Instalaciones Industriales - U2-A2 - Elementos de Protección de Las Instalaciones Eléctricas

8/19/2019 Instalaciones Industriales - U2-A2 - Elementos de Protección de Las Instalaciones Eléctricas

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL AVELLANEDA

Instalaciones Industriales

Elementos de Protección de las InstalacionesEl ctricas

Unidad ! " A#unte !

Pro$esor% In&' Fernando Al(erto Caccia)illani'

A*udante% In&' +at,as Pa(lo -&na..i +aio'

A*udante% Antonio Duarte'

Re)% A


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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL / FACULTAD REGIONAL AVELLANEDA

INSTALACIONES INDUSTRIALES

Elementos de Protección de las Instalaciones El ctricas P0&ina ! de 1

Instalaciones IndustrialesElementos de Protección de las Instalaciones Eléctricas

Protecciones de baja tensiónResumen:

En este resumen se descri(en las caracter,sticas &enerales de los di$erenteselementos de #rotección 2ue se utili.an en las instalaciones el ctricas de (a3a tensión'

Desarrollo: Toda instalación el ctrica de(e estar #ro)ista de una serie de #rotecciones 2ue la

4a&an se&ura5 tanto desde el #unto de )ista de sus conductores * a#aratos el ctricosconectados5 como de los (ienes * las #ersonas 2ue )an a relacionarse con ella'

E6isten )arios ti#os de #rotecciones 2ue #ueden 4acer 2ue una instalaciónel ctrica est com#letamente res&uardada ante cual2uier $alla o anormalidad de$uncionamiento7 #ero 4a* tres 2ue de(en utili.arse en cual2uier clase de instalación de(a3a tensión% de alum(rado5 domiciliaria5 de $uer.a motri.5 de distri(ución5 etc tera' Lasmismas son las si&uientes%

• Protecciones contra cortocircuitos'• Protecciones contra so(recar&as'• Protecciones contra contactos accidentales * $allas a tierra'

Por su #arte5 los elementos de #rotección #ermiten detectar condicionesanormales de8nidas e interrum#ir la alimentación el ctrica al circuito (a3o $alla' Estainterru#ción #uede reali.arla el mismo elemento de #rotección o ser e3ecutada #or elelemento de manio(ra al cual est0 )inculado'

9' Protecciones contra cortocircuitos

En #rinci#io ca(e aclarar 2ue en una instalación el ctrica se #roduce uncortocircuito al a#arecer una im#edancia mu* reducida entre #untos destinados a estar a#otenciales di$erentes durante el ser)icio normal'

Esto 4ace 2ue la corriente de cortocircuito tome )alores mu* ele)ados res#ecto dela corriente nominal en )irtud de la Le* de O4m5 con lo cual #eli&ra la inte&ridad de losconductores * e2ui#os5 de(ido al calor 2ue dic4a corriente &enera #or e$ecto :oule5 lo2ue &eneralmente conduce a un incendio'

En la #r0ctica5 la corriente #roducida #or un cortocircuito 2ueda limitada #or laim#edancia de los #ro#ios conductores 2ue5 aun2ue mu* #e2ue;a5 nunca es cero'Se&'• Interru#tores autom0ticos termoma&n ticos'

9'9' FusiblesEl cortacircuito $usi(le5 o sim#lemente $usi(le5 (0sicamente est0 $ormado #or unal0mina o alam(re cali(rado5 2ue se denomina elemento $usi(le5 contenido en uncartuc4o $usi(le remo)i(le * em#la.ado en una (ase o so#orte #orta$usi(le5 2ue lo#ermite conectar en serie con el circuito a #rote&er'

UNIDAD ! APUNTE ! ELA?% In&' CACCIAVILLANI REV' ING' -GNA@@I


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Elementos de Protección de las Instalaciones El ctricas P0&ina de 1

El elemento $usi(le tiene un menor #unto de $usión 2ue los restantes conductoresde la instalación #rote&ida5 * se coloca a la entrada del circuito a #rote&er5 de manera2ue al aumentar la corriente #or e$ecto de un cortocircuito5 sea la #rimera #arte en$undirse' Una )e. interrum#ida la corriente5 el resto del circuito *a no su$rir0 da;oal&uno'

Anti&uamente los $usi(les eran sim#les 4ilos 8nos de co(re o #lomo5 colocados alaire5 lo cual ten,a el incon)eniente de 2ue al $undirse salta(an #e2ue;as #art,culasincandescentes5 dando lu&ar a otras a)er,as en el circuito'

Actualmente el elemento $usi(le suele estar $ormado #or un 4ilo 8no de co(re oaleación de #lata5 o (ien una l0mina del mismo metal #ara $usi(les de &ran corriente5colocados dentro de unos cartuc4os cer0micos llenos de arena de cuar.o5 con lo cual see)ita la dis#ersión del material $undido' Los cartuc4os $usi(les son #roteccionesdesec4a(les5 #ues cuando uno se $unde5 se lo de(e cam(iar manualmente #or otro en(uen estado'

