“Instalaciones Eléctricas I”
Dispositivos de protección. NP 5 a) Disyuntores termomagnéticos Los interruptores automáticos termomagnéticos, denominados comúnmente disyuntores termomagnéticos, se emplean en la protección combinada contra sobrecargas y cortocircuitos de conductores y aparatos receptores.
Disyuntor Termomagnético
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La protección contra sobrecargas se efectúa a través de una lámina bimetálica (0) que acciona un mecanismo de maniobra (1) que abre el interruptor (2) cuando el calentamiento es excesivo.
Esta protección se denomina de tiempo inverso, es decir, a mayor intensidad, menor tiempo de disparo debido a la rápida apertura del contacto por la actuación del bimetal. La protección contra cortocircuitos se realiza a través de una bobina (n) que atrae a una armadura (3) cuando la intensidad de cortocircuito sobrepasa un valor múltiplo de la corriente nominal, actuando sobre el mecanismo de maniobra (1).
“Diseño de Instalaciones Eléctricas”
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Selección de los disyuntores termomagnéticos: Las características principales a tener en cuenta en la selección de los disyuntores TM son: La intensidad nominal: se entiende por intensidad nominal de una TM a la corriente para la cual fue fabricada. - El poder de corte o corriente de cortocircuito: que es la corriente de cortocircuito que el aparato puede cortar para las condiciones nominales de tensión, frecuencia y un valor determinado del factor de potencia. - La característica tiempo/corriente: que representa los límites mínimo y máximo entre los cuales puede operar la TM.
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Las características más importantes para la selección de los disyuntores termomagnéticos son: 1. La corriente nominal 2. La tensión de trabajo. 3. La capacidad de ruptura. 4. Los límites de regulación (si los tiene). 5. El número de polos. Tipos Tipo H (B): dispara para 2-3 veces la corriente nominal. Usados en los circuitos de control, conductores de gran longitud y generadores. Tipo L (C): dispara para 3-5 veces la corriente nominal. Usados en la protección de conductores. Tipo G (D): dispara para 10-20 veces la corriente nominal. Usados en la protección de transformadores y motores, pues soportan las elevadas corrientes de arranque. Circuito de control: son circuitos que controlan la conexión o desconexión de los receptores eléctricos.
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Tipos de Disyuntores Termomagneticos
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Curvas características medias “intensidadtiempo” de los disyuntores termomagnéticos.
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Dispositivos de protección por corriente diferencial-residual. NP 6.3.3.2 b) Interruptor diferencial Según la NP será de uso obligatorio. Los dispositivos de protección diferencial son los encargados de detectar las corrientes de defecto en una instalación eléctrica, al producirse un fallo en el aislamiento o un contacto accidental de una persona a una parte conductora energizada. Como se puede apreciar en el esquema de un interruptor diferencial, básicamente este dispositivo está formado por un interruptor (1), un núcleo toroidal (2) y un arrollamiento auxiliar (3).
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En condiciones normales, y según la ley de corriente de Kirchoff,
la intensidad uno (I1) es igual a la intensidad dos (I ), por tanto, y 2 por tener sentidos contrarios sus efectos magnéticos sobre el arrollamiento se anulan mutuamente, resultando una tensión
inducida nula en el mencionado arrollamiento. Cuando en el circuito a proteger se produce una corriente de defecto “Id” la igualdad entre I e I desaparece, dando como resultado una 1 2 tensión inducida en el arrollamiento auxiliar que provoca el disparo (apertura) del interruptor.
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Este aparato solo actúa cuando existe una fuga de corriente, no protege al circuito contra sobre corrientes ni corto circuito. Calibres: Protección de personas: 15 a 30 mA / 30 ms. Protección contra riesgos incendio: 500 mA / 30 ms. No ofrece seguridad a las personas.
