protecciones

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4er Año área Electricidad

INSTALACIONES Y APLICACIONES DE LA ENERGÍA. (Protecciones parte 2)

Hoja Nº 1

Interruptores Termomagnéticos.

Son aparatos destinados a la protección de los conductores en instalaciones eléctricas, contra sobrecargas y cortocicuitos.

Se lo define como un aparato interruptor provisto de un comando manual, destinado a desconectar automáticamente de la red una instalación eléctrica, cuando la corriente sobrepasa un valor predeterminado.

Cada interruptor debe poseer tres elementos funcionales básicos: 1 º - Disparo térmico.

2º - Disparo magnético.

3º - Mecanismo de desconexión.

DISPARO TERMICO La función del disparo térmico es proveer protección contra las corrientes de sobrecarga, que sean las producidas en un circuito eléctrico sin fallas cuando la intensidad de la corriente sobrepasa por lo menos en uno de los conductores, la intensidad admisible durante un tiempo tal, que pueda provocar deterioros en la instalación.

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Hoja Nº 2

El disparo térmico está formado por una pieza bimetálica que se flexiona al ser calentada, en relación al valor de la corriente y a su duración, actuando sobre e] mecanismo de desconexión. Por lo explicado anteriormente la protección es de acción retardada.

DISPOSITIVO MAGNÉTICO El disparo magnético actúa en forma inmediata sobre el mecanismo de desconexión en caso de un cortocicuito o pico de corriente, proporcionando una protección contra el mismo, independiente del disparo térmico.

El disparo magnético consiste, en principio, en una bobina atravesada por la corriente total del circuito, en ese caso no se produce ningún campo magnético. En caso de producirse un cortocicuito, la bobina atrae un núcleo móvil en el momento que la corriente alcanza su valor máximo predeterminado, actuando sobre el mecanismo de desconexión. Como consecuencia de esto, los contactos se abren en un muy corto período de tiempo.

MECANISMO DE DESCONEXION El disparo térmico es de acción retardada, en tanto que el. disparo magnético es de accionamiento electromagnético e instantáneo. Los dos actúan sobre el mecanismo de desconexión en forma independiente.

CAMARAS APAGACHISPAS Las cámaras apagachispas fueron diseñadas para aislar, dividir, enfriar y así extinguir al arco cada vez que los contactos interrumpen un cortocicuito. Por lo tanto, estas cámaras deben disipar los arcos producidos por la interrupción de la corriente.

Están formadas por un conjunto de placas de acero con forma de U sostenidas por material aislante. Las placas de acero dividen el arco y enfrían los gases que éste produce.

CLASIFICACIÓN Según el número de polos en: unipolar, bipolar, tripolar, tetrapolar.

CARACTERÍSTICAS DE DESCONEXION CORRIENTE NOMINAL: Es la intensidad dada como tal por el fabricante, grabada generalmente en la manija o frente de la llave, es la máxima corriente que este puede conducir continuamente sin desconectar.

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Hoja Nº 3

Parámetros de los interruptores termomagnéticos: In: Es la corriente nominal (o asignada) del dispositivo de protección.

Un: Es la tensión de servicio, este valor está directamente relacionado con la capacidad de seccionamiento y la capacidad de ruptura del interruptor.

Capacidad de Ruptura o Poder de Corte (PdCcc): Es la máxima corriente que el interruptor es capaz de interrumpir sin ser dañado, se marca en cualquier lugar del interruptor con la cifra en ampere dentro de un rectángulo.

Clase de limitación de Energía: Algunos interruptores pueden expresar su característica de limitación de energía con un número, 1, 2 o 3, marcado dentro de un cuadrado Característica de disparo instantáneo: Los PIA (Pequeños Interruptores Automáticos). que responden a la norma IEC 60898, poseen una curva común para todos ellos - protección térmica - y tres características diferentes para la actuación instantánea - protección magnética-Estas características se designan con las letras "B", "C" y "D", e indican el rango de disparo instantáneo; así, la curva "B", abarca un rango de entre 3 In hasta 5 In, la curva "C" entre 5 In hasta 10 In y la curva "D" entre 10 In hasta 20 In. Elegimos el tipo de curva de acuerdo al tipo de carga, en una primera aproximación puede decirse que las tipo "B" se emplean en circuitos IUG, las "C" en circuitos TUG o TUE y las "D" en tableros principales o cuando existen cargas fuertemente capacitivas. No obstante, debe estudiarse cada caso en particular.

CARACTERISTICAS DE DESCONEXION Los interruptores termomagnéticos poseen características de desconexión, que están adaptadas a las características de calentamiento de los conductores y por ello, la curva de disparo térmico (bimetal) es igual para todas las características establecidas según la norma UNE EN 60898.

Las características de disparo magnético (bobina), son diferentes y se eligen de acuerdo con las necesidades de utilización y según los aparatos que existan al final de la línea.

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Hoja Nº 4

Así, en la norma UNE EN 60898, se contemplan tres tipos de características cuyas aplicaciones fundamentales serían:

CURVA B: Desconecta en forma instantánea con corrientes de 3 a 5 veces la nominal. Se utilizan para protección de líneas de gran longitud y consumidores que no produzcan picos de corriente de inserción.

CURVA C: Desconecta en forma instantánea con corrientes de· 5 a 10 veces la nominal Se utilizan para protección de líneas en las que existieran distintos tipos de consumos eléctricos, inclusive iluminación.

CURVA D: Desconecta en forma instantánea con corrientes de 10 a 20 veces la nominal. Se utilizan para protección de líneas en las que existieran aparatos con puntas de arranque elevadas, por ejemplo, electroválvulas, transformadores, motores de gran potencia, capacitores, etc.

CAPACIDAD DE RUPTURA DE CORTOCICUITO

Valor que viene indicado en el frente de la llave y representa la corriente máxima que la llave puede interrumpir sin dañarse. Por ejemplo 3 KA, 6 KA, 10 KA.

CORRIENTE .DE CORTOCICUITO Sobrecorriente que aparece después a una avería que determina una conexión de impedancia despreciable entre dos puntos entre los cuales hay tensión en condiciones normales de servicio.

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Hoja Nº 5

CORRIENTE DE FUNCIONAMIENTO. Corriente a la cual los componentes deben funcionar sin daño en relación a un determinado servicio y a determinadas condiciones de ambiente.

CORRIENTE DE SOBRECARGA Sobrecorriente que ocurre en un circuito eléctricamente sano.

TENSIÓN DE AISLAMIENTO El valor más elevado entre las tensiones nominales de funcionamiento, por el cual un componente es apto a ser usado con solicitaciones de tensión especificadas.

TENSION NOMINAL Tensión existente entre los conductores en condiciones normales de funcionamiento.

SOPORTE DIN Se utiliza para el montaje de interruptores termomagnéticos, diferenciales, contactares, relés, interruptores horarios, contactores, etc. Construidos en aluminio o chapa galvanizada.

MONTAJE DE LOS INTERRUPTORES SOBRE EL SOPORTE DIN Según muestran las figuras, la colocación a los interruptores se hace enganchando la parte superior o inferior (depende de las marcas) y presionando sobre la contraria sobre el soporte. La extracción se realiza mediante la introducción de un destornillador en la ranura de la chaveta del interruptor, tirando hacia fuera con el destornillador y el interruptor.

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Hoja Nº 6

Interruptores automáticos diferenciales Los interruptores diferenciales ofrecen una protección eficaz contra los contactos indirectos o contactos con partes conductoras accidentalmente bajo tensión.

Asimismo, protegen contra los riesgos de incendio debidos a causas eléctricas, bien sea por persistentes corrientes de defecto a tierra, o por circuitos en los que, por avería o mal mantenimiento de la red de tierras, éstas adquieran una resistencia de valor muy superior a I lo especificado en las normas.

Los interruptores diferenciales de alta sensibilidad (30 mA), garantizan la seguridad en caso de no existencia de la puesta a tierra o defecto en la misma, e incluso en el caso de contacto directo.

Un interruptor diferencial está formado básicamente por: A) Transformador toroidal.

B) Relé electrómecánico.

C) Mecanismo de conexión y desconexión. O) Circuito auxiliar de prueba o test.

E) Inducido.

F) Muelle.

G) Apoyo del trinquete. 1 H) Extinción del arco eléctrico.

Los interruptores diferenciales se ofrecen en intensidades de defecto nominales de .10 mA, 30 mA, 100 mA y 300 mA. Se ofrecen en intensidades nominales de In 25 A, 40 A, y 63 A. Cuando se utilizan interruptores diferenciales, siempre tiene que ser conectado el correspondiente conductor de protección de puesta a tierra a los equipos y componentes interesados. En ese caso, solamente puede producirse un flujo de corriente a través de una persona si existe un defecto doble (defecto de aislamiento e interrupción del conductor o de la protección) o si se tocan inadvertidamente partes activas.

PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS

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Hoja Nº 7

La protección contra incendios ocasionados por cortocicuitos, está asegurada por dispositivos de protección contra sobreintensidades (interruptores termomagnéticos), La protección contra incendios ocasionados por defectos a tierra está garantizada por interruptores diferenciales; para tal fin se pueden utilizar interruptores diferenciales de 300 mA sin embargo, la acción de protección óptima se consigue con aparatos de 30 mA.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO En una instalación donde no se producen fugas a tierra, las intensidades que entran y salen del bobinado primario del transformador toroidal, son del mismo valor, pero de sentidos opuestos; por lo tanto, la suma vectorial de todas ellas es cero y no hay magnetización en el transformador toroidal.

En este caso no se produce la desconexión del interruptor diferencial.

En el caso de producirse alguna fuga, ya sea por contacto directo o indirecto, al no ser del mismo valor las corrientes que entran y salen de] bobinado primario del transformador toroidal, se produce un campo magnético que, en el bobinado secundario produce una corriente que excita al relé electromecánico; dando Jugar así a la. desconexión del interruptor diferencial.

Para que se produzca el disparo, la corriente de fuga ha de ser mayor que la corriente a que se haya calculado el interruptor diferencial y debe de estar comprendida entre el 50 % y el 100% de la intensidad diferencial nominal (sensibilidad).

En el caso de interruptores diferenciales tetrapolares, el funcionamiento es análogo. Conectado en el circuito trifásico el interruptor diferencial interviene en caso de fuga a tierra, independientemente de la distribución de cargas en cada una de las fases.

Los interruptores diferenciales puros "sin protección adicional incorporada" deben estar acompañados de la protección contra sobrecargas y cortocircuitos.

INTERRUPTORES COMBINADOS Los interruptores diferenciales con protección contra sobrecargas y cortocircuitos constituyen una unidad completa para la protección de las instalaciones contra sobrecargas, cortocircuitos y tensiones de contacto. Para poder comprobar en cualquier momento el adecuado funcionamiento del interruptor diferencial se ha previsto un dispositivo de prueba mediante el cual; y a través de una resistencia calibrada al efecto, se hace circular una intensidad por el bobinado primario del transformador toroidal, que simula una corriente real de fuga y hace disparar el interruptor.

Un indicador en el frente del interruptor indica el tipo de falla que produjo el disparo.

CONTACTOS ELECTRICOS Los contactos eléctricos entre personas y zonas bajo tensión se clasifican en indirectos y directos.

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Hoja Nº 8

CONTACTOS INDIRECTOS

Se consideran contactos indirectos los que se producen al tocar partes metálicas conductoras o elementos accidentalmente bajo tensión.

El mejor sistema de protección contra este tipo de contactos es la protección diferencial combinada con una toma de tierra apropiada.

Suponiendo una tensión de seguridad de 50 V y la utilización de un diferencial de 30 mA

CONTACTOS DIRECTOS Se produce un contacto directo cuando una persona toca un conductor o elemento eléctrico bajo tensión.

RIESGO ELECTRICO La energía eléctrica utilizada racionalmente y de acuerdo con las normas de seguridad no entraña prácticamente riesgo alguno. No obstante, la gran difusión de su utilización determina un exceso de confianza, que, en muchas ocasiones, no se corresponde con las medidas de seguridad adoptadas.

Cuando esto sucede, el accidente, con el efecto fisiológico consiguiente, entra en el terreno de lo probable,

En viviendas nos podemos encontrar con 2 disposiciones diferentes del Tablero Principal: • Un tablero principal único correspondiente a la vivienda.

• Un tablero o gabinete colectivo de medidores.

Ubicación del Tablero Principal • El mismo deberá instalarse dentro de la propiedad, a una distancia de la caja de medidor individual o del gabinete colectivo de medidores no superior a los 2 m.• los tableros principales no se instalarán en los cuartos de baño.

Pasillos y zonas libres de circulación • Delante de la parte frontal del tablero quedará un espacio libre de por lo menos 90 cm Casos Particulares Si el conductor de protección no ingresa por el TP. se podrá omitir la bornera de PAT siempre que el TP y sus canalizaciones de ingreso y egreso sean de doble aislación (CLASE II) Si el TP es de material aislante y armado como de doble aislación no es necesario colocar a tierra el riel DIN, ni las partes metálicas del tablero (cerradura, bisagras, etc].

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Hoja Nº 9

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE CABECERA En viviendas sólo se admite el empleo de interruptores automáticos con apertura por sobrecarga y cortocircuito. (IRAM 2169, IEC 60898 o IEC 60947-2) • Actúa como dispositivo de corte protección general.

• Debe seccionar al conductor neutro.

• Tetrapolar, con protección en todos los polos, en el caso de alimentación trifásica.

• Bipolar con protección en ambos polos en el caso de alimentación monofásica.

• Poseer bloqueo en posición abierta.

