NormasHace ya muchos años que los principales fabricantes de material eléctrico, como Telemecanique, se basan en las normas internacionales elaboradas por la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI).

CEI: Commission Electrotechnique InternationaleIEC: International Electrotechnical Commission

El objetivo de dichas normas es reducir los costes de los productos y propiciar los intercambios comerciales eliminando obstáculos técnicos.La normalización europea, que desempeña un papel fundamental en el proceso de apertura de los mercados en Europa, trabaja en estrecha colaboración con la CEI y buen número de normas europeas (EN) son el equivalente de las correspondientes normas CEI.

Conformidad con las normasLos productos de fabricantes importantes como Telemecanique cumplen, en su mayoría, con normas nacionales (por ejemplo, NF en Francia, DIN en Alemania), europeas (por ejemplo, CENELEC) o internacionales (IEC).Dichas normas de productos definen con precisión las prestaciones de los productos designados (por ejemplo, IEC 60947 para los equipos de baja tensión).Correctamente utilizados, estos productos permiten realizar conjuntos de aparamenta, equipos de máquinas o instalaciones conformes a sus propias normas (por ejemplo, IEC 60204 para equipos eléctricos de máquinas).Los fabricantes han de ser aptos para someter su producción a la prueba de conformidad con las normas a las que han decidido ajustarse (consultar los catálogos o los servicios comerciales), a través de su sistema de garantía de calidad (normas francesas NFX 50 111, ISO 9000).Deben presentar, cuando se les requiere y según los casos:– una declaración de conformidad (ISO-IEC Guía 22),– certificados de conformidad,– certificados de homologaciones, o autorizaciones, en aquellos países que tengan establecido este procedimiento, o para especificaciones particulares como la de la marina mercante.

Norma europea ENSe trata de un conjunto de especificaciones técnicas establecidas con la colaboración y la aprobación de las partes implicadas en los distintos países miembros del CENELEC (UE y AELE (UE: Unión Europea AELE: Asociación Europea de Libre Intercambio). Están elaboradas según el principio de consenso, se vota por mayoría ponderada. Las normas que se adoptan por este procedimiento se recogen íntegramente en las colecciones nacionales y se procede a retirar aquellas normas nacionales que las contradicen.Con ello, las normas nacionales de todos los países de la UE recogen estas normas europeas (EN), con la referencia previa a la sigla nacional; así, en España será UNE-EN, en Francia NF-EN, etc., manteniendo la numeración idéntica para todos los países.Así pues, la norma EN 60947-4-1 relativa a contactores y arrancadores de motor, en la versión española es la UNE-EN 60947-4-1, en la versión francesa es la NF-EN60947-4-1.Para los componentes de automatismos y de distribución, Telemecanique añade a las exigencias de conformidad con las normas nacionales (NF, UNE) aquellas relativas a todos los grandes países industriales.

Normas internacionales y nacionales

** Las normas UNE-EN... se corresponden con las normas europeas y las normas UNE... con las normas IEC.

En algunos países, es obligatoria la certificación de determinados componentes eléctricos, que se materializa en un certificado de conformidad con la norma expedido por el organismo oficial.

Observación relativa a la etiqueta otorgada por Underwriters Laboratories (UL). Deben distinguirse dos niveles de aceptación:“Recognized” (R)El componente es totalmente válido para ser incorporado en los equipos realizados en los talleres, donde el fabricante de equipos conoce los límites de empleo y donde su utilización dentro de tales límites resulta aceptable para los UL.

El componente no es apto para ser utilizado como “producto de uso general” debido a que es incompleto por sus características de fabricación o a que tiene posibilidades limitadas.El componente “Recognized” no lleva obligatoriamente la sigla de certificación.

“Listed” (UL)El componente cumple con todas las exigencias de la clasificación relativa al mismo y por lo tanto puede utilizarse tanto como “Producto de uso general” como componente de un equipo. El componente “Listed” debe llevar la sigla de certificación.

