C
uando hay que trabajar en una instalación eléctrica o cerca de ellaen condiciones que puedan suponer algún riesgo, es preferible ha- cerlo sin tensión. La operación de conectar o desconectar debe realizarla una persona concreta autorizada para ello, y si la instalación es de alta tensión esta persona debe estar cualificada. Esto significa que posee ex- periencia y conocimientos convenientemente acreditados. Normalmen- te hay que seguir cinco pasos:• Desconectar el sector afectado, abriendo todos aquellos interrup- tores y seccionadores que sean necesarios para aislarlo de las fuentes de alimentación. Si procede, hay que descargar los condensadores con los dispositivos adecuados, comprobando que no queda ningún ele- mento que pueda actuar como generador.
• Hay que asegurarse de que el suministro no podrá retornar inad- vertidamente. Los dispositivos de maniobra deberán quedar protegidos contra cualquier conexión accidental; puede ser necesario colocar una señalización para prohibir la maniobra.
• Deberá verificarse la ausencia de tensión en todos los elementos ac- tivos. En alta tensión es preceptivo comprobar, antes y después de ve- rificar dicha ausencia de tensión, que los instrumentos utilizados para detectarla están funcionando correctamente.
• Se conectarán a tierra y se pondrán en cortocircuito aquellas par- tes de la instalación de alta tensión en las que se va a trabajar. Esto tam- bién debe hacerse en las de baja tensión, si hay algún riesgo de que re- torne la tensión accidentalmente.
• Se establecerá una señalización de seguridad para delimitar la zona de trabajo. En caso necesario los trabajadores deben protegerse del contacto accidental con los elementos próximos en tensión mediante ba- rreras, pantallas, cubiertas, vainas, etc.
Una vez finalizado el trabajo, recogidas las herramientas y retirados los trabajadores que no sean indispensables, se procederá a la reposi- ción de la tensión siguiendo la secuencia inversa. Por consiguiente:
• Se retiran las protecciones adicionales y la señalización que indica- ba los límites de la zona de trabajo.
• Se retira la puesta a tierra y en cortocircuito.
• Se retira la señalización y se liberan los dispositivos de corte. • Se cierran los circuitos para reponer la tensión.
A veces no es posible cortar el suministro. Los trabajos en tensión sólo los deben llevar a cabo trabajadores cualificados siguiendo una planifi- cación previa. El método utilizado, los equipos y los materiales deben asegurar la protección de las personas ante el riesgo eléctrico, garanti- zando en la medida de lo posible que no tocarán ningún elemento a un potencial diferente del suyo. Algunos de estos elementos actúan aislan- do de los conductores activos, por ejemplo las pértigas y las herra- mientas con mangos aislantes. Otros elementos lo que hacen es aislar los trabajadores del terreno (taburetes, alfombras, plataformas de tra- bajo, etc.). También existen equipos de protección individual (guantes, gafas y viseras, cascos, botas y chancletas, etc.).
Para más información sobre este tema puede consultarse el Real De- creto 614/2001, de 8 de junio, sobre Disposiciones mínimas para la
protección de la salud y seguridad de los trabajadores frente al ries- go eléctrico y la Guía técnica para la evaluación y prevención del riesgo eléctrico que publica el Instituto Nacional de Seguridad e Higie-
en ningún caso, pero si es mayor que el segundo y transcurre un tiempo es- pecificado (tiempo convencional) desconecta siempre. Entre ambos extremos intervienen las tolerancias de fabricación, el desgaste de los ele- mentos mecánicos, la temperatura ambiente y la evolución anterior. El dispositivo magnético determina la corriente de disparo instantáneo, el valor mínimo que provoca la desco- nexión sin un retardo intencionado. En la norma EN 60898 se definen las características típicas de los pe- queños interruptores automáticos para instalaciones domésticas y aná- logas. Todos ellos tienen una carac- terística térmica similar; cuando se produce una sobrecarga dejan cir- cular al menos durante el tiempo convencional (una hora si la corriente asignada no supera los 63 A, dos ho- ras el resto) 1,13 veces la intensidad nominal In, pero desconectan si a in- tensidad supera 1,45 veces este va- lor. El tipo C es el más común. El disparo instantáneo se produce en- tre 5 Iny 10 In. En el tipo B los lími- tes están entre 3 Iny 5In. Esto es preferible cuando la corriente de cor- tocircuito es demasiado pequeña para que actúe el disparo instantáneo del tipo C, por ejemplo en una línea muy larga o a la salida de un generador. Finalmente, el tipo D admite de 10
Ina 20In, está orientado a motores y algunos consumos que pueden exi- gir una intensidad muy elevada du- rante la puesta en marcha.
