seguridad y protecciones en las instalaciones electrotécnicas

1. INTRODUCCIN..............................................................................................................................................2 2. EFECTOS DE LA CORRIENTE SOBRE EL ORGANISMO............................................................................................4 3. EFECTOS DE LA CORRIENTE EN LOS MATERIALES..............................................................................................6 4. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL ACCIDENTE ELCTRICO...............................................................................7 4.1. Factores relacionados con el riesgo de choque elctrico.................................................7 4.2. Factores relacionados con el riesgo de incendio:...........................................................13 5. TIPOS DE ACCIDENTES ELCTRICOS...............................................................................................................15 5.1. Contactos directos.............................................................................................................15 5.2. Contactos indirectos.........................................................................................................16 6. PROTECCIONES DEL MATERIAL ELCTRICO.....................................................................................................25 6.1. Aislamiento de los receptores...........................................................................................40 6.2. Protecciones contra sobretensiones.................................................................................40 6.3. Protecciones contra sobreintensidades...........................................................................43 6.4. Grado de proteccin de las envolventes..........................................................................49 7. PROTECCIN CONTRA LOS CHOQUES ELCTRICOS............................................................................................51 7.1. Contactos directos e indirectos........................................................................................51 7.2. Dispositivos de proteccin diferencial.............................................................................51 7.3. Proteccin contra contactos directos...............................................................................55 7.4. Esquemas de distribucin................................................................................................55 7.5. Proteccin contra contactos indirectos...........................................................................57 7.6. Proteccin mediante muy baja tensin de seguridad....................................................57 7.7. Puestas a tierra..................................................................................................................58 8. RIESGOS EN LOS TRABAJOS CON TENSIN.......................................................................................................62 8.1. Seguridad en trabajos sin tensin. Las cinco reglas de oro..........................................62 8.2. Trabajos en proximidades de lneas de AT....................................................................64 8.3. Trabajos en tensin...........................................................................................................72 9. TIPOS Y DESIGNACIN DE LOS CABLES ELCTRICOS.........................................................................................75 10. BIBLIOGRAFA...........................................................................................................................................78

UD4 Seguridad y protecciones en las instalaciones electrotcnicas

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1. IntroduccinLos riesgos derivados del empleo de la energa elctrica son bsicamente 4: Choque elctrico Quemaduras Cadas o golpes como consecuencia del choque elctrico Incendios y explosiones El Reglamento Electrotcnico para Baja Tensin (REBT), establece como bajas tensiones aquellas menores a 1000V en alterna y 1500V en continua. Para que se produzca un choque elctrico se deben dar las siguientes condiciones: Que haya dos puntos del cuerpo sometidos a distinto potencial o bien Que un punto del cuerpo toque algo que est en tensin, y exista un circuito cerrado por donde pueda circular la corriente (para lo cual se deber tocar con algo que sea conductor, y el circuito se cerrar a travs de tierra, por lo que el contacto con tierra deber ser conductor igualmente). Para ver la importancia de los accidentes elctricos dentro del total de accidentes laborales vamos a ver las siguientes tablas (datos de Seguridad en las Instalaciones Elctricas de Ed. McGraw-Hill):

Accidentabilidad en el Sector ElctricoAo 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 Accidentes Totales 2295 2129 2084 1961 1993 1960 1712 1682 1518 1616 1406 1331 1265 1205 1203 1181 1272 1154 Accidentes Mortales Totales 19 20 20 15 9 10 17 16 14 6 12 8 9 7 5 8 9 10 % Accidentes Mortales 0,828% 0,939% 0,960% 0,765% 0,452% 0,510% 0,993% 0,951% 0,922% 0,371% 0,853% 0,601% 0,711% 0,581% 0,416% 0,677% 0,708% 0,867% Accidentes Elctricos 187 197 156 155 124 139 130 124 147 130 74 97 104 90 95 106 91 90 % Accidentes Elctricos 8,148% 9,253% 7,486% 7,904% 6,222% 7,092% 7,593% 7,372% 9,684% 8,045% 5,263% 7,288% 8,221% 7,469% 7,897% 8,975% 7,154% 7,799% Accidentes Elctricos Mortales 8 8 12 3 4 6 7 4 3 1 4 3 5 1 2 3 5 7 % Accidentes Elctricos Mortales 4,278% 4,061% 7,692% 1,935% 3,226% 4,317% 5,385% 3,226% 2,041% 0,769% 5,405% 3,093% 4,808% 1,111% 2,105% 2,830% 5,495% 7,778% ndice De Frecuencia 22.28 21.10 20.18 19.17 19.03 19.60 17.63 17.23 16.26 17.62 16.42 14.75 15.40 15.48 15.09 15.07 16.56 15.12 ndice De Gravedad 1.95 2.00 2.35 1.73 1.28 1.34 1.68 1.60 1.35 1.09 1.34 1.10 1.52 1.36 0.97 1.22 1.38 1.38

Incluso en el sector elctrico, los accidentes elctricos suponen un pequeo porcentaje del total de accidentes (siempre menos del 10%), pero eso s, la mortalidad que causan es muchsimo mayor (si los comparamos en porcentaje vemos que suele ser del orden de 5 veces ms). La duracin media de la incapacidad debida a los accidentes elctricos es del orden de 4 veces ms que la de los no elctricos (segn el mismo libro de antes).

1.- Introduccin


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Profundizando ms, analizaremos los accidentes por causa elctrica ocurridos en 1973 con baja y notificados mediante parte oficial de accidentes de trabajo. Para ello los analizaremos desde 5 puntos de vista distintos: Sector de actividad SectorAgrario Industria Construccin Servicios

Total31.903 199.077 106.200 197.426

Elctricos38 841 617 364

% sobre el sector0.12 % 0.42 % 0.58 % 0.18 %

TOTAL 534.606 1.860 0.35 % El mayor porcentaje se da en el sector de la construccin, y es debido a las instalaciones elctricas provisionales de obra y a un menor nivel de especializacin de los operarios. Gravedad Gravedad Leves Graves Mortales Agrario 3386.8 %

Industria 80295.4 %

Construccin 56491.4 %

Servicios 34594.8 %

37.9 %

313.7 %

447.1 %

154.1 %

25.3 %

80.9 %

91.5 %

41.1 %

Se ve que la probabilidad de sufrir un accidente mortal por contacto elctrico es mayor en el sector agrario (hay que tener en cuenta que en el sector agrario el total de accidentes es menor (38 frente a los 841 de la industria), de modo que una muerte arriba o abajo supone mucho en porcentaje. Naturaleza de la lesin Naturaleza de la lesinQuemaduras Efectos de la electricidad Conjuntivitis Resto

Nmero860 409 318 273

Porcentaje46.24% 22.00% 17.09% 14.67%

Las quemaduras son los efectos ms probables (casi una de cada dos veces) Parte del cuerpo lesionada Parte lesionadaManos Ojos Lesiones mltiples Resto

Nmero664 624 173 419

Porcentaje34.62% 33.55% 9.30% 22.53%

Las manos y los ojos son las partes ms lesionadas ( del total cada una). Jornadas no trabajadas En 1973 se perdieron 14.578.894 jornadas de trabajo, de las que 48.584 correspondieron a accidentes por contactos elctricos (0,33% del total de jornadas perdidas, lo que sita a los accidentes elctricos en el puesto 19 de un total de 24 posibles).

1.- Introduccin


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2. Efectos de la corriente sobre el organismoLos efectos ms importantes sobre el organismo son: Contraccin muscular o tetanizacin, que muchas veces impide soltar los conductores Fibrilacin ventricular (FV), que es una falta de sincronizacin en las contracciones del corazn, con lo que baja la presin arterial y puede provocar la muerte por paro cardaco. Es una situacin irreversible si no se acta rpidamente (ms adelante se explica con ms detalle). Asfixia, al contraerse los msculos del trax, que comprimen los pulmones y provocan dificultades para respirar Aumento de la presin sangunea, al pasar la corriente por la sangre a lo largo de las venas y arterias, alterando el ritmo cardaco, siendo ms peligroso en personas hipertensas. Quemaduras, tanto por el paso de la corriente elctrica por efecto Joule, como por incendios de origen elctrico o bien como consecuencia de arcos elctricos De todos estos efectos, el ms peligroso suele ser la FV, puesto que puede ocurrir con poca intensidad de corriente y provocar la muerte. En la siguiente figura se muestra como afecta al ritmo cardaco la FV, observando como desciende la presin arterial y el ritmo deja de estar sincronizado. Hay un perodo del ciclo cardaco en el que el corazn es ms sensible (coincide en parte con la distole, en la que las aurculas se relajan para llenarse de sangre). Cuando el tiempo del contacto elctrico es superior a un ciclo cardaco, afectar tambin a este perodo ms sensible, y por ello se suele tomar como referencia los 30 mA para producir la FV (hacen falta ms si el tiempo del contacto es pequeo)

La norma UNE 20572 define unos valores umbrales de paso de la corriente por el organismo (estos umbrales varan con la frecuencia como ser ver ms adelante): Umbral de percepcin_______________Es el valor mnimo de corriente que detecta una persona el paso de corriente. Se fija en 0,5 mA sea cual sea el tiempo de paso Umbral de no soltar________________Valor mximo de corriente para el que la persona puede soltarse del contacto. Su valor depende del tiempo de paso, siendo de 10 mA para 10 s, hasta 200 mA para un tiempo de paso de 10 ms Umbral de fibrilacin ventricular_____Es el valor mnimo de corriente necesario para provocar la fibrilacin ventricular (FV). Depende del tiempo de paso, siendo de 30 mA para 10 s, hasta 500 mA para un tiempo de paso de 10 ms. Como las protecciones no saltarn antes de los 10 ms, se supone que este valor es 30 mA.

Esta misma norma UNE 20572 describe los efectos de la corriente alterna entre 15 y 100 Hz, estableciendo cuatro zonas delimitadas por curvas (arriba tenemos para corriente alterna, y abajo para corriente continua, y aunque la forma es similar, cambian los valores). Ambas son para trayectorias de mano izquierda-dos pies, para otras ver ms adelante (apartado 4-d ).

2.- Efectos de la corriente elctrica sobre el organismo


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Zona 1___________Limitada por la curva a de umbral de percepcin, en la que no se produce habitualmente ninguna reaccin Zona 2___________Limitada por las curvas a (umbral de percepcin) y b (umbral de no soltar), en la que se nota el paso de la corriente pero no se producen efectos fisiolgicos peligrosos Zona 3___________Limitada por las curvas b (no soltar) y c (fibrilacin ventricular), en la que no se suelen producir daos orgnicos pero es probable la aparicin de contracciones musculares y dificultades respiratorias, as como efectos reversibles en el corazn Zona 4___________Limitada por la curva c (Fibrilacin ventricular), en la que adems de los efectos de la zona anterior, existe el riesgo de fibrilacin ventricular, parada cardiaca, parada respiratoria y quemaduras graves, aumentando estos riesgos con la intensidad y el tiempo.

