viernes, 26 de enero de 2018
martes, 23 de enero de 2018
Aparamenta de Baja Tensión: Fusibles (y Parte 2ª)
Fusibles miniatura
Descripción
Ocupan
el primer lugar en número de unidades que anualmente se utilizan. Existe una
amplia gama de tipos, con corrientes asignadas que van desde unas decenas de mA
hasta unos 10 A.
Suelen
ser de forma cilíndrica con casquillos metálicos.
Entre
los normalizados CEI / UNE la dimensión más extendida incluso
internacionalmente es de 5 mm de diámetro y 20 mm longitud, de 250 V.
Su
aplicación más frecuente es la protección de electrodomésticos y equipos
electrónicos monofásicos.
Formas de fusibles miniatura retardados
Poder de corte
Se
han normalizado dos niveles de poder de corte.
Bajo
Poder de Corte
En
los que el poder de corte es el mayor de los dos valores 35A o 10 In, el cual
es suficiente para faltas internas de los equipos que están alimentados por
medio de líneas de pequeña sección.
El
elemento fusible (hilo) está al aire dentro de un tubo generalmente de vidrio.
Alto
Poder de Corte
Con
poder de corte de 1,5 kA a 250 V, el medio extintor es cuarzo pulverulento y el
cuerpo aislante cerámico.
El
elemento fusible puede ser de plata, cobre, níquel o aleación níquel-cromo
empleándose los materiales de resistividad elevada en los calibres bajos (mA),
para tener resistencia suficiente con longitudes moderadas y secciones no
demasiado pequeñas que serían mecánicamente frágiles.
Por
su resistencia óhmica relativamente elevada son limitadores, en especial los de
pequeñas corrientes asignadas, por ejemplo el calibre 50 mA tiene una
resistencia de 150 W (Ohm).
En
consecuencia no es necesario un elevado efecto extintor pudiendo ser el aire,
dentro de un tubo de vidrio que facilita la inspección.
Diversos tipos de fusibles miniatura
Se usan
dos tipos de bases fusibles:
●
Cerradas. Con
portafusible de tapón roscado
●
Abiertas. Con clips
de fijación
Bases fusibles
Características
Se
han normalizado varias características de fusión a las que se han asignado unas
letras representativas aceptadas internacionalmente:
·
FF: Super-rápidos
·
F : Rápidos
·
M : Semi-retardados
·
T : Retardados (resistentes a los transitorios)
·
TT: Super-retardados
en
APC (Alto Poder de Corte) están disponibles en las características
·
F : Rápidos
·
T : Retardados
Los
fusibles M, T y TT suelen ser de BPC (Bajo Poder de Corte), de vidrio y sin
relleno, se emplean en equipos con puntas de arranque (motores) o de conexión
(transformadores y condensadores). Su elemento fusible es con "Punto
M" o con una masa de estaño en el centro del hilo (inercia térmica) o
también de hilo de mayor sección y longitud arrollado en hélice, y combinando
el calentamiento de un hilo de sección mayor con la acción de un resorte
interno.
Los
IF y I son de hilo, en los FF con estrangulamientos y los F de sección
constante.
Curvas tiempo/corriente de fusibles miniatura
de rapidez de fusión diversa
Cada
velocidad de actuación está representada por una curva que es aplicable a todas
las In.
Fusibles para automoción
Se ha
desarrollado una ejecución específica de 12V c.c. en la que para facilitar la
reposición las corrientes asignadas tienen colores específicos.
Utilización
En la
utilización de los fusibles miniatura debe prestarse atención a:
·
El buen estado de
los puntos de contacto (casquillos, clips, roscas, etc.).
· Elegir la Un
adecuada a la Utilización para evitar calentamientos excesivos que las bases y
solicitaciones de arco perjudiciales para la instalación.
Ejemplo
de un fusible miniatura cortando una carga a 125 Vcc generando una tensión de
arco de 600V (sobretensión)
·
Poder de corte
adecuado a la Icc prevista.
·
Evitar errores por
sustitución de fusibles por otros de características de fusión distinta.
Error
en la sustitución de un fusible miniatura fundido por otro de característica
distinta
lunes, 22 de enero de 2018
Aparamenta de Baja Tensión: Fusibles (Parte 1ª)
Definición
Los
fusibles de BT son dispositivos de protección que mediante la fusión de uno o
más de sus elementos, diseñados especialmente, interrumpe el circuito y corta
la corriente cuando ésta excede un determinado valor durante un tiempo
suficiente.
