lunes, 4 de abril de 2011

Protección mediante el uso de los diferenciales


El diferencial está preparado para detectar la diferencia que hay entre la corriente de entrada y la de salida de un circuito, de manera que si esta supera la intensidad para la que está calibrado, deje fuera de servicio el circuito mediante la apertura sus contactos de potencia.



Se encarga de proteger a las personas y animales domésticos contra los contactos directos e indirectos y a las instalaciones frente a posibles incendios. Normalmente debe desconectar el circuito cuando la corriente de defecto esté entre el 50%  y el 100% de la intensidad para la cual está calibrado. 


Aunque existen diversos modelos de diferenciales en el mercado, los más comunes están formados por los siguientes componentes.

Una envolvente para proteger los elementos internos del diferencial, en la que se encuentran varias aberturas, una para la palanca de rearme del diferencial, el pulsador de test o disparo, los tornillos para la conexión de los conductores del circuito a proteger. Internamente se encuentra el circuito de potencia del mismo, con los contactos de corte, un electroimán que actúa sobre estos y el toroide, pieza fundamental sobre la que van arroyadas la bobina de detección, la o las bobinas de fase y la bobina de neutro.
 
El funcionamiento del diferencial es el siguiente, mientras no existe derivación a tierra, la corriente que pasa por la fase, genera un campo electromagnético que se transmite en el toroide, al pasar la corriente de vuelta por el neutro se genera otro campo electromagnético de las mismas características pero en sentido contrario, por lo que se anulan mutuamente, no induciéndose corriente alguna en la bobina de detección.

Cuando existe un defecto a tierra, al ser el campo electromagnético en la bobina de neutro menor que en la de fase, se genera una corriente en la bobina de detección, suficiente para alimentar el electroimán conectado en sus extremos, que actúa sobre el disparo abriendo los contactos y dejando sin servicio a la instalación.
Existe un botón de test o botón de prueba, que al pulsar alimenta una resistencia interna conectada, en uno de sus extremos a la fase pasando por el toroide y por el otro extremo al neutro sin pasar por el toroide, lo que genera una corriente en la bobina de detección que produce el disparo del diferencial.

Según la instalación a proteger se pueden usar diferentes tipos de diferenciales. Están los de tipo AC para la desconexión en casos de defectos de componente alterna, los de clase A para defectos de corriente alterna y continua, los de clase A “si” para casos de defectos de componente alterna y continua, con una inmunización reforzada frente a fugas transitorias no peligrosas, que pueden ser provocadas por los circuitos electrónicos de ordenadores, balastos electrónicos en fluorescencia, conmutaciones en la red, etc.

Cuando se trata de proteger líneas hasta 125A, se pueden usar diferenciales convencionales pero para más corriente o cuándo los cables tienen demasiada sección se suelen utilizar diferenciales con toroide separado o centralitas diferenciales, que gracias a que tienen el toroide externo, no necesita ser conectada directamente a los cables de potencia. En este caso se suelen usar contactores o bobinas de disparo acopladas a los magnetotérmicos, que son alimentados por un contacto normalmente abierto existente en la centralita diferencial.
En cuanto a sensibilidad, los valores suelen ser de 10mA, 30mA, 100mA, 300mA y 1000mA, siendo los más comunes los de 30mA y 300mA.

Pueden ser de desconexión instantánea (20ms), selectivos (60ms), retardada (150ms) o regulables, tanto en tiempo como en sensibilidad.

Según el reglamento electrotécnico en baja tensión, en su ITC-BT 24, punto 3.5 (Norma UNE 20460-4-41_412.5) sobre protección complementaria por dispositivos de corriente diferencial-residual, el uso de esta medida de protección está destinada solamente a complementar otras medidas de protección contra los contactos directos. El empleo de dispositivos de corriente diferencial-residual, cuyo valor de corriente diferencial asignada de funcionamiento sea inferior o igual a 30 mA, se reconoce como medida de protección complementaria en caso de fallo de otra medida de protección contra los contactos directos o en caso de imprudencia de los usuarios.
Cuando se prevea que las corrientes diferenciales puedan ser no senoidales (como por ejemplo en salas de radiología intervencionista), los dispositivos de corriente diferencial-residual utilizados serán de clase A que aseguran la desconexión para corrientes alternas senoidales, así como para corrientes continuas pulsantes.
La utilización de tales dispositivos no constituye por sí mismo una medida de protección completa y requiere el empleo de una de las medidas de protección como protección por aislamiento de las partes activas, protección por medio de barreras o envolventes, protección por medio de obstáculos y protección por puesta fuera de alcance por alejamiento.

