Cuaderno Técnico nº 114 - Ingeniería de Sistemas y ...

Cuaderno Técnico nº 114

Los dispositivos diferenciales decorriente residual en BT

R. Calvas

La Biblioteca Técnica constituye una colección de títulos que recogen las novedadeselectrotécnicas y electrónicas. Están destinados a Ingenieros y Técnicos que precisen unainformación específica o más amplia, que complemente la de los catálogos, guías de producto onoticias técnicas.

Estos documentos ayudan a conocer mejor los fenómenos que se presentan en las instalaciones,los sistemas y equipos eléctricos. Cada uno trata en profundidad un tema concreto del campo delas redes eléctricas, protecciones, control y mando y de los automatismos industriales.

Puede accederse a estas publicaciones en Internet:

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Los autores declinan toda responsabilidad derivada de la incorrecta utilización de las informaciones y esquemasreproducidos en la presente obra y no serán responsables de eventuales errores u omisiones, ni de lasconsecuencias de la aplicación de las informaciones o esquemas contenidos en la presente edición.

La reproducción total o parcial de este Cuaderno Técnico está autorizada haciendo la mención obligatoria:«Reproducción del Cuaderno Técnico nº 114 de Schneider Electric».

Cuaderno Técnico n o 114

Roland CALVASIngeniero ENSERG 1964 (Ecole NationaleSupérieure d’Electronique et Radioélectricité deGrenoble) y diplomado en el Institutd’Administration des Entreprises, entró enMerlin Gerin en 1966.

Durante su largo recorrido profesional ha sidoresponsable comercial, después responsablede marketing del sector de protección depersonas contra riesgos eléctricos.Actualmente es el responsable de lacomunicación técnica en el Grupo Schneider.

Los dispositivos diferenciales de corrienteresidual en BT

Trad.: J.M. Giró

Original francés: febrero 1998

Versión española: febrero 2001

Cuaderno Técnico Schneider n° 114 / p. 4

Aislamiento:Disposición que impide la transmisión de unatensión (y por tanto el paso de una corriente)entre un elemento normalmente bajo tensión yuna masa o tierra.

Conductores activos:Se consideran como conductores activos entoda instalación los destinados normalmente ala transmisión de la energía eléctrica. Estaconsideración se aplica a los conductores defase y al conductor neutro en corriente alternay a los conductores polares y al compensadoren corriente continua. Se exceptúa elconductor CPN cuya función es la de«conductor de protección». (CP) es prioritariorespecto a la función «neutro».

Conductor de protección (CP o CPN):Conductores que, según las prescripcionesconectan las masas de los equipos eléctricosy ciertos elementos conductores a la toma detierra.

Contacto directo:Contacto de personas con partes activas de losmateriales y equipos (conductores y piezasnormalmente con tensión).

Contacto indirecto:Contacto de personas con masas puestasaccidentalmente bajo tensión (generalmentedespués de un defecto de aislamiento).

Corriente de defecto o de falta, I d:Corriente que circula debido a un defecto deaislamiento.

Corriente de fuga:Corriente que en ausencia de un defecto deaislamiento, retorna a la fuente a través de latierra o del conductor de protección.

Corriente diferencial residual:Valor eficaz de la suma vectorial de lascorrientes que recorren todos los conductoresactivos de un circuito en un punto determinadode la instalación eléctrica.

Corriente diferencial residual defuncionamiento I f:Valor de la corriente diferencial residual queprovoca el funcionamiento de un dispositivodiferencial.

Según las normas de construcción a 20o C ypara el umbral fijo de I∆n, los dispositivosdiferenciales en BT deben respetar:

Terminología

II If

nn

2

En AT los relés «homopolares» tienen unacorriente de funcionamiento igual al umbralindicado en amperios.

Defecto de aislamiento:Ruptura del aislamiento que provoca unacorriente de defecto a tierra o una corriente decortocircuito a través del conductor deprotección.

Dispositivo Diferencial Residual (DDR):Aparato en el que la magnitud que influye ensu funcionamiento es la corriente diferencialresidual. Normalmente forma parte o estáasociado a un aparato de corte.

Electrización:Aplicación de una tensión entre dos partes delcuerpo de un ser vivo.

Electrocución:Electrización que provoca la muerte.

Esquema de Conexión a Tierra (ECT):Todavía llamado «régimen de neutro». Lanorma CEI 60364 establece tres esquemasprincipales de conexión a tierra que definenlas posibles conexiones del neutro de lafuente y de las masas a la tierra o al neutro.Para cada uno de estos esquemas hay quedefinir las protecciones eléctricas adecuadas.

Fibrilación cardíaca:Es una disfunción del ritmo cardíaco quecorresponde a la pérdida de sincronismo en suactividad (diástole y sístole). Puede estarcausada por la excitación periódica queprovoca el paso de una corriente alterna através del cuerpo. Su última consecuencia esla parada de la circulación sanguínea.

Masa:Parte conductora susceptible de ser tocada ynormalmente aislada de las partes activaspero que accidentalmente puede estarsometida a una tensión peligrosa aconsecuencia de un defecto de aislamiento.

Régimen de neutro:Ver esquema de conexión a tierra.

Tensión límite de seguridad (U L):Tensión UL por debajo de la cual no hay riesgode electrocución.


Los dispositivos diferenciales decorriente residual en BT

El dispositivo diferencial está reconocido actualmente en todo el mundocomo un medio eficaz para asegurar, en BT, la protección de personascontra los riesgos eléctricos debidos a contactos directos o indirectos.

Su perfecta elección y utilización requieren un buen conocimiento de lasinstalaciones eléctricas, especialmente de los esquemas de conexión atierra, de las tecnologías que se utilizan y de sus posibilidades.

En este Cuaderno Técnico se abordan todos estos conocimientosenriquecidos con las respuestas de los servicios técnicos de Schneider a lasmúltiples cuestiones que se les plantean.

1 Introducción 1.1 Campo de aplicación de los DDR p. 61.2 El dispositivo diferencial de corriente residual y p. 6

la protección diferencial1.3 Los DDR, aparatos de protección útiles p. 7

2 Los efectos fisiopatológicos de la 2.1 Efectos en función de la intensidad de corriente p. 82.2 Efectos en función del tiempo de exposición p. 82.3 Efectos en función de la frecuencia p. 11

3 Las protecciones contra los 3.1 Normas de instalación p. 123.2 El riesgo del contacto directo p. 133.3 Protección contra incendios p. 133.4 Esquema «TT» p. 133.5 Esquema «TN» p. 143.6 Esquema «IT» p. 15

4 Principio de funcionamiento y 4.1 Principio de funcionamiento p. 164.2 Captadores p. 164.3 Relés de medida y actuadores p. 194.4 Normas de fabricación de los productos p. 214.5 Distintos tipos de aparatos p. 23

5 Mejor utilizar los DDR 5.1 La CEM: obligaciones de los fabricantes e implicaciones p. 24de los instaladores

5.2 Una necesidad: la selectividad p. 255.3 Evitar la dificultades conocidas p. 285.4 DDR para redes mixtas y de corriente continua p. 30

6 Conclusión p. 347 Bibliografía p. 35

corriente eléctrica en elorganismo humano

defectos de aislamiento

descripción de los DDR


1 Introducción

1.1 Campo de aplicación de los DDR

En las instalaciones eléctricas los contactosdirectos e indirectos van siempre asociados auna corriente de defecto que no vuelve a lafuente por los conductores activos. Estoscontactos representan un peligro para laspersonas y para los bienes (CuadernosTécnicos nos 172 y 173.

Por esto los DDR «Dispositivos Diferencialesde corriente Residual» cuya función principal

1.2 El dispositivo diferencial de corriente residual y la protección diferencial

es detectar precisamente estas corrientesdiferenciales residuales son muy útiles.