Tipos de fusibles
Existe
una gran variedad de fusibles de baja tensión en el mundo. Todos los países con
gran tradición industrial poseen sus fusibles específicos. De acuerdo con lo
dicho se pueden citar en la actualidad las siguientes familias:
● Fusibles tipo
americano (Normas NEMA y UL). Aplicados en los países con influencia USA
(América del Norte, Centro y Sur, así como algunos países de Asia).
● Fusibles tipo
británico (Normas BS). Adoptados en los países de tradicional influencia británica
(Commonwealth y otros de Europa, América, África y Oceanía).
● Fusibles alemanes
(Normas DIN y VDE). Utilizados en algunos países europeos (Norte, Centro y Este
de Europa).
● Fusibles franceses
(Normas NF y UTE). Empleados en algunos países europeos y excolonias francesas.
También
otros países como Italia o Japón tienen fusibles propios.
Desde
hace unos 50 años la IEC viene realizando una notable labor de normalización y
unificación. Fruto de ella es la aceptación internacional de unas ejecuciones
normalizadas que son la base de los fusibles europeos y españoles.
Fusibles normalizados IEC / UNE
Se
han normalizado dos aspectos:
1.-
Las características de funcionamiento (Curvas I-t, I²t, limitación) distinguiendo
tres áreas de aplicación:
●
Fusibles de uso general,
denominados "De característica g".
●
Fusibles de
acompañamiento, denominados "De característica a"
2.-
La forma constructiva y dimensiones, así como el entorno 'profesional' o 'no
profesional' de las personas que los utilicen, por ejemplo reponiendo los
fusibles fundidos. En este sentido se distinguen:
●
Fusibles para uso
por personas no calificadas (uso doméstico).
●
Fusibles para uso
por personal calificado (uso industrial).
Tabla:
Fusibles normalizados IEC / UNE
Fusibles más comunes en España
●
De uso doméstico:
o
Fusibles de rosca o
tipo D. Los D01, D02 y D03 -denominados NEOZED- y los DII, DIII y DIV
-denominados DIAZED-.
●
De uso industrial:
o
Fusibles de
cuchillas. En sus 6 tamaños (00, 0, 1, 2, 3 y 4).
o
Fusibles
cilíndricos. En sus 3 tamaños (10x38, 14x51 y 22x58 mm).
Los
otros tipos previstos en CEI / UNE no se usan o se usan en aplicaciones muy
contadas. Por ejemplo:
●
Algunos fusibles
domésticos y cilíndricos acompañando determinados equipos importados.
● Fusibles de pletinas
para protección de semiconductores montados en equipos electrónicos o sistemas
de alimentación ininterrumpida de fabricación británica o americana.
Esquema: Composición fusibles tipo D
Esquema: Sección cartucho fusible tipo D
Características de actuación
El
comportamiento de los fusibles protegiendo equipos y líneas se evalúa por medio
de las curvas siguientes:
Característica I-t (tiempo-corriente)
Las
normas UNE / IEC indican para las clases gG y gM y para cada corriente asignada
la zona en que todos los fabricantes deben ubicar la característica I-t de los
fusibles. Esta zona está limitada por el tiempo mínimo de prearco (fusión) y el
tiempo máximo de interrupción (prearco+arco).
Estas
curvas deben satisfacer las condiciones reflejadas por las ventanas
especificadas. Asimismo, el comportamiento en las sobrecargas de dichos
fusibles de alto poder de corte se describe mediante dos corrientes y un tiempo
denominados:
●
Corriente
convencional de no fusión Inf (también I1).
●
Corriente convencional
de fusión If (también I2).
●
Tiempo convencional
tc.
Ejemplo
de zona y ventanas para gG16A
La clase aM
En
los fusibles clase aM se define una zona única común a todas las corrientes
asignadas. Estos fusibles no pueden montarse solos ya que no pueden soportar
sin destruirse, determinadas sobrecargas de larga duración.
En
este sentido las normas imponen que los fabricantes indiquen el cumplimiento de
unos valores especificados (k0In) y (k1In) de modo que el usuario disponga de
la información suficiente para elegir y ajustar el dispositivo de protección
contra sobrecargas.
Para
que los fusibles aM estén protegidos debidamente, la intersección entre la
curva mínima de fusión y la del dispositivo de protección térmica estará
situada por debajo del punto 60s - K0I0.
Zona única y ventanas de la clase aM
Característica de limitación
La
limitación se produce cuando el tiempo de fusión o de prearco es
suficientemente pequeño de modo que aparece el arco antes de que se alcance la
cresta de la corriente de cortocircuito prevista. Permiten reducir el
dimensionado de los circuitos frente a las solicitudes por cortocircuito.
