SISTEMA DE ACCIONA A CCIONAMIENT MIENTO O ELÉCTRICO Ing. CESAR SANTOS M.
INTRODUCCIÓN
Existen cargas que son alimentadas con tensión trifá trifásica sica, tale taless como como motore motoress eléctr léctricos icos,, hornos hornos eléctricos, transformadores de potencia, etc. y esta energía que consumimos proviene de generadores de corrie corri ente trifásica tri fásica.. En esta unidad comprenderá cómo distinguir dos ámbit mb itos os que qu e influ in fluye yen n en las las cara caract cte erísti rística cass de elección lecci ón de los lo s apara aparato toss y en en su inst in sta alación. lació n.
INTRODUCCIÓN
Existen cargas que son alimentadas con tensión trifá trifásica sica, tale taless como como motore motoress eléctr léctricos icos,, hornos hornos eléctricos, transformadores de potencia, etc. y esta energía que consumimos proviene de generadores de corrie corri ente trifásica tri fásica.. En esta unidad comprenderá cómo distinguir dos ámbit mb itos os que qu e influ in fluye yen n en las las cara caract cte erísti rística cass de elección lecci ón de los lo s apara aparato toss y en en su inst in sta alación. lació n.
OBJETIVOS
• Definir las las especifica specificacione cioness de funcionamie funcionamiento nto
de máquinas y/o sistemas mecánicos, desde el punto de vista de accionamientos eléctricos y sensores senso res para para su automatiza auto matizaci ción ón.. • Proporcionar una configuración del sistema de
control y mando necesarios para automatizar y cumplir cumpli r condicione condici oness especific specifica adas das y optimiz optimi zar el funcio fun cionamie namiento nto de un sistema sis tema dado.
SÍMBOLOS ELECTROTÉCNICOS: SÍMBOLO
Los símbolos electrotécnicos son representaciones gráficas de los componentes de una instalación eléctrica, que se usan para transmitir un mensaje, para identificar, calificar, instruir, mandar y advertir.
DESCRIPCIÓN
52
INTERRUPTOR POTENCIA CON INCORPORADOS
DE TC
52
INTERRUPTOR DE POTENCIA EXTRAIBLE
SECCIONADOR
SECCIONADOR PUESTA A TIERRA
DE
TRANSFORMADOR CORRIENTE
DE
TRANSFORMADOR DE TENSIÓN CAPACITIVO TRANSFORMADOR TENSIÓN INDUCTIVO
DE
VENTAJAS DEL USO DE SÍMBOLOS: a) Su empleo es universal. b) Ahorro de tiempo en representar los componentes de un circuito. c) Facilita la interpretación de circuitos complicados. d) Economía en el empleo del material gráfico para la representación de artefactos, máquinas, instrumentos o materiales eléctricos.
CARACTERÍSTICAS DE LOS SÍMBOLOS: Deben ser lo más simple posible para facilitar su dibujo y evitar pérdida de tiempo en su representación. Deben ser claros y precisos. Deben contener elementos característicos de lo que se desea representar. Deben evitarse los dibujos de figuras pictóricas. El nombre del símbolo debe ser claro y preciso.
NORMAS:
NATURALEZA DE LAS TENSIONES E INTENSIDADES Símbolo según las no rmas
Significación
IEC
DIN
ANSI
1.1
Corriente continua.
= IEC
= IEC
1.2
Corriente alterna.
= IEC
= IEC
1.3
Corriente continua o alterna (universal).
= IEC
= IEC
1.4
Corriente alterna monofásica. P. ej.: 60 Hz.
1
60 Hz
= IEC
1 PHASE 2 WIRE 60 CYCLE
1.5
Corriente alterna trifásica. P. ej.: 380 V 60 Hz.
3
60 Hz 380 V
= IEC
3 PHASE 3 WIRE 60 CYCLE 380 V
1.6
Corriente alterna trifásica con conductor neutro. P. ej.: 380 V 60 Hz.
60 Hz 380 V
= IEC
3 PHASE 4 WIRE 60 CYCLE 380 V
1.7
Corriente alterna trifásica con conductor neutro puesto a tierra. P. ej.: 380 V 60 Hz.
1.8
Corriente alterna trifásica con conductor neutro y conductor de protección. P. ej.: 380 V 60 Hz.
1.9
Corriente continua dos conductores. P. ej.: 60 V.
1.10
Corriente continua dos conductores con conductor medio o neutro. P. ej.: 60 V.
3N
3PEN 60 Hz 380 V
3 PHASE 4 WIRE 60 CYCLE 380 V (with neutral)
3/N/PE 60 Hz 380 V
3 PHASE 4 WIRE 60 CYCLE 380 V (with neutral and protection earth)
2 - 60 V
= IEC
2 WIRE DC 60 V
2M - 60 V
= IEC
3 WIRE DC 60 V
3NPE
60 Hz
3PEN
60 Hz
380 V 380 V
3NPE 60 Hz 380 V 3PEN 60 Hz 380 V
ELEMENTOS MECÁNICOS DE CONEXIÓN Significación
4.1
Contacto de cierre.
