Argentina.
Paso 1: Lista de cargas
El primer entregable de todo proyecto es la lista de cargas. Un archivo Excel simple con una fila por consumidor (motor, resistencia, alumbrado, toma de fuerza) y las siguientes columnas:
- Descripción de la carga.
- Potencia nominal (kW).
- Tensión de operación (V).
- Tipo (motor / resistencia / calefactor / alumbrado / toma).
- Tipo de arranque requerido (directo / Y-Δ / soft starter / VFD).
- Régimen de trabajo (S1 continuo / S3 intermitente / S6 continuo con carga).
- Factor de potencia (0,85 típico para motor).
- Rendimiento (0,85-0,95 según potencia).
Paso 2: Calcular corriente nominal de cada carga
Para cada motor trifásico:
I_n (A) = P (W) / (√3 × V × cos φ × η)
Ejemplo: motor 15 kW a 380 V con cos φ = 0,85 y η = 0,88:
I_n = 15.000 / (1,732 × 380 × 0,85 × 0,88) = 30,5 A
Regla de dedo rápida: corriente nominal ≈ 2 × potencia en kW (para 380 V trifásico con cos φ típico). Sirve para estimar sin calculadora. Un motor de 15 kW ≈ 30 A. Un motor de 45 kW ≈ 90 A.
Paso 3: Aplicar factor de simultaneidad
No todos los motores arrancan ni operan a la vez. El factor de simultaneidad refleja cuántas cargas están efectivamente activas al mismo tiempo. Valores típicos por tipo de instalación:
| Tipo de planta | Factor simultaneidad |
|---|---|
| Proceso continuo (química, papel, cemento) | 0,80 a 0,95 |
| Alimenticia con turnos | 0,60 a 0,80 |
| Metalmecánica | 0,45 a 0,65 |
| Frigorífico | 0,55 a 0,75 |
| Cervecerías artesanales | 0,35 a 0,55 |
Corriente nominal del tablero: sumatoria de corrientes × factor de simultaneidad + 25% de reserva:
I_barra = ΣI_n × factor_sim × 1,25
Paso 4: Elegir el interruptor general
El interruptor general (breaker principal) debe soportar la corriente nominal calculada + margen para el pico de arranque simultáneo. Se elige por:
- Corriente nominal (In): valor inmediatamente superior al calculado (100, 160, 250, 400, 630, 800, 1.000, 1.250, 1.600, 2.000, 2.500, 3.200 A según norma).
- Poder de corte (Icu): según nivel de cortocircuito calculado. Típico 25 kA para plantas medianas, 50 kA para grandes conectadas a distribuidora.
- Curva de disparo: C para cargas mixtas, D para arranques directos frecuentes.
Paso 5: Dimensionar barras de distribución
Las barras de cobre estañado se dimensionan por la corriente nominal del tablero + factor de calentamiento. Valores prácticos:
| Corriente | Sección barra Cu (mm²) | Formato típico |
|---|---|---|
| 250 A | 150-200 mm² | Pletina 30×5 mm |
| 400 A | 250-350 mm² | Pletina 40×8 mm |
| 630 A | 400-500 mm² | Pletina 50×8 o 60×8 mm |
| 800 A | 600-700 mm² | Pletina 60×10 mm |
| 1.000 A | 800-900 mm² | Pletina 80×10 mm |
| 1.600 A | 1.400-1.600 mm² | 2 pletinas 80×10 mm en paralelo |
Paso 6: Grado de protección IP
El grado de protección se elige según la ubicación física del tablero:
- IP41: sala eléctrica cerrada, ambiente controlado (industria pesada, TGBT).
- IP54: nave industrial estándar con polvo y salpicaduras ocasionales.
- IP55: intemperie protegida bajo alero, zona lavable.
- IP65: intemperie directa, exposición a lluvia y chorro de agua.
- IP66: chorros de agua a presión (limpieza CIP en alimenticia).
- Ex nA / e / d: zonas clasificadas de riesgo de explosión (oil & gas, química, silos).
Paso 7: Grado de forma constructiva
La IEC 61439-2 define 4 grados de forma según el nivel de separación entre partes activas y compartimentos operativos. Aplica principalmente a CCM y TGBT:
- Forma 1: sin separaciones internas. Válido para tableros chicos de comando.
- Forma 2: separación entre barras y unidades funcionales. Estándar para TGBT.
- Forma 3: separación entre unidades funcionales entre sí + entre barras y cada unidad. Recomendado para CCM industrial.
- Forma 4: separación completa incluida entre bornes de cada unidad. Aplicable a plantas críticas 24/7 (química, farmacéutica, oil & gas).
Paso 8: Selectividad y protecciones aguas arriba/abajo
La selectividad garantiza que un cortocircuito o sobrecarga en una carga individual dispare SOLO la protección aguas abajo (interruptor del cubículo), no la protección general del tablero. Se logra por coordinación de curvas tiempo-corriente entre los interruptores del sistema. Sin selectividad, cualquier falla dispara todo el tablero.
Herramientas de cálculo: las principales marcas (Siemens SimSel, Schneider Ecodial, ABB DOC, WEG e-Grid) ofrecen software gratuito para verificar selectividad y coordinación. GIIS los usa como parte del cálculo eléctrico de todo proyecto.
Errores comunes en dimensionamiento de tableros
- Subestimar el factor de simultaneidad confiando en "no arrancan todos a la vez" sin validar. Un valor bajo ahorra material pero puede hacer disparar el interruptor general en operación normal.
- Ignorar armónicos de VFD: con más de 40% de la carga con variadores, la corriente eficaz en el neutro y en las barras aumenta 15-25%. Hay que corregir las secciones.
- No especificar el grado de forma constructiva: es un dato normativo obligatorio. La ausencia lleva a variantes ambiguas entre fabricantes con costos y calidad muy distintas.
- Elegir IP sin considerar mantenimiento: un IP66 en zona seca eleva el costo 25% sin beneficio real. Un IP41 en zona húmeda genera fallas en 6 meses.
- Omitir el estudio de cortocircuito: sin conocer el Icc en el punto de instalación, el poder de corte del interruptor puede ser insuficiente y explotar en un evento real.
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