Además los DDR supervisan el aislamiento delos cables y de los receptores eléctricos. Deahí su uso frecuente para señalizar un bajoaislamiento reduciendo los efectos perniciososde la corriente de defecto que le sigue.

No hay que confundir estos dos conceptos.

Un «dispositivo diferencial de corrienteresidual» (DDR) , es un dispositivo de protecciónasociado a un captador toroidal que abarca losconductores activos. Su función es la detecciónde una diferencia de corriente o mejor dicho, deuna corriente residual (figura 1 ).

La existencia de una corriente diferencialresidual es indicativa de un defecto deaislamiento entre un conductor activo y unamasa o tierra. Esta corriente toma un caminoanormal, generalmente la tierra, para volver ala fuente.

El DDR va normalmente asociado a unaparato de corte (interruptor, interruptor

corrientede ida

nd 1

23

id = ia - ir

i3

in

receptor

receptorfuente fuentecorrientede retorno

corrientede defecto

i2

i1

G

automático, contactor) para realizarautomáticamente la desconexión de la tensióndel circuito con defecto.

Una «protección diferencial» implica uno ovarios dispositivos de medida cuya función esdetectar una diferencia entre la corriente deentrada y la corriente de salida de una partede la instalación: línea, cable, transformador omáquina (generador, motor...).

Esta protección se emplea sobre todo en mediay alta tensión. Hay diferenciales de tierra (decorriente homopolar) para la protección contradefectos de aislamiento (figura 2 ) ydiferenciales de corriente para la proteccióncontra defectos entre fases (figura 3 ).

Fig. 1: Una fuga de corriente provoca una corriente diferencial de defecto id.

Fig. 2: Protección diferencial a tierra. Fig. 3: Protección diferencial de corriente.


1.3 Los DDR, aparatos de protección útiles

El esquema de conexión a tierra –ECT–previsto es el primer factor que influye en laelección y empleo de los DDR para unainstalación.

n En el ECT TT (neutro a tierra) la protecciónde personas contra los contactos indirectos sebasa en el empleo de los DDR.

n En el ECT IT y TN los DDR de media y bajasensibilidad (MS y BS) se utilizan:

o para limitar el riesgo de incendio,

o para evitar los efectos destructivos de unagran corriente de defecto,

o para la protección de las personas contralos contactos indirectos (salidas de granlongitud).

n Con todos los ECT, los DDR de altasensibilidad (AS) son una proteccióncomplementaria contra los contactos directos.Además, son obligatorios en la distribuciónfinal en muchos países.

Su especial interés se ha visto confirmado enestos últimos años por la bajada sustancial delnúmero de personas electrocutadas. Elresultado de una encuesta realizada por la CEIen Japón en agosto de 1982 demostró yaentonces la efectividad de estos dispositivos(figura 4 ).

«El interruptor automático diferencial estágeneralmente reconocido (en todo el mundoindustrial) como el mejor y más fiable de losdispositivos de protección que se hayandesarrollado como medida de proteccióncontra los contactos indirectos en el campo dela BT».

Estas palabras fueron pronunciadas por elprofesor C.F. DALZIEL (Berkeley-USA) uno delos pioneros del estudio de los efectos de lacorriente eléctrica en el hombre en el5º coloquio internacional de la AISS(Lucerne 1978).

Fig. 4: Gráfica que indica la evolución del número de muertes por electrocución debidas a la utilización deherramientas portátiles en las empresas japonesas. La disminución empieza en 1970, año siguiente al de lapromulgación de la ley que obligaba al uso de DDR de alta sensibilidad.

promulgación de la ley que obliga a utlizar los DDR de alta sensibilidad40

30

20

10

66 67 69 7068 71 72 73 74 75 76 78 79 8077

Número anual de muertespor electrocución

años


2 Los efectos fisiopatológicos de la corriente eléctricaen el organismo humano

2.1 Efectos en función de la intensidad de corriente

Los efectos fisiopatológicos de la corrienteeléctrica en el organismo humano(tetanización, quemaduras externas einternas, fibrilación ventricular y paradacardíaca) dependen de diversos factores: delas características fisiológicas del individuohumano concreto, del entorno (húmedo oseco, por ejemplo) y también de lascaracterísticas de la corriente que atraviesael cuerpo.

Puesto que la misión principal de los DDR esla protección de personas, es evidente quepara utilizar e instalar adecuadamente estos

aparatos es necesario conocer los umbralesde sensibilidad de los seres humanos y losposibles riesgos.

El Comité Electrotécnico Internacional (CEI)estudió el problema con el fin de unificar anivel mundial los diferentes puntos de vistaque reflejaban y hasta defendíanfrecuentemente prácticas, costumbres ynormas nacionales. Muchos estudiosos hanaportado sus conocimientos a esta empresa yhan contribuido a clarificar el problema(Dalziell, Kisslev, Osypka, Bielgelmeier, Lee,Koeppen, Tolazzi, etc.).

Se ha comprobado que los efectos de lacorriente eléctrica que atraviesa el organismo

humano dependen de la frecuencia y de laintensidad de la corriente (figura 5 ).

Efectos (para t < 10 s) Intensidad de la corriente (mA)continua 50/60 Hz 10 kHz

Ligero cosquilleo, umbral de percepción 3,5 0,5 8

Choque molesto, pero sin perder el control muscular 41 6 37

Umbral de no poder soltar 51 10 50

Gran dificultad respiratoria 60 15 61

Umbral de parálisis respiratoria - 30 -

Fig. 5: Efectos de las bajas intensidades de corriente eléctrica sobre los seres humanos

2.2 Efectos en función del tiempo de exposición

Los riesgos de agarrotamiento muscular, deparada respiratoria o de fibrilación cardíacairreversible (ver terminología) aumentanproporcionalmente con el tiempo deexposición del cuerpo humano a la corrienteeléctrica (figura 6 ).

En el ábaco de esta figura hay que destacarsobre todo las zonas 3 y 4 en las que elpeligro es real.

n Zona 3 (situada entre las curvas b y c1)

Para las personas que están en esta situaciónno hay ningún peligro para el organismo. Perohay una probabilidad de contracción muscular,de dificultades respiratorias y de transtornosreversibles por la formación de impulsos quepueden afectar al corazón. Todos estosfenómenos aumentan con el valor de laintensidad de la corriente y con el tiempo.


Fig. 6: Duración del paso de la corriente por el cuerpo humano en función de la intensidad de esta corriente. Eneste ábaco, los efectos de la corriente alterna (de 15 a 100 Hz) se han dividido en cuatro zonas (CEI 60 497-1).

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20Umbral = 30 mA

50 100200 5001000 2000500010000

mA10

20

50

100

200

500

1 000

2 000

5 000

10 000ms Duración del paso de la corriente

a b c2c1 c3

1 2 3

Corriente que pasa por el cuerpo

4

Fig. 7: Duración máxima de mantenimiento de la tensión de contacto según la norma CEI 3 654.

Tensión de contacto presunta (V) Tiempo máximo de corte del dispositivo de protección (s)

corriente alterna corriente continua

n Locales o emplazamientos secos o húmedos: U L ≤≤≤≤≤ 50 V

< 50 5 5

50 5 5

75 0,60 5

90 0,45 5

120 0,34 5

150 0,27 1

220 0,17 0,40

280 0,12 0,30

350 0,08 0,20

500 0,04 0,10

n Locales o emplazamientos húmedos: U L ≤≤≤≤≤ 25 V

25 5 5

50 0,48 5

75 0,30 2

90 0,25 0,80

110 0,18 0,50

150 0,10 0,25

220 0,05 0,06

280 0,02 0,02


persona, con cualquier ECT. Su umbral defuncionamiento, según la tabla de la figura 5debe ser menor o igual a 30 mA y además sufuncionamiento ha de ser instantáneo porqueel valor de la corriente de defecto quedepende de las condiciones de explotaciónpuede sobrepasar 1 A.