4.2
Contacto de apertura.
4.3
Contacto de conmutación.
4.4
Contacto de conmutación sin interrupción.
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Contacto temporizado abierto. Cierre retardado. Contacto temporizado cerrado. Apertura retardada. Contacto temporizado abierto. Apertura retardada. Contacto temporizado cerrado. Cierre retardado.
Contactor con relé térmico (guardamotor).
Símbol o según las norm as IEC
DIN
ANSI
TC o TDC
TO o TDO
TO o TDO
TC o TDC
ELEMENTOS MECÁNICOS DE CONEXIÓN (Maniobra y protección) Significación
4.10
Cortocircuito fusible (base + cartucho).
4.11
Barra de seccionamiento (barra de conexión).
4.12
Dispositivo de enchufe.
4.13
4.14
Símbol o según las norm as IEC
DIN = IEC
Interruptor de potencia. Símbolo general. Interruptor seccionador de potencia. (Posición seccionadora visible).
4.15
Seccionador tripolar.
4.16
Seccionador en carga, tripolar.
4.17
Seccionador con fusibles.
4.18
Interruptor automático con protección magnetotérmica.
ANSI = IEC
CB
= IEC
AUXILIA RES MANUALES DE MANDO Significación
5.1
Pulsador con accionamiento manual en general (NA).
5.2
Pulsador con accionamiento manual por empuje (NA).
5.3
Contacto con enclavamiento rotativo, accionamiento manual.
5.4
Conmutador con dos posiciones y cero, con retorno a cero al cesar la fuerza de accionamiento (NA).
5.5
Conmutador con dos posiciones y cero, con enclavamiento en las dos posiciones.
5.6
Mando con pulsador.
5.7
Interruptor manual (auxiliar de mando).
Símbolo según las normas IEC
DIN
1 0 2
1 0 2
1 0 2
1 0 2
= IEC
ANSI
BOB INAS ELECTROMAGNÉTICAS ELECTROMAGNÉTICAS Símbolo Símbolo según las normas
Significación
6.1
Sistema de accionamiento, con retroceso automático, al cesar la fuerza de accionamiento, para contactores y similares.
6.2
Relé con dos devanados activos en el mismo sentido.
6.3
Relé o disparador de medida con indicación de la magnitud medida. Por ej.: mínima tensión.
6.4
IEC
DIN
A NSI
= IEC
U
U<
U< V
Sistema de accionamiento electromecánico retardado. Retraso a la desconexión.
SR
SR
MUY RETARDADO
6.5
Sistema de accionamiento electromecánico retardado. Retraso a la conexión.
SO
MUY RETARDADO
6.6
Sistema de accionamiento electromecánico retardado. Retraso a la conexión y desconexión.
SA
+ 6.7
Relé polarizado.
P
6.8
Relé de remanencia.
P
MÁQUINAS ROTATIVAS Significación
Símbolo Símbolo según las normas IEC
DIN
A NSI
3 M
9.1
Motor trifásico con rotor de anillos rozantes.
M 3
M
M
M 3
9.2
Motor trifásico con rotor de jaula.
M
M
M
9.3
Motor trifásico con rotor de jaula, con seis bornes de salida.
3 M 3
M
M
Obsérvese que no se dibujan los bornes de conexión en ninguna Norma, lo que no quiere decir que no se identifiquen con sus letras características. Por ejemplo: U, V, W.
APARATOS APA RATOS DE MEDIDA MEDIDA Significación
11.1
11.2
Voltímetro.
Amperímetro. Amperímetro.
11.3
Vatímetro.
11.4
Fasímetro. (Indicando el factor de potencia o el ángulo).
Símbolo según las normas IEC
DIN
V
= IEC
A
= IEC
W
= IEC
cos φ
= IEC φ
f
11.5
Frecuencímetro.
= IEC Hz
11.6
Contador de energía activa.
11.7
Contador de energía reactiva.
11.8
Contador de horas.
11.9
Contador de impulsos.
Wh
VARh
h
= IEC
= IEC
= IEC
= IEC
A NSI
EQUIPOS DE MANDO Y MANIOBRA • La aptitud para el seccionamiento es una
condición esencial de seguridad. • Un aparato de maniobra cumple con esta
condición cuando se garantiza la aislación de los contactos abiertos de manera en posición “ O” tanto bajo la tensión nominal como ante las sobretensiones esperables en el sistema; existe seguridad.
EQUIPOS DE MANDO Y MANIOBRA • Un aparato de corte sin aptitud para el
seccionamiento pone en riesgo la seguridad de las personas. • Esta aptitud, indicada en los aparatos,
forma parte de la garantía de los mismos en cuanto a sus prestaciones. • De manera general todos los aparatos de
corte Merlin Gerin y Telemecanique y otros incluyen la aptitud de seccionamiento.
