R - SAV

6.5 Protección frente a contactos directos e indirectos
6.5.1 Conceptos básicos
• Normativa y definiciones
• Factores que influyen en la peligrosidad de la corriente
6.5.2 Protección frente a contactos directos
• Tipos de protección
6.5.3 Esquemas de distribución TT
• Principales características
• Puestas a tierra
• Otros esquemas de distribución
6.5.4 Protección frente a contactos indirectos
• Protección por corte de alimentación
• Interruptores y relés diferenciales
• Protección en esquemas TT
6.5.1 Conceptos básicos
Normativa y definiciones
• ITC-BT-24: “Protección contra los contactos directos e indirectos”.
• UNE 20 460, parte 4-41: “Instalaciones eléctricas en edificios. Protecciones para
garantizar la seguridad; protección contra los choques eléctricos”.
• Contacto Directo: Se produce contacto directo cuando una persona entra en contacto
con una parte de la instalación, que en funcionamiento normal está bajo tensión (parte
activa).
• Contacto Indirecto: Se produce contacto indirecto cuando una persona entra en
contacto con un elemento metálico que en condiciones normales no debería estar
sometido a tensión, pero que debido a un fallo de aislamiento sí está bajo tensión.
Secundario
transformador MT/BT
Secundario
transformador MT/BT
R
R
S
S
T
T
N
CONTACTO
DIRECTO
N
CONTACTO
INDIRECTO
6.5.1 Conceptos básicos
Factores que influyen en la peligrosidad de la corriente
• Valor eficaz de la intensidad.
• Duración de la descarga.
Curvas T-I:
–
–
–
–
Zona 1: Umbral de sensibilidad (0.5 mA)
Zona 2: Sin efecto fisiológico grave.
Zona 3: Agarrotamiento muscular, dificultad respiratoria, alteraciones cardíacas.
Zona 4: Fibrilación ventricular con probabilidad del 5% (C2) y 50% (C3).
• Frecuencia: Las corrientes más peligrosas son a 10 - 100 Hz.
• Trayecto de la corriente: Los trayectos más peligrosos son los que incluyen el corazón.
• Impedancia del cuerpo humano.
6.5.1 Conceptos básicos
Factores que influyen en la peligrosidad de la corriente
Reglas de Seguridad
• Tensión de Contacto: Tensión que aparece entre partes accesibles simultáneamente,
al ocurrir un fallo de aislamiento.
• Tensión de Contacto Límite Convencional (UL): Valor máximo de la tensión de
contacto que se admite que puede mantenerse indefinidamente en unas condiciones
dadas:
–
–
–
Locales secos:
Locales húmedos:
Piscinas:
50 V
24 V
15 V
• Curva Tensión de contacto - tiempo: Especifica, para unas condiciones dadas, el
tiempo máximo que el cuerpo humano puede estar sometido a cada tensión de
contacto, de modo que el riesgo de que se produzcan daños sea mí nimo. Esta tabla
estable los tiempos máximos de actuación del sistema de protección.
6.5.2 Protección frente a contactos directos
Tipos de protección
1. Protección frente a todo contacto (accidental o intencionado):
•
Aislamiento de las partes activas, sólo puede ser eliminado destruyéndolo.
•
Uso de barreras y envolventes. Acceso mediante llave o herramie nta.
•
Empleo exclusivo de tensiones muy bajas.
2. Protección frente a contactos accidentales (locales con acceso limitado a personal
especializado):
•
Puesta fuera de alcance de las partes activas.
•
Interposición de obstáculos.
3. Protección complementaria mediante interruptores diferenciales: Interruptores
de alta sensibilidad. No actúa cuando se produce un contacto fase-fase o faseneutro (sólo se permite como protección complementaria).
6.5.3 Esquemas de distribución TT
Principales características
Esquema TT: Neutro del transformador y masas conectadas a tomas de tierra
independientes. Se utiliza en TODAS las instalaciones alimentadas en baja
tensión, y en la mayoría de las plantas industriales.
R
R
S
S
T
T
N
N
Conductor de
Protección
Secundario
transformador MT/BT
Tierra
Distribución
Instalación de
Distribución
Tierra
Usuario
Instalación del
Usuario
Masa metálica
6.5.3 Esquemas de distribución TT
Principales características
Esquema TT: Un defecto de aislamiento provoca circulación de corriente en el
“bucle de defecto”.