Contactos indirectos

Cuando se produce un contacto con una masapuesta accidentalmente bajo tensión, elumbral peligroso está también determinadopor la tensión límite de seguridad UL.

Para que no pueda haber peligro cuando latensión de la red es superior a UL hace faltaque la tensión de contacto sea inferior a UL.

En el esquema de la figura 8 , cuando elneutro de la instalación está conectado atierra (esquema TT), siendo:

RA = resistencia a tierra de las masas de lainstalación y,

RB = resistencia de la puesta a tierra delneutro,

lo que corresponde a elegir un umbral defuncionamiento (I∆n) del diferencial tal queUd = RA Id ≤ UL

y por tanto I L

A

Un

R

El tiempo de actuación de la protección debeescogerse en función de la tensión de defecto

Ad

A B

RU U

R R

(figura 7 ).

Hay que indicar muy claramente que si laequipotencialidad no está absoluta ycorrectamente asegurada, la tensión decontacto es igual a la tensión de defecto.

n Zona 4 (situada a la derecha de la curva c1)

Además de los efectos indicados para la zona3, la probabilidad de fibrilación ventricular es:

o alrededor del 5% entre las curvas c1 y c2,

o inferior al 50% entre las curvas c2 y c3,

o más del 50% al sobrepasar la curva c3 .

Los efectos fisiopatológicos como la paradacardíaca, la parada respiratoria y lasquemaduras graves, aumentan con el valor dela intensidad de corriente y con el tiempo deexposición.

Para impedir llegar a esta situación y correrestos riesgos, se admite el empleo de DDRcon funcionamiento instantáneo con unmargen inferior a 30 mA.

En una aproximación general la CEI 60364indica los tiempos de funcionamiento para losDDR en función de la tensión de contacto. Lastablas de la figura 7 indican estos valores.

Tensión límite de seguridad (U L)

Según las condiciones del entorno,especialmente la presencia o no de agua, latensión límite de seguridad UL (tensión pordebajo de la cual no hay riesgo para elhombre) es en corriente alterna de:

n 50 V para locales secos y húmedos,

n 25 V para locales mojados, por ejemplopara las canteras al aire libre.

Contactos directos

Estos contactos, normalmente con piezas bajotensión, son peligrosos para tensionessuperiores a UL, y las principales proteccionesque se utilizan son el distanciamiento y elaislamiento.

En distribución terminal, el DDR, comoprotección complementaria, puede detectaruna corriente de defecto que atraviesa a una

Fig. 8: Principio de aparición de la tensión de defecto.

Ud

N

CP

RB RA

d

DR DR


2.3 Efectos en función de la frecuencia

La Norma CEI 60479-2 se refiere a los efectosde la corriente alterna superior a 100 Hz. Laimpedancia de la piel disminuye de formainversamente proporcional a la frecuencia. LaNorma indica que el factor de la frecuencia(que es la razón, para un mismo efectofisiológico, de la corriente a la frecuencia frespecto a la corriente a la frecuencia de50/60 Hz) aumenta con la frecuencia.

Por otra parte, se ha constatado que de 10 a100 kHz el umbral de percepción aumenta

aproximadamente de 10 mA a 100 mA envalor eficaz.

Las normas no obligan todavía a aplicar unanorma de funcionamiento especial, a pesar deque los grandes fabricantes, conscientes delos riesgos potenciales que representan estascorrientes, vigilan para que los umbrales delos aparatos de protección que proponenestén por debajo de la curva de fibrilaciónventricular definida por la norma CEI 60479-2(figura 9 ).

Fig. 9: Variaciones del umbral de fibrilación ventricular (según la CEI 60479-2) y de los umbrales de diversosDDR ajustados a 30 mA, para frecuencias comprendidas entre 50/60 Hz y 2 kHz (fuente: Merlin Gerin).

25,00

15,00

10,00

5,00

0,0010 100 50 1000 10000

20,00

Frecuencia (Hz)

d( ) / d(50 Hz)

d d

Límite Tipo A Tipo AC

Vigirex RH328A


3 Las protecciones contra los defectos de aislamiento

3.1 Normas de instalación

Los DDR se emplean en instalacioneseléctricas, domésticas e industriales. Su usodepende de normas y especialmente de la CEI60364. Esta Norma establece los tresesquemas principales de conexión de la redeléctrica a tierra: son los Esquemas deConexión a Tierra o ECT, todavía llamados aveces «regímenes de neutro» más o menosutilizados en todos los países (figura 10 ).

La Norma especifica para cada uno de losesquemas de conexión a tierra con todaprecisión la forma de utilización de los DDRporque el riesgo eléctrico depende mucho dela elección del ECT (Cuaderno Técnicono 172).

Prevé también las precauciones básicas queen condiciones normales de utilizaciónreducen considerablemente los riesgoseléctricos, por ejemplo:

n distanciamiento e interposición deobstáculos,

n aislamiento –aparatos de clase II– ytransformadores de seguridad,

n conexión a tierra de las masas,

n equipotencialidad.

Reglas generales

Sea el que sea el ECT utilizado en unainstalación, las normas exigen que:

n cada masa de utilización debe de estarconectada a una toma de tierra mediante unconductor de protección,

n las masas de utilización simultáneamenteaccesibles deben de estar conectadas a unamisma toma de tierra,

n un dispositivo de corte debe desconectarautomáticamente toda la parte de unainstalación donde aparezca una tensión decontacto peligrosa,

n los tiempos de corte de este dispositivodeben de ser menores que el tiempo máximodefinido (figura 7 ).

Fig. 10: Los tres principales esquemas de conexión a tierra o ECT son los esquemas TT, TN e IT, definidos porla CEI 60364-3. El TN puede ser TN-C (con neutro y conductor de protección unificados) y TN-S (con neutro yconductor de protección separados).

Neutro a tierra (TT)123N

Puesta a neutro (TN-C)123CPN

: Controlador permanente de aislamiento

Puesta a neutro (TN-S)123NCPNCP

CP

Neutro aislado (IT)123N

RB RA

RB

RB

RB


3.2 El riesgo del contacto directo

Sea el que sea el ECT , este riesgo es elmismo para las personas. Por tanto, lasprotecciones previstas por las normas son lasmismas y utilizan las posibilidades de los DDRde alta sensibilidad.

En efecto:

n Una persona en contacto con un conductorbajo tensión sufre el paso de una corriente dedefecto y por tanto queda expuesta a losriesgos fisiopatológicos anteriormentedescritos.

n Un DDR situado aguas arriba del punto decontacto puede medir la corriente queatraviesa a la persona e interrumpir lacorriente peligrosa.

La normativa reconoce como medida deprotección complementaria el empleo de DDRde alta o muy alta sensibilidad (≤ 30 mA)cuando existe el riesgo de contacto directodebido al entorno, a la instalación o a laactuación de las personas (artículo 412.5.1 dela CEI 60364). Este riesgo existe tambiéncuando el conductor de protección puedeestar cortado o no existir (maquinaria portátil).

En este caso el empleo de DDR de altasensibilidad es obligatorio.

Así, las normas indican que hay que protegercon DDR de sensibilidad mejor o igual de30 mA los circuitos que se alimentan contomas de corriente cuando:

n están situadas en locales mojados oinstalaciones temporales,

n son de calibre ≤ 32 A.

Nota:La norma CEI 60479 indica que la resistenciadel cuerpo humano es superior o igual a1000 Ω para el 95% de las personasexpuestas a una tensión de contacto de230 V, cuando sufren el paso de una corrientede 0,23 A.

Un DDR con un umbral de 30 mA no limita lacorriente, pero su funcionamiento instantáneoasegura que ésta no rebasará 0,5 A (figura 6 ).

Por tanto, la utilización de DDR de 5 ó 10 mAde sensibilidad no mejora la seguridad, sinoque por el contrario, aumenta el riesgo dedisparos intempestivos no despreciablesdebido a la existencia de fugas capacitativas(capacidades distribuidas en cables y filtros).