Observaciones:
De
modo general se puede decir que se produce limitación si tprearco 10 ms.
La
limitación aumenta si incrementa la corriente de cortocircuito prevista.
Para
una misma corriente de cortocircuito prevista, la limitación es inversamente
proporcional a la corriente asignada (los fusibles pequeños limitan más).
Características de I²t (Energía específica)
Tienen
un gran interés en la determinación de la selectividad entre fusibles o entre
fusibles y otros dispositivos. También en la protección de cables y
semiconductores.
Existe
selectividad entre F1 y F2 si:
Esto
es, cuando la I²t de prearco mínima del
fusible mayor (F1) es superior o igual a la I²t de funcionamiento total máxima
del fusible menor (F2).
Las
normas IEC / UNE establecen para cada corriente asignada unos valores máximos
de I²t
de funcionamiento y mínimos I²t de prearco. Los valores I²t de
cualquier fusible que cumple IEC / UNE deben estar entre estos límites. Los
fabricantes expresan estos valores en forma de tablas o gráficos como el
representado.
En
dicha figura se muestra para el calibre 125 A que los valores según IEC / UNE
son 36.000 y 104.000 A²s. El fabricante
representado cumple con la normativa, ya que sus valores son 48.000 y 80.000
A²s.
Aplicaciones típicas de los fusibles BT
Los
fusibles están reconocidos en las normas como dispositivos apropiados para la
protección contra sobrecorrientes (sobrecargas y cortocircuitos). Algunos
ejemplos de empleo son:
Protección
de líneas y conductores. Se debe verificar:
●
Frente a las
sobrecargas
●
Frente a los
cortocircuitos
Protección de motores y aparamenta asociada (contactor +
relé térmico). Debiendo cumplir:
● La característica It
del fusible no debe cortar la curva de arranque normal del motor en las
condiciones especificadas (Número de arranques sucesivos y tiempo de arranque).
●
El fusible debe
proteger:
o
El motor, frente a los
cortocircuitos (limitando desperfectos).
o
El relé térmico en
los cortocircuitos debe cumplir: I2t relé I2t total fusible.
o
Los contactos del
contactor (soldadura) I limitada fusible
I repulsión contactor.
●
Proporcionar al
conjunto fusible-contactor-relé la capacidad de cortocircuito necesaria.
domingo, 14 de enero de 2018
Comparación y elección de los diferentes regímenes de neutro en baja tensión
La elección de los
esquemas de conexión a tierra de una instalación de BT., determina las medidas
necesarias para aportar protección contra riesgos de contactos indirectos.
El esquema de conexión
a tierra debe cumplir los criterios de tres opciones, originalmente
independientes, elegidas por el proyectista de un esquema de distribución
eléctrica o una instalación:
- El tipo de conexión del sistema eléctrico (por lo general, del conductor neutro) y las partes accesibles que llegan a los electrodos de tierra.
- Un conductor de protección independiente o un conductor de protección y un conductor neutro como un único conductor.
- El uso de una protección contra defectos a tierra de la aparamenta con protección contra sobreintensidades, que elimine únicamente corrientes de defecto relativamente elevadas, o el uso de relés adicionales capaces de detectar y eliminar a tierra pequeñas corrientes de defecto de aislamiento.
Cada una de estas opciones ofrece sistemas normalizados de conexión a tierra que presentan tres ventajas e inconvenientes:
- La conexión de las partes conductoras accesibles de los equipos y del conductor neutro al conductor PE da como resultado una equipotencialidad y sobretensiones más bajas, pero incrementa las corrientes de defecto a tierra.
- Un conductor de protección independiente resulta costoso, aunque su sección transversal sea pequeña, pero es mucho menos probable que se vea contaminado por caídas de tensión, armónicos, etc., que un conductor neutro. También se evitan las corrientes de fuga en las partes conductoras extrañas.
- Los relés de protección contra corriente diferencial o los dispositivos de supervisión del aislamiento son mucho más sensibles y su instalación permite en muchos casos eliminar los defectos antes de que se produzcan daños graves (motores, incendios, electrocución).
- La protección que ofrecen también es independiente respecto de los cambios realizados en una instalación existente.
Comparativo de los diferentes regímenes de neutro:
Esquema TT:
- Es la solución más simple a realizar. Se utiliza en las instalaciones alimentadas directamente de la red de distribución pública en baja tensión.
