10 - Protecciones Sobrecarga y Cortocircuito Diferencial.pptx

Protecciones Eléctricas

1. DISPOSITIVOS DE MANIOBRA Y PROTECCIÓN

2. PROTECCIONES SEGÚN AEA 90364 Sección 771 771.17: Dispositivos de maniobra y protección Toda instalación eléctrica debe ser objeto como mínimo de medidas de protección contra las siguientes fallas eléctricas: De cumplimiento obligatorio: Protección contra fallas a tierra Protección contra contactos directos Protección contra sobrecorrientes (sobrecargas y/o cortocircuitos) b) Altamente recomendables: Protección contra sobretensiones transitorias (descargas atmosféricas, maniobras eléctricas, etc.) Protección contra sobretensiones permanentes (interrupción del conductor neutro, etc.) Protección contra subtensiones .

3. 3 Sobrecarga y cortocircuito: Su causa, el efecto y la protección. • Las fallas de sobrecarga y cortocircuito son eventos relacionados con el parámetro de la corriente eléctrica, es decir, con los amperes, y se refieren a mayor circulación de corriente que el valor nominal o el valor de diseño de los equipos e instalaciones, por lo que también se les conoce como fallas de sobrecorriente.  Su causa La sobrecarga es una falla en la que poco a poco se demanda más corriente que la habitual  El efecto En virtud de que la sobrecarga es una demanda paulatina pero creciente de la corriente eléctrica, su efecto es siempre un incremento de temperatura , ya sea en el equipo eléctrico, en los conductores de la instalación y/o en las protecciones. El incremento en la temperatura puede causar fatiga en los elementos de la instalación y disminución de su vida útil , pero también puede ser tan grande el calor que se generen incendios , si la falla de sobrecarga no se interrumpe.

4. Falla de sobrecarga La protección Para protegerse ante fallas de sobrecarga en los circuitos eléctricos se utilizan principalmente los interruptores termomagnéticos. En el interior del interruptor existe un elemento bimetálico que utiliza el efecto térmico de la sobrecarga para detectarla y mandar la apertura del interruptor para así proteger la instalación eléctrica y a sus usuario 4

5. • El elemento bimetálico del interruptor recibe ese nombre porque es un par de placas metálicas empalmadas de distinto material, por las que circula la corriente eléctrica. • Cuando la corriente es excesiva, el calor producido por la corriente de sobrecarga hace que una placa se flexione más que la otra y esa flexión es la que produce el movimiento que da paso a la apertura de la protección. • El interruptor utiliza el mismo efecto térmico de la falla de sobrecarga para acabar con ella, de tal forma que no requiere ninguna energía adicional para darnos protección 5

6. 6 Falla de cortocircuito  Su causa • El cortocircuito es una falla en la que el conductor de fase se pone en contacto directo con otra fase o con el hilo neutro del sistema eléctrico. Este contacto origina que súbitamente la corriente crezca a 10 o más veces su valor nominal. Las siguientes figuras muestran esquemas eléctricos en que se ejemplifica cómo se produce una falla de cortocircuito. Las fallas de cortocircuito son por lo general producto de daños mecánicos en los cables de conexión, contacto accidental de conductores en líneas aéreas por efecto del viento o por movimiento de los postes o bien, simplemente son errores de conexión.

7. 7 Falla de cortocircuito  El efecto En virtud de que el cortocircuito trae consigo un incremento súbito del valor de la corriente, se produce también un incremento inmediato del campo magnético asociado a esa corriente . Típicamente se producen chispas y fusión de los conductores en el lugar en que estos se unieron para provocar la falla de cortocircuito. También se puede desprender material de los conductores a causa de la corriente tan intensa. Estos elementos pueden causar a su vez que se produzca fuego en materiales consumibles o explosiones en atmósferas peligrosas. Además, los aislamientos de los conductores se calientan rápidamente y también pueden incendiarse .  La protección Para dar protección ante fallas de cortocircuito se utilizan típicamente los interruptores temomagnéticos que integran un elemento magnético que es sensible a la intensidad del campo magnético asociado a la corriente de falla. En la figura se muestra el interior del interruptor y el lugar en que se ubica el elemento magnético

