CIRCUITOS

Las instalaciones se subdividirán en varios circuitos de forma que las averías afecten solo a determinadas partes de las mismas.

La protección de toda instalación se realizará para sobreintensidades, sobretensiones y contactos directos e indirectos. Los dispositivos de protección de cada circuito estarán adecuadamente coordinados y serán selectivos con los dipositivos generales de protección que les precedan.

Todo circuito se protegerá contra sobreintensidades que pueden ser sobrecargas (corrientes de valor algo superior al normal), cortocircuitos (corrientes de valor muy superior al normal) o descargas eléctricas atmosféricas. La protección contra sobrecargas garantizará que la corriente por el circuito no supere la intensidad máxima admisible del conductor más allá de un tiempo que pueda ser perjudicial. Se podrá realizar mediante interruptor automático de corte omnipolar con curva térmica de corte o cortacircuitos fusibles de calibre adecuado. El calibrado del dispositivo de protección habrá de ser igual o superior a la intensidad nominal en el circuito e inferior a la intensidad máxima admisible en los conductores. La curva del elemento de protección indica el tiempo de disparo, más o menos inmediato, en función de la corriente por el circuito. Por ejemplo, en el arranque de un motor o el encendido de una lámpara de descarga existen altas corrientes iniciales que caen y se estabilizan al cabo de un tiempo: es deseable que estas corrientes no disparen la protección, en cambio sí lo haga respecto a otras intensidades mayores como las de cortocircuito o sobrecargas permanentes.

Así, para determinar el aparato de protección adecuado se ha de conocer cual será el uso de la línea o circuito, cual será la corriente nominal y los picos de funcionamiento. Por ejemplo, en las curvas representadas en el gráfico se puede observar que para corrientes muy superiores a la nominal, el tiempo de disparo es instantáneo; para valores de 5 veces la nominal en un caso y 10 veces en otro, la respuesta es muy rápida (entre 0,01 y 3 s. aprox); para valores entre 1 y 5 (o 10) veces la nominal, el tiempo de respuesta se incrementa.

Como norma general, el dispositivo de protección se instala en el origen o cabecera del circuito, en el cuadro de distribución, y en todos los puntos en que se produzca una reducción de la intensidad máxima admisible debido a un cambio de sección, de sistema de instalación, de condiciones ambientales o de naturaleza del conductor, etc. Se podrá utilizar un único dispositivo si protege adecuadamente la instalación para la menor de las intensidades máximas admisibles en tales casos; por ejemplo, ante un circuito con secciones diferentes (motivadas, por ejemplo, para limitar las caídas de tensión en diferentes tramos), el elemento de protección estará calibrado para la menor de las secciones. Como ejemplo: en general, un circuito de alumbrado en vivienda con circuito principal de 2,5 mm2 y derivaciones finales de 1,5 mm2 habrá de estar protegido por PIA de 10 A, no de 16 A. Igualmente, un conductor dispuesto sobre bandeja perforada o de escalera y que salga de ella para continuar bajo tubo de superficie o empotrado, habrá de estar protegido en su origen para las condiciones de corriente más desfavorables que generalmente serán las de la canalización en tubo, o bien disponer en el inicio de la derivación entubada una protección adecuada, lo cual no suele hacerse en la práctica. Ahora bien, la norma UNE 20460 recomienda prescindir de protección contra sobrecargas en circuitos cuya apertura imprevista pueda originar algún peligro.

En el origen de todo circuito se establecerá un dipositivo de protección contra cortocircuitos cuya capacidad de corte estará de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en el punto de su conexión. Se admite que cuando se trate de circuitos derivados de uno principal, cada uno de los circuitos derivados disponga de protección contra sobrecargas mientras que un solo dispositivo general asegure la protección contra cortocircuitos para todos los circuitos derivados. Aunque por economía podrían barajarse diversas soluciones para la protección contra sobreintensidades, lo mas habitual es realizar esta protección mediante dispositivo magnetotérmico en cabecera de circuito, que se puede rearmar sin necesidad de sustituir ningún elemento una vez que ha actuado.