R
R
S
S
T
T
N
N
Conductor de
Protección
Secundario
transformador MT/BT
RB
Tierra
Distribución
Id Intensidad de defecto
+
RA
Tierra
Usuario
Defecto de aislamiento: contacto
de parte activa con masa metálica
Circuito de defecto despreciando impedancias de conductores
frente a resistencia de las tomas de tierra RA y RB
U fase-neutro
RB
0V
RA
Tensión de contacto Uc = Id • RA
6.5.3 Esquemas de distribución TT
Puestas a tierra
Puesta a Tierra: Unión eléctrica entre todas las masa metálicas de una instalación y
un electrodo enterrado en el suelo con el fin de conseguir la menor resistencia
posible entre masas y tierra.
Objetivo: Disminuir la tensión de contacto que pueda sufrir una persona.
Tensión de contacto Uc = Id • RA
=
RA
RA + RB
Vfase-neutro
RA Resistencia de la puesta a tierra de la instalación
RB Resistencia de la puesta a tierra del neutro del transformador
El valor máximo de las resistencias de toma de tierra tiene que estar en consonancia
con la sensibilidad del dispositivo de protección utilizado.
6.5.3 Esquemas de distribución TT
Otros esquemas de distribución
Esquema
TN:
El
neutro
del
transformador conectado a tierra y las
masas conectadas a dicho neutro
mediante conductores de protección.
Utilizado en grandes industrias que
cuentan con un mantenimiento
adecuado.
Esquema
IT:
El
neutro
del
transformador está aislado de tierra y
las masas se conectan directamente a
tierra. Se utiliza en instalaciones en las
que es encesario garantizar una
elevada continuidad del suministro.
6.5.4 Protección frente a contactos indirectos
Protección por corte de alimentación
CLASE B: Protección por corte automático de la alimentación en caso de defecto de
aislamiento.
Cuando se produce un defecto de aislamiento en la instalación. Circula una corriente de
defecto por la fase averiada y por los conductores de protección de las masas.
La protección basada en el corte automático de la alimentación en caso de defecto
siempre existe un relé que vigila permanentemente alguna de las magnitudes
involucradas (intensidad de defecto, impedancia de aislamiento, potencial a tierra).
Condiciones para garantizar la seguridad:
• El dispositivo de corte debe actuar siempre que aparezca una tensión de contacto
superior a la tensión límite convencional UL (50, 24 ó 15 V).
• Para cualquier defecto con tensión de contacto superior a la tensión límite, el tiempo
de desconexión debe ser menor que el tiempo máximo admisible.
• Todas las masas accesibles simultáneamente deben estar conectadas a la misma toma
de tierra.
6.5.4 Protección frente a contactos indirectos
Interruptores y relés diferenciales
Principio de funcionamiento: Sin defecto de aislamiento en la instalación protegida, la
intensidad residual suma de fases y neutro (en sistemas trifásicos) es aproximadamente
nula, no se genera apertura del interruptor.
Ir = IR + I S + I T + I N ˜ 0
R
S
T
N
No dispara
Un defecto de aislamiento provoca una intensidad residual no nula, la cual genera orden
de disparo sobre el interruptor.
Ir = IR + IS + IT + IN ? 0
R
S
T
N
Dispara
RA
RB
BUCLE DE DEFECTO
6.5.4 Protección frente a contactos indirectos
Interruptores y relés diferenciales
Corriente diferencial nominal (Sensibilidad, I? ): Valor de la corriente diferencial que
provoca la actuación del interruptor. Alta sensibilidad (10 mA o 30 mA), baja
sensibilidad ( 300 mA, 500 mA o superior).
Corriente diferencial de no funcionamiento: Corriente diferencial por debajo de la cual
se garantiza que el interruptor no actúa (0.5 I? ).
Poder de corte: Reducido (1.5 a 5 kA).
Característica de disparo (I? - t):
Catálogo comercial
6.5.4 Protección frente a contactos indirectos
Protección en esquemas TT
Fundamento: Al producirse un fallo de aislamiento, circula una intensidad de defecto a
través de las tomas de tierra, el cual es detectado por el interruptor diferencial:
R
R
S
S
T
T
N
N
Id ≈
U fn
RA + RB
U fn ⋅ RA
Uc ≈
RA + RB
Conductor de
Protección
Secundario
transformador MT/BT
RB
Tierra
Distribución
RA
Tierra
Usuario
Protección mediante diferencial. La corriente diferencial del interruptor
y la resistencia de puesta a tierra deben cumplir:
UL > RA ž I?
Catálogo comercial
6.5.4 Ejemplo de protecciones de una vivienda
Interruptores de maniobra y protección, general y
de cada circuito; interruptor diferencial de
protección frente a contactos indirectos
Puesta a tierra
de las masas,
UL > RA ž I?