8. Interruptores termomagnéticos Por esto, estos dispositivos están equipados con:  un disparador térmico que actúa durante la aparición de sobrecorrientes bajas (sobrecargas) y  de un disparador magnético para las sobrecorrientes elevadas (cortocircuitos).  De aquí, proviene el nombre de "int erruptor automático termomagnético ". 8

9. Interruptores termomagnéticos • Magnético Al circular la corriente el electroimán crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado, tiende a abrir un contacto, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. Este nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor termomagnético) y su actuación debe ser menor a los 100 ms lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción. Esta es la parte destinada a la protección frente a los cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente. 9

10. Actuación magnética 10

11. Actuación magnética El elemento magnético que se muestra en la Figura A nos permitirá entender cómo funciona esta protección. En el centro existe un conducto por el que circula la corriente eléctrica, alrededor del conductor existe un yugo de hierro que se utilizan para formar un circuito magnético. Cuando la corriente fluye en el conductor se produce un campo magnético que se conduce por el yugo, si el campo es débil como el causado por la corriente nominal, el resorte mantiene la placa superior de hierro en la parte de arriba y el entrehierro se mantiene abierto. Pero si la corriente es muy intensa, como la producida por una falla de cortocircuito, entonces el campo magnético también se vuelve muy intenso, lo que origina que la placa superior de hierro se junte con el yugo magnético inferior y se venza la fuerza del resorte. 11

12. Interruptores termomagnéticos • Térmico La otra parte está constituida por una lámina bimetálica que, al calentarse por encima de un determinado límite por efecto de la corriente que circula por ella, sufre una deformación y pasa a una posición que activa el correspondiente dispositivo mecánico y provoca la apertura del contacto. Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se eleva la corriente por conexión de aparatos o mal funcionamiento de los mismos. 12

13. Actuación térmica 13

14. 14

15. 15  Además de esta desconexión automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una desconexión.  No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito. Incluso volvería a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta con el dedo, ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y bajar la palanca

16. Los contactos disponen de una cámara apagachispas, que extingue arcos eléctricos durante el momento de apertura de estos por lo que reducen su deterioro. 16

17. Como resultado del desmantelamiento total del interruptor, obtuvimos las siguientes piezas: 17

18. Curvas de disparo • Una sobrecarga, caracterizada por un incremento paulatino de la corriente por encima de la In, puede deberse a una anomalía permanente que se empieza a manifestar (falla de aislación), también pueden ser transitorias (por ejemplo, corriente de arranque de motores). Tanto cables como receptores están dimensionados para admitir una carga superior a la normal durante un tiempo determinado sin poner en riesgo sus características aislantes. Cuando la sobrecarga se manifiesta de manera violenta (varias veces la In) de manera instantánea estamos frente a un cortocircuito, el cual deberá aislarse rápidamente para salvaguardar los bienes. 18

19. 19

20. 20

21. 21

22. 22 Interruptores termomagnéticos Por Normativa cada interruptor debe llevar de forma indeleble las siguientes indicaciones:  El nombre del fabricante o su marca de fábrica.  Tensión o tensiones nominales.  La corriente sin el símbolo “A”, precedido del símbolo de la característica de disparo instantáneo (B, C o D). Ejemplo: C25 .  La frecuencia nominal si el interruptor está previsto para solo una frecuencia.  Capacidad de corto circuito en Amperes.  El esquema de conexión.  La temperatura ambiente de referencia si es diferente de 30°C.  Grado de protección. (Solamente si es diferente de Ip20).