Adems la curva c, se muestra para varias probabilidades de fibrilacin (5% y del 50%). Obviamente, cuanto ms a la derecha estamos, ms intensidad, mayor ser la probabilidad de la FV

2.- Efectos de la corriente elctrica sobre el organismo


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3. Efectos de la corriente en los materialesEl efecto ms importante de la corriente elctrica en los materiales es el incendio. Los incendios se producen como consecuencia de: Sobreintensidades__________Circula una corriente mayor que la nominal. Pueden ser: Sobrecargas............Circula una corriente mayor que la nominal pero sin que haya defecto en el aislamiento. Se producir un calentamiento excesivo de los conductores que deteriorar el aislamiento y acortando su duracin. Cortocircuitos.........Se producen intensidades elevadas que destruyen los circuitos (el cable se funde). Sobretensiones_____________La tensin que soporta el circuito es superior a la nominal, y aunque suelen durar poco tiempo, producen graves destrozos. La causa ms frecuente son los rayos sobre las lneas elctricas o en sus inmediaciones, y tambin las maniobras en la propia red; as las clasificamos en: Externas..................Pueden ser de varios tipos: o Descarga directa sobre la lnea o Descarga sobre un objeto prximo a la lnea o Descarga sobre el suelo, que hace aumentar en varios miles de voltios el potencial de tierra Estas sobretensiones pueden destrozar los equipos accediendo a travs de: o Las redes elctricas de baja tensin o Las lneas de datos (telefnicas, informticas, ) o Las antenas o Los conductores de conexin a tierra Internas...................Tienen su origen en las variaciones de carga de las redes de energa, o bien de maniobras de gestin de dichas redes (puesta en funcionamiento, fallos a tierra, En el apartado 6 veremos en ms detalle las protecciones que se emplean contra sobreintensidades (ITC BT 22) y sobretensiones (ITC BT 23).

3.- Efectos de la corriente elctrica en los materiales


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4. Factores que intervienen en el accidente elctricoPodemos distinguir dos grupos de factores, segn estn relacionados con: Riesgo de choque elctrico Riesgo de incendio

4.1. Factores relacionados con el riesgo de choque elctricoa) Intensidad de corriente En Baja Tensin (BT), la intensidad de corriente es el principal factor de riesgo elctrico, puesto que a partir de pocos miliamperios (mA) se pueden producir lesiones graves (a partir de 30 mA se puede producir la FV como se ve en las curvas de fibrilacin del apartado 2). A medida que aumenta la corriente de paso por el organismos se suceden los siguientes efectos: b) Dificultad respiratoria Fibrilacin ventricular Parada cardiaca Parada respiratoria Daos en el sistema nervioso Quemaduras graves Prdida de conocimiento Muerte

Tensin de contacto Relacionado con la intensidad de corriente est la tensin de contacto, puesto que a mayor tensin de contacto mayor ser la corriente que nos atraviese, pero es esta ltima y no la tensin, la que produce los peores efectos. Para evitar contactos peligrosos se pueden emplear las tensiones de seguridad, que impiden que el contacto sea peligroso. EL Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin (REBT) las define: 24 V. para locales hmedos 50 V. para locales secos As, el principal efecto de la tensin son las quemaduras por efecto Joule, puesto que uno de los parmetros que afecta a las caloras enchufadas al cuerpo humano es la tensin (por la frmula se ve que esto es importante en media y alta tensin):Q = 0, 2 4 t V I cr aa l o s

La tensin afecta tambin a la impedancia del cuerpo humano (lo veremos despus al ver este ltimo parmetro), de modo que a mayor tensin menor impedancia del cuerpo humano, lo que afecta doblemente, puesto que por la ley de Ohm (I=V/Z), al aumentar V y al mismo tiempo disminuir Z, la I se hace mucho mayor. c) Tiempo de contacto El riesgo elctrico aumenta con el tiempo del contacto elctrico, lo que se tendr en cuenta para disear las protecciones de corte automtico en la instalacin, que debern actuar antes de que sea peligroso para el cuerpo humano el contacto elctrico. De todos los efectos graves el que antes se produce es la FV, dependiendo del tiempo de contacto la intensidad que es necesaria para ello. Sin embargo, si el tiempo de paso es inferior a 25 ms, hacen falta valores relativamente grandes de intensidad de corriente. En vez de tomar como umbral absoluto de tiempo estos 25 ms, se toman 20 ms, que es el tiempo que dura un ciclo de corriente alterna.

4.- Factores que intervienen en un accidente elctrico


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d)

Trayectoria a travs del cuerpo La corriente elctrica sigue la trayectoria que menos resistencia ofrece, pero no todas las trayectorias son igual de peligrosas. Las trayectorias ms peligrosas son las que afectan al corazn, la cabeza y los pulmones.

Adems, segn sea la trayectoria, afectar ms o menos al corazn para producir la fibrilacin ventricular. Por ello, a partir de la corriente necesaria para producir la FV en una trayectoria mano izquierda-dos pies, obtenida en la curva del apartado 2 de estos apuntes, y aplicando el factor de la siguiente tabla, obtendremos la corriente necesaria para la FV en otras trayectorias.Trayectoria de la corriente Mano izquierda a pie izquierdo, a pie derecho o a los dos pies Dos manos a los dos pies Mano izquierda a mano derecha Mano derecha a pie izquierdo, a pie derecho o a los dos pies Espalda a mano derecha Espalda a mano izquierda Pecho a mano derecha Pecho a mano izquierda Glteos a la mano izquierda, a la mano derecha o a las dos manos Factor de corriente de corazn 1.0 1.0 0.4 0.8 0.3 0.7 1.3 1.5 0.7

TABLA 1 e) Impedancia del cuerpo humano La norma UNE 20572 establece los siguientes valores de resistencia del cuerpo humano:

La trayectoria completa es la que presenta estas impedancias. Para trayectorias ms cortas hay un dibujo con el cuerpo de una persona y unos porcentajes para aplicar (ms adelante se ve). Es importante resaltar, que puede haber dos trayectorias con la misma impedancia (por ser igual de largas, como mano-mano o mano-pie), pero sin embargo necesitar distinta intensidad de corriente para la fibrilacin (mano-mano es un 40% de la de mano-dos pies) 4.- Factores que intervienen en un accidente elctrico


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Los valores de la tabla de corriente alterna los podemos ver en las dos siguientes figuras (la de arriba muestra ms detalladamente la zona de baja tensin):

La impedancia total del cuerpo humano se puede considerar formada por 3 impedancias en serie: Impedancia de la piel (entrada) Impedancia interna (segn la trayectoria recorrida por el interior) Impedancia de la piel (salida) La impedancia de la piel depende de mltiples factores como: Humedad Temperatura Superficie de contacto Frecuencia Tiempo de paso Presin de contacto Ello hace que este valor vara ampliamente, incluso para la misma persona, hasta valores de 50 V de tensin de contacto. Entre 50 y 100 V, este valor decrece y se hace nulo cuando la piel es perforada, de modo que para tensiones mayores de 100 V podemos considerar la impedancia total



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del cuerpo humano como la impedancia interna, la cual se puede considerar puramente resistiva de modo que aumenta proporcionalmente a medida que aumenta la longitud de la trayectoria. Para las tablas y figuras anteriores se consideraban condiciones secas y trayectorias completas (es decir, mano-mano o mano-pie). Cuando las condiciones no son esas habr que calcular la impedancia resultante de acuerdo a las siguientes figuras:

FIGURA 1 La figura de la izquierda representa los porcentajes de las distintas impedancias internas de las trayectorias de la corriente con respecto a las ms largas (mano-mano o mano-pie). OJO: entre parntesis figuran dichos porcentajes cuando la corriente entra desde las dos manos

La figura de abajo muestra los valores de la impedancia del cuerpo humano en distintos ambientes. Hay que fijarse bien pues est en escala logartmica. Para buscar el valor de la impedancia, buscaremos en el eje horizontal la tensin del contacto y trazaremos una lnea vertical hasta tocar a la curva del ambiente del contacto. En ese punto de corte, trazaremos una lnea horizontal hasta la escala de la izquierda, siendo el valor de la impedancia el que indique en ese punto de corte con la escala de la izquierda. Dado que la escala es logartmica, cuando busquemos un valor en ella, deberemos redondear para abajo, pero teniendo cuidado de no sobrepasar lo que indique la marca que aparezca ms abajo (por ejemplo, si me da un valor justo en la mitad entre 2 y 3, no ser 2,5 sino algo menos, 2,2 2,3; pero nunca elegiremos uno inferior a 2) Para no torcernos podemos utilizar un folio a modo de escuadra

FIGURA 2



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Estas tablas y figuras se emplearn para calcular las corrientes en distintos supuestos prcticos Como vemos la impedancia del cuerpo humano es distinta no slo entre personas diferentes sino tambin entre la misma persona si cambian las circunstancias. As la norma CEI-479 establece: 1500 para piel seca 1000 para piel hmeda 650 para piel mojada 325 para piel sumergida en agua

Segn sea el tamao de la superficie del contacto, tambin vara la impedancia del cuerpo humano, segn se muestra en la siguiente figura:

La frecuencia de la corriente tambin afecta a la impedancia del cuerpo humano, de modo que cuanto mayor sea la frecuencia ms baja es la impedancia del cuerpo humano.