3.3 Protección contra incendios

Independientemente del ECT utilizado, lasinstalaciones eléctricas de locales con riesgode incendio o explosión deben de tener DDRde sensibilidad I∆n ≤ 500 mA, porque está

demostrado que, el contacto «puntual» entredos piezas metálicas, puede producirincandescencia en dicho punto con unacorriente de tan sólo 500 mA.

3.4 Esquema «TT»

La protección de personas contra loscontactos indirectos

En este esquema la protección se basa en lautilización de DDR.

La corriente de defecto depende de laresistencia de defecto de aislamiento (Rd) y delas resistencias de la toma de tierra. Unapersona en contacto con la envolvente

metálica de un receptor con defecto deaislamiento (figura 8 ) puede quedar sometidaa la tensión desarrollada en la toma de tierradel receptor (RA).

Ejemplo:

Con U = 230 V, RA = RB = 10 Ω y Rd = 0, si lapersona no está en una zona equipotencial,queda sometida a Uc = Ud = 115 V.


La protección debe de quedar necesariamenteasegurada por la instalación de DDR de mediao baja sensibilidad que deberán provocar ladesconexión del equipo con defecto desde elmomento en que la tensión Ud sea superior ala tensión límite de seguridad UL. Recordemosque su umbral de funcionamiento debe de serigual a:

I L

A

Un .

R

La protección de máquinas y bienes

Los valores de los umbrales de disparo de losDDR necesarios para la protección depersonas en el esquema TT están muy pordebajo de las corrientes de defecto quepueden deteriorar los circuitos magnéticos delas máquinas (motor) o provocar un incendio.

Por tanto, los DDR evitan esta destrucción deorigen eléctrico.

3.5 Esquema «TN»

Repaso:

n Con este ECT, la corriente de un defectofranco de aislamiento se convierte en uncortocircuito.

n En TN-C teniendo en cuenta que el neutro yel conductor de protección son el mismoconductor, los DDR no se pueden utilizar. Elestudio que sigue se refiere por tantoespecialmente al TN-S.

La protección de personas contra contactosindirectos

La corriente de defecto depende de laimpedancia del bucle de defecto, por tanto, laprotección queda normalmente aseguradamediante las protecciones contrasobreintensidades (cálculo / medida de lasimpedancias de bucle).

Si la impedancia es demasiado elevada y nopermite que la corriente de defecto actúe enlas protecciones de sobreintensidad (cablesde gran longitud) una solución válida es lautilización de DDR de baja sensibilidad(I∆n ≥ 1 A).

Por otra parte, este esquema no se puedeaplicar cuando por ejemplo la alimentaciónproviene de un transformador cuya impedanciahomopolar sea demasiado elevada(acoplamiento estrella-estrella).

La protección de aparatos eléctricos y decircuitos

En el esquema de puesta a neutro, losdefectos de aislamiento originan grandescorrientes de defecto equivalentes a las decortocircuito.

El paso de tales corrientes tieneevidentemente consecuencias perjudicialesimportantes, por ejemplo: perforación de laschapas del circuito magnético de un motor, loque obliga a cambiarlo entero en vez dereparar sus bobinados. Estos peligros pueden

reducirse mucho utilizando DDR de bajasensibilidad (3 A, por ejemplo) y confuncionamiento instantáneo, y por tanto,capaces de reaccionar antes de que lacorriente alcance un valor importante.

Nótese que esta protección es tanto másimportante cuanto mayor sea la tensión deservicio, porque la energía disipada en elpunto del defecto es proporcional al cuadradode la tensión.

La consecuencia económica de estas posiblesaverías hay que valorarla, porque es uncriterio que no se puede pasar por alto en laelección del ECT.

Detección del defecto de aislamiento entreel neutro y el conductor de protección (CP)o las masas del edificio

Este tipo de defecto transforma sin que senote y peligrosamente el esquema TN-S enTN-C. Una parte de la corriente de neutro(incrementada por la suma de corrientesarmónicas de 3er rango y sus múltiplos) circulacontinuamente por el CP y por las estructurasmetálicas de los edificios con dosconsecuencias:

n la equipotencialidad del CP no quedaasegurada (piénsese que unos pocos voltiospueden perjudicar el funcionamiento de lossistemas digitales conectados a redes o busesy que deben de tener la misma referencia depotencia),

n la circulación de corriente por lasestructuras, aumenta el riesgo de incendio.

Los DDR permiten evidenciar este tipo dedefecto.

Detección de defecto de aislamiento sindisparo y protección de bienes

Aunque en el esquema IT la norma obliga asupervisar el aislamiento, en el esquema TN-Sno es obligatorio. Pero cualquier disparo


debido a un defecto de aislamiento produce unparo en la explotación y obliga a hacer muyfrecuentemente costosas reparaciones antesde poder volver a conectar. Por ello, cada vezmás los usuarios piden dispositivos deprevención para poder intervenir antes de queun defecto de aislamiento se convierta en uncortocircuito. En TN-S, una respuesta a estanecesidad es la señalización mediante elempleo de DDR con márgenes de sensibilidad

comprendidos entre 0,5 y algunos amperiosque pueden detectar pequeñas pérdidas deaislamiento (tanto sobre las fases como sobreel neutro) y dar la alarma correspondiente alos usuarios.

Además, utilizando DDR con disparo para I∆n ≤ 500 mA disminuye el riesgo de incendiode origen eléctrico y se evita la destrucción delos materiales.

3.6 Esquema «IT»

La protección de personas contra loscontactos indirectos

Ante un primer defecto de aislamiento, lacorriente de defecto es muy baja y la tensiónde defecto no es peligrosa: las normas obligana señalizar este defecto (función de los CPA-controlador permanente de aislamiento) y abuscarlo; ésta es precisamente la función quecumplen los aparatos de búsqueda dedefectos con tensión.

Al producirse un segundo defecto la instalaciónestá en situación similar a un defecto enesquema TN, pero hay que distinguir doscasos: una sola toma de tierra para todas lasmasas o varias tomas de tierra.

n Caso de una sola toma de tierra

La protección queda asegurada normalmentepor la protección contra sobreintensidades(cálculo/medida de las impedancias de bucle).

n Caso de varias tomas de tierra

Cuando se produce el segundo defecto queafecta a equipos no conectados a la mismatoma de tierra, la corriente de defecto puedeno alcanzar el umbral de disparo de los relésde sobreintensidad. Las normas obligan autilizar un DDR para cada grupo de masasinterconectadas a una misma toma de tierra.

n En todos los casos, con una o varias tomasde tierra

Si la impedancia de un bucle de defecto esdemasiado elevada (cables de gran longitud)una solución simple y práctica es la utilizaciónde DDR de baja sensibilidad (1 a 30 A).

Protección de bienes, aparatos eléctricos ycircuitos

Aunque al producirse el primer defecto no hayriesgo especial para los materiales, unsegundo defecto origina normalmente grandescorrientes de defecto equivalentes a las decortocircuito, como en el esquema TN.

Los DDR de media o baja sensibilidad puedenpreverse para los casos más críticos (localescon riesgo de incendio o explosión, máquinassensibles y caras), buscando que el riesgo delsegundo defecto quede especialmentereducido, sobre todo cuando la búsqueda delprimer defecto puede hacerse de formasistemática. En efecto, con la hipótesis de quese produzca un defecto cada 3 meses y querepare en el mismo día, el tiempo medio entredos «defectos dobles» es de alrededor de22 años.


4 Principio de funcionamiento y descripción de los DDR

4.1 Principio de funcionamiento

Los DDR están todos constituidos al menospor dos elementos:

n El captador

Ha de ser capaz de suministrar una señaleléctrica útil cuando la suma de las corrientesque circulan por los conductores activos esdistinta de cero.

n El relé de medida

Compara la señal eléctrica suministrada por elcaptador con un valor de referencia y da, con

un posible retardo programado la orden deapertura al aparato de corte asociado.