23. 23

24. 24

25. 25

26. 26 Criterios de selección de Interruptores Termomagnéticos Para la selección del interruptor se deben considerar los siguientes parámetros característicos:  Tensión nominal del circuito a proteger (Ue) Es la tensión a la cual el interruptor estará sometido durante su uso en la instalación eléctrica. La tensión nominal del interruptor no debe ser inferior a la tensión nominal del circuito eléctrico.  Cantidad de polos : Pueden ser unipolares, bipolares, tripolares o tetrapolares, de acuerdo al circuito involucrado.  Corriente nominal (In): Es la corriente que soporta el interruptor en forma ininterumpida con una temperatura ambiente de hasta 40°C. Los valores tìpicos de corriente nominal para este tipo de interruptores son de 3, 5, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 100 y 125 Amper.  Valor de la corriente de cortocircuito La capacidad de ruptura del interruptor deberá ser mayor o al menos igual a la corriente de cortocircuito presunta o calculada en el punto a proteger. Los valores normalizados son: 1500, 3000, 4500, 6000 y 10000 Amper .

27. 27 Criterios de selección de Interruptores Termomagnéticos Corriente nominal (In): Es la corriente que soporta el interruptor en forma ininterumpida con una temperatura ambiente de hasta 40°C;  Los valores tìpicos de corriente nominal para este tipo de interruptores son de 3, 5, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 100 y 125 Amper. Valor de la corriente de cortocircuito  La capacidad de ruptura del interruptor deberá ser mayor o al menos igual a la corriente de cortocircuito presunta o calculada en el punto a proteger.  Los valores normalizados son: 1500, 3000, 4500, 6000 y 10000 Amper.

28. Interruptor diferencial 28 El interruptor diferencial o también conocido como disyuntor diferencial, es un dispositivo electromecánico de protección, que se utiliza principalmente para evitar que las personas sufran cualquier tipo de descarga eléctrica ocasionada por alguna fuga de corriente. Este dispositivo se encarga de monitorear en todo momento la corriente de entrada con la de salida y cuando se detecta una diferencia que supera la establecida por el tipo de interruptor (por lo regular 30mA), se dispara para abrir el circuito y así proteger a la persona de un posible accidente. Podemos encontrar diferenciales de todas las clases anteriores pero con mayor o menor corriente de fuga; 6 y 10 mA: Estos se utilizan para evitar fugas principalmente en ambientes húmedos 30 mA: Son los que se utilizan para la proteger a las personas de choques eléctricos 300 y 500 mA: Sirven para evitar incendios

29. Interruptor diferencial 29

30. Clases de diferenciales Las clases de un diferencial se basan en el funcionamiento, tipos de señal que procesan; Ac: Son comunes en instalaciones domésticas y se utilizan para fugas con señales senoidales A: Detectan fugas de corriente con forma de onda senoidal y de media onda o pulsantes. F: Son utilizados para señales senoidales y de media onda o pulsantes con una señal de hasta 1KHz B: Prácticamente son los más completos ya que trabajan con ondas senoidales, pulsantes y de corriente continua.

31. Interruptores Diferenciales Super Inmunizados Los diferenciales superinmunizados son dispositivos avanzados de protección eléctrica que, además de realizar las funciones estándar de un interruptor diferencial, están diseñados para evitar disparos intempestivos causados por interferencias eléctricas o armónicos en la red. Son especialmente útiles en instalaciones donde la presencia de equipos electrónicos o sistemas de iluminación LED puede generar corrientes de fuga que los diferenciales estándar no logran manejar correctamente. Dentro de los diferenciales superinmunizados, existen varios tipos diseñados para adaptarse a diferentes necesidades específicas. Estos son: A-SI: Son diferenciales superinmunizados diseñados para instalaciones residenciales estándar. Ofrecen protección básica frente a interferencias y son adecuados para la mayoría de los hogares. F-SI: Este modelo es ideal para circuitos que alimentan dispositivos electrónicos más complejos, como motores o electrodomésticos con variadores de velocidad. A-HPI: Recomendado para entornos con alta sensibilidad eléctrica, como instalaciones hospitalarias o comerciales donde la continuidad del servicio es crucial. A-HI: Diseñados para soportar condiciones extremas, como altas temperaturas o entornos industriales exigentes. Son los más robustos y fiables de la gama.

32. Interruptor automático IEC 60947 32