EQUIPOS DE MANDO Y MANIOBRA •Las funciones a cumplir según la necesidad
pueden ser: Interrupción Protección Conmutación La función interrupción La norma IEC 60947-1 define claramente las características de los aparatos según sus posibilidades de corte. Seccionador Cierra y abre sin carga, puede soportar un cortocircuito estando cerrado. Apto para el seccionamiento en posición abierto.
SECCIONADOR ISARC 12-24kV 630A 12.5-25kA
EQUIPOS DE MANDO Y MANIOBRA Interruptor Se lo denomina vulgarmente interruptor manual o seccionador bajo carga. Cierra y corta en carga y sobrecarga hasta 8 In. Soporta y cierra sobre cortocircuito pero no lo corta. Interruptor automático Interruptor que satisface las condiciones de un interruptor seccionador e interrumpe un cortocircuito. Es el caso de los interruptores Compact, Masterpact, C60, C120, NG125, GV2, GV7, entre otros.
Interruptor de potencia extraible
EQUIPOS DE MANDO Y MANIOBRA La función protección •Una elevación de la corriente normal de carga es un síntoma de anomalía en el circuito. De acuerdo a su magnitud y a la rapidez de su crecimiento, se puede tratar de sobrecargas o cortocircuitos. Esta corriente de falla aguas abajo del aparato de maniobra, si no es cortada rápidamente, puede ocasionar daños irreparables en personas y bienes. •Por ello es indispensable considerar ambos aspectos: Protección de personas Protección de bienes
EQUIPOS DE MANDO Y MANIOBRA • El elemento de protección tradicional, tanto
para circuitos de distribución de cargas mixtas o circuitos de cargas específicas (motores, capacitores, etc.), era el fusible. • Su utilización, en la práctica, presenta desventajas operativas y funcionales: Envejecimiento del elemento fusible por el uso (descalibración). Diversidad de formas, tamaños y calibres. Ante la fusión de un fusible hay que cambiar el juego completo de la salida. Disponibilidad del calibre adecuado para el reemplazo.
• Los fusibles proporcionan una protección fase a
fase, con un poder de corte muy elevado y un volumen reducido. Se dividen en dos categorías: Fusibles “ distribución” tipo gG • Protegen a la vez contra los cortocircuitos y
contra las sobrecargas a los circuitos con picos de corriente poco elevados (ejemplo: circuitos resistivos). • Normalmente deben tener un calibre inmediatamente superior a la corriente del circuito protegido a plena carga.
Fusibles “ motor” tipo aM • Protegen contra los cortocircuitos a los circuitos
sometidos a picos de corriente elevados (picos magnetizantes en la puesta bajo tensión de los primarios de transformadores o electroimanes, picos de arranque de motores asíncronos, etc.). Las características de fusión de los fusibles aM “dejan pasar” las sobreintensidades, pero no ofrecen ninguna protección contra las sobrecargas. • Normalmente deben tener un calibre inmediatamente superior a la corriente del circuito protegido a plena carga.
• Los fusibles de manera general se pueden
montar de dos maneras: En unos soportes específicos llamados portafusibles, En los seccionadores, en lugar de los casquillos o las barretas.
SECCIONADOR
FUSIBLE SECCIONABLE IN
FUSIBLE SECCIONABLE III
EQUIPOS EQUIP OS DE MANDO MA NDO Y MA MANIOBRA NIOBRA • Hoy Hoy los l os interrupt i nterruptores ores auto automáticos máticos evitan
todos tod os esto estoss inconvenie inco nvenientes ntes apor aportando tando una protección pro tección de d e mejor performance perfor mance,, inva inv ariable con co n el el tie ti empo, mp o, fle fl exi xibl ble e por po r su capacidad de adapt adaptació ación n a nueva nu evass cargas carg as y que qu e asegu asegura ra la contin con tinuid uida ad de servicio. servici o. • El El elemento elemento de d e prot pr ote ecc cció ión n clásico clásic o para
detect detecta ar fallas a tie ti erra rr a es el inte int errup rr upto tor r diferencial.
EQUIPOS EQUIP OS DE MANDO MA NDO Y MA MANIOBRA NIOBRA Para Para la corr co rrecta ecta elecc elecció ión n de un aparato aparato que proteja pro teja sobreca sob recargas rgas y cortoci cort ocirci rciuto utoss es es necesario contemplar dos aspectos: 1- El nivel ni vel de cort co rtoc ocir ircu cuitito o en en el el punt pu nto o de su inst in sta alación, lació n, lo que q ue determ determin ina ará el el poder po der de corte cor te del inte int errupto rru ptorr auto automático. mático. 2- Cara Caract cte erísticas rísti cas que q ue asu asuma ma la corr co rriente iente de falla en en func fu nció ión n del tiempo, lo que determ determin ina ará el tipo ti po de d e curv cu rva as de dispa disp aro del interruptor automático.