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FIGURA 3 En la figura anterior, cada lnea vertical representa a 50 Hz de frecuencia (entre 100 y 500 Hz) f) Tipo de corriente y frecuencia La corriente alterna es ms peligrosa que la continua puesto que su frecuencia se puede superponer al ritmo cardaco y alterarlo, provocando la FV. La corriente continua y la alterna de alta frecuencia poseen umbrales parecidos. A muy alta frecuencia se aprovechan sus efectos calorficos en aparatos quirrgicos. La de alta frecuencia tiende a circular por el exterior (la piel) sin daar rganos internos importantes. El efecto ms grave de la corriente continua puede ser la electrolisis de la sangre, que da lugar a la aparicin de gases y provocar una embolia gaseosa (hacen falta tiempos de paso grandes). En la siguiente tabla se pueden comparar ciertos valores (segn Charles Dalziel, ni del INSHT, ni del REBT). Los datos son de EEUU (60 Hz), del ao 1961 y estn en mA (la media del peso en los hombres para realizar esta tabla es de 150 lb (68kg) y de 115 lb (52kg) para las mujeres)EFECTOSLigera sensacin en la mano Umbral de percepcin Choque indoloro Choque doloroso sin prdida control muscular (prdida del control del 0,5% de las personas) Choque doloroso Dificultades de respiracin Prdida del control muscular del 95% personas Principios de Fibrilacin Ventricular

CONTINUAHombres 1 5.2 9 62 76 90 200 Mujeres 0.6 3.5 6 41 51 60 70 0.4 1.1 1.8 9 16 23 50

60 HzHombres

ALTERNA 10000 HzHombres 7 12 17 55 75 94 Mujeres 5 8 11 37 50 63 0.3 0.7 1.2 6 10.5 15 35

Mujeres

Adems de estos efectos, que la corriente alterna es ms peligrosa que la continua, y que afecta ms a mujeres que a hombres, la frecuencia de la corriente alterna afecta a los umbrales definidos por la norma UNE 20572 (umbral de percepcin, de no soltar y de fibrilacin). Estos umbrales hay que modificarlos segn unos factores que dependen de la frecuencia y que se muestran en las siguientes grficas, en las que se observa cmo aumentan estos umbrales a media que aumenta la frecuencia (es decir, a medida que aumenta la frecuencia nos hace menos efecto, pues aguantamos ms intensidad).

Umbral de percepcin

Umbral de no soltar

Umbral de fibrilacin

A continuacin se muestran los factores de los umbrales para frecuencias entre 1 kHz y 10 KHz.



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Umbral de percepcin

Umbral de no soltar

A continuacin se muestra con ms detalle la grfica del umbral de fibrilacin para frecuencias mayores a 50 Hz, y hasta 1 kHz.

FIGURA 4 g) Otros factores El efecto de la corriente elctrica no slo es diferente entre personas distintas, sino que tambin cambia dentro de la misma persona si cambian las circunstancias. Estudios realizados demuestran que estos efectos tambin son funcin de una serie de caractersticas de la persona como: Estado fsico y psicolgico Grado de alcohol Nerviosismo Problemas cardacos Edad Hambre, sed, fatiga Sexo (se dice que es debido al mayor porcentaje de agua de las mujeres) Raza Dormido o despierto (dormido se aguanta el doble de corriente)

4.2. Factores relacionados con el riesgo de incendio:a) Intensidad de corriente Si toma valores superiores a los nominales, para los que est diseado el cable y el aislamiento, el material se deteriora y se puede quemar y provocar incendios 4.- Factores que intervienen en un accidente elctrico


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b) c)

Tensin de alimentacin Lo mismo que en el caso anterior Aislamiento del material elctrico Las instalaciones interiores y receptoras debern presentar una resistencia de aislamiento mnima, como se dice en la instruccin ITC-BT-19 del REBT. Segn sea la tensin de alimentacin se precisa una resistencia mnima de aislamiento. Para Baja Tensin de Seguridad ese valor mnimo es de 250 k, de 500 k hasta 500 V y de 1 M para tensiones superiores. Tambin se hacen pruebas de la rigidez dielctrica de modo que aguante 1 minuto una prueba con 2V+1000 V, con un mnimo de 1500 V (habiendo desconectado previamente los aparatos receptores).



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5. Tipos de accidentes elctricosLos accidentes elctricos por choque elctrico se producen al tocar las personas partes que estn en tensin (tensin de contacto Vc), de modo que los atravesar una corriente a la que denominaremos corriente de paso (Ip), siempre que se cierre el circuito por algn lado, que suele ser por tierra. Segn sea el valor de esa corriente de paso, ser ms o menos peligroso el accidente. El sistema de distribucin de la energa elctrica ms utilizado es el TT, que se caracteriza por tener el neutro del centro de transformacin que alimenta a la instalacin conectado a tierra, mientras que las masas de los equipos se unen a otra tierra distinta. Las masas debern estar aisladas de las partes activas (fases y neutro), porque sino quedaran en tensin las masas. Esto puede suceder cuando hay un defecto de aislamiento. Cuando se produce un contacto entre una persona con partes activas o masas accidentalmente en tensin, aparecen varias tensiones: Tensin de defecto_________Es la que aparece por motivo de un defecto entre dos masas, entre masa y elemento conductor o entre masa y tierra. Tensin a tierra Es la que aparece entre una instalacin de puesta a tierra y un punto a potencial cero, cuando por la instalacin circula la corriente de defecto. Tensin de contacto Es la tensin que aparece entre partes accesibles simultneamente, al ocurrir un fallo de aislamiento.

5.1. Contactos directosLa instruccin ITC-BT-01 del REBT los define como contactos de personas o animales con partes activas de los materiales y equipos, es decir, con partes que habitualmente estn bajo tensin. Las resistencias que forman el circuito de defecto por el que ir la corriente que nos atravesar, son: Resistencia de contacto__________Rc.....Es la que presenta el punto de contacto (la mano) con las partes activas (fases o bornas de conexin). Resistencia del cuerpo___________Rh....La que presenta el cuerpo humano en las condiciones del accidente (se obtendr de las tablas y grficas que hemos visto hasta ahora). Resistencia de retorno___________Rr.....La que presenta el punto de retorno (pie) con el suelo u otra parte activa. Resistencia del suelo____________Rs.....La resistencia elctrica del suelo en el punto donde se cierra el circuito. Si supera los 50 k se dice que el suelo es no conductor. R. toma de tierra del neutro______Rtn...La resistencia de la puesta a tierra del neutro del secundario del transformador que origina la tensin en el circuito.

Todas ellas estn en serie, as que la intensidad que atraviesa a la persona sale, aplicando la ley de Ohm:Ih = Vc R c + R h + R r + R s + R tn

En los supuestos prcticos, salvo que se diga lo contrario, tendremos en cuenta solo la resistencia del cuerpo humano y la de contacto (guantes, zapatos, ropa segn sea el contacto). En contactos indirectos no podemos despreciar la resistencia de tierra (es la que me dar la tensin que aparecer) 5.- Tipos de accidentes elctricos


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Los distintos tipos de contactos directos que se pueden producir son los siguientes:

Entre dos fases_____________________La tensin de contacto Vc es igual a la tensin de lnea, es decir, la de fase multiplicada por 3 Entre fase y neutro_________________La tensin de contacto es la de fase Entre fase y conducto de proteccin___La tensin de contacto puede ser inferior a la de fase Entre fase y masa puesta a tierra_____La tensin de contacto puede ser inferior a la de fase Entre fase y masa sin puesta a tierra__La tensin de contacto puede ser muy baja si la masa est aislada de tierra.

5.2. Contactos indirectosLa instruccin ITC-BT-01 del REBT los define como contactos de personas o animales domsticos con partes que se han puesto bajo tensin como resultado de un fallo de aislamiento. Como consecuencia del defecto en el aislamiento, la masa adquiere una tensin, de modo que al tocarla nos atraviesa una corriente (si se cierra el circuito). La tensin que alcanza la masa es proporcional a la corriente de defecto (la que hay antes de que nosotros la toquemos). Esa corriente de defecto depende de la resistencia de tierra de las masas (Rtm) y la resistencia del defecto (RD), siendo la tensin del defecto la existente entre la fase y la masa (Vf).Id = Vf R tm + R D

Esta corriente de defecto es la que provoca una tensin en la masa que ser proporcional al valor de su impedancia de tierra. sta ser la tensin de contacto indirecto (Vc).Vc =I d R tm =Vf R tm R tm +R D

As, cuanto menor sea la resistencia a tierra de las masas, menor ser la tensin de contacto indirecto (por eso se ponen a tierra las masas, para protegernos frente a contactos indirectos). Si las masas estuviesen aisladas de tierra, sera como si su resistencia a tierra fuese infinita, y la tensin de contacto indirecto sera igual a la de fase. Con esta tensin de contacto indirecto, procederamos a calcular la intensidad que atraviesa el cuerpo humano como en el caso de los contactos directos. 5.- Tipos de accidentes elctricos


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Sobre la puesta a tierra como medida de proteccin trata la ITC-BT-18.

5.- Tipos de accidentes elctricos


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Ejemplo Sea una instalacin de 230/400V. En ella trabaja un operario con las siguientes herramientas (en el examen sern las mismas). Impedancia Ambiente Seco Impedancia Ambiente Hmedo Guantes__________________________1000 _______________________250 Ropa_____________________________400 _______________________100 Zapatos__________________________3000 _______________________500 Escalera__________________________5000 _______________________750 Destornillador_____________________2000 _______________________300

Accidentalmente toca una fase con el codo derecho. Consideramos el ambiente seco y a 50 Hz, y en todos los que se calcule la intensidad que lo atraviesa hay que comentar si es peligrosa o no. Calcular: a) b) c) d) Cunto vale la tensin de contacto y cmo se cierra el circuito Qu intensidad lo atraviesa en ambiente seco Qu intensidad lo atraviesa en ambiente hmedo Qu intensidad lo atraviesa en ambiente seco y a 200 Hz

e) Cunto debera valer la impedancia de los zapatos en el caso anterior, para que no fuese peligroso el accidente f) Qu intensidad lo atraviesa en ambiente seco, tocando una fase con el codo derecho y otra fase con el codo izquierdo. g) Qu intensidad lo atraviesa si est subido a la escalera, en ambiente seco (como el b) h) Lo mismo que el anterior, pero ahora lo ayuda otro operario (desde el suelo y con la misma equipacin), sujetndolo por la cintura (cadera) con la mano izquierda, en ambiente seco. i) Qu intensidad lo atraviesa, si lleva slo la ropa, en ambiente seco, cuando toca una masa con la mano izquierda. La resistencia interna del aparato en caso de defecto es de 30 y la resistencia de tierra de 20 . Soluciones a) Al tocar con el codo una fase y no especificar nada ms, el circuito se cerrar por tierra (es el nico camino posible). Por ello la tensin de contacto ser de 230 V. Como no nos dicen nada de la postura del operario, le entrar la corriente por el codo derecho (atravesando la ropa si la hay), y le sale por los pies (atravesando los zapatos si los hay, y la escalera si est subido a ella). b) Para calcular la intensidad que lo recorre, dividimos la tensin de contacto (230 V) por la suma de todas las resistencias que nos dan (las que no nos dan las despreciamos o suponemos que valen 0 ). Se divide por la suma porque en el circuito del accidente estan todas en serie. Para facilitar los clculos y teniendo en cuenta que las resistencias del cuerpo humano o la de las herramientas son mucho mayores que la de tierra, despreciamos esta ltima (no la sumamos). Las resistencias que intervienen en este caso son la de la ropa (al entrar por el codo, no nos dicen que vaya de manga corta), la propia del cuerpo humano y la de los zapatos. Conocemos todas las impedancias menos la del cuerpo humano. Para calcular esta tenemos la tensin de contacto (230 V), que el ambiente es seco y que toca la fase con el codo derecho. Buscando en la figura 2 obtengo: 1400 (he puesto un valor algo menor que lo que parece en la grfica, porque la escala es logartmica). 5.- Tipos de accidentes elctricos