En caso de cortocircuito, la intensidad supera en mucho a la normal o máxima admisible de la instalación, alcanzándose temperaturas elevadas en muy poco tiempo que si no se limitan con la suficiente rapidez, provocarán el deterioro del aislamiento. Además, los esfuerzos electrodinámicos del cortocircuito actúan fundamentalmente sobre los embarrados de los cuadros, deformándolos.

Tres características fundamentales definen los aparatos de protección contra sobreintensidades: tensión, intensidad nominal y poder de corte. Según esta última característica, los aparatos se pueden clasificar en interruptores automáticos (capaz de cortar corrientes de cortocircuito), interruptores en carga (capaz de cortar la corriente nominal y valores algo superiores, pero no de cortocircuito) y seccionadores (incapaces de cortar corrientes: solo puede abrir el circuito en vacío por lo que su función es de seguridad haciendo visible su apertura). La capacidad de cortar la corriente se refiere al arco que aparece entre contactos y la destrucción del aparato por éste. Así, se considera que los interruptores, contactores y seccionadores son aparatos de maniobra mientras los interruptores automáticos y fusibles lo son de protección. Además, el int. aut. también tiene función de mando: posibilidad de conectar y desconectar a voluntad del usuario.

El poder de corte del dispositivo de protección debe ser mayor que la corriente de cortocircuito prevista en el punto donde está instalado. También se pueden utilizar dispositivos de protección que no cumplan este aspecto siempre que a su vez estén protegidos por otro elemento con la capacidad de corte necesaria (ej, fusibles con la capacidad de corte adecuada e interruptor automático de protección de línea con capacidad de corte inferior a la de cortocircuito; el precio de los interruptores automáticos aumenta con el poder de corte por lo que la inclusión de fusibles para protección contra cortocircuitos es una buena solución económica).

El disparador de un interruptor automático puede ser de tipo directo (por él recorre la corriente del circuito y actúa al ser superior a un valor determinado) o indirecto (actúan por una intensidad proporcional a la del circuito principal obtenida mediante transformadores o resistencias calibradas). Hay otros disparadores accesorios que pueden hacer actuar al int. aut. como pueden ser las bobinas de mínima tensión, de emisión de corriente, etc. El disparador forma parte del int. aut. pero la actuación también puede ser ordenada por un relé exterior que controle determinadas magnitudes.

En general, la protección contra sobretensiones no será necesaria cuando la alimentación provenga en su totalidad de red subterránea desde CT o de línea aérea constituida por conductores aislados con pantalla metálica unida a tierra en sus dos extremos. Cuando una instalación se alimenta por, o incluye, una línea aérea con conductores desnudos o aislados, se considera necesaria una protección contra sobretensiones de origen atmosférico en el origen de la instalación.

Por otra parte deberá existir la conveniente protección contra contactos directos e indirectos. Para evitar los contactos directos se preverá el suficiente alejamiento de las partes activas o interposición de aislamiento, barreras u obstáculos. A su vez, estos medios habrán de estar complementados con dispositivo de corriente diferencial residual <= 30 mA. Respecto a los contactos indirectos, la protección se consigue por corte automático de la alimentación ante un fallo, por empleo de equipos de la clase II o aislamiento equivalente, por conexiones equipotenciales y/o por separación eléctrica mediante transformador de aislamiento o similar (grupo generador, etc). Así, además del aislamiento y alejamiento de partes activas, para conseguir la protección contra contactos se utiliza habitualmente el interruptor diferencial, que corta la alimentación en caso de fallo de aislamiento o contacto.

En la protección contra contactos se utilizan los diferenciales, que detectan las corrientes de fuga (corriente diferencial) desde los conductores activos a masa o tierra (por defecto de aislamiento, contacto de personas o animales con conductor activo, ...). Los de mayor sensibilidad detectan fugas del orden de 10 mA. El dispositivo detector de fugas de corriente es un núcleo toroidal o transformador de intensidad que activa un relé; si a éste se le asocia un interruptor que abra el circuito automáticamente en caso de defecto, resulta un interruptor diferencial.

