PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS EN EL ESQUEMA TN

En el caso del esquema TN, la protección contra contactos indirectos se realiza mediante dispositivos de protección contra sobreintensidades.

Es imprescindible asegurarse de que el valor de la corriente de defecto Id es suficiente para disparar el dispositivo de protección en un lapso de tiempo suficientemente corto.

Los tiempos de corte de los dispositivos de protección no deben sobrepasar los valores indicados en la tabla.

Tabla 1 – ITC-BT-24 Tiempos de disparo máximos del dispositivo de protección

U0 (V) Tiempos de interrupción (s)

230 0,4

400 0,2

> 400 0,1

Corriente de defecto - Id

El principio de protección se basa en que, en un esquema TN, el fallo de aislamiento se transforma en cortocircuito fase/neutro. Por ello, la protección se realiza mediante dispositivos de protección contra sobreintensidades.

Si el valor de la corriente de defecto Id es suficientemente grande como para disparar los dispositivos de protección contra sobreintensidades (Id ≥ IA), la protección está garantizada.

Esto se traduce en la siguiente fórmula:

A

s

od I

Z

UI

Id: corriente de defecto U0: tensión nominal de la instalación entre fase y neutro. ZS: impedancia total del bucle de defecto. IA: corriente que garantiza el funcionamiento del dispositivo de

protección en el tiempo exigido. En caso de utilización de un dispositivo de corriente diferencial-residual, IA es la corriente diferencial asignada

Protección con Interruptores Automáticos

En el caso de protección mediante automáticos, es necesario asegurarse de que la corriente de defecto Id es superior al umbral de activación magnética del automático. Hay que considerar el valor de la activación más desfavorable.

Ad II

En el caso de los automáticos de caja moldeada o de bastidor metálico, se trata del valor de regulación del relé magnético, incrementado con la tolerancia de funcionamiento (20%).

En el caso de los automáticos modulares, se trata del valor máximo de la zona de activación magnética.

Automáticos de curva “B”: IA ≥ 5 · IN

Automáticos de curva “C”: IA ≥ 10 · IN

Automáticos de curva “D”: IA ≥ 20 · IN

IN: corriente nominal del automático. IA: corriente que garantiza el funcionamiento del dispositivo de protección en el

tiempo exigido. En caso de utilización de un dispositivo de corriente diferencial-residual, IA es la corriente diferencial asignada

Protección con fusibles

Hay que asegurarse de que la corriente de defecto Id haga que

efectivamente el fusible se funda en el tiempo exigido Id ≥ IA.

Esta condición se cumple si t1, tiempo de fusión del fusible para la corriente de defecto calculada Id, es inferior al tiempo t0, tiempo de corte impuesto por la norma.

Tabla 1 – ITC-BT-24: Tiempos de disparo máximos del dispositivo de protección

U0 (V) Tiempos de interrupción (s)

230 0,4

400 0,2

> 400 0,1

En el esquema TN-C, no podrán utilizarse dispositivos de protección de corriente diferencial-residual

PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS EN EL ESQUEMA TT Protección con diferenciales

En este régimen de neutro, la protección se basa generalmente en la utilización de dispositivos diferenciales.

La impedancia del bucle de defecto es elevada por la existencia de dos resistencias de tomas de tierra (RA y RB).

El valor máximo de la sensibilidad IA de los dispositivos diferenciales debe escogerse de manera que la tensión de contacto no sobrepase la tensión de contacto límite convencional U.

UIR AA

IA: sensibilidad del dispositivo diferencial RA: resistencia de la toma de tierra de las masas de

utilización. U: tensión de contacto límite convencional:

En condiciones normales: U = 50V

En condiciones especiales: U = 24V

Protección con fusibles o interruptores automáticos

La protección con fusibles o interruptores automáticos es poco utilizable en la práctica debido a que La impedancia del bucle de defecto está condicionada por la existencia de dos resistencias de tomas de tierra (RA y RB) y la necesidad de garantizar una puesta a tierra muy pequeña durante toda la vida de la instalación

Valores máximos de la toma de tierra

en función de la sensibilidad del diferencial

IA U = 24V U=50V

30mA 800 Ω 1660 Ω

100mA 240 Ω 500 Ω

300mA 80 Ω 166 Ω

500mA 49 Ω 100 Ω

1A 24 Ω 50 Ω

Ejemplo: Determinar la sensibilidad máxima que podrá tener el diferencial de la instalación de un local húmedo que tiene una toma

de tierra de 125 para que no se alcance una tensión de contacto superior a 24V.