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Como veis, en la figura 2, el dato est ms cerca del 2000 que de 1000 , y sin embargo pongo 1400 porque la escala es logartmica

Figura1 5.- Tipos de accidentes elctricos

Figura2


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Pero esa sera la impedancia de una trayectoria completa mano-mano o mano-pie. En este caso al ser la trayectoria codo-pie, buscar en la figura1 el porcentaje de esos 1400 que tengo que poner. Veo que de una mano al codo contrario pone 75% as que de una mano al codo de la misma mano hay (100%-75%=25%). De este modo, a una trayectoria mano-pie (100%) le resto el porcentaje desde la mano al codo (25%) y me queda que la trayectoria codo-pie es un 75%. El que ponga el codo como del 60% o un valor entre 60% y 75% le va bien igual, siempre que aparezca marcado en la figura1. As la impedancia del cuerpo humano, para una tensin de contacto de 230 V, en ambiente seco y para una trayectoria codo-pie ser: 1400 x 0,75 = 1050 Con ello la intensidad que atraviesa al operario ser (por la Ley de Ohm, y despreciando las resistencias que no me dan, o que son muy pequeas como la resistencia de tierra):Ih = Vc R ropa +R cuerpo =h mn u ao

20 3 4 0 +1 5 +3 0 0 00 00

=

20 3 45 40

=0 5 7 ,0 1

A =5 ,7 m 1 A

Para ver si es peligrosa o no tengo que comparar el valor de la corriente que lo atraviesa con el valor del umbral de fibrilacin para esa trayectoria. Si busco en la tabla1 la trayectoria ms parecida es la de mano derecha a pie izquierdo, a pie derecho o a los dos pies y el factor que sale en la tabla es de 0,8. Como el umbral de referencia de la fibrilacin son 30 mA, el umbral para la trayectoria del accidente serU ba mr l f rla i ibi c n cd oo dr c o ee h -ps ie U ba mr l = fc r a to d r f r n ia e eee c d f r c e ibila i n 3 0 = =7 3 ,5 0 ,8 m A

Comparando el valor de la corriente que lo atraviesa en el accidente con el valor del umbral de fibrilacin para la trayectoria del accidente se comprueba que lo atraviesa una corriente superior al umbral de fibrilacin. Como adems por la trayectoria que sigue (del codo derecho a los pies) pasa relativamente cerca del corazn ser: Peligrosa porque pasa cerca del corazn y supera al umbral de fibrilacin c) Si el ambiente es hmedo, lo que cambia ser la curva en la que miro en la figura2. Pero el porcentaje del 75% no cambia porque la trayectoria sigue siendo codo-pie. Ahora la impedancia de la figura1 ya da encima de una marca en la escala por lo que no hay que tirar para abajo. As que tenemos que la impedancia del cuerpo humano en ambiente hmedo y a 230 V es de: 1000 Aplicndole el factor del 75% queda 1000 x 0,75 = 750 Con ello la corriente que lo atraviesa ser:


UD4 Seguridad y protecciones en las instalaciones electrotcnicas20 3 Ih = 1 0 +7 0 + 0 0 5 50 20 3 = 15 30

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= 7 ,3 1 0

m A

El umbral de fibrilacin (37,5 mA) no cambia porque la trayectoria sigue siendo la misma as que el accidente es peligroso porque la corriente pasa cerca corazn y supera el umbral de fibrilacin. d) Para hacer los clculos a una frecuencia distinta de 50 Hz tendremos que mirar la impedancia del cuerpo humano en la figura3 (NO en la figura1). Dicha figura no trae todas las tensiones posibles, pero en concreto trae una muy parecida de 220V (en lugar de los 230 V que tengo en el accidente). Si fuese muy distinta cogera un valor intermedio entre los dos obtenidos al elegir la tensin por encima de la que tengo y por debajo (1000V y 220V para este caso). Hay que notar que la escala de esta figura no es logartmica para la impedancia, as que el valor que me d es el que pongo (no tiro para abajo). 1000 Aplicndole el factor del 75% queda 1000 x 0,75 = 750 Con ello la corriente que lo atraviesa ser:20 3 Ih = 40 + 5 + 00 0 70 30 20 3 = 35 10 = 3m 7 A

Pero al cambiar la frecuencia tambin cambia el valor del umbral de fibrilacin, segn un factor que lo multiplica y que lo obtengo de la figura4. El nuevo umbral ser de 37,5 x 3,2 = 120 mA Entonces el accidente no es peligroso, porque aunque pasa cerca del corazn la corriente, no supera el umbral de fibrilacin para esa trayectoria y frecuencia (73 mA < 120 mA).

e) En el caso anterior ya no es peligroso el accidente, pero no haran falta unos zapatos de 3000 de impedancia para que no lo sea. Para calcular lo que debe valer la impedancia de los zapatos para que no sea peligroso, comparo la frmula de la corriente que el umbral de fibrilacin, poniendo la Rzapatos como incgnita a despejar. As tengo:20 3 4 0 +7 0 +R zapatos 0 5 = ,1 0 0 2 A

Fijarse que se compara con el umbral de fibrilacin en Amperios (no en mA) Para despejar ms fcilmente, podemos llamar X al denominador, es decir, X = 1150 + Rzapatos



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Ahora la frmula queda20 3 =2 m 10 A X

Y es ms fcil de despejar X, quedando X = 1966,67 Como Rzapatos = X 1150 nos quedar que Rzapatos = 766,67 f) Ahora cambia la tensin de contacto, que pasa a ser la que hay entre dos fases, 400 V. Pero esto cambia tambin la resistencia del cuerpo humano (que en ambiente seco a 230V era de 1400 ). Surge tambin un problema con la figura1, que no trae los 400 V. Elijo el valor ms alto que trae de 300 V. Adems no cometer mucho error, porque teniendo en cuenta que las dos curvas de abajo ya son prcticamente horizontales, y que una curva como mucho puede llegar a tocar a la inmediatamente inferior (la impedancia en ambiente hmedo nunca ser inferior a la de ambiente mojado), puedo suponer que las curvas de arriba tambin se harn horizontales. Ahora la impedancia del cuerpo humano para una trayectoria completa (mano-mano o mano-pie) es de 1100 (tiro para abajo al ser la escala logartmica) Pero la trayectoria por el cuerpo humano tambin cambi, ahora va de un codo al otro. Teniendo en cuenta que, como hemos visto en el apartado b), la impedancia de una mano al codo de esa mano es del 25%, calculo la impedancia entre los dos codos como 100% - 25% - 25% = 50% Con ello la impedancia del cuerpo humano queda: 1100 x 0,5 = 550 Con ello la corriente que lo atraviesa ser (ojo que no atraviesa los zapatos sino la ropa del otro codo):40 0 Ih = 4 0 + 5 +4 0 0 50 0 40 0 = 15 30 = 9 ,3 2 6 m A

Tambin cambia el umbral de fibrilacin porque cambi la trayectoria. De la tabla1, la trayectoria ms parecida a la nuestra (codo derecho-codo izquierdo) es la que pone mano izquierda a mano derecha, que tiene un factor de 0,4U ba mr l f bi a i i r l c n cd oo dr c o ee h - cd oo i qi r o z ued U ba mr l = f co at r d r f r ni e eee ca d fbi a i e i r l c n 3 0 = 0 ,4 =5 m 7 A

La corriente que lo atraviesa es peligrosa porque pasa cerca del corazn y excede el umbral de fibrilacin (296,3 mA > 75 mA) g) El accidente es como el del apartado b) pero adems hay que incluir la escalera. La trayectoria es la misma as que no cambia el umbral de fibrilacin (37,5 mA) y la impedancia del cuerpo humano tampoco (1050 ). La corriente que lo atraviesa ser:Ih = 4 0 +0 0 0 15 20 3 +00 30 +00 50 20 3 = 95 40 = 4 4 2 ,3 m A



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No es peligroso porque aunque pasa cerca del corazn no supera el valor del umbral de fibrilacin (24,34 mA < 37,5 mA) h) Si ahora lo agarra un compaero por la cintura, cambia la impedancia. Vamos a dividir la resistencia del cuerpo humano del operario que est encima en dos impedancias, una hasta la cintura (por donde lo agarran) y otra de la cintura hasta los pies. Como la impedancia hasta la cintura es un porcentaje del 55%, tengo que desde el codo a la cintura ser del 55%-25%=30%. 1400 x 0,3 = 420 Si hasta la cintura hay el 55%, desde la cintura habr el 100%-55%=45% 1400 x 0,45 = 630 Vamos a considerar que la tensin de contacto del segundo operario son 230 V igualmente (no es as porque la tensin desde la cintura del primer operario hasta el suelo es una parte de los 230 V). A este segundo operario lo atraviesa la corriente desde las mano izquierda a los pies, es decir, una trayectoria completa, as que su impedancia es de: 1400 x 1 = 1400 Tengo ahora dos ramas de resistencias en paralelo (por una lado en serie la del primer operario desde la cintura ms sus zapatos y la escalera, y en la rama del segundo operario su resistencia humana, los guantes y los zapatos), que estn en serie con la ropa del primer operario y la resistencia del mismo hasta la cintura como se ve en la siguiente figura: La rama del operario1 que est en paralelo con la rama del operario2 tiene una resistencia de: 630 + 3000 + 5000 = 8630 La rama del operario2 tiene una resistencia de 1000 (guantes) + 1400 + 3000 (zapatos) = 5400 El paralelo de ambas vale1 = 3321, 6 1 1 + 8630 5400

La corriente que lo atraviesa (al primer operario hasta la cintura, y por lo tanto pasa cerca del corazn) ser:

Ih = 40 0

20 3 + 2 + 31 4 0 3 2 ,6

20 3 = 4 4 ,6 11

= 5 3 5 ,5

m A

Su valor sigue es ahora superior al umbral de fibrilacin (55,53 mA > 37,5 mA) por lo que es peligroso el accidente (POCA AYUDA LE PREST). Calculad la intensidad que atraviesa al segundo operario y comentar si es peligrosa.Lo atraviesan 34,16 mA y el umbral de fibrilacin para l (trayectoria mano izquierda a pies) es de 30 mA, as que tambin es peligroso para l aunque menos que para el primero.