Como la o#eración de los $usi(les de#ende de la &eneración de calor #or e$ecto :oule5 se o(tiene una caracter,stica de $usión intensidad/tiem#o del ti#o in)ersamente#ro#orcional5 de manera 2ue ante una ele)ada corriente o#era en un tiem#o mu*reducido5 * ante una corriente li&eramente su#erior a la nominal o#era en un tiem#o m0s#rolon&ado'

Para la me3or #rotección de los di$erentes ti#os de circuitos 2ue #uede 4a(er enuna instalación5 los cartuc4os $usi(les se constru*en con distintas t cnicas deen$riamiento o ra#ide. de $usión'

As,5 #ara de8nir la clase de utili.ación de los $usi(les se utili.a una a(re)iatura(0sica de dos letras' La #rimera es min se usan es#ecialmente #ara la #rotección demotores5 de(ido a 2ue so#ortan los #icos de corriente 2ue estos a(sor(en en elarran2ue' Su nom(re #ro)iene de 2ue )an acom#a;ados de otros elementos de#rotección5 como #or e3em#lo los rel s t rmicos'

Los $usi(les lentos &eneralmente se usan #ara la #rotección de redes a reas dedistri(ución5 #ues no son a$ectados #or los cortocircuitos moment0neos 2ue los 0r(oles oel )iento #ueden 4acer entre los conductores5 mientras 2ue los $usi(les r0#idos seutili.an 4a(itualmente #ara la #rotección de redes de distri(ución con ca(lessu(terr0neos'

a* 2ue en$ati.ar 2ue nunca de(e de em#learse el ti#o a+ como #roteccióncontra so(recar&as5 *a 2ue stos5 como se di3o5 est0n dise;ados es#ecialmente #ara la#rotección contra cortocircuitos de los motores el ctricos'

Un as#ecto 2ue no de(e ol)idarse al seleccionar un $usi(le #ara una instalacióndeterminada5 es 2ue su ca#acidad de ru#tura no de(e ser in$erior a la calculada en su#unto de utili.ación a la tensión nominal'

9'!' Interruptores automáticos termomagnéticos Estos dis#ositi)os com(inan caracter,sticas de manio(ra * #rotección en un soloa#arato5 (rindando #rotección tanto contra cortocircuitos como contra so(recar&as5#udiendo reem#la.ar a los $usi(les5 con la )enta3a de 2ue no 4a* 2ue cam(iarlos7 #ues



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cuando se desconectan de(ido a una so(recar&a o un cortocircuito5 se #ueden re#onermanual o el ctricamente * se&uir $uncionando'

En estos interru#tores5 la descone6ión #or corrientes de cortocircuito se reali.a atra) s de un dis#arador electroma&n tico #r0cticamente instant0neo cuando lascorrientes son de mu* ele)ada intensidad $rente a los )alores nominales'

Para esta acción se utili.a un electroim0n 2ue li(era el mecanismo de descone6iónante la circulación de la corriente de $alla5 de(i ndose dis#oner c0maras de e6tinción dearco de dise;o mu* estudiado #ara el mane3o * control del arco deri)ado de talesintensidades'

La descone6ión #or corrientes de so(recar&a se e$ect * como interru#tor de res#aldo'

La elección de un ti#o #articular #uede de#ender de los distintos re&lamentos deinstalación el ctrica'



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Otra caracter,stica a tener en cuenta5 #ara seleccionar un interru#tortermoma&n tico5 es su ca#acidad de ru#tura5 2ue #uede ser distinto dentro de un mismoti#o de cur)a de descone6ión' Los )alores de $a(ricación m0s normales de la corrientem06ima 2ue #ueden cortar5 ante un cortocircuito5 son% 95 7 7 5 7 7 9H7 !H7 * ! A'

!' Protecciones contra sobrecargasSe denomina so(recar&a a la circulación de una corriente de )alor su#erior a la

nominal de un circuito5 #udiendo ori&inarse #or circuitos su( dimensionados o #or unademanda e6cesi)a de car&a'

Todas las instalaciones de(en #rote&erse contra las so(recar&as5 *a 2ue #uedendar lu&ar a la de&radación * #osterior destrucción total de las aislaciones de una red o deun e2ui#o conectado a ella' Una so(recar&a no #rote&ida suele conducir a uncortocircuito'

Se&• Interru#tores autom0ticos termoma&n ticos• Rel s t rmicos

Para los circuitos dom sticos5 de alum(rado * #ara #e2ue;os motores5 se suelenem#lear los dos #rimeros5 al i&ual 2ue #ara los cortocircuitos5 siem#re * cuando se utiliceel ti#o * la cali(ración a#ro#iada al circuito a #rote&er'

Por el contrario #ara los motores tri$0sicos se suelen em#lear los denominadosrel s t rmicos5 cu*a construcción5 $uncionamiento * utili.ación son seme3antes aldis#arador t rmico de un interru#tor termoma&n tico'