En la entrada de las instalaciones
interiores o receptoras encontramos un dispositivo parecido, el inte-
rruptor de control de potencia
(UNE 20317) que tiene entre sus funciones la de evitar que se consu- ma mayor potencia de la estipulada en el contrato de suministro. Hasta los 63 A por fase se construyen se- gún unos valores normalizados que determinan la potencia a contratar. También se fabrican con el límite de intensidad ajustable. Están destina- dos a los suministros en alta tensión y las intensidades de más de 63 A per fase. Otros interruptores se utilizan para formar parte de equipos como protección de sus circuitos internos (EN 60934).
Protección diferencial
La protección contra los contactos in- directos debe interrumpir la alimen- tación del circuito o del material pro- tegido para que no mantenga una tensión de contacto mayor de 50 V durante un tiempo que pueda poner en peligro a una persona que esté en contacto con partes conductoras si- multáneamente accesibles. Aunque las masas estén conectadas a tierra, esto no garantiza completamente que no puede producirse una caída de tensión excesiva si aparece un de- fecto de aislamiento.
Los dispositivos contra los corto- circuitos pueden proteger ocasio- nalmente contra el defecto en una masa. Pero la solución que actúa di-
rectamente contra estos problemas es la protección de corriente dife- rencial residual (EN 61008 y EN 61009). Se fundamenta en que la suma algebraica de las intensidades en el conjunto de conductores acti- vos debe ser cero; si no es así hay una fuga por un lugar inadecuado. El in-
terruptor diferencial lo detecta fá-
cilmente mediante un transforma- dor de intensidad atravesado por todos los conductores activos, su se- cundario alimenta una bobina auxi- liar y ésta, a su vez, acciona el me- canismo, con el que corta la alimentación si la diferencia entre el total de las intensidades que entran y salen supera el valor de funciona- miento. Existe además un pulsador y una resistencia con la que se si- mula un defecto. Cuando se pulsa circula una intensidad de prueba que retorna sin pasar por el transforma- dor, lo que permite comprobar que todo funciona correctamente.
En este aparato se indica el valor de la intensidad que provoca la des- conexión; es la intensidad diferen-
cial residual de funcionamiento asignada, o más brevemente, sen- sibilidad. El valor mínimo que pro-
voca la desconexión está entre el 50% y el 100 % de este valor. No se ha de confundir la sensibilidad del di- ferencial con la intensidad asignada. Esta última depende básicamente de la sección de los conductores y los terminales de conexión.
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Abril 2008 / n.º 395
INFORME
Automática e Instrumentación■ Interruptor automático de media tensión.
■ Límites de los pequeños interruptores
Los diferenciales de muy alta sen- sibilidad (6 y 10 mA) se utilizan en situaciones de alto riesgo. Más co- munes son los de alta sensibilidad (30 mA) que se instalan en viviendas, oficinas y lugares parecidos. En una red muy extensa, o con equipos que incluyen elementos de protección entre las entradas de alimentación y el conductor de protección, se ne- cesitan dispositivos de menor sensi- bilidad (100, 300, 500 mA…). Tam- bién existen relés y disparadores diferenciales, para utilizarlos con un interruptor automático.