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i) Ahora se trata de un contacto indirecto, en el que primero tendr que calcular cunto vale la tensin de contacto (la que tiene la masa del aparato que falla), y luego proceder como si fuese un contacto directo con esa tensin. La corriente de defecto (la que hay antes de que toque el operario) es:Id = Vf 230 = =4,6 A R tm +R D 20 +30

La tensin que adquiere la masa es la que le proporciona la resistencia de tierraVc = m Id Rt = 4 , 6 = V 2 0 9 2

A esa tensin la resistencia del cuerpo humano para una trayectoria completa es de 3200 . Las resistencias que atraviesa sern la del guante, la del cuerpo humano y la de los zapatos (el circuito se cierra por tierra). As que:9 2 Ih = 10 0 +3 0 0 20 + 00 3 0 9 2 = 70 20 = 2 8 1 ,7 m A

El umbral de fibrilacin es de 30 mA (el factor de la tabla1 es 1, con lo que 30/1=1). No ser peligroso porque no supera el umbral de fibrilacin (12,78 mA < 30 mA).



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6. Protecciones del material elctricoEl Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin (REBT) nos fija una serie de normas que se deben cumplir en las instalaciones elctricas. Esas normas estn dadas en las distintas Instrucciones Tcnicas Complementarias (ITCs). Tambin son interesantes la Gua Tcnica de aplicacin y las Normas Particulares de las compaas elctricas inscritas en los Registros de la Admn General del Estado, as como las normas UNE referidas en el REBT Para que una instalacin sea segura, los conductores tendrn una seccin adecuada, segn 2 criterios: La cada de tensin no deber superar un valor que se suele expresar en %1 El conductor no se sobrecaliente por el paso de la corriente Primero se calcula la seccin en funcin de la cada de tensin mxima admisible (viene fijada por el reglamento), mediante las siguientes frmulas:R = L s =R = V I I L s

Donde:R________Resistencia del cable L________Longitud del cable en m s_________Seccin del cable en mm2 V_______Cada de tensin en el cable en V I_________Intensidad que circula por el cable en A ________Resistividad del cable en mm2/m

Es frecuente expresar las demandas en forma de potencias y no de intensidades, de modo que:P = I o V c s

e mn f s a n o o ic

P = 3V c s I o

e tr i n if s

c a

Si llamamos conductividad (c) a la inversa de la resistividad, tendremos:s= 2LP cV V LP s= cV V en monofsica en trifsi ca

Donde la conductividad de los materiales tpicos es de: c= 56 m/ mm2.........para el cobre c= 35 m/ mm2.........para el aluminio Esta seccin calculada es una seccin exacta, que no estar a la venta, por lo que habr que elegir la siguiente seccin normalizada del cable. Las secciones normalizadas son:1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 180 mm2

Una vez calculada as la seccin se comprueba que la intensidad que realmente circular por el cable no sea superior a la mxima que se admite (para que no se caliente), tambin fijada por el REBT en la ITC-BT-19 (para instalaciones interiores o receptoras) o en la ITC-BT-06 y ITC-BT-07 para instalaciones de distribucin areas y subterrneas respectivamente. Las tablas que se muestran en estos apuntes estn adaptadas a la norma UNE 20460. En caso de superar a la intensidad admisible por el cable, se subir sucesivamente la seccin hasta dar con un cable que acepte dicha intensidad. Para elegir el valor de la tabla hay que saber qu cable estamos empleando, si es de aluminio o cobre, si es unipolar o tetrapolar, qu aislamiento tiene, si va junto a otros cables o slo, a qu temperatura estar expuesto, el tipo de instalacin elegido Dichas tablas nos traen unos valores calculados en determinadas condiciones. En caso de ser otras las condiciones, habr que aplicar unos factores de correccin, que tambin se obtienen de otras tablas.

1

Ms adelante se dan esos porcentajes para distintos casos

6.- Protecciones del material elctrico


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Intensidades mximas admisibles para conductores de cobre en instalaciones interiores, segn el REBT, NO adaptadas a la norma UNE 20460-5.523

A efectos de las intensidades admisibles, los cables con aislamiento termoplstico a base de poliolefina (Z1), son equivalentes a los cables con aislamiento de PVC. 6.- Protecciones del material elctrico


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Intensidades mximas admisibles para conductores de cobre en instalaciones interiores, segn la norma UNE 20460-5.523

Se indican con 3 los circuitos trifsicos y con 2 los monofsicos. A efecto de las intensidades admisibles los cables con aislamiento termoplstico a base de poliolefina (Z1) son equivalentes a los cables con aislamiento de policloruro de vinilo (V).



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Si la instalacin est enterrada (con cables en tubos, no directamente enterrados), se emplea la siguiente tabla para las intensidades mximas admisibles.

Los conductores de la instalacin debern ser fcilmente identificables, especialemente el neutro y el de proteccin. Para ello se aplican los siguientes colores:

A estos valores habr que aplicar (o no, segn sean las condiciones que nos digan), los factores de correccin que vemos en las siguientes pginas.



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Para agrupacin de varios circuitos o de varios cables multiconductores, segn la UNE 20460-5-523

No se tendrn en cuenta estos factores si la distancia en la que discurren paralelos los circuitos es inferior a 2m (por ejemplo, en la salida de varios circuitos de un cuadro de mando y proteccin). Para la tabla anterior tambin hay que hacer notar que: Estos factores son aplicables a grupos homogneos de cables cargados por igual No se aplican cuando la distancia horizontal entre cables adyacentes es superior al doble de su dimetro exterior Se aplican los mismos factores para grupos de varios cables unipolares que para cables multiconductores. Si un sistema se compone de cables de 2 3 conductores, se toma el nmero total de cables como el nmero de circuitos, y se aplica el factor correspondiente a las tablas de dos conductores cargados para los cables de 2 conductores, y a las tablas de tres conductores para los cables de 3 conductores. Si un circuito se compone de n conductores unipolares cargados, tambin se puede considerar como n/2 circuitos de 2 conductores, o n/3 circuitos de 3 conductores cargados. Si la agrupacin de estos circuitos se hace en bandejas, los factores de correccin se obtienen de la tabla de la ITC-BT-07. Para conductores enterrados de lneas de distribucin, las tablas de intensidades mximas admisibles para conductores directamente enterrados en el terreno, se obtienen de la ITC-BT-07 (no es la tabla de la pgina anterior). Tambin se obtienen de esa ITC-BT-07 los factores de correccin oportunos. Si tenemos una lnea con un cable tripolar o una terna de cables unipolares, en el interior del mismo tubo, se aplicar un factor de correccin de 0,8. Si la lnea es de 4 cables unipolares, cada uno en su tubo, el factor de correccin ser de 0,9. Cuando se instalen enterrados bajo tubo, no se instalar ms de un circuito por cada tubo, de modo que en caso de instalar agrupaciones de tubos (con un cable por tubo), se aplican los siguientes factores de correccin:



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Si la temperatura no es la de las tablas (40 C al aire o 25 en subterrneas), se aplican los siguientes factores de correccin:

Si la resistividad del terreno no es la de la tabla (2,5 Km/W), se aplican los siguientes factores de correccin:

La seccin del conductor neutro se elige en funcin de los de fase segn la siguiente tabla:

(*)Con un mnimo de: 2,5 mm2 si los conductores de proteccin no forman parte de la canalizacin de alimentacin y tienen una proteccin mecnica, y 4 mm2 si no tienen proteccin mecnica 6.- Protecciones del material elctrico


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En las tablas anteriores hemos vistos varios mtodos de instalacin A1, C, D de modo que en la primera tabla, la del REBT, vena un dibujo explicativo de cada mtodo. Realmente cada uno de esos mtodos vale para ms de lo que pone en la tabla. Por ejemplo, el mtodo C pone para cables multiconductores directamente sobre pared, cuando realmente tiene ms posibilidades: Cables multiconductores directamente sobre la pared Cables unipolares o multiconductores sobre bandejas no perforadas Cables unipolares o multiconductores fijados en el techo o pared de madera o espaciados 0,3 veces el dimetro del cable Cables uni o multiconductores empotrados directamente en las paredes En las siguientes figuras se tratan de explicar grficamente todos ellos:



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Cadas de tensin admisibles No es objeto de esta unidad didctica el estudio de las cadas de tensin en cada parte de una instalacin elctrica, pero a modo de resumen para poder hacer ejercicios, se explicarn brevemente. En la ITC-BT-19, ap 2.2.2 nos dice que podrn compensarse la cada de tensin entre la DI y la instalacin interior, de modo que entre ambas no sumen ms de la suma de las cadas mximas admisibles en cada una (por ejemplo, si en una instalacin la DI poda caer hasta el 0,5% y empleo una seccin menor de modo que caiga el 0,85%, ese 0,35% a mayores deberemos quitserlo a la instalacin interior, de modo que caiga en ella un 2,65% en lugar del 3% permitido). Se puede apreciar, que sea cual sea el esquema, la suma de la cada de tensin entre la LGA (lnea general de alimentacin), la DI (derivacin individual) y la instalacin interior suma un 6,5% para los circuitos que no son de alumbrado y el 4,5% para los de alumbrado o viviendas.



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Ejemplo de clculo de la seccin de conductores: De un cuadro de proteccin y medida parte una lnea de 20m de longitud, constituida por conductores unipolares RV 0,6/1kV, a un cuadro que alimenta a dos motores trifsicos

Los motores tienen las siguientes caractersticas Motor M1 M2 Potencia nominal 10 CV 25 CV Cos 0.83 0.86 Rendimiento 85% 89% Distanci a 15 m 25 m Cable H07V U VV K 0,6/1 kV

Todas las lneas discurren bajo tubo en montaje superficial y la alimentacin es trifsica de 400/230V. Calcular las secciones de las distintas lneas, considerando una cada de tensin en los motores del 4% y la temperatura ambiente de 50 C. La cada de tensin en la DI al cuadro es del 2%. Solucin: De la frmula del rendimiento obtenemos la potencia elctrica absorbida por cada motor:

=

Ptil Pabsorbida

Pabsorbida =

Ptil

10 736 M1 Pabs1 = 0.85 = 8658,82 W 25 736 M 2 Pabs2 = 0.89 = 20674,16 W 8658,82 I L1 = 3 400 0,83 = 15,058 A 20674,16 = 34,698 A I L2 = 3 400 0,86

De la frmula de la potencia absorbida en trifsica obtenemos la intensidad de lnea de cada motor:

P = 3 VL I L cos

IL =

P 3 VL cos

La cada de tensin es del 4% as que:V = 0,04 400 = 16 V

Si calculamos la seccin con la frmula para trifsica (la conductividad del cobre es 56 m/ mm2):

s=

LP e VL

15 8658,82 2 M1 s = 56 16 400 = 0,362 mm 25 20674,16 2 M 2 s = 56 16 400 = 1,442 mm

Como vemos salen secciones muy pequeas (las lneas son cortas), de modo que la forma de proceder ms habitual es mirar en la tabla cul es la primera seccin que aguanta los amperios que van por la lnea y verificar que con esa seccin no se sobrepase la cada de tensin fijada (en este caso el 4%) Para el cable de M1, tipo H07V K que tiene aislamiento de PVC (mirar en el anexo de cables), y al ser en trifsica busco en la columna de PVC3. El mtodo de instalacin es tipo B1 (conductores aislados en tubos en montaje superficial). Si busco en la tabla de intensidades mximas admisibles de 6.- Protecciones del material elctrico


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la norma UNE 20460-5-523, para montaje tipo B1 y PVC3, veo que la primera seccin que aguanta ms de los 15,058 A que consume M1 es la de 2,5 mm2, que aguanta 18,5 A. OJO, la ITC-BT-47 nos dice que para el dimensionado de las lneas de alimentacin a motores debo sobredimensionar la intensidad que consumen en un 25% (por el consumo en el arranque; 30% si son motores de ascensores), as que la intensidad que realmente busco en la tabla es de 15,0581,25=18,82A. As que la primera seccin que cumple es la de 4 mm2, que aguanta 24 A. Ahora debo comprobar que con esa seccin la cada de tensin est por debajo de la mxima permitida que era del 4% (16 V).s= LP LP 15 8658,82 V = = =1,45 V 0,3625 % < 4% cV V cVs 56 400 4

Pero no he tenido en cuenta la temperatura, que no es la de la tabla 40C, sino 50C. Para ello busco el factor de correccin y veo que es de 0,82 para cables con aislamiento de PVC. As que la intensidad que realmente aguanta el cable de 4 mm2 no son los 24 A que vienen en la tabla sino 240,82=19,68 A que es superior a la intensidad que consume el motor (incluido el 25% a mayores) que es de 18,82 A. Procediendo de forma similar para M2, tenemos: El cable es de tipo VV K que tiene aislamiento de PVC, por lo tanto miro en la columna de PVC3. El tipo de montaje sigue siendo B1. La intensidad que consume es de 34,698 a, que incrementados en el 25% nos da 43,37 A. El primer cable que cumple con ello es el de seccin 10 mm2 que aguanta 44 A. Realmente es muy justo, por lo que elijo el siguiente de 16 mm2, que aguanta 59 A. Aplicando el factor de temperatura (0,82 para PVC), tengo que el cable aguanta 590,82=48,38 A (de hecho, si hubiera elegido el de 10 mm2 que aguantaba 44 A, al aplicarle este valor ya no valdra). La cada de tensin con esa seccin sale 1,44 V que es un 0,36% Adems, cuando la seccin es muy justa, se suele elegir otra mayor porque as es ms fcil elegir las protecciones (cmo hago para elegir una proteccin que permita funcionar a 43,37 A, pero que al llegar a 44 A desconecte para proteger al cable; no puedo). Para el cable que alimenta al cuadro de los motores, tengo que tener en cuenta que la intensidad total es la suma de la que consumen cada motor, pero sobredimensionando en un 25% la del motor de mayor consumo, as que tengo: IL = 1,2534,698 + 15,058 = 58,43 A Como el cable es del tipo RV que tiene aislamiento de polietileno reticulado XLPE (XLPE3) y como el montaje sigue siendo tipo B1, la primera seccin que aguanta es la de 16 mm2, de modo que al aplicar el factor de temperatura de 0,9 (para PVC) aguanta 730,9=65,7 > 58,43 A Con esa seccin, la cada de tensin es de 1,047 V, que es un 0,262% < 2% que puede caer en este tramo. Si empleo fusibles (apartado 6.3) para proteger las lneas, y sus calibres pueden ser 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80 A, tengo que (OJO, EL CLCULO EXACTO SE VE MS ADELANTE) Ib (motor) In (fusible) Iz (cable) M1 18,82 A 20 A 0,9124=21,84 A____elijo un fusible de 20 A (entre 18,82 y 21,84) M2 43,37 A 50 A 0,9159=53,69 A____elijo un fusible de 50 A (entre 43,37 y 53,69) DI 58,43 A 63 A 0,9173=66,43 A____elijo un fusible de 63 A (entre 58,43 y 66,43)



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6.1. Aislamiento de los receptoresSegn la ITC-BT-43 los receptores de tensin e intensidad hasta 440 V y 63 A, se clasifican en: Clase 0________No llevan dispositivos que permitan unir sus partes metlicas accesibles a un conductor de proteccin. Su entorno est aislado de tierra Clase I________Llevan dispositivos que permiten unir sus partes metlicas accesibles al conductor de proteccin Clase II________Como los de clase 0, pero con un aislamiento suplementario. No es necesaria ninguna proteccin Clase III_______Previstos para ser alimentados con bajas tensiones de seguridad

6.2. Protecciones contra sobretensionesTratado en la ITC-BT-23. Para una correcta proteccin se emplearn 2 sistemas de proteccin: Externa contra impactos directos del rayo (suponen el 20%, no se trata en la ITC-BT-23) Interna contra tensiones dainas en la lnea (por maniobras en las lneas suponen un 80%)

Las protecciones externas actan atrayendo el rayo hacia ellas, y descargando a tierra el mismo. La proteccin contra sobretensiones tiene dos misiones fundamentales: Proteger las instalaciones y aparatos contra los efectos de las sobretensiones Dar continuidad en el servicio En la ITC-BT-23 se trata la proteccin contra sobretensiones transitorias. Las sobretensiones transitorias son picos de tensin que pueden llegar a decenas de kilovoltios con un perodo de duracin de microsegundos. Esta duracin tan corta hace que a los interruptores automticos magnetotrmicos (vistos en el siguiente punto), no les de tiempo a actuar. Estos protectores tambin tienen una duracin finita. En general las sobretensiones por maniobras en la red son inferiores, en nivel de cresta, a las atmosfricas, y por ello los requisitos de proteccin contra sobretensiones atmosfricas garantizan la proteccin contra sobretensiones de maniobra. La ITC-BT-23 hace la siguiente clasificacin de las sobretensiones: Categora I____para equipos muy sensibles a sobretensiones y destinados a estar conectados a la red elctrica fija, como ordenadores, equipos electrnicos muy sensibles, etc Categora II___para el resto de equipos destinados a conectarse a una red elctrica fija, como electrodomsticos, herramientas porttiles y equipos similares Categora III__para equipos y materiales que forman parte de la red elctrica fija y para equipos que requieran un alto grado de fiabilidad, como armarios de distribucin, aparamenta (interruptores, seccionadores, tomas de corriente), motores con conexin elctrica fija (ascensores, mquinas industriales), etc Categora IV__para equipos y materiales que se conectan en el origen o muy prximos al origen de la instalacin, aguas arriba del cuadro de distribucin, como contadores de energa, aparatos de telemedida, equipos principales de proteccin contra sobreintensidades

Mediante una adecuada seleccin de la categora, se puede lograr la coordinacin del aislamiento necesario en el conjunto de una instalacin. Las distintas categoras indican los valores de tensin soportada a la onda de choque que pueden tener los equipos.



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Tensin nominal de la instalacin Sistemas Sistemas trifsicos monofsicos 230/400 230 400/690 -1000 --

Tensin soportada a impulsos 1,2/50 en kV2 Categora IV 6 8 Categora III 4 6 Categora II 2.5 4 Categora I 1.5 2.5

Las protecciones contra sobretensiones actan como interruptores controlados por la tensin, de modo que si la tensin es mayor que la nominal de la lnea a proteger, el protector pasa a baja impedancia y deriva a tierra, mientras que si es mayor estar en modo de alta impedancia no derivando a tierra y permitiendo el paso de dicha tensin. El protector ideal debe derivar la I mx generada por la tensin, y conseguir en sus extremos una tensin residual menor que la soportada por los equipos a proteger. Los protectores contra sobretensiones se colocan en paralelo. Su resistencia depende de la tensin, de modo que en condiciones normales presenta una alta impedancia y al aumentar el valor de la sobretensin, disminuye y deriva a tierra la corriente. La reduccin de las sobretensiones de entrada a valores inferiores a los indicados en cada categora se consigue con una estrategia de proteccin en cascada con tres niveles: Proteccin basta____deja una tensin residual de 4 kV Proteccin media____deja una tensin residual del orden de 1 kV Proteccin fina_____deja una tensin residual de entre 1,5 y 2 veces la tensin nominal Con este sistema se consigue no slo bajar la tensin a un nivel residual no daino para los equipos, sino tambin una capacidad de derivacin de la energa que prolonga la vida y efectividad de los equipos de proteccin. Estos dispositivos tienen una vida til finita, y deben ser sustituidos al final de ella. Llevarn algn dispositivo que permita identificar el final de la vida til del mismo:

Se pueden presentar dos situaciones diferentes (segn la ITC-BT-23) que son:2

Una onda 1,2/50 alcanza el 90% de su valor de creta en 1,2 s y disminuye por debajo del 50% al cabo de 50 s.



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Situacin natural______cuando se prevea un bajo riesgo de sobretensiones al estar alimentada en su totalidad por una red subterrnea (una lnea area con conductores aislados con pantalla metlica unida a tierra en sus dos extremos se considera una lnea subterrnea). En este caso no es preciso proteccin adicional contra sobretensiones transitorias, llegando con la resistencia a sobretensiones que se indica en la tabla de la pgina anterior Situacin controlada___cuando una instalacin se alimenta (o incluye) una lnea area, se considera necesaria una proteccin contra sobretensiones de origen atmosfrico en el origen de la instalacin. Tambin se considera una situacin controlada a una situacin natural en la que se requieren dispositivos de proteccin para una mayor seguridad, como en casos de continuidad de servicio, prdidas irreparables, elevado valor de los equipos conectados, etc Existen 3 tipos de protectores de sobretensin: tipo 1, tipo2 y tipo3. Sus parmetros ms significativos son: Tipo 1 Capacidad de absorcin de energa Rapidez de respuesta Origen de la sobretensin Muy alta-alta Baja-Media Impacto directo del rayo Tipo 2 Media-Alta Media-Alta Tipo 3 Baja Muy alta

De origen atmosfrico y conmutaciones

En general, se puede lograr la proteccin mediante un dispositivo tipo 2, instalado lo ms cerca posible del origen de la instalacin interior, en el cuadro de distribucin principal. Para proteger equipos sensibles aaden protectores de tipo 2 3. Si el edificio dispone de sistemas de proteccin externa contra el rayo, ser necesario instalar el el origen de la instalacin, preferentemente antes de los contadores, un dispositivo de proteccin tipo 1.

Seleccin de las caractersticas del dispositivo de proteccin contra sobretensiones 6.- Protecciones del material elctrico


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Se debe consultar al fabricante para tener en cuenta factores como: Nivel de proteccin Up, en funcin de los equipos a proteger En funcin de los equipos a proteger. Debe ser iuferior a la categora de sobretensin de la instalacin o equipo a proteger. Por ejemplo, si la categora de los equipos ms sensibles a proteger es la II (electrodomsticos), la Up del protector seleccionado debe ser 2,5 kV. Tensin mxima de servicio permanente Uc Es el valor eficaz de tensin mximo que puede aplicarse permanentemente entre los bornes del equipo de proteccin. Por ejemplo, en una red de distribucin TT 230/400V, la tensin mxima permanente se considerar un 10% superior a la nominal, y la tensin mxima de servicio permanente del protector seleccionado deber ser superior a 2301,1=253V Corriente nominal de descarga In Es la corriente de cresta que puede soportar el dispositivo de proteccin sin fallo. La forma de onda de la corriente aplicada est normalizada como 8/20 (alcanza el 90% del valor de cresta en 8 s, y disminuye al 50% al cabo de 20 s). Ser necesaria la conexin en cascada de un segundo equipo protector prximo al receptor, cuando la distancia entre el dispositivo protector y el receptor sea superior a la indicada por el fabricante. Para el correcto funcionamiento del dispositivo de proteccin ser necesario que el conductor que une el dispositivo con la instalacin de tierra tenga una seccin mnima de cobre, en toda su longitud, segn: Tipo de dispositivo Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Seccin mnima en mm2 16 4 2,5 lo especificado por el fabricante Conexin entre el dispositivo yEl borne principal de tierra o punto de puesta a tierra del edificio El borne de entrada de tierra de la instalacin interior Un borne de tierra de la instalacin interior

Para las sobretensiones permanentes, la estrategia a seguir es el corte del suministro.

6.3. Protecciones contra sobreintensidadesComo hemos visto antes, los cables se dimensionan para que aguanten la intensidad nominal, la de funcionamiento normal del sistema. Pero debido a defectos pueden aparecer intensidades superiores, y deberemos dimensionar las protecciones adecuadamente. La ITC-BT-22 establece que todo circuito estar protegido frente a los efectos de las sobreintensidades que se puedan presentar, de modo que la interrupcin del mismo se realizar en un tiempo conveniente o bien se dimensionar para soportar dichas sobreintensidades. Los elementos de proteccin actuarn contra: Sobrecargas__________________son los interruptores automticos de efecto trmico, los fusibles y los rels trmicos combinados con contactores que desconectarn la alimentacin del circuito antes de alcanzar la mxima temperatura permitida. Cortocircuitos_________________son los interruptores automticos de efecto electromagntico y los fusibles Sobrecargas y cortocircuitos_____son los interruptores automticos magnetotrmicos



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En el caso de proteccin frente a cortocircuitos, la ITC-BT-22 nos dice que en el origen de todo circuito se establecer un dispositivo de proteccin frente a cortocircuitos cuya capacidad de corte estar de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en el punto de su conexin. En el caso de circuitos derivados de uno principal, cada uno de los circuitos derivados debe tener proteccin frente a sobrecargas, mientras que un solo dispositivo general puede asegurar la proteccin contra cortocircuitos para todos los circuitos derivados. No obstante, se recomienda poner un dispositivo de proteccin frente a cortocircuitos en cada uno de los circuitos derivados para garantizar la continuidad del servicio en aquellos circuitos que no hayan sido afectados por el fallo. Esto exigir la coordinacin y selectividad de las protecciones (debe saltar el dispositivo ms prximo al fallo y no hacerlo los que estn aguas arriba de ste). En instalaciones de viviendas se emplean los interruptores automticos (IA) porque protegen frente a sobrecargas y cortocircuitos. En instalaciones industriales se pueden emplear tanto los IA con rels trmicos, como los fusibles, aunque se considera ms eficiente la primera opcin. Tanto los dispositivos de proteccin contra sobrecargas como contra cortocircuitos, deben instalarse en el punto del circuito donde se produzca un cambio, como una variacin en la seccin, naturaleza o sistema de instalacin, que produzca una reduccin en el valor de la corriente admisible en los conductores. Si ya hay un dispositivo de proteccin frente a cortocircuitos, el de proteccin frente a sobrecargas puede ir en cualquier parte del circuito: Funcionamiento de un IA magnetotrmico Es un aparato utilizado para la proteccin de los circuitos elctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas, en sustitucin de los fusibles. Tienen la ventaja frente a los fusibles de que no hay que reponerlos. Cuando desconectan el circuito debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se rearman de nuevo y siguen funcionando. Su funcionamiento se basa en un elemento trmico, formado por una lmina bimetlica que se deforma al pasar por la misma una corriente durante cierto tiempo, para cuyas magnitudes est dimensionado (sobrecarga) y un elemento magntico, formado por una bobina cuyo ncleo atrae un elemento que abre el circuito al pasar por dicha bobina una corriente de valor definido (cortocircuito).

En la figura de la derecha se ve con ms detalle como al dilatarse la lmina bimetlica, mueve un mecanismo que abre el circuito (imgenes obtenidas de http://www.tuveras.com)



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La grfica que describe el funcionamiento del magnetotrmico es la siguiente La parte de la izquierda (antes de llegar a la zona B), muestra el comportamiento frente a sobrecargas, de modo que cunto menor sea la sobrecarga ms tiempo tarda en desconectar. La parte de la derecha (despus de la zona D) muestra el comportamiento frente a cortocircuitos, de modo que desconecta en poco tiempo, independientemente del valor de la corriente (siempre que sea superior a un valor umbral Im de desconexin). El valor umbral para desconexin instantnea puede ser de varios tipos segn la aplicacin en la que queramos emplear los magnetotrmicos. Estn normalizados como preferentes, los siguientes valores:In = (6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125)A

Tenemos as: Tipo B ____para circuitos en los que no se producen transitorios, con Im=3 a 5 In Tipo D_____con transitorios importantes, como en el arranque de motores, con Im=10 a 20 In Tipo C_____para circuitos con carga mixta y normalmente en viviendas, con Im=5 a 10 In. Funcionamiento de un fusible Los fusibles se clasifican segn su curva de fusin mediante dos letras. La primera indica la zona de corrientes previstas en donde el poder de corte del fusible est garantizado. La segunda letra indica la categora de empleo segn sea el circuito o receptor a proteger. La primera letra puede ser una g (corta sobrecargas y cortocircuitos) o una a (solo cortocircuitos). La segunda letra puede ser: G____Uso general M____Para motores Tr____Para transformadores B____Para proteger lneas de gran longitud R____Para proteger semiconductores D____con tiempo de accin retardado Las intensidades nominales de los fusibles son (no en todas las series):2, 4, 6, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125,160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 A

Clculo de la corriente de cortocircuito Icc Como generalmente se desconoce la impedancia del circuito de alimentacin, se admite que en caso de cortocircuito, la tensin en el inicio de las instalaciones de los usuarios se puede considerar como 0,8 veces la tensin de suministro. Por lo tanto tenemos0 V ,8 Ic = c R



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donde V es la tensin fase-neutro, y R la resistencia de los conductores entre el punto considerado y la alimentacin Normalmente el valor de R debe tener en cuenta la suma de las resistencias de los conductores entre la Caja General de Proteccin (CGP) y el punto donde se desea calcular el cortocircuito, y se considera que los conductores estn a 20 C, de modo que la Icc as calculada es un valor mximo. Este mtodo se aplica para secciones de los conductores hasta 95 mm2. Para secciones superiores la reactancia ya no es despreciable y el valor as calculado es excesivo. De forma aproximada, para secciones mayores de 95 mm2, lo que se hace es incrementar el valor de R en un porcentaje: Seccin (mm2) 120 150 185 240 300 Impedancia a considerar R+10% R+15% R+20% R+25% R+30%

Ms adelante se pone un ejemplo de clculo de la intensidad de cortocircuito en un punto.

Clculo de las protecciones contra sobreintensidades Todo dispositivo contra cortocircuitos deber cumplir: a. El poder de corte del dispositivo debe ser mayor o igual que la intensidad de cortocircuito mxima prevista (podra ser menor si aguas arriba tiene otro con poder de corte suficiente) b. El tiempo de corte no debe ser superior al tiempo que tardan los conductores en alcanzar la temperatura lmita admisible (ejemplo: 70C para PVC y 90 C para XLPE). Para cortocircuitos de menos de 5 segundos se puede emplear la frmula:t cc = k S I cc

tcc est en segundos, la seccin en mm2, y el valor de k se obtiene de la siguiente tabla.

Ejemplo: Determinar el tiempo mximo de corte 95 t cc =143 = 0,4 t cc = 0.16 s de un dispositivo que protege contra cortocircuitos 34000 una lnea formada por conductores de cobre de 95 mm2 de seccin, con aislamiento XLPE, si la corriente de cortocircuito prevista es de 34 kA. Los dispositivos de proteccin contra sobrecargas deben estar previstos para interrumpir cualquier corriente de sobrecarga en los conductores del circuito antes de que sta pueda provocar un calentamiento perjudicial para el aislamiento, las conexiones, las terminaciones o para el entorno de las canalizaciones.



