Unidad 3 riesgo eléctrico-parte 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUECÁTEDRA: PROTECCIONES ESPECÍFICAS

UNIDAD Nº 3 – PARTE 2 – ESQUEMAS DE CONEXIÓN A TIERRA – SISTEMAS DE PAT

Riesgo eléctrico

AÑO 2015

CONTENIDO

Introducción

Esquemas de conexión a tierra, casos prácticos

Instalaciones de PAT

Equipotencialidad

INTRODUCCIÓN

Esquema de conexión a tierra TT


¿PORQUÉ SE SIGUE EXIGIENDO UN VALOR DE RESISTENCIA DE PAT DE

10Ω PARA LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN?

ES PORQUE LA MAYORIA DE LOS PROFESIONALES SIGUEN UTILIZANDO

ESTE VALOR EXIGIDO EN EL REGLAMENTO AEA DEL AÑO 2002, Y

DESCONOCE EL REGLAMENTO DEL AÑO 2006.

¿QUÉ DICE EL REGLAMENTO DE AEA DEL AÑO 2006?

Para IΔn=30mA ⤇ Ra ≤ 40Ω


Las condiciones que deben cumplir los dispositivos diferenciales para la protección contra contactos indirectos por la desconexión automática de la alimentación son:

1º) Verificar que el valor de Ra medido sea ≤ al de la tabla 771.3.I para la corriente diferencial del ID.

2ª) Deben cumplir con lo tiempos de desconexión de la tabla 41.3 paracircuitos terminales de hasta 32 Amper.

3º) Debe cumplir con los tiempos establecidos en 413.1.3.3 para circuitos seccionales.

4º) Debe cumplir con:

IΔn . Ra ≤ UL o sea

IΔn . Ra ≤ 24 Vca


Ejemplo 1: supongamos que se mide la resistencia de PAT Ra=25Ω en un local

comercial, el cual dispone de ID de 30 mA, con alimentación de 220 Vca, y tiene

ECT TT. ¿Se cumplen las condiciones de seguridad para contactos indirectos?

1º) Ra=25Ω < 40Ω. Por tanto cumple.

2º) Es un circuito terminal, se debe verificar que el tiempo de disparo del ID sea

menor que 60 ms. Entonces busco el tiempo de actuación de ID para 5.IΔn que

es 40 ms máximo. Por tanto cumple.

3º) No aplica.

4º) IΔn . Ra ≤ 24 Vca ⤇

IΔn . Ra=30 mA . 25 Ω = 0,75 V ≤ 24 Vca

Por tanto cumple.


Ejemplo 2: supongamos que se mide la resistencia de PAT Ra=60Ω en una

vivienda, que dispone de ID de 30 mA, con alimentación de 220 Vca, y tiene

ECT TT. ¿Se cumplen las condiciones de seguridad para contactos indirectos?

1º) Ra=60Ω > 40Ω. Por tanto no cumple.

2º) Es un circuito terminal, se debe verificar que el tiempo de disparo del ID sea

menor que 60 ms. Entonces busco el tiempo de actuación de ID para 5.IΔn que

es 40 ms máximo. Por tanto cumple.

3º) No aplica.

4º) IΔn . Ra ≤ 24 Vca ⤇ IΔn . Ra=30 mA . 60 Ω = 1,8 V ≤ 24 Vca. Por tanto cumple.


Ejemplo 3: supongamos que se mide la resistencia de PAT Ra=5Ω de un local

industrial, que dispone de ID de 1 A selectivo en un tablero seccional, con

alimentación de 220 Vca, y tiene ECT TT. ¿Se cumplen las condiciones de

seguridad para contactos indirectos?

1º) Ra=5Ω <12Ω. Por tanto cumple.

2º) No aplica.

3º) Es un circuito seccional, se debe verificar que el tiempo de disparo del ID sea

menor que 1 segundo. Entonces busco el tiempo de actuación de ID para 5.IΔn

que es 150 ms máximo. Por tanto cumple.