' Protecciones contra contactos accidentales y fallas a tierra En #rinci#io con)iene recordar (re)emente los e$ectos #eli&rosos de la corrienteel ctrica so(re el cuer#o 4umano5 2ue #ueden lle&ar a #roducir la muerte de una#ersona5 #or las causas si&uientes%

• Parali.ación del cora.ón• Inmo)ili.ación de los m• Car(oni.ación de los te3idos• Electrólisis de la san&re =solamente en c'c'>5 etc tera

Aun2ue las distintas #ersonas reaccionan de manera di$erente ante una mismacorriente5 * de#endiendo de las condiciones del momento5 #odemos decir 2ue lacorriente el ctrica em#ie.a a ser #eli&rosa cuando circulan m0s de ! mA #or el cuer#o4umano'

Se 4a com#ro(ado 2ue la resistencia del cuer#o 4umano5 con #iel sana * seca5de#ende de la tensión 2ue se le a#li2ue5 #udiendo )ariar entre !' HH * 9HH'HHH O4m'Esta resistencia tam(i n disminu*e de(ido a la 4umedad5 la trans#iración5 las 4eridas

su#er8ciales5 al aumentar la masa muscular de las #ersonas5 etc' Tam(i n se sa(e 2ue la corriente el ctrica de alta $recuencia de3a de ser #eli&rosa#ara el cuer#o 4umano =a #artir de unos J'HHH . a#ro6imadamente>5 * #or tal moti)o se#uede em#lear en electromedicina'



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De(ido a todo lo e6#uesto anteriormente5 cuando se 4acen c0lculos so(re lase&uridad contra electrocución5 se considera 2ue la resistencia del cuer#o 4umano es de9'HHH O4m en am(ientes 45 con el 8n de conse&uir una unión con la menor resistencia el ctrica #osi(leentre las masas * la tierra' Con esto se consi&ue 2ue en la instalación no #uedana#arecer tensiones #eli&rosas entre masas * tierra'

Con la #uesta a tierra se (usca 2ue las corrientes de $alla a tierra encuentren uncamino m0s $0cil5 2ue el 2ue o$recer,a el cuer#o de una #ersona 2ue tocara la carcasamet0lica (a3o tensión'Por tanto como la red de tierra tiene una resistencia muc4o menor 2ue la del cuer#o



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Elementos de Protección de las Instalaciones El ctricas P0&ina J de 1

4umano5 la corriente de $alla circular0 #or la red de tierra5 en )e. de 4acerlo #or elcuer#o de la #ersona'

En las instalaciones industriales de(en reali.arse tomas de tierra inde#endientes#ara% las masas met0licas de los a#aratos el ctricos5 #ara la cone6ión de los neutros delos trans$ormadores de #otencia * #ara la cone6ión de los descar&adores o #ararra*os'

Por su #arte5 en las instalaciones domiciliarias en &eneral se conectar0n a la tomade tierra%

• Las instalaciones de #ararra*os• Las instalaciones de antenas5 tanto de TV como de F+• Los tomacorrientes * las masas met0licas de (a;os * cocinas• Las instalaciones e3ecutadas con tu(os met0licos de% a&ua5 cale$acción * &as5 as,

como calderas5 de#ósitos5 instalaciones de ascensores * montacar&as5 * en&eneral todo elemento met0lico 2ue #ueda entrar en contacto con un ca(le (a3otensión

• Las estructuras met0licas * las armaduras de columnas * muros de 4ormi&ón'

El ti#o de toma de tierra =con #lacas5 3a(alinas5 etc'> de#ender0 &eneralmente dela resistencia del terreno * de las di8cultades de instalación #ara conse&uir una (a3aresistencia de contacto a tierra' El ti#o m0s em#leado tanto dom stica comoindustrialmente es el 2ue se 4ace con 3a(alinas enterradas )erticalmente en el terreno5&eneralmente de 95 a metros de lon&itud'

E6isten muc4as ta(las * $órmulas #ara calcular las tomas de tierra5 se&


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Elementos de Protección de las Instalaciones El ctricas P0&ina K de 1

'!' Interruptores diferenciales

El interru#tor di$erencial es un a#arato cu*a misión es desconectar una instalaciónel ctrica5 cuando al&una de sus $ases se #one a tierra directamente o indirectamente'

El #rinci#io de $uncionamiento de la #rotección di$erencial se (asa en 2ue la suma)ectorial de las intensidades de l,nea de un circuito el ctrico es i&ual a cero5 * est0com#uesta esencialmente #or un trans$ormador de intensidad di$erencial5 un dis#ositi)odis#arador * el interru#tor #ro#iamente dic4o'

Todos los conductores necesarios #ara el #aso de la corriente 4acia la car&a5inclu*endo e)entualmente el neutro5 se conducen a tra) s del n5 se&


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Elementos de Protección de las Instalaciones El ctricas P0&ina 1 de 1


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