Selectividad
Para limitar en lo posible el alcance de cualquier defecto, también para fa- cilitar las tareas de mantenimiento y la localización de averías, las insta- laciones eléctricas se subdividen en circuitos que se protegen indepen- dientemente. Para que esta estrate- gia sea efectiva deben coordinarse las protecciones. No sería muy útil que al producirse un cortocircuito se des- conectasen todas. La selectividad expresa la aptitud del conjunto para que sólo actúe aquella protección concreta que aísla el circuito donde está el problema. En baja tensión, la energía normalmente se obtiene de un transformador y se distribuye en árbol; esto se traduce en que los in- terruptores automáticos aguas aba- jo desconectan antes y con intensi- dades menores que los más próximos al origen. Las curvas de desconexión no deben superponerse en todo el margen de sobreintensidades pro- bables. En alta tensión esto puede ser bastante más complicado, ya que una línea puede recibir alimentación por varios sitios. La protección de dis- tancia se basa en la medida local de magnitudes eléctricas a partir de las cuales se deduce dónde se encuen- tra la falta. La protección diferencial se basa en la comparación de las co- rrientes entre los extremos de la sec- ción protegida o el desequilibrio en- tre circuitos en paralelo, etc. Muchos defectos son de naturaleza fugitiva (por ejemplo, una rama arrastrada por el viento puede causar un arco eléctrico momentáneo en una línea aérea), por lo que usualmente las protecciones son con reenganche. A
menudo las protecciones transmiten y reciben información entre ellas me- diante hilos piloto, onda portadora (a través de la propia red de energía), radioenlace o fibra óptica.
Seccionadores
A veces los contactos de un inte- rruptor quedan soldados o el meca- nismo tiene cualquier defecto que hace creer que está abierto cuando no lo está. Un seccionador es un dis- positivo especialmente diseñado para aislar con la máxima seguridad par- tes de un circuito (también existe otro tipo de seccionadores que se utilizan para ponerlas a tierra) A di- ferencia de un interruptor, un sec- cionador tiene el corte claramente vi- sible o utiliza algún mecanismo especialmente fiable. Además, la se- paración entre los contactos cuando está abierto es suficiente para que no pueda saltar el arco eléctrico aun- que aparezca alguna sobretensión accidental. Algunos seccionadores son a la vez interruptores, pero cuan- do esto no se indique claramente de- berá entenderse que sólo sirven para conectar y desconectar cuando no hay corriente. A menudo un seccio- nador está asociado con un inte- rruptor y entre ellos hay un encla- vamiento (un acoplamiento mecánico o eléctrico) que sólo permite ma- niobrar el seccionador cuando el in- terruptor está abierto.
Acondicionadores de red Un suministro de corriente alterna ideal entregaría siempre una tensión perfectamente sinusoidal y de am- plitud constante, pero en el mundo real hay alteraciones en la forma de onda (distorsión), desequilibrios en-
tre fases, fluctuaciones de tensión y otras anomalías. Estos defectos, que reciben el nombre de perturbacio-
nes electromagnéticas, pueden per-
judicar seriamente el funcionamien- to de los aparatos que se alimentan de la red. Algunas de estas pertur- baciones tienen su origen en causas externas (la caída de un rayo) y otras nacen en las líneas de transporte y distribución (el fallo de un aislador), pero la inmensa mayoría se debe a que no resulta fácil la coexistencia perfecta entre todos los elementos que comparten el suministro eléc- trico y unos perjudican a los otros. De aquí nació el concepto de compati-
bilidad electromagnética. Signifi-
ca que el efecto de las perturbacio- nes que unos elementos producen sobre otros no supera los límites que se han considerado aceptables. Los tres protagonistas del problema son la fuente de las perturbaciones o emi- sor, el elemento perjudicado o sus- ceptible y el acoplamiento que exis- te entre ellos. Por lo tanto, la solución puede atacarse por tres frentes: li- mitando la emisión en su origen, au- mentando la inmunidad en el ele- mento susceptible o actuando sobre el acoplamiento. Los acondiciona- dores de red se utilizan para eliminar o atenuar algunos de estos problemas en las alimentaciones de un equipo. Entre otros elementos pueden in- cluir filtros para suprimir armónicos, descargadores de sobretensiones, es- tabilizadores de tensión y sistemas de alimentación ininterrumpida (véase AeI, núm. 392).
Francesc J. Suelves
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Automática e Instrumentación
INFORME
Abril 2008 / n.º 395■ Selectividad total y parcial. La figura representa un cortocircuito a la salida del interruptor