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Disyuntor Diferencial Este aparato tiene incorporado tres dispositivos de protección: - Protección contra corriente de fuga: a partir de cierto valor de fuga de corriente el disyuntor dispara, esta definido por su sensibilidad. - Protección contra sobre corriente: si la corriente que circula por él es mayor a la su valor nominal, el aparato dispara en un tiempo inversamente proporcional a la sobre corriente. - Protección contra corto circuito: este aparato abre el circuito en forma casi instantánea, este accionamiento está limitado por el poder de corte que posee.
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Dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias (DPS). NP 6.3.5 Según la NP 202896 será de uso obligatorio el DPS Las sobretensiones de origen atmosférico e industrial provocan fuerte irradiación electromagnética que se propagan por largas distancias a través de las redes de baja y media tensión produciendo con frecuencia la destrucción de equipos eléctricos conectados o cercanos a la red. Los descargadores de sobretensión transitoria protegen a los equipos eléctricos de este destructivo fenómeno de alta ocurrencia en Paraguay. Están constituidos por varistores que ofrecen una operación simple y confiable al tiempo de ser razonablemente económicos en comparación con otras soluciones.
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Funcionamiento del Descargador El descargador es un dispositivo que limita las sobretensiones transitorias de la red desviando a tierra la sobrecorriente y reduciendo de esta forma la sobretensión en la instalación a valores tolerables por los equipos eléctricos. La figura 1 muestra el funcionamiento típico de un descargador.
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Si la tensión aplicada es inferior a la Tensión de Cebado Vc, el descargador se comporta como un circuito abierto siendo la corriente de fuga del orden de 200uA. Si se sobrepasa Vc, el descargador conduce a tierra una corriente de valor elevado. Si esta corriente no supera In la tensión entre bornes del descargador queda limitada a Vp o nivel de tensión de protección. Pasado un tiempo relativamente corto después del cebado, la corriente de descarga disminuye hasta anularse, momento en que el varistor se recupera y se restituye la tensión de red. El descargador queda entonces en condiciones de seguir operando. Si la corriente supera Imax el valor de la tensión se eleva por encima del nivel de protección y se produce la destrucción del descargador.
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Selección del Descargador Para una adecuada selección de un descargador deberán tomarse en cuenta los equipos a proteger y los riesgos de exposición de la instalación a descargas atmosféricas. La tabla 1 siguiente describe la capacidad de resistencia a sobretensiones transitorias de los equipos eléctricos más comunes:
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Los riesgos de exposición de una instalación a descargas atmosféricas dependen del nivel ceráunico del lugar (indicador de la cantidad de descargas atmosféricas), del tipo de red que la alimenta (subterránea o aérea) y de la ubicación de la instalación en relación a construcciones vecinas (total o parcialmente rodeada por edificios, a campo abierto o en una elevación).
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La tabla 2 siguiente muestra los valores típicos de los descargadores. En ciertos casos es necesaria la instalación de varios descargadores en cascada para asegurar la conducción de elevadas corrientes de descarga y a la vez mantener niveles de protección compatibles con los equipos eléctricos a ser protegidos.
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Instalación de Descargadores Los descargadores son montados en los tableros de distribución de la instalación a ser protegida. En el caso de producirse corrientes de descarga superiores a Imax, el descargador se destruye quedando en cortocircuito en forma permanente. Por este motivo los descargadores deben ser conectados a los conductores activos a través de un disyuntor termomagnético asociado. Si la instalación cuenta con dispositivos de protección diferencial, es recomendable que los descargadores sean instalados aguas arriba de los interruptores diferenciales.
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Instalación de Descargadores
Instalación con protección
Instalación del DPS con Interruptor Diferencial
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Uso y localización de los DPS. NP 6.3.5.2.1 La disposición de los DPS debe respetar los siguientes criterios: a) Cuando el objetivo fuera la protección contra sobretensiones de origen atmosférico transmitida por la línea externa de la alimentación, así como la protección contra sobretensiones de maniobras, los DPS deben ser instalados junto al punto de entrada de la línea en la edificación o en el tablero de distribución principal, localizado lo más próximo posible del punto de entrada, o b) Cuando el objetivo fuera la protección contra sobre tensiones provocadas por descargas eléctricas atmosféricas directas sobre la edificación o en sus proximidades, los DPS deben ser instalados en el punto de entrada de la línea de la edificación.