Según la ITC-BT-25, tanto para la electrificación básica como para la elevada, se colocará, como mínimo, un interruptor diferencial que garantice la protección contra contactos indirectos de todos los circuitos, con una intensidad diferencial-residual máxima de 30 mA e intensidad asignada superior o igual que la del interruptor general, en caso de no ser posible este último punto, la suma de los circuitos alimentados aguas abajo nunca deberá superar dicha intensidad. Cuando se usen interruptores diferenciales en serie, habrá que garantizar que todos los circuitos quedan protegidos frente a intensidades diferenciales-residuales de 30 mA como máximo, pudiéndose instalar otros diferenciales de intensidad superior a 30 mA en serie, siempre que se cumpla lo anterior.
Se instalará como mínimo uno por cada cinco circuitos instalados.
La selectividad entre los mismos quedará garantizada de dos maneras:
Por sensibilidad amperimétrica, en la que el diferencial montado aguas arriba, debe ser un mínimo del doble del que se encuentra aguas abajo.
Cronométrica, en la que el tiempo de respuesta a un defecto de aislamiento en el diferencial aguas arriba debe estar regulado un mínimo de 1,2 veces el tiempo del que se encuentra aguas abajo.
Los parámetros a conocer de un diferencial son, número de polos, calibre (In), sensibilidad (I∆n en mA), poder de corte (I∆m en KA), etc.

Existen una serie de pruebas que se les deben realizar. Entre ellas está una, que puede realizar el usuario, por lo menos una vez al mes y es probar el disparo mediante el botón de test. Otra, para la que hace falta un comprobador es la medición de disparo, que nos dará valores tan importantes como son la tensión de contacto y el tiempo que tarda en disparar desde que se produce la corriente de fuga, prueba que se debería realizar al menos una vez al año. El no hacer estas pruebas puede llevar a que no funcione correctamente cuándo sea necesaria su intervención.

La tensión de contacto en el cuerpo humano depende de muchos factores, como pueden ser humedad de la piel, zona de contacto, superficie de contacto, los puntos de entrada y salida de la corriente, etc.
Se puede considerar como valor medio que la resistencia del cuerpo humano es de aproximadamente 2200Ω para un contacto mano-mano o mano-pié, para el 90% de la población.

Se pueden distinguir 4 zonas de relación entre el tiempo y la corriente que atraviesa un cuerpo humano sometido a una corriente de defecto. Zona AC1, AC2, AC3 y AC4. Las zonas no perjudiciales son la AC1 y la AC2. En la gráfica se puede observar que a mayor corriente de defecto, menor es el tiempo que puede estar sometido el cuerpo a la corriente. Con un diferencial común (máximo 30mA) se puede recibir una corriente de defecto durante un máximo de aproximadamente 350ms sin sufrir daño, a partir de ese tiempo ya pueden producirse daños significantes. Cómo se puede observar, para los diferenciales de 300mA, no hay tiempo necesario para que la corriente no sea perjudicial, pasando a la zona AC3. Es por eso que para proteger personas y animales domésticos se acepta un máximo de 30mA.

Normas de referencia:
UNE 20460-4-41 Instalaciones eléctricas en edificios para garantizar la seguridad contra choques eléctricos.
UNE 20572-1 Efectos de la corriente sobre el hombre y los animales domésticos.
IEC 61008, IEC 61009.

ITC-BT 24, ITC-BT 25.

2 comentarios:

Anónimo dijo...

obrepule

juganett dijo...

¿¿Mandeeee??