INTERRUPTOR SECCIONADOR
INTERRUPTOR II
INTERRUPTOR III
CARACTERISTICAS DE LA RED TENSIÓN .- La tensión nominal del interruptor automático debe ser superior o igual a la tensión entre fases de la red. FRECUENCIA.- La frecuencia nominal del interruptor automático debe corresponder a la frecuencia de la red. CANTIDAD DE POLOS.- El número de polos de un aparato de corte se define por las características de la aplicación (receptor mono o trifásico), el tipo de puesta a tierra (corte del neutro con o sin protección) y la función a cumplir.
CARACTERISTICAS DE LA RED POTENCIA DE CORTOCIRCUITO DE LA RED.- Es el aporte de todas las fuentes de generación de la red en el punto de suministro si allí se produjera un cortocircuito. Se expresa en MVA. Es un dato a ser aportado por la compañía prestataria. El poder de corte del interruptor debe ser al menos igual a la corriente de cortocircuito susceptible de ser producida en el lugar donde él está instalado. La definición expresada posee una excepción, denominada Filiación, la cual se desarrolla más adelante.
CARACTERISTICAS DE LA RED INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO.- Conocer el aporte al cortocircuito en un punto de la instalación es una condición excluyente para elegir un interruptor automático. La magnitud de la Icc es independiente de la carga, y sólo responde a las características del sistema de alimentación y distribución. En función de los datos disponibles se proponen dos alternativas para la determinación de la Icc: Por cálculo Por tabla
DETERMINACION DE Icc POR CÁLCULO El método consiste en: 1- Hacer la suma de las resistencias y reactancias situadas aguas arriba del punto considerado. RT = R1 + R2 + R3 + ... XT = X1 + X2 + X3 + ... 2- Calcular: Icc = Uo [ KA ] √3 √RT² + XT² donde: Uo = Tensión entre fases del transformador en vacío, lado secundario de baja tensión, expresada en Voltios RT y XT = Resistencia y reactancia total expresadas en miliohmios (m Ω)
DETERMINACION DE Icc POR CÁLCULO
Determinar resistencias y reactancias en cada parte de la instalación. Parte de la instalación Valores a considerar (m Ω) Red aguas arriba Resistencias (m Ω) R1= Z1 cosϕ 10-ᴣ cosϕ = 0,15 Z1 = U²/P P = Pcc P = Pcc de la red aguas arriba en MVA Reactancias (m Ω) X1 = Z1 sen ϕ 10-3 sen ϕ = 0,98
DETERMINACION DE Icc POR CÁLCULO
Transformador R2 = (Wc U² 10-ᴣ)/S² Wc = Pérdidas en el Cu S = Potencia aparente transformador (kVA) X2 = √ Z²2 – R²2 Z2 = (Ucc U²)/100 S Ucc = Tensión de cortocircuito del transform.
DETERMINACION DE Icc POR CÁLCULO
En cables R3 = pL/S p = 22,5 (Cu) L=m S = mm2 X3 = 0,08L (cable trifásico) X3 = 0,12L (cable unipolar) L en m
DETERMINACION DE Icc POR CÁLCULO
En barras R3 = pL/S p = 36 (AL) L=m S = mm2 X3 = 0,15L L en m • La Pcc es un dato de la compañía prestataria. Si no es posible conocerla, una buena aproximación sería considerar Pcc = ∞. Entonces la Icc queda sólo limitada por la Z2, que en porcentaje, es igual a la Ucc.