4º) IΔn . Ra ≤ 24 Vca ⤇ IΔn . Ra=1A . 5 Ω = 5 V ≤ 24 Vca. Por tanto cumple.


¿PORQUÉ EL REGLAMENTO PROHIBE EL USO DE INTERRUPTORES

AUTOMÁTICOS Y FUSIBLES PARA LA PROTECCIÓN CONTRA

CONTACTOS INDIRECTOS PARA ECT TT?


Ejemplo 4: supongamos que en una vivienda se mide la resistencia de PATRa=2Ω y, y la del centro de estrella del transformador de distribución es Rb=1Ω ,la alimentación es 220 Vca, y tiene ECT TT. Verificar la actuación de:

a) Un fusible tipo gG de 20 Amper

b) Un fusible tipo gG de 10 Amper

c) Un PIA curva B de 20 Amper

a) La corriente de falla es: Ifalla=220V / (2Ω+1Ω) =73 A

La tensión de contacto es: Uc= Ifalla . Ra = 147 V

Según el reglamento el fusible tendría que despejar la falla en 60 ms. Entrandoen la curva del fusible con la Ifalla encontramos que se funde en 5 segundo.Evidentemente no cumple la condición de seguridad, y la masa tendría unatensión de contacto presunta de 147 V durante 5 s.


b) Para este caso, entrando en la curva del fusible con la Ifalla encontramos que

se funde en 200 ms. Evidentemente no cumple la condición de seguridad, y la

masa tendría una tensión de contacto presunta de 147 V durante 200 ms.

c) Para este caso, entrando en la curva PIA con la Ifalla (igual a 3,75 veces la

corriente nominal) encontramos que se podría abrir en forma instantánea o

hasta en 10 segundos. Evidentemente no cumple con la condición de seguridad

porque hay incertidumbre en la apertura del PIA.

Ejemplo 5: supongamos que en una vivienda de mide la resistencia de PAT

Ra=0,5Ω, y la del centro de estrella del transformador de distribución es Rb=1Ω ,

la alimentación es 220 Vca, y tiene ECT TT. Verificar la actuación de:

a) Un fusible tipo gG de 20 Amper

b) Un PIA curva B de 20 Amper


a) Un fusible tipo gG de 20 Amper:

La corriente de falla es: Ifalla=220V / (0,5Ω+1Ω) = 147 A.

La tensión de contacto es: Uc= Ifalla . Ra = 73 V.

Entrando en la curva del fusible con la Ifalla encontramos que se funde en forma

instantánea.

b) Un PIA curva B de 20 Amper:

Entrando en la curva del PIA con la Ifalla (igual a 7,35 veces la corriente nominal)

encontramos que se abre en forma instantánea.


Esquema de conexión a tierra TN

Esquema de conexión a tierra TN-S

CAPACIDAD DE RUPTURA DE LOS INTERRUPTORES DIFERENCIALES

Esquema de conexión a tierra TN-S

Esquema de conexión a tierra TN-C

Las condiciones que deben cumplir los dispositivos de protección para la protección contra contactos indirectos por la desconexión automática de la alimentación en ECT TN son:

1º) Verificar que: Ia . Zs ≤ U0

Donde Zs=Z0+ZL+ZPE

Zs: impedancia del lazo de falla

Z0: impedancia de la fuente de alimentación

ZL: impedancia del conductor de línea hasta el punto de defecto

ZPE: impedancia del conductor de protección entre el punto de defecto y la fuente

U0: tensión de alimentación de la sistema entre fase y tierra.

2º) Que el valor de la corriente asegure la operación del dispositivo de desconexiónautomática en los tiempos en la tabla 41.3 para circuitos terminales de hasta 32Amper.

3ª) Que el valor de la corriente asegure la operación del dispositivo de desconexiónautomática establecidos en 413.1.3.2 para circuitos seccionales.

4ª) Que no sea superada la capacidad de ruptura del interruptor diferencial.



