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Espero se encuentren muy bien estimados lectores, A continuación les comparto el más reciente escrito en Tecnología Eléctrica.
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En
una instalación eléctrica residencial pueden ocurrir diversas condiciones de
defectos que si no se controlan adecuadamente pueden ser origen de situaciones
de riesgo para la instalación, la vivienda que la contiene o las personas que
la residen. Es por ello que los circuitos, equipos e instalaciones eléctricas
deben estar resguardados ante corrientes o tensiones anormales
Los
conductores y equipos utilizados normalmente en las instalaciones tienen
características que el electricista debe considerar a la hora de seleccionar la
protección según el tipo de falla que se puede presentar como:
·
Sobrecargas (larga
duración).
·
Cortocircuitos (corta
duración).
·
Fallas de aislamiento.
·
Variaciones de tensión.
Figura
1: Fallas que se presentan en las instalaciones eléctricas
Para
controlar los efectos producidos por
estas fallas se emplean distintas
medidas de protección, con el fin de evitar daños debido a la falta o mala
selección del elemento que protegerá la instalación o el equipo asociado a él.
Esto lo veremos en este escrito
Cabe
destacar que las condiciones de defecto deben eliminarse en la medida de lo
posible garantizando la coordinación (selectividad) entre los dispositivos de
protección aguas arriba y abajo del equipo que se desea proteger, esto
significa que cuando se produce un defecto en una sección de la instalación, por
lo general varios dispositivos de protección en esta ven al mismo tiempo el
defecto pero sólo uno de ellos debe actuar.
Función u objetivo principal
de una protección.
Las
protecciones deben garantizar que los límites que tienen los componentes de la
instalación no se superen nunca es decir
evitar o limitar las consecuencias destructivas o peligrosas de las sobrecargas
así como de los cortocircuitos y fallas
de aislamiento. Separando el circuito defectuoso del resto de la instalación.
¿Qué podríamos considerar para lograr la protección de la
instalación y también de los equipos y las personas?
Gracias
a los avances en la actualidad diversos fabricantes se consiguen diversos dispositivos que ofrecen una protección
adecuada para cada una de las fallas que se puedan presentar entre estos
elementos están: Los interruptores termo-magnéticos y los fusibles que protegen
a la instalación de las sobrecargas y cortocircuitos, mientras que los interruptores
diferenciales protegen a las personas en
caso de fuga a tierra y los protectores de voltaje que suprimen o desconectan
el equipo o la instalación ante variaciones de tensión.
Estos
tipos de protecciones eléctricas que podemos hallar en nuestra vivienda o
nuestro lugar de trabajo desempeñan un papel importante y vital en todo tipo de
contextos. La seguridad en proyectos
en los que la electricidad es importante debe ser un asunto tomado con extrema seriedad, más aún si nos proponemos
tratar con instalaciones eléctricas en
entornos de especial peligrosidad.
Características de los dispositivos de protección.
Los
dispositivos de protección cumplirán las condiciones generales siguientes:
- Deberán poder soportar la influencia de los agentes exteriores a que estén sometidos, presentando el grado de protección que les corresponda de acuerdo con sus condiciones de instalación.
- Los fusibles serán colocados sobre material aislante incombustible y estarán construidos de forma que no puedan proyectar metal al fundirse. Cumplirán la condición de permitir su recambio bajo tensión de la instalación sin peligro alguno. Deberán llevar marcada la intensidad y tensión nominales de trabajo para las que han sido construidos.
- Los interruptores automáticos serán los apropiados a los circuitos a proteger respondiendo en su funcionamiento a las curvas intensidad-tiempo adecuadas.
- Los protectores de tensión
deben ser apropiados según la carga a proteger y los tipos de fallas a
corregir. Ya que se debe saber si solamente se quiere interrumpir la
alimentación eléctrica cuando la tensión de la red sufre variaciones o
interrupciones de fase o neutro. Como también se quiere monitorear
constantemente la secuencia de fase, sin conectar la salida ante una eventual
inversión de esta. O desviar la mayor
cantidad posible de perturbación transitoria de la energía eléctrica de la
carga.
Protección contra sobre intensidades o sobrecargas.
Las
sobrecargas de larga duración dañan principalmente el aislamiento de los
conductores en la instalación, así como también podrían dañar los bobinados de
los motores conectados a la misma.
Los
dispositivos de protección más usados como dijimos anteriormente son el fusible
y el interruptor termomagnético.
·
El fusible actúa con una
característica que con el 1,45 veces de la corriente nominal interrumpa la
misma en menos de 60 minutos.
·
El termomagnético actúa por
una característica que hace que con 1,45 veces de la corriente nominal
interrumpa dentro de los 60 minutos de producida la sobrecarga.
Las características de los
elementos de protección (fusibles, interruptores termomagnéticos, etc.) deberán
ajustarse al criterio planteado por la IEC 898 y 947-2: Una vez determinada la
corriente del diseño Id de la instalación y elegida la sección del conductor
los valores característicos de la protección deben cumplir con las condiciones
simultáneas siguientes:
Is ≤ In ≤ Iz
If ≤ Iz x R
Is: Corriente de servicio o
diseño del conductor a proteger.
In: Corriente nominal de la
protección.
Iz: Ampacidad del conductor
a proteger.
If: Corriente de fusión del
fusible o funcionamiento de la prot. dentro de los 60 minutos de producida la sobrecarga.
Siendo:
R = 1
para los interruptores termo-magnéticos
R = 0,75 para los fusibles <
16 A
R = 0,9 para los fusibles >16 A.