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Fig. 13 Instalación de los DPS en el punto de entrada o en el tablero de distribución. NP 6.3.5.2.2
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Notas NP 6.3.5.2.2 a) La conexión a la Barra de Equipotencialización Principal (BEP) o a la barra PE depende de donde exactamente serán instalados los DPS y de como la BEP es implementada en la práctica. Así, la conexión será a la BEP cuando: - La BEP se sitúe aguas arriba del tablero de distribución principal (con la BEP localizada, como debe ser, lo más próximo posible del punto de entrada de la línea en la edificación) y los DPS fueran instalados, entonces, junto a la BEP, y no en el tablero; o
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- Los DPS fueran instalados en el tablero de distribución principal de la edificación y la barra PE del tablero asuma la función de la BEP. Por consecuencia, la conexión será en la barra PE, propiamente dicha, cuando los DPS fueran instalados en el tablero de distribución y la barra PE del tablero no asuma la función de la BEP. b) La hipótesis establece un esquema que entra TN-C y que continúa dentro de la instalación TN-C, o que entra TN-C y luego pasa a TN-S. El neutro de entrada, necesariamente PEN, debe ser conectado a tierra en la BEP, directa o indirectamente. El paso del esquema TN-C a TN-S, con la separación del conductor PEN de llegada en conductor neutro y conductor PE, seria realizada en el tablero de distribución principal (globalmente, el esquema es TN-C-S).
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Instalación de los DPS en el punto de entrada o en el tablero de distribución principal. NP 6.3.5.2.2 Cuando los DPS fueran instalados, conforme se indica en 6.3.5.2.1, junto al punto de entrada de la línea eléctrica en la edificación o en el tablero de distribución principal, lo más próximo posible del punto de entrada, ellos serán dispuestos mínimamente como se indica en la figura 13. Conexión de los DPS en puntos a lo largo de la instalación. NP 6.3.5.2.3 Serán conectados de la siguiente forma: a) En esquema TN-S, esquema TT y esquema IT con neutro: • Entre fase y PE, y entre neutro y PE (esquema de conexión 2), o • Entre cada fase y neutro, y neutro y PE (esquema de conexión 3) a) En circuitos sin neutro, cualquiera sea el esquema: • Entre cada fase y PE (esquema de conexión 1) a) En esquema TN-C • Entre cada fase y PE (PEN) (esquema de conexión 1)
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Conductores de conexión del DPS. NP 6.3.5.2.9 La longitud de los conductores destinados a conectar el DPS (conexiones fase-DPS, neutro DPS, DPS-PE y/o DPS-neutro, dependiendo del esquema de conexión) debe ser lo mas corto posible, sin curvas o lazos. De preferencia, la longitud total, como se ilustra en la figura a, no debe exceder 0,50 m. Si la distancia a + b indicada en la figura a no pudiera ser inferior a 0,50 m, se puede adoptar el esquema de la figura b. En términos de sección nominal, el conductor de las conexiones de DPS-PE, en el caso de DPS instalados en el punto de de la entrada de la línea eléctrica en la edificación o en sus proximidades, debe tener sección como mínimo de 4 mm2 en cobre o equivalente.
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Conductores de conexión del DPS. NP 6.3.5.2.9 Cuando este DPS fuera destinado a la protección contra sobretensiones provocadas por descargas atmosféricas directas sobre la edificación o en sus proximidades, la sección nominal del conductor de las uniones DPS-PE debe ser como mínimo de 16 mm2 en cobre o su equivalente. Para la protección en líneas de señal de telefonía ver NP 6.3.5.3
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Longitud máxima total de los conductores de conexión del DPS. Las conexiones del DPS deben ser las más cortas y rectilíneas posibles.