El dispositivo de mando de apertura delaparato (interruptor o interruptor automático)situado aguas arriba del circuito eléctricocontrolado por el DDR se llama disparador oactuador.

El conjunto del DDR está representado en eldiagrama de la figura 11 .

4.2 Captadores

En los circuitos de corriente alterna se utilizannormalmente dos tipos de captadores:

n el transformador toroidal, que es elcaptador más utilizado para medir corrientesde fuga,

n los transformadores de corriente, que seutilizan en AT y en MT y a veces en BT.

El transformador toroidal

Abarca todos los conductores activos y portanto se excita mediante el campo magnéticoresidual correspondiente a la suma vectorialde las corrientes que recorren las fases y elneutro.

Por tanto, la inducción en el toro y la señaleléctrica disponible en bornes delarrollamiento secundario, son una imagen dela corriente diferencial residual.

Este tipo de captador permite detectarcorrientes diferenciales desde algunos

Fig. 11: Esquema funcional de un DDR electrónico con fuente auxiliar.

toro umbralconversor temporizadorsalida

(relé o estática)

fuenteauxiliar

miliamperios hasta algunas decenas deamperios.

Los transformadores de corriente –TC–

Para medir la corriente diferencial de uncircuito eléctrico trifásico sin neutro deben deinstalarse tres transformadores de corrientesegún la disposición de la figura 12 .

Fig. 12: La suma vectorial de las corrientes de faseda la corriente diferencial.

1 2 3

A h

B

DR


Los tres TC producen corrientes que quedanconectadas en paralelo y hacen circular entreA y B una corriente que es la suma vectorialde las tres corrientes y por tanto, la corrientediferencial residual.

Este montaje llamado de Nicholson se utilizanormalmente en MT y en AT cuando lacorriente de defecto a tierra puede alcanzarvarias decenas y hasta centenas de amperio.

Para su utilización hace falta prestar atencióna la clase de precisión del TC: con TC declase 5% no hay que efectuar un ajuste de laprotección de tierra por debajo del 10% de lacorriente nominal.

Casos particulares

n Alimentación (entradas) de gran potencia

El montaje de TC de Nicholson, que es el quese usará en BT cuando los conductores sonbarras o cables de gran sección paratransportar grandes intensidades, no permiteaunque se utilicen TC aparejados, ajustescompatibles con la protección de personas(umbral I∆n ≤ UL / Ru).

Hay varias soluciones:

o si el problema está en el cuadro generalaguas abajo del transformador, se puedepensar en:

– o bien instalar un toro en cabeza de lainstalación en la conexión a tierra del neutroBT del transformador (figura 13 ). En efecto,según las leyes de Kirchhoff, la corrientediferencial vista por (N) es exactamente lamisma que la que ve (G) para cualquierdefecto que se produzca en la distribución BT,

– o bien instalar un toro en cada salida,conectados todos en paralelo a un único relé(figura 14 ).

Cuando el relé de medida (normalmenteelectrónico) no necesita para funcionar másque una señal muy débil, es posible trabajarcon toros como «generadores de corriente».Puestos en paralelo, producen la imagen de lasuma vectorial de las corrientes primarias.

Este montaje está previsto en las normas deinstalación, pero es complicado. Sin embargo,por razones de selectividad, se prefiere utilizarun DDR para cada salida.

o Si la dificultad consiste en que no sepueden abarcar todos los cables en paralelocon un solo toro, es posible colocar un toropara cada grupo (abarcando todos losconductores activos) y conectar todos lostoros en paralelo (figura 15 ).

Sin embargo, hay que destacar:

o que cada toro ve n espiras en cortocircuito(3 en la figura), lo que puede reducir susensibilidad,

Fig. 13: El toro N indica el mismo valor que el toro G.

Fig. 14: Los toros situados en las derivaciones yconectados en paralelo a un único relé solucionan laimposibilidad de poner un toro a la entrada.

Fig. 15: Disposición de los toros en los diversoscables unifilares de gran sección en paralelo.

AT / BT

DR

1

N

G

23

DR

DR

31 2

31 2


o si las conexiones tienen diferentesimpedancias, cada toro indicará una falsacorriente homopolar. Pero si se efectúa unaconexión serie, se puede limitaradecuadamente esta falsa corriente homopolar,

o este montaje necesita que cada toro tengamarcados los bornes de salida S1-S2 enfunción del sentido de la circulación de energía.

Esta solución requiere la colaboración de losfabricantes de DDR.

n Salidas de gran potencia

Para que la «respuesta» del toro sea fiel ylineal hay que colocar los conductores activosdentro del toro lo más centrados posible, paraque su actuación magnética se compenseperfectamente cuando no hay corrienteresidual. En efecto, el campo magnéticocreado por un conductor disminuyeproporcionalmente con la distancia; así en lafigura 16 la fase 3 provoca en el punto A unasaturación magnética local y no tiene por tantouna actuación proporcional. Sucede lo mismosi el toro queda situado cerca o dentro de uncodo del cableado (figura 17 ). La aparición deuna inducción residual parásita, con grandesintensidades, hará aparecer en el secundariodel toro una señal que puede provocar unfuncionamiento intempestivo. Este riesgo estanto más importante cuanto menor sea elumbral de funcionamiento del DDR respecto alas corrientes de las fases, especialmente encaso de cortocircuito.

En casos difíciles (que sea elevada la razón:I fase máxima / I∆n) hay dos soluciones quepermiten resolver el riesgo de disparosintempestivos:

o utilizar un toro mucho mayor de lo necesario,por ejemplo de un diámetro que sea el dobledel necesario para pasar los cables,

o colocar un manguito en el toro.

Este manguito debe ser de material magnéticopara homogeneizar el campo magnético(hierro dulce, chapa magnética) (figura 18 ).

Una vez tomadas estas precauciones:

– centrado de los conductores,

– toro de grandes dimensiones,

– y manguito magnético,

la razón

II

Ifase máx.

fase .n

puede llegar a ser de 50 000.

Utilización de DDR con toro incorporado

Hay que indicar que los DDR con toroincorporado aportan una solución integral a losinstaladores y usuarios, puesto que el

A3

1

2

L 2

L 2

Fig. 16: Un mal centraje de los conductores en eltoro produce en éste una saturación magnética localen el punto A, que puede provocar disparosintempestivos.

Fig. 17: El toro debe de estar suficientementeseparado del codo de los cables para no provocardisparos intempestivos.

Fig. 18: Si se coloca dentro del toro un manguito dematerial magnético con los cables en su interior,reduce el riesgo de disparos intempestivos debidos alos efectos magnéticos de los picos de corriente.

fabricante estudia y resuelve adecuadamentetodos los problemas técnicos:

n resuelve el problema del centrado de losconductores activos y, para pequeñasintensidades, puede prever y distribuiradecuadamente varias espiras primariasalrededor del toro,

n puede hacer «trabajar» al toro con unainducción elevada para maximizar la energíacaptada y minimizar la sensibilidad a lasinducciones parásitas (grandes corrientes).


4.3 Relés de medida y actuadores

Los DDR se pueden clasificar en trescategorías según su forma de instalación o sutecnología.

Según su forma de instalación:

«autoalimentados en corriente »: es elaparato en el que la corriente de defectosuministra la energía necesaria para eldisparo. La mayor parte de especialistasconsideran este tipo de alimentación como lamás segura. En muchos países, yespecialmente en Europa, esta categoría deDDR es la aconsejada para las instalacionesdomésticas y similares (normas EN 61008y 61009).

«con alimentación auxiliar »: es el aparato enel que una fuente de energía independiente dela corriente de defecto suministra la energíanecesaria para el disparo. Estos aparatos(normalmente de diseño electrónico)solamente podrán provocar el disparo si lafuente de energía auxiliar está disponible en elmomento de la aparición de la corriente dedefecto.