Principio de la protección contra sobrecargas
·
Un dispositivo de protección
debe ser instalado en cada punto donde exista una reducción de la Corriente
admisible del circuito IZ
(una reducción de la sección del cable, una reducción debida al tipo de
instalación o al tipo de cable, etc.), en particular en el origen de cada
circuito.
·
El dispositivo de protección
debe permitir el flujo de la corriente de diseño del circuito protegido Ib
en forma indefinida.
·
El dispositivo debe
interrumpir las sobrecorrientes en un tiempo menor al dado por la
característica térmica del cable.
·
El dispositivo debe tener
una Capacidad de Interrupción o Poder de Interrupción ≥ corriente de
cortocircuito presumida en el punto donde se instale el mismo.
·
El uso de dispositivos de
protección con una Capacidad de Interrupción menor a la corriente de
cortocircuito presumida en el punto de instalación es permitido por la norma
IEC cuando se utiliza el concepto de Filiación que veremos en el punto de
Coordinación de Protecciones.
Figuras 2 y 3: Excesos de
conexiones en red Incendio
iniciado por sobrecarga
Protección contra
cortocircuitos (corta duración):
La sobrecarga de corriente de corta duración se produce
por cortocircuitos y origina corrientes de valores muy elevados y esta va
depender de la fuente y la capacidad de conducción del conductor. El valor de
la corriente puede de 5 a 100 veces la corriente nominal o más.
El fusible cuando actúa interrumpiendo dichas corrientes
es necesario remplazar al alambre del mismo y en esta acción se cometen errores
alterando la calibración correcta y permitiendo la circulación de corrientes
mucho mayores que las previstas para la protección de la aislación de los cables.
Cuando se protege con interruptor termomagnético actúa
con distintas características frente a los y una vez eliminada la falla se lo
puede reponer manteniendo la calibración original; de allí la mayor difusión
del mismo en la actualidad.
Estos dos elementos deberán ser capaces de interrumpir
esa corriente de cortocircuito, antes que se produzcan daños en los conductores
y conexiones debido a sus efectos térmicos y mecánicos.
Protección por fallas de Aislación
Las
corrientes derivadas a tierra en una instalación son producidas por fallas de
la aislación de los conductores de la misma o de las uniones hechas en cajas de
conexión de toma corrientee interruptores o los empalmes dentro de ellas o
directamente en fallas de aparatos dispositivos o maquinas conectados a la
misma.
La
energía calórica que puede desarrollar un incendio en contacto con materiales
inflamables se produce solo por algunos amperes (3 a 5). Las fallas de
aislación de cables, accesorios de líneas o productos conectados a estas pueden
originar dichos valores
.
Un
interruptor diferencial puede censar permanentemente el valor de las corrientes
de fuga para determinar si el nivel de aislación en una línea y en de superar
la corriente de fuga a tierra superiores a 30 mA interrumpe la alimentación lo
cual es ideal para prevenir incendios, por causas eléctricas
Figura
4: Representación esquemática de afectación a la persona por corrientes de fuga
Protección por variaciones de tensión.
Si la instalación eléctrica
de tu vivienda es para 120 voltios u otro según las condiciones de servicio del
país, pero este cambia a un valor por
encima o por debajo de lo establecido
Ej: 129, 99 o 85 voltios, se dice que hay se tienen variaciones de tensión.
Figura
5: Sobre-Tensión o Sobretensión
Cuando esto sucede, los electrodomésticos
u cualquier otro equipoeléctrico se puede dañar, así como la misma instalación
eléctrica.
Las razones para que ocurra
una variación de tensión en una instalación pueden serinternas o externas.
Entre las internas podemos
mencionar:
· El
tipo de cableado o la instalación son de un tamaño incorrecto.
· Conductores
demasiado extensos pueden causar también tensiones fluctuantes.
· Conexiones
flojas o corroídas en el cableado del usuario pueden crear irregularidades en
el voltaje.
Cuando se hablan de razones
externas estas tienen que ver con las fluctuaciones con origen en los sistemas
de distribución o generación de energía y estas variaciones son más catastróficas, por lo que resultan
más costosas. Entre estos podemos mencionar:
·
Sobrecarga,
provocada por la creciente demanda de energía eléctrica.
·
Infraestructura
inadecuada en la red de distribución.
· Descargas
atmosféricas (rayos), pues causan fluctuaciones en el voltaje realizando
descargas directas sobre las líneas de tensión o de forma indirecta cuando caen
cerca de las líneas eléctricas.
·
Dispositivos
de regulación de la alimentación mal ajustados o mal diseñados.
Para próximos análisis
realizaremos el procedimiento para seleccionar la protección acorde a lo que
hemos revisado en esta entrada en función de la tecnología existente y algunos
de las posibles fallas que relevantes que se puedan presentar. Esto para asegurarse
de elegir la mejor solución de protección de circuito para su diseño.
Sin embargo antes de
iniciar el proceso de selección, debemos asegurarnos de enumerar todas las características y
parámetros clave requeridos así como tener las guías de los fabricantes para
ayudarlo a reducir las opciones.
Bibliografía
consultada:
·
Canalizaciones
eléctricas 7ma Edición.
Oswaldo Penissi. Editorial Melvin Caracas Venezuela. 2001.
· Instalaciones
eléctricas industriales 6ta Edición. Joao Mamede. LTC. Brasil. 2002
Paginas
Consultadas:
