Fallos en una instalación eléctrica.
En una instalación eléctrica ya sea industrial o de vivienda, nos podemos encontrar con los siguientes problemas o fallos.
Sobreconsumo. Se produce cuando la instalación aumenta por encima de la intensidad máxima determinada para la instalación. Por ejemplo un cable de sección de 1,5 mm2 puede soportar hasta 10 Amperios de corriente, un consumo de 12 Amperio sería un sobreconsumo.
Cotocircuito. Intensidades muy grandes que se producen en el circuito debido a que tenemos una resistencia cero. Por ejemplo cuando juntamos los cables fase y neutro sin existir una resistencia entre ellos.
Contacto directo. Accidente que se produce al tocar directamente un cable con tensión.
Contacto indirecto. Accidente que se produce al tocar un punto que en condiciones normales de funcionamiento no debería tener tensión, pero debido a un fallo se encuentra bajo tensión. Por ejemplo una plancha, en la que se ha comunicado la resistencia con la base inferior. Al tocar la base nos dará la corriente.
Sobretensiones. Tensiones mayores de las normales aparecen momentáneamente en la red de eléctrica, provocando daños en los equipos conectados.
Para proteger la instalación y a las personas de todos estos fallos o averías, se diseñaron los siguientes dispositivos de protección eléctrica.
Magnetotérmico.
Es un dispositivo eléctrico que consta de dos tipos de protecciones, la protección magnética contra cortocircuito y la protección térmica contra sobreconsumos.
Protección térmica. Dos láminas metálicas soldadas, con diferente coeficiente de dilatación , curvan al ser atravesadas por una corriente eléctrica y calentarse. El tiempo que tarda en abrir es proporcional a la intensidad que atraviesa el bimetal. Es decir cuanto mayor es la intensidad antes abrirá.
Protección magnética. Ante un cortocircuito, se producen corrientes muy elevadas , el magnetotermico debe abrir rápidamente. Actuará la protección magnética, formada por una bobina que actua como electroiman, y que aumenta su fuerza al ser recorrida por una alta intensidad.
Características principales.
A la derecha tenemos su símbolo eléctrico y su aspecto físico. Sus características principales son:
Intensidad nominal. Intensidad a la que saltará al sobrepasarla por sobreconsumo.
Número de polos. Unipolar (un polo), Bipolar (2 polos), tripolar(3 polos), tetrapolar (4 polos).
Tensión nominal. Tensión que soportan los contactos.
Poder de corte. Máxima intensidad de cortocircuito que es capaz de cortar.
Curvas de disparo.
Las curvas de disparo del magnetotérmico nos dice para cada intensidad el tiempo que tardará en abrir el magnetotérmico.
Se divide en dos zonas, la zona de disparo térmico, donde actuara la apertura del bimetal por sobrcarga o calentamiento, produciéndose una apertura lenta.
La zona de disparo magnético, actúa el disparo por alta intensidad atravesando la bobina que actúa de electroimán. Se produce una apertura rápida.
Tipo de curva. En función de la intensidad en la que comienza el disparo magnético tenemos diferentes tipos de curvas.
Curva B. Protección de líneas e instalaciones sin puntas de corriente. Intensidad de disparo magnético : 3-5 I. nominal.
Curva C. Protección de líneas generales. Intensidad de disparo magnético: 5-10 I. nominal.
Curva D. Cargas con grandes puntas de arranque, motores, transformadores. Intensidad de disparo magnético: 10 -20 I. nominal
Diferencial
El funcionamiento se basa en un anillo sobre el que se enrollan el cable de fase(amarillo) y el cable de neutro (azul).
Si la intensidad que atraviesa ambos cables es la misma, producirán el mismo campo magnético pero de signo contrario, con lo cual se anulará.
Si se produce una fuga a tierra tendremos una diferencia de intensidad y el campo magnético total ya no será cero.
Si la fuga es superior a la sensibilidad del diferencial se creará un campo magnético suficiente para excitar la bobina de auxiliar que activará el relé de corte.
Botón de prueba. Los diferenciales poseen un botón de prueba que hace que una parte de la intensidad no vuelva por el anillo, con lo que se crea la diferencia de corrientes y provoca el salto del diferencial.
Lógicamente sólo funcionará con el diferencial alimentado con tensión.