DETERMINACION DE Icc POR CÁLCULO • La Ucc del transformador es un dato que está
fijado por la norma IRAM 2250 y los constructores deben ceñirse a ésta. • Como ejemplo, la norma establece que para
transformadores de distribución en baño de aceite entre 25 y 630 kVA, la Ucc es igual a 4%. Para potencias normalizadas de 800 y 1000 kVA, la Ucc es igual a 5%. Icc [ KA ]= (1/ Z2[%])*In (transformador) [ KA ]
EJEMPLO
CARACTERISTICAS DE UN INTERRUPTOR PODER DE CORTE •El poder de corte de un interruptor automático,
define la capacidad de éste para abrir un circuito automáticamente al establecerse una corriente de cortocircuito, manteniendo el aparato su aptitud de seccionamiento y capacidad funcional de restablecer el circuito. • De acuerdo a la tecnología de fabricación,
existen dos tipos de interruptores automáticos: Rápidos y Limitadores
(1) Entorno de actuación de un interruptor rápido (2) Idem de un limitador
GRAFICO Pg 13
CARACTERISTICAS DE UN INTERRUPTOR • La diferencia entre un interruptor rápido y un
limitador está dada por la capacidad de este último a dejar pasar en un cortocircuito una corriente inferior a la corriente de defecto presunta. • La velocidad de apertura de un limitador es
siempre inferior a 5ms (en una red de 50Hz). • El interruptor automático según IEC 60947-2
tiene definidos dos poderes de corte: Poder de ruptura último (Icu) Poder de ruptura de servicio (Ics)
CARACTERISTICAS DE UN INTERRUPTOR PODER DE RUPTURA ULTIMO La Icu del interruptor es la máxima corriente de cortocircuito que puede interrumpir dos veces en la secuencia normalizada. PODER DE RUPTURA DE SERVICIO La Ics es la que garantiza que un interruptor automático, luego de realizar tres aperturas sucesivas a esa corriente, mantiene sus características principales y puede continuar en servicio. Los criterios para elegir un interruptor en base a su capacidad o poder de ruptura son: Icu = Icc = Ics Seguridad del operador y de la instalación
PROTECCIÓN FILIACIÓN O PROTECCIÓN • La
filiación es la utilización del poder de limitación de los interruptores. Esta limitación ofrece la posibilidad de instalar aguas abajo aparatos de menor poder de corte. • La limitación de la corriente se hace a todo lo
largo del circuito controlada por el interruptor limitador situado aguas arriba, y la filiación concierne a todos los aparatos ubicados aguas abajo de ese interruptor, estén o no ubicados dentro del mismo tablero.
PROTECCIÓN PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA • Su característica de disparo es a tiempo dependiente o inverso, es decir que a mayor valor de corriente es menor el tiempo de actuación. PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITO • Su característica de disparo es a tiempo independiente, es decir que a partir de cierto valor de corriente de falla la protección actúa, siempre en el mismo tiempo. Las normas IEC 60947-2 y 60898 fijan las características de disparo de las protecciones de los interruptores automáticos.
Curvas de disparo Tiempo GRAFICO Pg. 18 Disparo térmico Tiempo
Disparo magnético Nº de veces
PROTECCIÓN
SELECTIVIDAD AMPERIMÉTRICA Utiliza la diferencia de ajuste de los umbrales de funcionamiento magnético de los interruptores. Para que la selectividad sea total, la corriente de corto circuito máxima en el interruptor situado aguas abajo debe ser inferior al umbral de disparo instantáneo del disyuntor situado aguas arriba
PROTECCIÓN
SELECTIVIDAD CRONOMÉTRICA Utiliza la diferencia de los tiempos de funcionamiento entre los interruptores situados aguas arriba y aguas abajo. Para instalarla es necesario utilizar interruptores retardados. Es total si el tiempo de retardo del disyuntor situados aguas arriba es superior al tiempo de retardo del disyuntor aguas abajo.
SELECCIÓN DE CONDUCTORES CALCULO DE SECCIÓN DE CONDUCTORES •Los conductores que unen la salida de un
circuito de distribución con el receptor son uno de los elementos que deben ser protegidos en caso de cortocircuito. • Los criterios a tener en cuenta para su dimensionado son: Tensión nominal Cálculo térmico Verificación de la caída de tensión Verificación al cortocircuito
SELECCIÓN DE CONDUCTORES TENSIÓN NOMINAL ASIGNADA • Es la que define la aislación. Se deberá cumplir en todo momento que su tensión nominal sea superior, o a lo sumo igual, a la tensión de servicio existente en la instalación (Un > Us). • Los conductores para las instalaciones eléctricas •de baja tensión son diseñados para tensiones de servicio de 1,1 kV. CALCULO TÉRMICO •Será el que determine en principio la sección •del conductor.
SELECCIÓN DE CONDUCTORES Sección del conductor IRAM 2183 S (mm2) 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50
Corriente máxima admisible I (A) 9,6 13 18 24 31 43 59 77 96 116
SELECCIÓN DE CONDUCTORES
Temperatura T (ºC) 25 30 35 40 45 50 55
Factorde corrección I (Fc) 1,33 1,22 1,13 1 0,86 0,72 0,5
CAIDA DE TENSIÓN • La verificación de la caída de tensión considera
la diferencia de tensión entre los extremos del conductor, calculada en base a la corriente absorbida por todos los elementos conectados al mismo y susceptibles de funcionar simultáneamente. Se deberá cumplir que no supere la máxima admisible determinada por la carga, de acuerdo con: Δ U < Δ Uadm Como valores de caída de tensión admisible se deben tomar: Circuitos de iluminación: Δ Uadm 3% Circuito de fuerza motriz: Δ Uadm 5%
CAIDA DE TENSIÓN • Para su cálculo debe aplicarse la expresión que
se indica seguidamente: Δ U = K In L (R cosϕ + X senϕ) Donde: Δ U= Caída de tensión en Volt K= Constante referida al tipo de alimentación (De valor igual a 2 para sistemas monofásicos y √3 para trifásicos). In= Corriente nominal de la instalación. L= Longitud del conductor en Km. R= Resistencia del conductor en Ω/Km. X= Reactancia del conductor en Ω/Km. ϕ= Angulo de desplazamiento de fase de la carga.