«autoalimentados en tensión »: es un aparatocon «fuente auxiliar» pero que se alimenta delcircuito controlado. Así, cuando se alimenta elcircuito, el DDR queda alimentado y si no haytensión, el DDR no está activo, peroevidentemente no hay peligro. Estos aparatosproporcionan un seguro adicional cuando sediseñan para funcionar correctamente conbaja tensión, hasta 50 V (tensión deseguridad). Este es el diseño de los bloquesVigi, que son DDR asociados a losinterruptores automáticos «Compact» de lamarca Merlin Gerin.

Pero los DDR también pueden clasificarseadicionalmente según su alimentación enfunción de que su funcionamiento sea o no«de seguridad positiva ».

Se consideran como aparatos de «seguridadpositiva» dos tipos de aparatos:

n aquéllos cuyo disparo no depende de lacorriente de defecto: todos los aparatosautoalimentados en corriente son aparatos deseguridad positiva,

n y aquéllos, muy poco utilizados, cuyo disparono depende solamente de la corriente dedefecto, pero que se sitúan automáticamenteen posición de disparo (posición de seguridad)cuando todavía no se cumplen las condicionespara asegurar el disparo en presencia de unacorriente de defecto (por ejemplo, una bajatensión de hasta 25 V).

Según su tecnología:

«Dispositivos electromagnéticos ». Estosdispositivos modernos son «autoalimentadosen corriente». Utilizan el principio deenclavamiento magnético (figura 19 ). Essuficiente una potencia eléctrica muy pequeña(100 µVA en algunos modelos) para vencer lafuerza de enclavamiento y provocar medianteun amplificador mecánico la apertura de loscontactos.

Están muy extendidos («seguridad positiva») yse adaptan muy bien para la fabricación deDDR de una única sensibilidad.

«Dispositivos electrónicos ». Se utilizansobre todo en la industria porque laelectrónica permite:

n que la entrada de señal sea de una potenciamuy baja,

n tener unos umbrales y unas temporizacionesexactas y ajustables (lo que permite conseguiruna selectividad óptima al disparo).

Debido a estas dos características estánespecialmente indicados para la fabricación de:

n DDR con toros separados, que vanasociados a los interruptores automáticos degran calibre y a los contactores,

n DDR asociados a interruptores automáticosindustriales hasta 630 A.

Fig. 19: La corriente de defecto, mediante el toro,produce la energía que alimenta al electroimán cuyaarmadura móvil se mantiene cerrada debido a laatracción del imán permanente. Cuando se alcanzael umbral de disparo, el electroimán anula laatracción del imán permanente y el resorte abre elcircuito magnético que actúa mecánicamente sobreel interruptor automático.

a r

A


La energía que necesitan para funcionar estossistemas electrónicos es normalmente muybaja. Los DDR con dispositivos electrónicosse fabrican por tanto con los diferentes tiposde alimentación antes citados, o sea,«autoalimentados en tensión» o «conalimentación auxiliar».

«Dispositivos mixtos » (autoalimentados encorriente). Esta solución consiste en intercalarentre el toro y el relé de accionamientomagnético un dispositivo de tratamiento de laseñal. Esto permite:

n conseguir un umbral de funcionamientopreciso y fiel,

n obtener una gran inmunidad a los parásitosy transitorios de corriente con frente abrupto yésto respetando tiempos de funcionamientocompatibles con las curvas de seguridad.

A título de ejemplo, los DDR del tipo «si» de lamarca Merlin Gerin son dispositivos mixtos,

n fabricar DDR temporizados

Un principio similar se utiliza en MT. Enefecto, durante muchos años en los centrosde transformación de distribución de energíaeléctrica (centros MT/BT) los relés de disparonecesitaba una batería de acumuladores, loque producía muchos problemas. Laasociación de un dispositivo electrónicoautoalimentado en corriente y un disparadorelectromecánico de disparo magnético ofreceuna solución satisfactoria, fiable y a un costerazonable que permite la supresión de labatería de acumuladores.

Imperativos de utilización

La CEI 60364, § 531-2-2-2 indica para losdispositivos con fuente auxiliar que no son deseguridad positiva: «su utilización estápermitida si están colocados en lasinstalaciones explotadas por personasadvertidas o cualificadas».

Test de buen funcionamiento

Un DDR es un aparato de seguridad. Portanto, es importante que tenga un dispositivode prueba tanto si es electromagnético comoelectrónico o mixto.

Aunque los dispositivos autoalimentados encorriente se muestran como los más seguros,la instalación de la seguridad positiva con lasotras fuentes de energía «autoalimentadas entensión» o con «fuente auxiliar» confiere a losDDR una seguridad aumentada que no debesin embargo hacer olvidar la práctica deaplicarles un test periódico.

n Preconizar el test periódico de los DDR

En la práctica la seguridad positiva perfecta,especialmente por lo que se refiere a defectosinternos, no existe. Por ello, en Francia, los

DDR que utilizan una fuente auxiliar estánreservados a las instalaciones industriales y alas grandes instalaciones de servicios, y losDDR «autoalimentados en corriente» a lasinstalaciones domésticas o análogas; lo quecuadra perfectamente con las posibilidadesintrínsecas antes citadas.

En todos los casos hay que aconsejar el testperiódico para evidenciar un posible defectointerno.

n La forma de realizar el test es importante

Al realizar la prueba siempre habrá que teneren cuenta el hecho de que existen siempre enla instalación eléctrica corrientes de fugacapacitativas a tierra y frecuentementecorrientes de fuga resistiva debidas a unaislamiento degradado.

El captador toroidal ve la suma vectorial detodas estas corrientes de fuga (Id) y estasuma puede distorsionar el funcionamiento deltest, lo que es muy probable cuando el circuitode prueba es el de la figura 20 . A pesar deesto, el principio de funcionamiento del testestá muy extendido, porque comprueba elconjunto toro-relé-aparato de corte.

Las normas de construcción limitan lacorriente de test, lo que explica un ciertonúmero de fallos de los DDR durante unaprueba, como indica la suma vectorial(figura 20 ) de las corrientes de fuga (Id) y dela corriente de test (I test). Por ejemplo, lasnormas CEI 61008 y 61009 indican que lacorriente de test no debe sobrepasar 2,5 I∆npara un DDR utilizable en 230 ó 400 V,ó 1,15 I∆n si está alimentado a 230 V -20%.

Fig. 20: Ciertos circuitos de test hechos en lainstalación no pueden funcionar en presencia de unacorriente de defecto débil.

límite de f

1

2

3

RTest test

d

d

dtest

I I I I Ir d r ftest


4.4 Normas de fabricación de los productos

En el anexo están citadas las principalesnormas de fabricación que se refieren a losDDR.

Para los DDR, la CEI tiene normalizados tipos,valores de umbral o sensibilidad y curvas defuncionamiento.

DDR de tipo AC, A o B a elegir en funciónde la corriente a detectar

La corriente que transportan las redeseléctricas no es exactamente senoidal, poreso la Norma CEI 60 755 ha definido tres tiposde DDR: los tipos AC, A y B, según lacorriente diferencial a detectar (figura 21 ):

n el tipo AC para corrientes alternassenoidales,

n el tipo A para corrientes alternas senoidales,continuas pulsantes o continuas pulsatoriascon una componente continua de 0,006 A, cono sin control de ángulo de fase, tanto si seaplican bruscamente como si aumentanlentamente,

n el tipo B para las mismas corrientes que eltipo A, pero más puras porque provienen derectificadores:

o de media onda que con una cargacapacitativa produce una corriente continuaalisada,

o trifásicas de media onda o doble onda.

Sensibilidades ( I ∆∆∆∆∆n)

Están normalizadas por la CEI:

n alta sensibilidad –AS–: 6 - 10 y 30 mA,

n media sensibilidad –MS–: 100 - 300 y500 mA,

n baja sensibilidad –BS–: 1 - 3 - 5 - 10 y 20 A.