TABLA 1

Ia [A] Zs [Ω] Ia [A] Zs [Ω]

6 45 4,89 25 8,80

10 72 3,06 43 5,12

16 105 2,10 60 3,67

20 160 1,38 90 2,44

25 200 1,10 110 2,00

32 240 0,83 140 1,57

40 340 0,65 195 1,29

50 410 0,54 260 0,85

63 600 0,37 310 0,71

80 900 0,24 500 0,44

100 1150 0,19 600 0,38

125 1480 0,15 790 0,29

Tiempo de fusión 200 ms Tiempo de fusión 2 s

Corriente de actuación e impedancia del lazo de falla con V0=220 Vca

para fusible NH tipo gG

In fusible

[A]


TABLA 2

Ia [A] Zs [Ω] Ia [A] Zs [Ω]

6 30 7,33 60 3,67

10 50 4,40 100 2,20

16 80 2,75 160 1,38

20 100 2,20 200 1,10

25 125 1,76 250 0,88

32 160 1,38 320 0,69

40 200 1,10 400 0,55

50 250 0,88 500 0,44

63 315 0,70 630 0,35

Corriente de actuación e impedancia del lazo de falla con V0=220 Vca

para PIA curvas B y C para tiempos entre 200 ms y 2 s

In PIA [A]Característica B Característica C

Ejemplo 6: supongamos que se mide la impedancia del lazo de falla Zs=1,14Ω

en un tomacorriente de un local industrial, el cual dispone de fusibles tipo gG de

16 Amper para protección contra contactos indirectos, la alimentación de 220

Vca, y tiene ECT TN-S. ¿Se cumplen las condiciones de seguridad para

contactos indirectos?

1º) Ia . Zs ≤ 220 Vca ⤇ Ia ≤ 220 Vca / Zs ⤇ Ia=193 A (corriente real del lazo de falla)

2º) En la tabla 1 para el fusible de

16 A la corriente de fusión en 200 ms

es 105 A (2,10 Ω). Por tanto como

Ia > Ifusión, entonces

cumple la condición.


Ejemplo 7: supongamos el mismo caso del ejemplo 6, pero se dispone de un

PIA curva B de 16 Amper para protección contra contactos indirectos. ¿Se

cumplen las condiciones de seguridad para contactos indirectos?


2º) En la tabla 2 para el PIA curva B de 16 A la corriente de actuación entre 200

msegundos y 2 segundos es 80 A (2,75 Ω). Por tanto como Ia > Iactuación,

entonces cumple la condición.



PIA curva C de 25 Amper para protección contra contactos indirectos. ¿Se

cumplen las condiciones de seguridad para contactos indirectos?


2º) En la tabla 2 para el PIA curva C de 25 A la corriente de actuación entre 200

msegundos y 2 segundos es 250 A (0,88 Ω). Por tanto como Ia < Iactuación,

entonces no cumple la condición.



interruptor diferencial de 20 Amper y 30 mA tipo G para protección contra

contactos indirectos. ¿Se cumplen las condiciones de seguridad para contactos

indirectos?


2º) De la tabla 41.3 para ECT TN y V0=220Vca, el tiempo máximo de

desconexión es 200 ms, y el ID tiene un tiempo máximo de desconexión de 40

ms para 5.IΔn, por tanto cumple la condición.

3º) La capacidad de ruptura del interruptor diferencial es 500 A, entonces como

Ia < 500 A, cumple la condición.


Esquema de conexión a tierra IT

PAT en centros de transformación

PAT en centros de transformación

Rb ≤ 1Ω


Tipos de conductores para protección

En general se puede distinguir entre los siguientes tipos:

Para protección de las masas (cable verde-amarillo)

Para conexión equipotencial (conductor desnudo o cable verde-amarillo)

Para tierra funcional (cable blanco)

Para descarga de pararrayos (conductor desnudo o cable verde-amarillo)


Jabalinas Cámara de inspección


Terminal por ajuste Terminal por compresión


SOLDADURA CUPROALUMINOTÉRMICA


Terminales

Conductor de cobre desnudo

Instalaciones de PATCable para PAT Bornes para PAT


Barras para PAT

EQUIPOTENCIALIDAD

Equipotencialidad

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Design

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