A192,0125

24

R

UIUIR

A

AAA

Los diferenciales con sensibilidad de 10mA, 30 mA o 100 mA cumplirían con la condición anterior

PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS EN EL ESQUEMA IT

Primer defecto en el esquema IT

El interés del esquema IT reside en que con el primer defecto no existe ningún riesgo para el usuario debido a que la corriente de defecto que circula por la instalación es muy baja ya que la instalación está aislada de tierra o conectada a ella a través de una impedancia (Z) de valor suficientemente alto.

La presencia de dicho defecto deberá ser señalada por un Controlador Permanente del Aislamiento de la aislación (CPA) mediante una señal acústica o visual.

Segundo defecto en el esquema IT Cuando aparece un segundo defecto, la interrupción de la alimentación es obligatoria. Podemos abordar dos casos en función del modo de conexión de las masas:

– las masas de los receptores están siempre interconectadas a través del conductor CPN. En este caso las condiciones a aplicar son las del esquema TN

– las masas no están interconectadas y están conectadas a tomas de tierra diferentes. Las condiciones a aplicar son las del esquema TT.

Si las masas están interconectadas:

La Corriente de doble defecto provoca un cortocircuito no limitado por tomas de tierra.

Como en el esquema TN, es preciso que la corriente de doble defecto Id es suficientemente como para disparar los dispositivos de protección contra sobreintensidades (Id ≥ IA).

Siendo así podrán aplicarse las reglas de protección del esquema TN, considerando la tensión simple o compuesta (neutro distribuido o no) y una impedancia de bucle que tenga en cuenta el trayecto de la corriente de doble fallo. Esto se traduce en la siguiente fórmula:

A

s

d IZ2

UI

Id: corriente de doble defecto U: tensión entre fases si el neutro no está distribuido,

tensión entre fase y neutro si lo está. ZS: impedancia del bucle de defecto IA: corriente que garantiza el funcionamiento del

dispositivo de protección en el tiempo exigido.

Tabla 2 – ITC-BT-24:

Tiempos de disparo máximos del dispositivo de protección

U0 / U Tiempos de interrupción (s)

Neutro no distribuido Neutro distribuido

230/400 0,4 0,8

400/690 0,2 0,4

580/1000 0,1 0,2

Si las masas no están interconectadas:

Si se producen dos fallos en circuitos conectados a tomas de tierra diferentes, la corriente de doble defecto forma bucle con tierra y queda limitada por dos tomas de tierra.

En tal caso, la norma obliga a situar dispositivos diferenciales en cada grupo de masas. Su elección se realiza igual que en el caso del esquema TT.

En este esquema se debe cumplir la condición

UIR AA

IA: sensibilidad del dispositivo diferencial RA: resistencia de la toma de tierra de las masas de

utilización. U: tensión de contacto límite convencional:

En condiciones normales: U = 50V

En condiciones especiales: U = 24V

Características de los regímenes de neutro

ESQUEMA TT Principio general Ventajas Inconvenientes Comentarios Detección de una corriente de defecto con paso por tierra y corte de la alimentación mediante dispositivo de corriente diferencial.

Sencillez (pocos cálculos para la instalación)

Ampliación sin cálculo de longitudes

Corrientes de defecto débiles (seguridad contra incendio)

Escaso mantenimiento (salvo pruebas periódicas de los diferenciales)

Seguridad de las personas en caso de alimentación de aparatos portátiles o de conexión a tierra deficiente (con diferenciales de 30 mA)

Funcionamiento con fuente de Icc presuntamente reducida (grupo electrógeno)

No existe selectividad en caso de automático único en cabeza de la instalación

Necesidad de diferenciales en cada salida para poder obtener la selectividad horizontal (costo)

Riesgo de activaciones repentinas (sobretensiones)

Interconexiones de las masas a una sola toma de tierra (instalaciones extensas), o necesidad de diferencial por grupo de masas

Nivel de seguridad dependiente del valor de las tomas de tierra.