Evidentemente, la AS se utiliza sobre todopara la protección contra contactos directos,en cambio, las otras sensibilidades (MS y BS)se utilizan para todas las otras necesidadesde protección, contra contactos indirectos(esquema TT) contra los riesgos de incendio yla destrucción de máquinas.

Curvas de disparo

Tienen en cuenta los estudios mundialesrealizados sobre el riesgo eléctrico (CEI60479) y muy especialmente:

n los efectos de la corriente eléctrica para laprotección contra los contactos directos,

n la tensión límite de seguridad en el caso deprotección contra contactos indirectos.

Para aplicaciones domésticas y similares, lasnormas CEI 61008 (interruptoresdiferenciales) y 61009 (interruptores

El principio de funcionamiento del test antescitado se utiliza en tomas de corriente condiferencial incorporado, interruptores einterruptores automáticos diferenciales. Por loque se refiere a los relés diferenciales con eltoro separado, se aplica el mismo principio,aunque es el instalador quien debe realizar elcircuito de prueba. Sin embargo, hay relés, porejemplo, los Vigirex de la marca Merlin Gerinque tienen la función «test» y que ademáscontrolan permanentemente la continuidad delcircuito de detección (conexión toro-relé ybobinado del toro).

n La verificación del umbral de funcionamiento

Esta verificación, todavía más que en el casodel test, debe de hacerse teniendo siemprepresente que pueden atravesar el captadorcorrientes de fuga «naturales» o no delcircuito aguas abajo.

Hay que hacerlo todavía más que para el test,teniendo siempre presente la idea de lascorrientes de fuga «naturales» o no del circuitoaguas abajo que pueden atravesar el captador.Una buena medida debería hacerse siempredesenchufando el circuito aguas abajo.

Fig. 21: Formas de onda de corrientes de defectoprevistas en las normas de fabricación de los DDR.

para DDR de tipo:

AC

B

A

t

t

t

d

d

d


automáticos diferenciales) definen valoresnormalizados de tiempo de funcionamiento(tabla de la figura 22 que corresponde a lascurvas de funcionamiento G y S –figura 23 ):

n la curva G para los DDR instantáneos,

n la curva S para los DDR selectivos convalor de temporización muy corto, por ejemplolos utilizados en Francia para los interruptoresautomáticos de distribución.

Las curvas para los interruptores automáticosdiferenciales de potencia vienen indicadas enel anexo B de la norma CEI 60947-2.

Todas estas normas definen los tiemposmáximos de funcionamiento en función de larazón Id/I f para los DDR con tiempo derespuesta dependiente (normalmenteelectromagnéticos).

Los DDR electrónicos utilizados sobre todo enla industria y las grandes instalaciones deservicios, tienen generalmente un umbral yuna temporización regulables y su tiempo derespuesta es independiente de la corriente dedefecto.

Recordemos que la CEI 60364 fija los tiemposmáximos de corte de los circuitos finales paralos esquemas TN e IT (figura 24 ).

Para el esquema TT, el tiempo defuncionamiento de los DDR se escoge enfunción de la tensión de defecto; en la prácticalos DDR de tipo «G» y «S» son válidos paralos circuitos terminales con tensiones de red≤ 230/440 V. La norma concreta también quese admite un tiempo de 1 segundo con elesquema TT para los circuitos de distribuciónpara poder fijar los niveles de selectividadnecesarios para la continuidad del suministro.

Tipo In I ∆∆∆∆∆n Valores normalizados del tiempo de funcionamientos y(A) (A) de no funcionamiento (en segundos), con:

I∆n 2.I∆n 5.I∆n 500 A

General Todos los Todos los 0,3 0,15 0,04 0,04 tiempo de(instantáneo) valores valores funcionamiento máximo

Selectivo > 25 > 0,030 0,5 0,2 0,15 0,15 tiempo defuncionamiento máximo

0,13 0,06 0,05 0,04 tiempo deno funcionamiento mínimo

Fig. 22: Valores normalizados del tiempo de funcionamiento máximo y de tiempo de no funcionamiento segúnCEI 61008.

Fig. 23: Curvas de tiempo de funcionamiento máximo para los interruptores automáticos o interruptoresdiferenciales «S» y para uso general instantáneo «G».

1 2 5 1010

20

50

100

200

500

tms

500

G

S máx.

A

d / n

Tensión nominal de la red Tiempo máximo de corte (s)entre fase y tierra TN IT IT(Vca) neutro no distribuido neutro distribuido

120-127 0,8 0,8 5

220-230 0,4 0,4 0,8

400 0,2 0,2 0,4

580 0,1 0,1 0,2

Fig. 24: Tiempos máximos de corte.


Además de las características citadas para elfuncionamiento de los diferenciales, lasnormas de productos fijan todavía:

n la resistencia a los choques mecánicos y alas sacudidas,

n la temperatura ambiente y la humedad,

n la endurancia mecánica y eléctrica,

n la tensión de aislamiento, y la resistencia ala onda de choque,

n los límites de CEM.

Prevén también las normas ensayos de tipo, yverificaciones periódicas de calidad y deprestaciones que han de efectuar losfabricantes o por organismos oficiales.

De esta manera garantizan al usuario lacalidad de los productos y la seguridad de laspersonas.

Los DDR también tienen sus marcas de calidad,por ejemplo: la marca NF-USE en Francia.

4.5 Distintos tipos de aparatos

Según las normas, existen DDRtecnológicamente diferentes adaptados a losdos campos de aplicación principales: eldoméstico y el industrial.

La aparamenta se escoge, en función del ECTde la red y del tipo de protección necesaria(contra contacto directo, contra contactoindirecto, protección de receptores, ...). Perotodavía es necesario:

n definir su tipo (A, AC o B) a partir de lascaracterísticas de la red (alterna, mixta...),

n analizar los requerimientos de laexplotación (necesidad de selectividad,necesidad de seguridad positiva...), para fijarpor último:

o el valor del umbral necesario (sensibilidad),

o los ajustes de tiempo (retardo).

La tabla de la figura 25 presenta una síntesisde los diferentes equipos.

Campo de aplicación - tipos ECT de la red Sensibilidad Temporización

Doméstico y análogos

Prolongador con TT - TN - IT ≤ 300 mA 0protección diferencial(corte por contacto integrado)

Toma de corriente TT - TN - IT 30 mA 0diferencial (corte porcontacto integrado)

Interruptor diferencial TT - TN - IT 30 - 300 mA 0

Interruptor automático diferencial

n de distribución TT I∆n = 500 mA Tipo «S» comovalor frecuente opción (red

perturbada con osin pararrayos)

n uso terminal (final de rama) TT 30 - 300 mA 0

Industrial y gran terciario

Interruptor diferencial TT - (TN e IT en protección 30 - 300 mA 0de circuito de tomas cte.)

Interruptor automático diferencial

n de potencia TT - (TN e IT de protección 30 mA - 30 A 0 a 1 scontra incendio, de máquinasy derivaciones de granlongitud

n uso terminal (final de rama) TT - (TN e IT en protección 30 - 300 mA 0contra incendios, de máquinas)

Relé diferencial con TT - (TN - IT en protección 30 mA a 30 A 0 a 1 storo de separado contra incendios, de máquinas,

y derivaciones de gran longitud)

Fig. 25: Presentación general de diversos DDR.


5 Mejor utilizar los DDR

5.1 La CEM: obligaciones de los fabricantes e implicaciones de los instaladores

La CEM (compatibilidad electromagnética)consiste en controlar los parásitos eléctricos ysus efectos: un aparato no debe serperturbado ni perturbar su entorno.

Evidentemente, los fabricantes de cualquierequipo eléctrico deben respetar ciertasnormas de CEM. Los DDR están probados encuanto a su compatibilidad electromagnética(emisión y susceptibilidad) según la DirectivaEuropea que prescribe el respeto a un ciertonúmero de normas (ejemplo: EN 61543 paralos DDR de uso doméstico).