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Protección contra choques eléctricos y compatibilidad entre los DPS y dispositivos DR. NP 6.3.5.2.6 Deben ser atendidas las prescripciones a) y b) siguientes: a) Ninguna falla del DPS, aunque sea eventual, debe comprometer la efectividad de la protección contra choques proveído a un circuito o a la instalación; b) Cuando los DPS fueran instalados junto al punto de entrada de la línea eléctrica en la edificación o en el tablero de distribución principal, lo mas próximo posible del punto de entrada, y la instalación fuera ahí dotada de uno o mas dispositivos DR, los DPS pueden ser posicionados aguas arriba o aguas abajo de (los) dispositivo(s) DR, respetando las siguientes condiciones:
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- Cuando la instalación fuera TT y los DPS fueran posicionados aguas arriba de los dispositivos DR, los DPS deben ser conectados conforme al esquema 3 de la figura 13. - Cuando los DPS fueran posicionados aguas abajo del (los) dispositivo(s) DR, estos dispositivos DR, sean ellos instantáneos o temporizados, deben soportar corrientes de impulso, como mínimo de 3 kA (8/20 µs).
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Tableros de distribución. NP 6.5.4 Los tableros de distribución son considerados como conjuntos de protección, maniobra y comando.
Se deben respetar las siguientes distancias mínimas: a) Entre partes activas desnudas de polaridades distintas: 10 mm. b) Entre partes activas desnudas y otras partes conductoras (masas, coberturas): 20 mm.
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La distancia especificada en b) debe ser aumentada a 100 mm cuando los tableros posean aberturas cuya menor dimensión este entre 12 mm y 50 mm. En los tableros de distribución, deben ser previstos espacios de reserva para ampliaciones futuras, con base al número de circuitos con que el tablero fuera efectivamente equipado, conforme la tabla 59.
Tabla 59. Tableros de distribución - Espacios de reserva.
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NP 6.5.4.8; los conjuntos, en especial los tableros de distribución, se deben instalar en locales de fácil acceso y ser provistos de identificación del lado externo, legible y de no fácil remoción. NP 6.5.4.9; Todos los componentes de un conjunto deben ser identificados, de tal forma que la correspondencia entre el componente y el circuito relacionado pueda ser rápidamente reconocida. Esta identificación debe ser legible, indeleble, posicionada de forma a evitar cualquier riesgo de confusión y, además de esto, corresponder a la notación adoptada en el proyecto (esquemas y demás documentos). NP 6.5.4.10; los tableros de distribución destinados a instalaciones residenciales y similares se deben entregar con la siguiente advertencia:
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ADVERTENCIA 1. Cuando un interruptor automático o fusible actúa, desconectando algún circuito o a toda la instalación, la causa puede ser una sobrecarga o un cortocircuito. Desconexiones frecuentes son señal de sobrecarga. Por esto, NUNCA cambie sus interruptores automáticos o fusibles por otros de mayor corriente (mayor amperaje) simplemente. Como regla, el cambio de un interruptor automático o fusible por otro de mayor corriente requiere, antes, el cambio de conductores eléctricos, por otros de mayor sección.
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2. De la misma forma, NUNCA desactive o remueva la llave automática de protección contra choques eléctricos (interruptores diferenciales), aun en caso de desconexión sin causa aparente. Si las desconexiones fueran frecuentes y, principalmente, si las tentativas de reconectar la llave no tuviesen éxito, lo que significa, muy probablemente, que la instalación eléctrica presenta anomalías internas, que solamente pueden ser identificadas y corregidas por profesionales calificados. La desactivación o remoción de la llave significa la eliminación de la medida protectora contra choques eléctricos y riesgo de vida para los usuarios de la instalación.