La protección diferencial se complementa con un sistema de puesta a tierra (elementos conductores enterrados y unidos a las masas de la instalación) que persigue que no existan diferencias de potencial peligrosas y permita el paso a tierra de las corrientes de fuga. Al pasar a tierra la corriente de fuga es detectada por el diferencial que actúa abriendo el interruptor asociado cortando así la alimentación del circuito.

También hay magnetotérmicos y diferenciales para corriente contínua procedente de rectificadores que tenga un cierto nivel de rizado, aunque no para cc pura obtenida de baterías.

PROTECCIONES

Interruptor automático magnetotérmico

Entre los interruptores automáticos de protección, el magnetotérmico es el más utilizado en la protección de circuitos contra sobrecorrientes. Disponen de dos disparadores: uno térmico (para bajas sobrecargas de duración prolongada) y otro electromagnético (para altas sobrecargas de corta duración). En el caso de magnetotérmicos de más de un polo, el neutro puede llevar o no disparador (en éste último caso, su apertura depende del disparador del conductor o conductores de fase).

En función del disparador electromagnético, se clasifican en varias clases de curvas: B (3 In a 5 In), C (5 In a 10 In), D (10 In a 20 In), ... La curva B suele usarse para protección de líneas de gran longitud. La curva C suele utilizarse para consumos normales con corrientes de arranque no excesivamente altos (vivienda e industria). La curva D suele utilizarse para proteger equipos con intensidades de arranque altas (motores).

Se elegirá de Calibre = 1,3 x consumo real previsto. Ej:

En las gamas terciario e industrial se pueden acoplar contactos auxiliares, bobinas de disparo, modulos de detección de sobretensiones, mandos motorizados, ...

Para calibres superiores (hasta 4000 A), se utilizan interruptores automáticos en caja moldeada a los que se les puede acoplar auxiliares de señalización, medida y mando.

Fusibles

Aunque también se usa como protección contra sobrecargas, el principal uso del fusible es para protección contra cortocircuitos ya que su poder de corte es muy alto siendo, además, más económicos que los interruptores automáticos. Para determinados calibres, es frecuente asociar fusibles con interruptores automáticos de dispositivo térmico (sin dispositivo electromagnético) debido a la economía de esta solución sobre el uso de dispositivos magnetotérmicos.

En la protección con fusibles de sistemas trifásicos se ha de tener especial precaución en la fusión del elemento por anomalía en una de las fases ya que puede provocar sola fase ya que puede provocar la sobrecarga de las otras fases.

Interruptor diferencial

El calibre: ha de ser igual o superior al calibre del magnetotérmico asociado.
Clase: AC (c.a. en general) / A (para corrientes pulsantes, rectificadas: alterna con componente contínua) / A "si" (superinmunizados: evitan disparos por transitorios). Tipo de disparo: instantáneo (en primer nivel de protección) / selectivo (segundo nivel de protección y superiores: disparo con retardo)

Ej:

La gama industrial se suele presentar con bloques acoplables al magnetotérmico. Asimismo, en las gamas terciario e industrial se pueden acoplar contactos auxiliares, bobinas de disparo, ...

Para calibres superiores existen bloques de protección diferencial regulables en sensibilidad y tiempo de disparo, acoplables a los interruptores automáticos de caja moldeada.

Las pequeñas instalaciones suelen protegerse con un único diferencial o varios dispuestos en paralelo en el mismo cuadro de protección. Para proteger adecuadamente una gran instalación contra contactos, habrá de tenerse en cuenta la selectividad entre diferenciales en serie de forma que solo actúen los inmediatos al defecto y el resto de la instalación no se vea afectada. La selectividad puede conseguirse con retardo en el disparo (tipo S) o con sensibilidades mayores hacia la cabecera (en este caso la resistencia de tierra debe tener el valor adecuado para que ante la actuación del elemento de mayor sensibilidad, las tensiones de defecto o contacto no superen valores de normativa).