• Garantizar cierre y apertura simultánea de todos sus polos.

• En los gabinetes múltiples, en los cuales los interruptores principales de distintos usuarios están uno al lado del otro, se debe de colocar una placa de material aislante entre ellos.

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Hoja Nº 10

Para preservar la seguridad de las personas frente a los choques eléctricos por contacto indirecto, es imprescindible contar con un sistema que desconecte en forma automática la alimentación de la energía eléctrica. Este sistema se basa en la coordinación entre un elemento que detecta la falla, la puesta a tierra y un dispositivo que interrumpa la alimentación, el interruptor diferencial. ¿La puesta a tierra protege por sí misma al usuario de un riesgo eléctrico? ¿El interruptor diferencial protege por sí mismo al usuario de un riesgo eléctrico?

La repuesta a ambos interrogantes es no, por ese motivo deben estar presentes en toda instalación eléctrica el interruptor diferencial y el sistema de puesta a tierra de protección.

Básicamente, una correcta instalación de puesta a tierra está formada por: 1- Un electrodo, generalmente una jabalina, conforme a IRAM 2309, hincado en terreno natural y que actúa como elemento dispersor de corriente.

2- El conductor de puesta a tierra, de sección mínima 4 mm2, que debe ingresar a la instalación por el tablero o caja más próxima a la ubicación de la puesta a tierra.

3- Una cámara de inspección, en donde se realiza una conexión eficiente y segura de los elementos citados anteriormente. Esta conexión debe ejecutarse por intermedio de un tomacable o una barra de cobre.

4- El conductor de protección de sección mínima de 2,5 mm2, que recorrerá la instalación integralmente y conectará todas las masas y el tercer borne de los tomacorrientes.

5- El valor máximo de resistencia de puesta a tierra no podrá superar los 40 Ω. valor que debe ser verificado por medición.

No debe confundirse la puesta a tierra de protección, que debe ser instalada en el interior del inmueble, con la puesta a tierra de servicio, que es ejecutada por la compañía proveedora de energía eléctrica.

Con el fin de preservar los riesgos eléctricos derivados de inconvenientes en la alimentación de energía, se deben seguir estas indicaciones: Esquema de conexión a tierra (ECT) exigido para suministro en Baja Tensión = TT (La primera T significa que el neutro está conectado a tierra por la empresa distribuidora y la segunda T que las masas están conectadas a tierra en forma independiente por el usuario).

Cámara de Inspección Allí se realiza la conexión de los elementos sin aislar de la toma de tierra con el conductor de PAT aislado.

Modo de conexión: l. Barra de Cu electrolítico.

2. Tomacable (cuando se utiliza 1 sola jabalina).

• Ubicación: se aconseja en zonas no transitables y libres de obstáculos.

• A nivel de piso.

• Tendrá tapa removible.

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Hoja Nº 11

barra de tierra Pletina con perforaciones roscadas para tornillos Bornes de tierra montados sobre riel DIN. • Tendrán cantidad suficiente de bornes para conectar al conductor PAT con PE y conductores equipotenciales.

• La conexión en la barra de PAT se realizará con morsetos o por medio de terminales por compresión.

Ingreso del conductor de PAT a la instalación.

1. Por tablero principal o 2. Por la caja o tablero más cercana a la toma de tierra de la protección.

Protección de las personas y los bienes En el esquema de conexión a tierra (ECT) del tipo TT, la única posibilidad de ejecutar la protección de las personas contra los contactos indirectos por corte automático de la alimentación y en forma complementaria contra los contactos directos, es por medio de interruptores diferenciales (ID) en combinación con la puesta a tierra a través de los conductores de protección que acompañan la instalación. los ID tendrán sensibilidad de hasta 30 mA para la protección de las personas y son obligatorios en todo circuito terminal de iluminación o tomacorrientes. los interruptores diferenciales mayores a 30 mA y hasta 300 mA inclusive, podrán ser utilizados sólo para la protección contra los contactos indirectos y contra los incendios provocados por débiles corrientes de fuga a tierra, recomendándose que sean selectivos. Los ID deben protegerse contra las sobrecargas considerando que su corriente de paso sea mayor o igual a la suma de las corrientes nominales de los interruptores automáticos ubicados aguas abajo, o bien que su corriente de paso sea mayor o igual a la del interruptor automático ubicado inmediatamente aguas arriba. los ID deben protegerse además contra las corrientes de cortocircuito teniendo en cuenta que su capacidad de ruptura es reducida, siendo diez veces la corriente de paso o 500 A lo que sea mayor. Para lograr esta protección, consultar las tablas de coordinación dadas por el fabricante.

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