Se debe ensayar el diferencial una vez al mes para evitar el agarrotamiento del mismo.
Tensión de contacto.
La tensión de contacto es la que puede aparecer en una parte de la instalación al producirse una derivación o contacto indirecto. El reglamento electrotécnico de baja tensión, limita está tensión a 50 voltios para evitar descargas peligrosas.
Contacto sin toma a tierra. Si en un aparato eléctrico se produce una derivación, y partes conductoras con tensión se comunican con partes metálicas que no deberían tener tensión, como las carcasas de motores y electrodomésticos, están quedaran sometidas a la misma tensión que las partes conductoras.
Resultando un contacto muy peligroso para las personas y mascotas.
Contacto con toma a tierra. Si las partes metálicas aisladas de las partes conductoras (carcasas), están conectadas a la toma a tierra, la tensión máxima que puede aparecer será mucho menor.
Aplicando la ley de ohm, está tensión será igual a Intensidad diferencial x Resistencia toma a tierra.
Idiferencial será igual a 30 o 300 mA, y la resistencia de tierra suele ser muy pequeña, de unos 10 ohmios. Con lo cual la tensión de contacto, será una tensión muy pequeña que no representa peligro para las personas.
Características principales.
Su símbolo y aspecto físico aparecen a la derecha. Sus características principales son:
Intensidad nominal. Intensidad que puede soportar sin producirse daños.
Número de polos. Bipolar, tripolar o tetrapolar.
Sensibilidad. Intensidad de fuga a partir de la cual saltará el diferencial. 30 mA en vivienda y 300 mA en industria.
Clase de diferencial.
- Clase AC. Los más utilizados, no detectan las fugas en instalaciones con muchos armónicos, como instalaciones con equipos informáticos.
- Clase A. Para corrientes alternas y pulsantes. Detectan las fugas producidas por circuitos con armónicos, tipo informáticos. Y evitan disparos provocados por perturbaciones externas tipo rayos.
- Clase B. Protege contra corrientes alternas y pulsantes hasta 1 khz. Adecuado para circuitos con variadores de frecuencia.
- Clase B+. Protege contra corrientes alternas y pulsantes hasta 20 khz. Adecuado para circuitos con variadores de frecuencia.
- Clase F. Interruptor diferencial superinmunizado. Protege contra corrientes alternas y pulsantes. Adecuado para circuitos con variadores de frecuencia de muy alta frecuencia.
Diferenciales rearmables.
Después de un salto por fuga de corriente, rearman cada cierto tiempo para comprobar si la fuga ha desaparecido. Muy útiles en viviendas que pasan mucho tiempo deshabitadas.
Guardamotor
Es similar al magnetotérmico, dispone de protección térmica y magnética, pero además permite regular la intensidad de disparo para ajustarla a la intensidad nominal del motor.
En caso de disparo debe rearmarse manualmente.
Se le puede acoplar un cuerpo auxiliar con dos contactos, que se utilizarán en el esquema eléctrico para protección de la maniobra y señalización del salto del guardamotor.
En este video explicamos como ajustar el guardamotor a la intensidad nominal del motor.
En la segunda parte del video vemos la protección del motor con fusibles y relé térmico.
Protector de sobretensiones.
Instalado al principio del cuadro eléctrico deriva a tierra las sobretensiones peligrosas que lleguen al circuito.
En funcionamiento normal tiene una resistencia muy elevada para no influir en el circuito. Ante una sobretensión su resistencia se hace cero y deriva la sobretensión a tierra.
Fusible.
El fusible es el aparato de conexión que provoca la apertura del circuito por fusión, producida por el calor que desprende al ser atravesado por una corriente eléctrica, cortando la corriente cuando ésta sobrepasa un determinado valor durante un tiempo.
Podemos comprobar si el fusible está fundido desmontando este del circuito y midiendo continuidad.
También podremos medir su estado sin sacar del circuito, comprobando que si hay diferencia de tensión entre sus extremos.
Si la tensión es la misma el fusible está funcionando correctamente.
Práctica 1
Comprobar con el tester virtual el estado del magnetotérmico de la figura.
Práctica 2
Comprobar regulación del guardamotor. Pincha en cada uno de los motores para ver la placa de características.