- No necesita vigilancia particular, puede ser necesario un control periódico de los dispositivos diferenciales.
- La protección está asegurada por dispositivos diferenciales residuales (DDR) que permiten además la prevención de los riesgos de incendio cuando su sensibilidad ≤ 500 mA.
- Cada defecto de aislamiento supone un corte. Este corte puede ser limitado a sólo el circuito en defecto por la implantación de una selectividad apropiada.
- Los receptores o partes de la instalación, que generan corrientes de fuga importantes, deben ser equipadas de DDR apropiados con el fin de evitar disparos intempestivos.
Esquema TN:
- Se utiliza únicamente en Centros de Transformación que utilizan transformadores MT/BT o BT/BT privados.
- Es necesario dar puesta a tierra regularmente al conductor de protección.
- Es necesaria la verificación del funcionamiento de los dispositivos de protección contra defectos entre fases para un defecto de aislamiento.
- Es necesario que toda modificación o extensión sea realizada por personal competente que domine las reglas de estas instalaciones.
- Puede suponer, ante un defecto de aislamiento, un deterioro importante de los bobinados de las máquinas rotativas y materiales sensibles.
- Puede presentar, en locales con riesgo de incendio, un peligro elevado dada la importancia de las corrientes de defecto.
Esquema TN-C:
- Puede aportar economía a la instalación por la supresión de un polo y un conductor.
- Implica la utilización de canalizaciones fijas y rígidas.
- Está prohibido en locales que presentan riesgo de incendio.
- Genera, durante los defectos de aislamiento, un nivel importante de perturbaciones electromagnéticas que pueden dañar los equipos electrónicos sensibles o perturbar su funcionamiento.
- Las corrientes de desequilibrio, los armónicos 3 y múltiplos de 3 circulan en el conductor de protección PEN y pueden ser la causa de perturbaciones múltiples.
Esquema TN-S:
- Se emplea en presencia de conductores flexibles o canalizaciones de escasa sección.
- Debido a la separación del neutro y del conductor de protección permite mantener una buena equipotencialidad de las masas y reducir el nivel de perturbaciones electromagnéticas. Por lo que es muy recomendable en locales informáticos.
- Es obligatorio en locales que presentan riesgo de incendio, si la instalación es en TN.
Esquema IT:
- Se utiliza únicamente en instalaciones alimentadas con Centros de Transformación MT/BT o BT/BT privadas.
- Es la solución que asegura la mayor continuidad de servicio.
- La señalización del primer defecto de aislamiento seguida de su búsqueda y eliminación, permite una prevención sistemática de cualquier interrupción de la alimentación.
- Es necesario personal de mantenimiento para la vigilancia de la instalación.
- Es necesario un buen nivel de aislamiento de la red.
- Es necesario que toda modificación o extensión sea realizada por personal competente que domine las reglas de estas instalaciones.
- Implica la fragmentación de la red si esta es muy extensa y alimentación de los receptores de corriente de fuga importante con un transformador de separación.
- Es necesaria la verificación del funcionamiento de los dispositivos de protección contra defectos entre fases cuando se produce un doble defecto de aislamiento.
Elección de un régimen de neutro
Características de los regímenes de neutro
Las características de
los regímenes de neutro se aprecian según los seis criterios siguientes:
- La protección contra contactos eléctricos.
- La protección contra incendios de origen eléctrico.
- La continuidad de la alimentación
- La protección contra sobretensiones.
- La protección contra perturbaciones electromagnéticas
- Las limitaciones de instalación.
■ Protección
contra contactos eléctricos
Todos los regímenes de
neutro permiten asegurar una misma protección contra contactos eléctricos, los
cuales son puestos en obra y utilizados conforme a las normas.
■ Protección
contra riesgos de incendio
• Esquemas TT y IT
En el esquema TT y IT
en un primer defecto de aislamiento, la intensidad de corriente generada por un
defecto es respectivamente pequeña o muy pequeña, el riesgo de incendio es más
reducido que en el esquema TN.
• Esquema TN-C
El esquema TN-C presenta un riesgo de incendio
elevado. En efecto, la corriente de desequilibrio de cargas recorren en
permanencia no sólo el conductor PEN,
sino también los elementos que a él están conectados: estructuras metálicas,
masas, blindajes, etc…con riesgo de provocar un incendio. En caso de defecto
franco, la intensidad de la corriente generada por el defecto de aislamiento es
elevada y el riesgo es importante. En caso de defecto impedante, el esquema TN-C sin dispositivos diferenciales no
presenta una protección suficiente, el paso al esquema TN-S asociado al empleo de dispositivos diferenciales es
obligatorio. Esta es la razón por la cual queda prohibido en locales con riesgo
de explosión o incendio.