Organismos internacionales y nacionales

La norma IEC 60947La norma IEC 60947 constituye la primera etapa significativa hacia un verdadero estándar internacional que no sólo tiene en cuenta las exigencias europeas, sino también las de las normas UL (1), NEMA (2) (USA) y JIS (3) (Japón). Recoge todas las recomendaciones relativas a los equipos eléctricos de baja tensión en siete publicaciones.La publicación IEC 60947-1 está dedicada a las normas generales relativas a todos los equipos BT.La publicación IEC 60947-4-1 define las normas específicas de los contactores y los arrancadores de motores.

(1) UL: Underwriters Laboratories, creados a principios de siglo en EE.UU. por las compañías de seguros contra incendios, a consecuencia de varios siniestros que se produjeron en los principios de la utilización del alumbrado eléctrico.(2) NEMA: National Electrical Manufacturers Association, asociación de fabricantes de material eléctrico.(3) JIS: Japanese Industrial Standard, normas industriales japonesas.

Coordinación de aislamientoDefine los niveles de sobretensión que soportan los distintos componentes de una instalación. Se sustituye el ensayo dieléctrico de un producto por un ensayo a la tensión asignada de resistencia a los choques que se realiza aplicando una onda de tensión 1,2/50 ms (ver gráfico inferior).Esta nueva noción, en la que intervienen el grado de contaminación y el índice de resistencia a la conducción de los materiales, influye en la elección de los materiales y en el dimensionamiento de los productos.

Ensayo a la tensión asignada de resistencia a los choques

Modificación de los procedimientos de ensayosEl ensayo de tipo con muestra se sustituye por secuencias de ensayos en serie con muestra. Se han aportado modificaciones a los procedimientos, además de nuevos ensayos:– establecimiento y corte de la corriente con idénticas relaciones entre poder de cierre (PF)/Ie y poder de corte (PC)/Ie cualquiera que sea la corriente asignada de empleo, además de un ensayo de PF solo (ver cuadro inferior),– además del ensayo de durabilidad a los valores de uso, un nuevo ensayo convencional de 6000 ciclos de maniobras (corriente cortada 2 Ie en AC-3 y 6 Ie en AC-4) tras los ensayos de PF y PC, seguido de un ensayo dieléctrico a 2 Ui + 1000 V.

Coordinación de las proteccionesLa coordinación de las protecciones es el arte de asociar un DPCC (fusibles o disyuntor magnético) con un contactor y un relé térmico. Su objetivo es interrumpir, a tiempo y sin peligro para las personas ni para las instalaciones, una corriente de sobrecarga (de 1 a 10 veces la corriente nominal del motor) o una corriente de cortocircuito (> 10 veces la corriente nominal del motor).La corriente presumible de cortocircuito caracteriza la instalación en un punto determinado. Es el resultado de un cálculo en el que intervienen la potencia de la red, la tensión y las impedancias en línea (cables, conexiones, transformadores, etc.). El ensayo de coordinación se realiza con una corriente asignada de cortocircuito convencional “Iq” definida por el fabricante del material (por ejemplo, 50 kA a 380 V para una salida-motor fusibles + contactor + relé térmico).La norma introduce una nueva corriente de cortocircuito presumible “r” que depende del calibre de empleo AC-3 del aparato, r < Iq (por ejemplo, para 63 A, r = 3 kA). La coordinación debe verificarse a la vez para Ir y para Iq.

La norma IEC 60947 define dos tipos de coordinación de arrancadores - DPCC:– tipo 1 (antiguamente “a” según IEC 60292-1)En condición de cortocircuito, el material no debe ocasionar peligro para las personas ni para las instalaciones. Tras el cortocircuito, es posible que no pueda volver a funcionar sin ser reparado o sin cambiar piezas.– tipo 2 (antiguamente “c” según IEC 60292-1)En condición de cortocircuito, el material no debe ocasionar peligro para las personas ni para las instalaciones. Tras el cortocircuito, no debe presentar ningún deterioro o desajuste.Sólo se admite el riesgo de soldadura de los contactos del contactor a condición de que puedan separarse fácilmente.No se permite ningún cambio de piezas durante el ensayo, excepto el de los fusibles, que deben cambiarse todos.– coordinación totalSegún la Norma IEC 60947-6-2, en caso de cortocircuito no se admite ningún daño ni riesgo de soldadura en los aparatos que constituyen la salida.