Riesgos de Contactos Eléctricos
OBJETIVO •
Identificar los parámetros característicos de los interruptores diferenciales.
•
Emplear dispositivos de protección contra contactos indirectos.
•
Comprobar la sensibilidad de los dispositivos de protección diferencial.
•
Reconocer la importancia de la protección diferencial en la seguridad eléctrica.
INTERRUPTORES DIFERENCIALES IEC 61008-1
TABLEROS EN UNIDADES DE VIVIENDA (1) Debe instalarse un tablero en cada unidad de vivienda ..... (2) Todo tablero debe tener un solo suministro, protegido por un dispositivo de protección contra sobrecorrientes en la caja de acometida (3) Contra posibles riesgos de incendios por fallas a tierra en el alimentador, se recomienda instalar un dispositivo de corriente diferencial - este dispositivo de corriente diferencial residual debe tener una sensibilidad adecuada y ser del tipo selectivo con ID de 30 mA .
Red de Distribución
(2)
(3)
Alimentador
(3)
(1) 30mA
Tablero
CONTACTOS ACCIDENTALES Directo
Indirecto
Interruptor diferencial = protección contra contactos accidentales
CONTACTOS ACCIDENTALES
COMO EL INTERRUPTOR. actúa ACTUA el interruptor diferencial? DIFERENCIAL
¿Cómo
EL INTERRUPTOR DIFERENCIAL ABRE EL CIRCUITO CUANDO DETECTA UNA DIFERENCIA DE CORRIENTES (I1 e I2) IGUAL O MAYOR A 30 mA.
I1 I2
(0.03 A) LA DIFERENCIA DE CORRIENTES SE PRODUCE CUANDO HAY UNA CORRIENTE DE FUGA (If). ESTA FUGA PUEDE DEBERSE A: a)
If
CONTACTO ELECTRICO DIRECTO DE UNA PERSONA A UNA LINEA VIVA (POSIBLE ELECTROCUCION)
b) CONTACTO DE UN CABLE MAL AISLADO A UNA PARTE CONDUCTORA COMO CARCAZAS METALICAS LO QUE PUEDE CAUSAR RECALENTAMIENTOS Y/O EXCESOS DE CONSUMO
QUE PROTEGE EL INTERRUPTOR DIFERENCIAL?
¿QUÉ PASA SI NO HAY PUESTA A TIERRA NI DIFERENCIAL? (Contacto indirecto)
QUE PROTEGE EL INTERRUPTOR ¿QUÉ PROTEGE EL INTERRUPTOR DIFERENCIAL? DIFERENCIAL? USUARIO PROTEGIDO POR EL DIFERENCIAL (Contacto indirecto)
Si la fuga llega a 30 mA el diferencial dispara evitando daños graves a las personas
QUE PROTEGE EL INTERRUPTOR ¿QUÉ PROTEGE EL INTERRUPTOR DIFERENCIAL? DIFERENCIAL? ¿QUÉ PASA SI EXISTE PUESTA TIERRA, PERO NO HAY DIFERENCIAL?
La fuga se deriva hacia tierra prot egiendo al usuario pero no se elimina la fuga
QUE PROTEGE EL INTERRUPTOR ¿QUÉ PROTEGE EL INTERRUPTOR DIFERENCIAL? DIFERENCIAL? PROTECCION DEL USUARIO Y LA INSTALACION: PUESTA A
TIERRA + DIFERENCIAL
La fuga se deriva hacia tierra protegiendo al us uario,y el dif erencial la detecta abriendo el ci rcuito,evitando riesgos de recalentamiento e incendios por fallas de aislamiento
QUE PROTEGE EL INTERRUPTOR ¿QUÉ PROTEGE EL INTERRUPTOR DIFERENCIAL? DIFERENCIAL? ¡¡INTERRUP CION DEL CONDUCTO A TIERRA!! En el caso de fall a de la puesta a tierra por mal mantenimiento o mal contacto el diferencial es clave para continuar con la protección de las personas
¿QuéQUE protege el Interruptor PROTEGE EL INTERRUPTOR ¿QUÉ PROTEGE EL INTERRUPTOR diferencial? DIFERENCIAL? DIFERENCIAL?
CONTACTO DIRECTO
Aunque hubiera puesta a tierra en la instalación,esta no protege contra los contactos directos.!!
¿Qué protege el Interruptor QUE PROTEGE EL INTERRUPTOR diferencial? ¿QUÉ PROTEGE EL INTERRUPTOR
DIFERENCIAL?
DIFERENCIAL?
PROTECCION EN UN CONTACTO DIRECTO
Protección contra un contacto directo solo puede ser posible mediante el interruptor diferencial.!!