■ Continuidad
de la alimentación
La elección del esquema
IT evita todas las consecuencias
nefastas del defecto de aislamiento:
- Las caídas de tensión
- Los efectos perturbadores de las corrientes de defecto.
- Los daños a los equipos
- La apertura de la salida en defecto
Su correcta explotación
hace que un segundo defecto sea realmente improbable y permite garantizar la
continuidad de servicio.
■ Protección
contra sobretensiones
En todos los esquemas, puede
ser necesaria una protección contra sobretensiones.
■ Protección
contra las perturbaciones electromagnéticas
La elección del esquema
es indiferente:
- Para todas las perturbaciones de modo diferencial
- Para todas las perturbaciones de modo común o modo diferencial de frecuencia superior al MHz.
Los esquemas TT, TN-S y IT pueden, satisfacer todos los criterios de compatibilidad
electromagnética si son correctamente instalados. Es de notar, que el esquema TN-S conlleva más perturbaciones durante
la duración del defecto, porque la corriente de defecto es más elevada.
Por otro lado, los
esquemas TN-C o TN–C-S están desaconsejados. En efecto, en estos esquemas, el
conductor PEN, las masas de los
materiales y los blindajes de los cables son recorridos por una corriente
permanente ligada al desequilibrio de las cargas y a la presencia de corrientes
armónicas 3 y múltiplos de 3.
■ Limitaciones
de instalación
El esquema TT, así como el esquema TN-S realizados con dispositivos diferenciales,
son los más simples de poner en marcha.
El esquema TN-S realizado sin dispositivos
diferenciales y los esquemas TN-C e IT requieren la verificación del
funcionamiento de los dispositivos de protección contra defectos entre fases,
lo que supone una limitación de las longitudes máximas de las canalizaciones y
necesita la intervención de un personal cualificado para la realización de las
extensiones y modificaciones de la instalación.
Elección y recomendaciones de empleo (ver tabla 1)
Cuando la elección del
régimen de neutro es posible, se determina caso por caso a partir de las
limitaciones ligadas a la instalación eléctrica, a los receptores y a las
necesidades de explotación.
Es a menudo ventajoso
no hacer una única elección para el conjunto de la instalación.
■ El esquema TT es recomendado para las instalaciones poco vigiladas y
evolutivas
En efecto, este es el
esquema más simple de poner en marcha y de explotar
■
El esquema IT es recomendado
si existe un imperativo de continuidad de servicio
En efecto, el esquema IT garantiza la mayor continuidad de la
energía.
Por el contrario,
necesita:
- El respeto a sus reglas de instalación
- Tener en cuenta los problemas generados por las corrientes de fuga
- Un servicio de mantenimiento competente para la búsqueda y eliminación del primer defecto de aislamiento así como para la extensión y modificación de la instalación.
■ El esquema TN-S está recomendado para las instalaciones poco evolutivas
Se realiza generalmente
sin diferenciales.
Las corrientes
generadas por un defecto de aislamiento son importantes y pueden provocar:
- Perturbaciones pasajeras
- Riesgos de daños elevados
- Incendios
Necesita como el IT el respeto a sus reglas de
instalación.
Si se instalan
dispositivos diferenciales de mediana sensibilidad, se aportaría a este esquema
una mayor protección contra incendios y flexibilidad al proyecto y a la
explotación.
■ En
términos de resistencia a las sobretensiones y perturbaciones electromagnéticas,
los esquemas IT, TT y TN-S realizados
según las reglas del arte son generalmente satisfactorios; el esquema TN-C o TN-S, por el contrario, son desaconsejados, en efecto, estos
presentan riesgos permanentes, en particular:
- Caídas de tensión a lo largo del PEN
- Circulación de corriente en los elementos conductores, los blindajes y las masas.
- Campos magnéticos radiados
- Ausencia de protección contra los defectos de aislamiento impedantes
- En caso de defecto franco, la intensidad de la corriente es elevada, por lo que el riesgo de daños es importante.
(1)
Con DDR de sensibilidad < 500 mA
C :
Aconsejado
P :
Posible
D :
Desaconsejado
I :
Prohibido
Tabla 1: Elección del régimen
de neutro
Regímenes de neutro y esquemas de conexión a tierra utilizados en baja tensión
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¿Cómo
y cuándo debe protegerse el conductor neutro?
Importancia
de los regímenes de neutro en las instalaciones eléctricas
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