Coordinación de las protecciones

Clases de disparo de los relés de protección térmicosLa función de los relés térmicos es proteger los motores contra sobrecargas; pero también tienen que dejar pasar la sobrecarga temporal debida a la punta de corriente durante el arranque.

Los tiempos de arranque de los motores americanos, por el tipo de fabricación, son superiores a los de los motores europeos y el uso de relés térmicos tradicionales podría provocar disparos imprevistos. Por esta razón, la nueva norma contempla clases de disparo que permiten adaptar los relés a las características de los motores. Asimismo permiten disponer de relés adaptados a las distintas duraciones de arranque de las máquinas, como por ejemplo arranques en vacío, arranques largos de las máquinas de elevada inercia, etc.

Curvas de disparo de los relés térmicos

Tiempos de disparo de los relés térmicos

Categorías de empleoLas categorías de empleo resumen los principales campos de aplicación de los contactores en corriente alterna (categorías AC-.) y en corriente continua (DC-.). Definen, en el marco de una utilización normal de los contactores, las condiciones de establecimiento y corte de la corriente en función de la corriente asignada de empleo Ie y de la tensión asignada de empleo Ue. Dependen:– de la naturaleza del receptor controlado (resistencias, motor de jaula, etc.),– de las condiciones en las que se efectúan los cierres y los cortes (motor lanzado o calado, inversión de sentido de marcha, etc.).Las categorías de empleo AC-1 a AC-4 que figuraban en la norma IEC 158 aparecen recogidas en la norma IEC 60947:

– AC-1: se aplica a todos los receptores alimentados en corriente alterna y con un cos j ³ 0,95,– AC-2: arranque, frenado a contracorriente y funcionamiento por sacudidas de los motores de anillos,– AC-3: arranque de los motores de jaula, con corte del motor lanzado,– AC-4: arranque, frenado a contracorriente y funcionamiento por sacudidas de los motores de jaula.

La nueva norma define las categorías de empleo adicionales relativas al control de los siguientes receptores mediante contactores: lámparas de descarga (AC-5a), lámparas incandescentes (AC-5b), transformadores (AC-6a), condensadores (AC-6b), compresores de refrigeración (AC-8).Define además las categorías AC-7a y AC-7b para aplicaciones domésticas.La categoría AC-11 (IEC 60337) para control de cargas electromagnéticas mediante contactos auxiliares o contactores auxiliares queda sustituida por las dos siguientes: AC 14 para electroimanes que absorban menos de 72 VA en estado cerrado (corriente establecida 6 Ie), y AC-15 cuando la potencia absorbida sea superior a 72 VA (corriente establecida 10 Ie) La aplicación más habitual es el control de bobinas de contactores.

Categorías de empleo en corriente alterna

Corriente térmica convencional IthLa corriente térmica convencional de un contactor se determina mediante un ensayo de recalentamiento de 8 h de duración a una temperatura ambiente de 40 °C. Las conexiones se realizan con conductores de cobre de sección normalizada aislados con PVC.La norma IEC 60947 fija la elevación máxima de la temperatura de las bornas en 65 K (en vez de 70 K con la antigua norma IEC 158). Es decir, que la temperatura de las bornas no debe sobrepasar 40 + 65 = 105 °C. La elevación de temperatura se expresa en Kelvin (K).La norma no define los recalentamientos internos.Corresponde al fabricante limitarlos a valores compatibles con los materiales aislantes utilizados.Las zonas o las bornas de conexión de los contactores han de tener una sección o una capacidad de conexión normalizada dependiente de la corriente térmica asignada.

Ensayo de recalentamiento de un contactor

La norma IEC 60947 define las características eléctricas y mecánicas de los contactores. Las definiciones que presentamos a continuación corresponden a las características que solemos indicar en nuestras tablas de contactores. Están sacadas de la norma IEC 60947, fascículo 1.

Tensión asignada de empleo (Ue)La tensión asignada de empleo de un material es un valor que, al combinarse con la corriente asignada de empleo, determina el empleo del material y el valor que toman como referencia los correspondientes ensayos y la categoría de empleo.Para materiales unipolares, la tensión asignada de empleo suele expresarse por la tensión a través del polo y para materiales multipolares, por la tensión entre fases.