EFECTOS CORRIENTE ELÉCTRICA Diagrama DE 11 –LA CNE-Utilización EN EL CUERPO HUMANO a
b
c1 c2
c3
Ninguna Reacción Ningún efecto fisiológico peligroso
Ningún efecto orgánico Probabilidad de contracciones musculares y dificult ades para respir ar (>2s) Efectos reversibles
IEC 60479-
Efectos patofisiologi cos Paro cardiaco Paro respiratorio Probabilidad Fibrilación
5% 50%
>50%
CURVAS DE OPERACI N DIFERENCIAL 1
Entregan los tiempos de operación en función de la corriente de defecto
0,5
Permiten verificar que el tiempo de reacción del diferencial instalado aguas arriba sea mayor que el tiempo de operación del dispositivo diferencial aguas abajo
0,1 0,05
0,01
10 mA
100
30 mA
101
102
300 mA
103
104
Id (mA)
EFECTOS FISIOLÓGICOS CAUSADOS POR LA CORRIENTE ELÉCTRICA
ZONAS DE RIESGO
10000 2000 500
SENSACION DE PARALISIS NO SENSIBILIDAD DOLOR LEVE SIN MUSCULAR CONSECUENCIAS PELIGROSAS
1
2
PARO CARDIACO RESPIRATORIO
3
4
100
55 ms 20 0,5
corriente (mA)
10
30 50 mA
500
2000
10000
TABLEROS EN UNIDADES DE VIVIENDA (5) Cada circuito derivado, debe estar protegido por un interruptor automático del tipo termomagnético.
(4)
(6) Se debe instalar al menos un interruptor diferencial o de falla a tierra, de 30 mA de sensibilidad.
(4) (6) y (7)
(7) El interruptor diferencial mencionado en (6) actuará como interruptor de cabecera, en instalaciones de hasta tres circuitos derivados,
30mA
(5)
TABLERO
EJEMPLOS DE CONEXIÓN
Interruptores Termomagnéticos derivados
Interruptor Termomagnético General
Interruptor Diferencial
circuito 1
circuito 2
circuito 3
circuitos protegidos por el interruptor diferencial
Cualquier falla de aislamiento superior a 30 mA,aguas abajo es detectada por el interruptor diferencial. La alimentación general entonces es interrumpida. LA CORRIENTE NOMINAL DE CARGA DEL INTERRUPTOR DIFERENCIAL DEBE SER IGUAL (O MAYOR) A LA CORRIENTE NOMINAL DEL INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO AGUAS ARRIBA
EJEMPLO DE CONEXIÓN
(8) En instalaciones con más de tres circuitos derivados, éstos pueden agruparse de a tres y poner a la cabeza de cada grupo un interruptor diferencial de 30 mA de sensibilidad.
30 mA
30 mA
TABLERO
EJEMPLO DE CONEXIÓN (9) Para mejorar la continuidad de servicio de la instalación, es recomendable instalar un interruptor diferencial de 30 mA de sensibilidad en cada circuito derivado, aguas abajo del interruptor automático respectivo.
30 mA
30 mA
TABLERO
30 mA
EJEMPLO DE CONEXIÓN
Interruptores Termomagnético General
Interruptores Diferenciales Protección total diferenciada para cada circuito circuito 1
circuito 2
circuito 3
LA CORRIENTE NOMINAL DE CARGA DEL INTERRUPTOR DIFERENCIAL DEBE SER IGUAL (O MAYOR) A LA CORRIENTE NOMINAL DEL INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO AGUAS ARRIBA
INTERRUPTOR DIFERENCIAL TETRAPOLAR • Si hay una fuga de corriente aparece un campo magnético en el núcleo,debido a que la suma vectorial de corrientes no es nula. • Esto provoca el accionamiento del mecanismo de disparo de la llave. • Si hay desequilibrio de corrientes , sin fuga, la resultante de las corrientes es también cero por lo que no hay disparo. •
CONCLUSION: Solo la fuga de corrientes provoca el disparo, mas no provoca el disparo el desequilibrio de cargas.
INTERRUPTOR DIFERENCIAL TETRAPOLAR Sin Neutro (sistema 220V)
Con Neutro (sistema 380/220V)
(Bobina de detección)
I1 I2 I3 Carga
(Bobina de detección)
I1
I2 I3
IN
Carga
I1Si:+ I2 + I3 = 0 no opera
I1 + Si:I2 + I3 + IN = 0 no o
Si: I1 + I2 + I3 0 opera
I1 + I2 Si: + I3 + IN
0 ope
INTERRUPTORES DIFERENCIALES ACOPLABLES
Int. termomagnético
Int. diferencial
PROTECCIÓN El interruptor termomagné tico protege al conductor de la instalación de sobrecargas y cortocircuito s
El interruptor No olvidar que: diferencial protege a las personas de posibles electrocuciones y protege a la instalación de daños causados Son por fugas de complementarioscorriente ¡¡ NINGUNO REEMPLAZA AL OTRO !!
INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO
INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO . Un interruptor termomagnético, o disyuntor termomagnético, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. . Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.
PROTECCIÓN CORTOCIRCUITOS • Al circular la corriente por el electroimán, crea
una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. • Este
nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor magnetotérmico) y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción.
PROTECCIÓN SOBRECARGA • La otra parte está constituida por una lámina
bimetálica (representada en rojo) que, al calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación y pasa a la posición señalada en línea de trazos lo que, mediante el correspondiente dispositivo mecánico (M), provoca la apertura del contacto C. • Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de intervención del dispositivo magnético.
INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO • Ambos dispositivos se complementan en su
acción de protección, el magnético para los cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas. Además de esta desconexión automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una desconexión. • No obstante, este rearme no es posible si
persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito.
Curvas de disparo • Curva B: mando y protección de circuitos óhmicos (muy poco inductivos), iluminación, bases de enchufe, etc... • Curva C: mando y protección de circuitos mixtos, óhmicos e inductivos iluminación, calefacción, etc.. • Curva D: protección de circuitos muy inductivos, transformadores BT/BT con elevada corriente de arranque.
Curva B: 3 … 5 In Curva C: 5…10 In Curva D: 10…20 In
INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO Interruptores Termomagnéticos: Norma IRAM 2169 , NTP 370.308, Norma IEC 60947-2 Estos interruptores protegen contra sobrecargas de las instalaciones de cableado en edificios. Actúan con un porcentaje por encima de la corriente nominal por acción térmica o por acción de una sobrecarga de varias veces la corriente nominal por acción magnética. Están capacitados para abrir el circuito en el caso de una corriente de varios cientos de veces la corriente nominal (cortocircuito).
RELÉ TÉRMICO IEC 947-4-1-1
Los Relés Térmicos son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. Este dispositivo de protección garantiza: •optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de calentamiento Anómalas. •la continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando paradas imprevistas.
RELÉ TÉRMICO •volver a arrancar después de un disparo con la
mayor rapidez y las mejores condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas. •CARACTERISTICAS
Tripolares Compensados La curvatura que adoptan las biláminas no sólo se debe al recalentamiento que provoca la corriente que circula en las fases, sino también a los cambios de la temperatura ambiente.
RELÉ TÉRMICO Este factor ambiental se corrige con una bilámina de compensación sensible únicamente a los cambios de la temperatura ambiente y que está montada en oposición a las biláminas principales. Cuando no hay corriente, la curvatura de las biláminas se debe a la temperatura ambiente. Esta curvatura se corrige con la de la bilámina de compensación, de forma tal que los cambios de la temperatura ambiente no afecten a la posición del tope de sujeción. Por lo tanto, la curvatura causada por la corriente es la única que puede mover el tope provocando el disparo.
RELÉ TÉRMICO Sensibles a una pérdida de fase Este dispositivo provoca el disparo del relé en caso de ausencia de corriente en una fase (funcionamiento monofásico). Lo componen dos regletas que se mueven solidariamente con las biláminas. La bilámina correspondiente a la fase no alimentada no se deforma y bloquea el movimiento de una de las dos regletas, provocando el disparo.
RELÉ TÉRMICO
Rearme automático o manual El relé de protección se puede adaptar fácilmente a las diversas condiciones de explotación eligiendo el modo de rearme Manual o Auto (dispositivo de selección situado en la parte frontal del relé).
RELÉ TÉRMICO Graduación en “ amperios motor” Visualización directa en el relé de la corriente indicada en la placa de características del motor. Los relés se regulan con un pulsador que modifica el recorrido angular que efectúa el extremo de la bilámina de compensación para liberarse del dispositivo de sujeción que mantiene el relé en posición armada. La rueda graduada en amperios permite regular el relé con mucha precisión. La corriente límite de disparo está comprendida entre 1,05 y 1,20 veces el valor indicado
FUNCIONAMIENTO Los relés térmicos tripolares poseen tres biláminas compuestas cada una por dos metales con coeficientes de dilatación muy diferentes unidos mediante laminación y rodeadas de un bobinado de calentamiento. Cada bobinado de calentamiento está conectado en serie a una fase del motor. La corriente absorbida por el motor calienta los bobinados, haciendo que las biláminas se deformen en mayor o menor grado según la intensidad de dicha corriente.
FUNCIONAMIENTO La deformación de las biláminas provoca a su vez el movimiento giratorio de una leva o de un árbol unido al dispositivo de disparo. Si la corriente absorbida por el receptor supera el valor de reglaje del relé, las biláminas se deformarán lo bastante como para que la pieza a la que están unidas las partes móviles de los contactos se libere del tope de sujeción. Este movimiento causa la apertura brusca del contacto del relé intercalado en el circuito de la bobina del contactor y el cierre del contacto de señalización. El rearme no será posible hasta que se enfríen las biláminas.