Debe preverse un pararrayos si la distribución va a ser aérea

Posibilidad de conectar la toma de tierra de la alimentación y la de las masas si hay un transformador AT/BT privado (comprobar poder de corte de los diferenciales)

Necesidad de gestionar equipos con corrientes de fuga elevadas (separación, islotes)

Importancia de la instalación y de la duración de las tomas de tierra (seguridad de las personas)

Prever comprobaciones periódicas de los valores de las tierras y de los umbrales de activación de los diferenciales.

ESQUEMA TN Principio general Ventajas Inconvenientes Comentarios

La corriente de defecto se transforma en corriente de cortocircuito interrumpida por los dispositivos de protección contra sobreintensidades. Las masas se mantienen al potencial de tierra.

Costo reducido (las protecciones se utilizan para las corrientes de defecto y las de sobreintensidades)

La toma de tierra no influye en la seguridad de las personas

Baja susceptibilidad a las perturbaciones (buena equipotencialidad, neutro conectado a tierra)

Poco sensible a corrientes de fuga elevadas (aparatos de calefacción, de vapor, informáticos).

Corrientes de defecto elevadas (generación de perturbaciones y riesgos de incendio, especialmente en TN-C)

Necesidad de cálculos de línea precisos

Riesgos en caso de ampliaciones, renovaciones o utilizaciones no controladas (personal competente).

La comprobación de las condiciones de protección debe efectuarse: - en el diseño (cálculo) - a la puesta en marcha - periódicamente - en caso de modificación de la

instalación

La comprobación práctica requiere un material de ensayo específico (medición de la Icc en extremo de línea)

El uso de diferenciales permite limitar las corrientes

de defecto (comprobar el poder de corte) y disminuir los riesgos no previstos por los cálculos (rotura de conductores de protección, longitudes de línea con cargas móviles…).

ESQUEMA IT Principio general Ventajas Inconvenientes Comentarios La limitación de la corriente de 1º defecto a un valor muy bajo, disminuye el incremento de potencial de las masas. Por lo tanto, no hay necesidad de corte.

Continuidad del servicio (sin cortes en la 1º defecto)

Corrientes de 1º defecto muy bajas (protección contra incendio)

Corriente de defecto poco perturbadora

Funcionamiento con fuentes de Icc presuntamente reducida (grupo electrógeno)

Alimentación de receptores sensibles a corrientes de defecto (motores).

Costo de la instalación (neutro protegido, CPA, protección sobretensiones)

Costo de explotación (personal competente, localización de defectos)

Sensibilidad a las perturbaciones (mala equipotencialidad con tierra)

Riesgos en el 2º defecto: - sobreintensidades de

cortocircuito - perturbaciones (incremento del

potencial de tierra) - aparición de una tensión

compuesta (si el neutro está distribuido)

La señalización del 1º defecto es obligatoria y debe buscarse inmediatamente

Teniendo en cuenta sus riesgos, debe evitarse la situación de 2º defecto

Protección con pararrayos indispensable (riesgo de incremento del potencial de tierra)

Es aconsejable limitar la extensión de las instalaciones IT a lo estrictamente necesario.

Regímenes de neutro aconsejado

Según naturaleza y características de la instalación

Esquema aconsejado

Según naturaleza y características de los receptores Esquema

aconsejado

Red de distribución pública

Red extensa con tomas de tierra mediocres

Alimentación con transformadores de baja Icc

Grupo electrógeno (instalación temporal)

Red por líneas aéreas

TT

Numerosos aparatos móviles o portátiles

Instalaciones con frecuentes modificaciones

Instalaciones de faena

Instalaciones antiguas

Locales con riesgo de incendio

TT

Red perturbada (zona con rayos)

Red con corrientes de fuga importantes TN

Equipos electrónicos informáticos

Equipos con auxiliares (máquinas-herramienta)

Equipos de mantenimiento (puentes-grúa, grúas…)

Aparatos con débil aislamiento (aparatos de cocción, de vapor…)

TN-S

Grupo electrógeno (alimentación de seguridad)

Grupo electrógeno (alimentación temporal) TN-S

IT

Locales con riesgo de incendio

Instalaciones de control de mando con numerosos sensores

Instalaciones con requisitos de continuidad (médicas, bombas, ventilación…)

Aparatos sensibles a las corrientes de fuga (riesgo de destrucción de bobinados)

IT