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Las caractersticas de funcionamiento de un dispositivo que protege una canalizacin contra las sobrecargas deben satisfacer las dos condiciones siguientes: a)Ib In Iz Esto es, la corriente de nominal del dispositivo de proteccin ( In ) ha de ser superior a la corriente del circuito (Ib ) pero menor que la mxima corriente admisible de la canalizacin (Iz ) (entendiendo por canalizacin los conductores y su forma de instalacin lo que determina la intensidad mxima admisible). b) Donde: Ib = corriente de diseo del circuito a proteger, que corresponde a la mayor potencia transportada por el circuito en servicio normal. In = corriente nominal del dispositivo de proteccin; Iz = corriente admisible de la canalizacin, esto es en el conductor segn el tipo de instalacin, segn UNE 20-460-5-53, reproducidas en las ITC BT-06, 07 y 19 I2 = Corriente que garantiza el funcionamiento efectivo del dispositivo de proteccin generalmente dado en la norma de producto. Para fusibles tipo gG tenemos que: Para interruptores automticos: I21,6In_____si In16 A I21,9In_____si 4A In 16 A I22,1In_____si In4 A Ejemplo de clculo de un fusible: De entre los siguientes valores normalizados de In para fusibles (16-20-25-32-40-50-63-80-100 A), seleccionar el necesario para proteger frente a sobrecargas una lnea, constituida por un cable tetrapolar de cobre aislado con XLPE, instalado directamente sobre la pared y que ha de transportar una corriente de 43 A De la tabla de la ITC-BT-19 (adaptada a la UNE 20460-5-523) tenemos que ese cable de 10 mm2 aguanta 60 A (el de 6 mm2 aguanta 44 A, pero es muy justo). Para un fusible tipo gG con esa intensidad tenemos que I21,6In, as que la segunda condicin queda 1,6In 1,45 Iz, es decir, In 0,91 Iz = 0,91 x 60 = 54,6 A As el valor comercial ser el inmediatamente inferior, es decir, 50 A. Con ese fusible tambin se cumple la primera condicin, Ib=43 A In = 50 A Iz = 60 A Ejemplo de clculo de la intensidad de cortocircuito Calcular la Icc en el cuadro general de una vivienda con grado de electrificacin bsico, si est alimentada por una DI de 15 m y 10 mm2 de cobre. La LGA tiene una seccin de 95 mm2 y una longitud entre la CGP y la centralizacin de contadores de 25 m. Considerar 0,018 mm2/m la resistividad del cobre. La resistencia de los conductores de la Derivacin Individual (DI) es 2 L DI 2 15 R DI = = 0,018 = 0,054 S DI 10 La resistencia de los conductores de la Lnea General de Alimentacin (LGA) es 2 L LGA 2 25 R LGA = = 0,018 = 0,0095 S LGAI 95 La resistencia total ser RDI + RLGA = 0,054 + 0,0095 = 0,0635 La Intensidad de cortocircuito ser I21,45In (segn UNE 60898 61009, para instalaciones domsticas) I21,3In (segn UNE 60947) Iz < I2 1,45 Iz


UD4 Seguridad y protecciones en las instalaciones electrotcnicas0 ,8 V 0 3 ,8 20 Ic = c = R 0 65 ,0 3

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= 88 29

A


6.4. Grado de proteccin de las envolventesLas envolventes de los equipos elctricos proporcionan proteccin contra los contactos directos y adems protegen al propio equipo contra agentes ambientales slidos, lquidos y mecnicos. El grado de proteccin est normalizado por la norma UNE-20234 que define el grado de proteccin IP con 3 cifras que hacen referencia a la proteccin contra cuerpos slidos, agua y choques mecnicos. Para adaptarse a la normativa europea, la norma UNE-EN-50102 establece el grado de proteccin IK con una cifra (de dos dgitos), que hace referencia a la proteccin contra choques mecnicos (en tercer lugar), y se mantiene el grado de proteccin IP pero con 2 cifras (al principio), contra cuerpos slidos y contra el agua. El cdigo IP y el IK se separan por un signo x. Un ejemplo sera IP56xIK08 Cuando no se precisa informacin especial sobre alguna de esas protecciones, se puede sustituir la cifra correspondiente por la letra X (IP X3 x IK08). A continuacin se muestra una tabla con el significado de cada cifra Primera CifraProteccin frente al contacto de cuerpos slidos 0 1 2 3 4 5 6Sin proteccin Contra cuerpos slidos de >50 mm y accesos con el dorso de la mano Contra cuerpos slidos de >12 mm y acceso con los dedos Contra cuerpos slidos de >2,5 mm y acceso con los dedos Contra cuerpos slidos de >1 mm y acceso con cables o herramientas finos Protegido contra el polvo en cantidades que no son perjudiciales Totalmente protegido contra el polvo

Segunda CifraProteccin contra la penetracin de lquidos 0 1 2 3 4 5 6 7 8Sin proteccin Contra la cada vertical de gotas de agua Contra la cada vertical de gotas de agua con un ngulo mximo de 15 Contra el agua de lluvia con inclinacin hasta 60 de la vertical Contra las proyecciones de agua en todas las direcciones Contra el lanzamiento de agua en todas las direcciones Contra el lanzamiento de agua similar a los golpes de mar Contra la inmersin Contra los efectos prolongados de la inmersin bajo presin

Tercera CifraProteccin contra choques mecnicos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0Sin proteccin Resiste una energa de choque de 0,150 Julios (martillo de 200 gr desde 7,5 cm) Resiste una energa de choque de 0,2 Julios (martillo de 200 gr desde 10 cm) Resiste una energa de choque de 0,350 Julios (martillo de 200gr desde 17,5 cm) Resiste una energa de choque de 0,5 Julios (martillo de 200 gr desde 25 cm) Resiste una energa de choque de 0,7 Julios (martillo de 200 gr desde 35 cm) Resiste una energa de choque de 1 Julio (martillo de 500 gr desde 20 cm) Resiste una energa de choque de 2 Julios (martillo de 500 gr desde 40 cm) Resiste una energa de choque de 5 Julios (martillo de 1,7 kg desde 29,5 cm) Resiste una energa de choque de 10 Julios (martillo de 5 kg desde 20 cm) Resiste una energa de choque de 20 Julios (martillo de 5 kg desde 40 cm)

Dado que las condiciones ambientales de muchos emplazamientos varan segn las zonas, fases de proceso, etc., y que no todos los elementos elctricos dentro de un mismo emplazamiento requieren del mismo grado de proteccin, en la tabla siguiente (segn la norma tcnica de prevencin 588), se indican los grados de proteccin mnimos que se considera deben proporcionar las envolventes del material elctrico instalado en dichos locales. Los ndices de proteccin que se citan en este cuadro tienen un carcter orientativo y estn basados en las condiciones ambientales tpicas que suelen darse en los ambientes referidos, por lo que a la hora de aplicacin deber verificarse que dichas condiciones no sean distintas en la realidad; si as fuera deberan ajustarse convenientemente por el tcnico a las necesidades reales del emplazamiento. En general, todos los elementos de una instalacin elctrica tendrn un grado de proteccin adecuado a las condiciones ambientales extremas a que estn o puedan estar expuestos en el local o emplazamiento de uso, sea este emplazamiento fijo o eventual.

Clasificacin del local o emplazamientoLocales o emplazamientos SECOS, con ausencia de polvo y sin riesgo de choques mecnicos

EjemplosOficinas. Superficies comerciales. Viviendas.

IP x IK (*)2 X 00

ObservacionesEl grado de proteccin debe incrementarse a IP 4X para locales en que permanezcan nios o disminuidos psquicos.

Locales o emplazamientos con presencia de POLVO, NO INFLAMABLE.

Fbricas de cemento. Pulidoras de mrmol. Triturado de minerales.

5

X

-

La adopcin del ndice de proteccin IP 6X depender de las exigencias funcionales del aparato. El REBT, MIBT 026 exige IP 6X en caso de emplazamientos con abundancia de polvo inflamable en el ambiente o cuando el polvo inflamable es adems conductor. Exige asimismo IK 07, recomendndose I K 09 cuando se trate de polvos inflamables y conductores o locales muy polvorientos.

Locales o emplazamientos con presencia de POLVO o FIBRAS INFLAMABLES Almacenamiento de cereales. Fbricas de harina. Plantas textiles. Carpinteras 5 X -

Locales o emplazamientos HMEDOS (existen en el techo o paredes condensaciones momentneas o permanentes, manchas salinas o moho, an cuando no aparezcan gotas en el techo o impregnaciones de agua en paredes).

Stanos. Desvanes. Zonas contiguas a locales mojados. Zonas de intemperie cubiertas.

X

1

-

Locales o emplazamientos MOJADOS (los suelos, techos o paredes estn o pueden estar impregnados de humedad y donde existan gotas de agua gruesas).

Baos y duchas. Tneles de lavado. Zonas a la intemperie. Mataderos. Tintes y aprestos textiles.

X

4

-

Emplazamientos SUMERGIDOS. Interior depsitos de agua, balsas, pozos, piscinas. Locales o emplazamientos con riesgo de CHOQUES. Garajes y talleres de reparacin de automviles. Muelles de carga. Talleres metalrgicos. X X 7 8 -

Se recomienda instalar fuera de estos locales las tomas de corriente y dispositivos de mando y proteccin. En el caso de cuartos de bao se deben respetar las exigencias del REBT, MIBT 024. Sise producen proyecciones de agua a chorro debern adoptarse los ndices IP X5 6 IP X6 La adopcin de un ndice de proteccin u otro depender del tiempo de inmersin y de la profundidad a que se instale el aparato elctrico en cuestin. El riesgo de impacto suele darse tan solo por debajo de cierta altura de la ubicacin del equipo en el local (alrededor de 1,5 m). El REBT, MIBT 027, exige que estn cerrados bajo llave y slo puedan acceder personas cualificadas. En este caso se admite IP 0X a los lados de los pasillos de anchura mnima 1,30 m y por encima de 2,30 m

X X

X X

09 10

LOCALES AFECTOS A UN SERVICIO Elctrico. Laboratorios de ensayos. Centros de transformacin. 2 X -

(*) El grado de proteccin IK necesario para cada situacin vendr determinado por el lugar de emplazamiento del equipo y se determinar en la evaluacin de riesgos de la dependencia.

7. Proteccin contra los choques elctricosEl REBT, en la ITC-BT-24, recoge los sistemas de proteccin de la norma UNE-20460-4-41.

7.1. Contactos directos e indirectosLa norma anterior clasifica la proteccin contra los choques elctricos en los siguientes tipos: A. Proteccin principal__________Proteccin contra contactos directos en servicio normal. A su vez se clasifica en: Sistemas de proteccin parcial Sistemas de proteccin completa Sistemas destinados a facilitar una proteccin complementaria B. Proteccin contra los defectos__Proteccin contra los contactos indirectos. A su vez puede ser de dos tipos: Proteccin por corte automtico de la alimentacin Proteccin sin corte automtico de la alimentacin C. Proteccin mediante muy baja tensin de seguridad Tanto para directos como indirectos

7.2. Dispositivos de proteccin diferencialProporcionan una proteccin eficaz tanto para los contactos directos como l

seguridad y protecciones en las instalaciones electrotécnicas

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