Tensión asignada de aislamiento (Ui)La tensión asignada de aislamiento de un material es el valor de tensión que sirve como referencia en los ensayos dieléctricos y para las líneas de fuga.El valor más elevado de la tensión asignada de empleo en ningún caso debe sobrepasar el de la tensión asignada de aislamiento.

Tensión asignada de resistencia a los choques (Uimp)Valor de cresta de una tensión de choque, de forma y polaridad prescritas, que debe poder soportar el material sin que se produzca una descarga eléctrica, en unas condiciones de ensayo específicas, y que sirve como referencia para los valores de las distancias de aislamiento.La tensión asignada de resistencia a los choques de un material debe ser igual o superior a los valores fijados para las sobretensiones transitorias que aparecen en el circuito donde está colocado dicho material.

Corriente térmica convencional al aire libre (Ith)La corriente térmica convencional al aire libre es el valor máximo de la corriente de ensayo que debe utilizarse para los ensayos de recalentamiento del material sin envolvente al aire libre.El valor de la corriente térmica convencional al aire libre debe ser al menos igual al valor máximo de la corriente asignada de empleo del material sin envolvente, en servicio de 8 horas.Se entiende por aire libre el que existe en el interior en condiciones normales, exento de polvo y de radiaciones externas en una medida razonable.

Corriente térmica convencional en envolvente (Ithe)La corriente térmica convencional en envolvente de un material es el valor de la corriente, fijado por el fabricante, que debe utilizarse en los ensayos de recalentamiento del material cuando éste va montado en una envolvente específica. Dichos ensayos son obligatorios si el material se describe como material en envolvente en los catálogos del fabricante y se destina normalmente a ser utilizado con una o varias envolventes de tipo y tamaño específicos.El valor de la corriente térmica convencional en envolvente debe ser al menos igual al valor máximo de la corriente asignada de empleo del material en envolvente, en servicio de 8 horas.

Corrientes asignadas de empleo (Ie) o potencias asignadas de empleoEl fabricante define la corriente asignada de empleo de un material teniendo en cuenta la tensión asignada de empleo, la frecuencia asignada, el servicio asignado, la categoría de empleo y, en su caso, el tipo de envolvente de protección.

En el caso de materiales para control directo de un solo motor, puede sustituirse o completarse la indicación de una corriente asignada de empleo por la de la potencia máxima disponible asignada, con la tensión asignada de empleo considerada del motor para el que se ha previsto el material. Llegado el caso, el fabricante debe poder especificar la relación admitida entre la corriente de empleo y la potencia de empleo.

Poder asignado de cierreEl poder asignado de cierre de un material es un valor de corriente, fijado por el fabricante, que el material puede establecer satisfactoriamente en unas condiciones de cierre específicas.Las condiciones de cierre que deben especificarse son:– la tensión aplicada,– las características del circuito de ensayo.El poder asignado de cierre se expresa en función de la tensión asignada de empleo y de la corriente asignada de empleo.

Poder asignado de corteEl poder asignado de corte de un material es un valor de corriente, fijado por el fabricante, que el material puede cortar satisfactoriamente en unas condiciones de corte específicas.

Las condiciones de corte que deben especificarse son:– las características del circuito de ensayo,– la tensión de restablecimiento a frecuencia industrial.El poder asignado de corte se expresa en función de la tensión asignada de empleo y de la corriente asignada de empleo.

Durabilidad mecánicaEn cuanto a la resistencia al desgaste mecánico, un material se caracteriza por el número, indicado en la correspondiente norma de material, de ciclos de maniobras en vacío (es decir, sin corriente en los principales contactos) que debe poder efectuar el material sin que sea necesario revisarlo o cambiar piezas mecánicas; no obstante, puede admitirse un mantenimiento normal según las instrucciones del fabricante para materiales diseñados para ser mantenidos.Cada ciclo de maniobras consiste en una maniobra de cierre seguida de una maniobra de apertura.

Durabilidad eléctricaEn cuanto a su resistencia al desgaste eléctrico, un material se caracteriza por el número de ciclos de maniobras en carga que es capaz de efectuar sin reparaciones ni cambios de piezas, en las condiciones de servicio indicadas en la correspondiente norma.