Pero las instalaciones eléctricas producen otransmiten perturbaciones (Cuaderno Técniconº 187), que pueden ser permanentes otemporales, alternas o de impulsos, de baja ode alta frecuencia. Pueden ser conducidas oradiadas, de modo continuo o diferencial, consu origen dentro o fuera del edificio. Entre lasperturbaciones más perjudiciales están lassobretensiones.

Resistencia a las sobretensiones

Los DDR pueden ser sensibles a las descargasde rayo, sobre todo en las redes aéreas,porque son especialmente susceptibles a lasperturbaciones atmosféricas. En efecto, segúnla distancia real al generador, una red BTpuede estar sometida:

n a una sobretensión, que aparece entre losconductores activos y tierra; la perturbación sederiva a tierra mucho antes llegar a los DDR(figura 26a ),

n a una sobreintensidad, una parte de la cualse descarga en la red aguas arriba del DDR,especialmente a través de las capacidadesparásitas (figura 26b ),

n a una sobreintensidad que soporta el DDR yque se debe a cebados o descargas aguasabajo (figura 26c ).

Esta problemática es conocida técnicamente ylos fabricantes de DDR la tienen normalmentepresente. Citemos, por ejemplo:

n en los relés electromagnéticos se coloca undiodo en paralelo con el circuito de excitacióndel relé. Esta solución se utiliza en losinterruptores automáticos de distribución,

t

u a

t

c

t

b

10 s

1,2 s

8 s 20 s

50 s

Fig. 26: Ondas normalizadas, de tensión y decorriente, representativas del rayo.


n en los relés electrónicos, se coloca un filtropaso bajo en el punto de tratamiento de laseñal de entrada (figura 11 ).

Las normas de fabricación prevén laexistencia de DDR inmunizados contra lascorrientes parásitas; son los DDR de tipo «S»(I∆n ≥ 100 mA). Pero los fabricantes proponentambién aparatos de alta sensibilidad einmunidad reforzada, como los DDR de tipo«si» (I∆n ≤ 100 mA) de la marca Merlin Gerin.Así, ante esta dificultad, la calidad que seconsiga en la instalación sólo depende de laelección del aparato.

Influencia de la elección del ECT en eldiseño de las instalaciones

Los diseñadores de la instalación y losinstaladores, al respetar las reglas del arte,son también parte activa de este campo,especialmente en la elección del ECT de la

instalación. Por ejemplo, deben de saber, queen el esquema TN, existen varias corrientesque pueden originar perturbaciones porradiación en los equipos sensibles:

n cuando se produce un defecto deaislamiento, circulan corrientes de valorimportante por el CP, por las masas de losaparatos y por las estructuras,

n en el esquema TN-C, son las corrientes dedesequilibrio de cargas, las que circulanpermanentemente a través de las estructurasmetálicas de los edificios,

n en el esquema TN-S estas corrientes dedesequilibrio se presentan también cuando seproduce un defecto de aislamiento entre elneutro y el conductor de protección. Además,este defecto, que no detectan las proteccionescontra sobreintensidades, cambia oculta yperversamente el esquema TN-S enesquema TN-C.

5.2 Una necesidad: la selectividad

El objeto de la selectividad y el objeto de lacoordinación de las protecciones es conseguirque sólo la derivación afectada por un defectoquede desconectada por el funcionamiento desu protección.

Selectividad «vertical»

Este tipo de selectividad es la que se aplica alfuncionamiento de dos protecciones situadasen serie en un mismo circuito (figura 27 ).

La selectividad, teniendo en cuenta lasexigencias de funcionamiento de los DDR,puede ser amperimétrica o cronométrica.

n Amperimétrica, porque, como exigen lasnormas, un DDR debe necesariamente deactuar para I∆n, pero no para I∆n/2. En lapráctica, se exige una razón de 3, es decirI∆nsuperior ≥ 3.I∆ninferior.

n Cronométrica, porque, todo mecanismo,para reacionar necesita un tiempo, por mínimoque sea, al que a veces hay que añadir unatemporización o retado voluntario.

Por tanto, la doble condición de no-disparo deDa para un defecto aguas abajo de Db es:

I∆n(Da) > 2.I∆n(Db),

ytr(Da) > tr(Db) + tc(Db) o tr(Da) > tf(Db),

siendo:

tr = retardo al disparo = tiempo de no-funcionamiento,

tc = tiempo que separa el instante del corte(incluido en tiempo de arco) del momento enque el relé de medida da la orden de corte,

tf = tiempo de funcionamiento, desde ladetección del defecto hasta la interrupcióntotal de la corriente de defecto.

Los relés electrónicos retardables, puedenpresentar un fenómeno de memorización deldefecto para su circuito umbral; por tanto, hayque tener en cuenta un «tiempo de memoria»–tm– (figura 28 ) durante el que no puedendisparar después de la apertura del aparatoaguas abajo:

tr(Da) > tf(Db) + tm.

Fig. 27 : Selectividad vertical.

DR

DR

Da

Db


Nota:

Al ajustar la selectividad pueden aparecerdificultades cuando hay que instalarinterruptores automáticos diferenciales y relésdiferenciales, porque:

n el interruptor automático diferencial estáajustado para un tiempo de retardo –tr–,

n el relé diferencial tiene un tiempo defuncionamiento característico o temporizado aun valor t que corresponde al tiempo que pasaentre la aparición del defecto y la transmisiónde la orden de apertura al órgano de corte(figura 29 ).

Hay que calcular entonces el tiempo tf y tr(o t) sucesivamente o consecutivamente (con2.I∆n) para cada DDR conforme se sube en lainstalación, desde la distribución terminalhacia el origen de la instalación.

Fig. 28: La temporización de un DDR aguas arribadebe de tener en cuenta tanto el tiempo de corteasociado a un DDR aguas abajo como el tiempo dememoria del relé aguas arriba.

tr tc

tm

tc

tm

tc

tr

(1)

(2)

(3)

Fig. 29: Dos ejemplos de selectividad cronométrica, asociando un interruptor automático diferencial de tipoVigicompact y un relé Vigirex (Merlin Gerin). Nótese que estos tiempos son muy inferiores a los de disparo queindica la figura 24 .

Vigirex RH

tr = 15 ms

tc = 30 ms

tf = 45 ms

Vigicompact

tr = 60 ms

DR

DR

Vigirex

tr = 60 ms

tf < 140 ms

Vigicompact

t = 200 ms

DR

DR


Selectividad «horizontal»

Llamada a veces «de selección de circuitos» yprevista en ciertas normas, permite quitar eldispositivo diferencial situado a la entrada deun armario de distribución cuando todas susderivaciones de salida están protegidas conun interruptor automático diferencial. De estaforma, cuando hay un defecto, sólo abre lasalida afectada, puesto que los otrosinterruptores automáticos diferenciales no vendicha corriente de defecto (figura 30 ). Losdispositivos diferenciales pueden tener todoslos tiempos tr (o t) idénticos.

En la práctica, en la selectividad horizontalpueden producirse algunos disparosintempestivos de los dispositivos deprotección, llamados «disparos por simpatía»,especialmente en redes que tienen líneas de

gran extensión (capacidades parásitas decables no equilibradas) o filtros capacitativos(ordenadores).

Dos ejemplos:

n Caso 1 (figura 31 )

La apertura de Db, de cuyo circuito sealimenta un receptor R que puede producirsobretensión (por ejemplo, un equipo desoldar), provoca una sobretensión en la red.

Esta sobretensión produce en la derivación A,protegida por Da la aparición de una corrientecapacitativa a tierra. Esta corriente puededeberse a las capacidades parásitas de loscables o a filtros capacitativos conectados atierra.

Una solución: el DDR de Db puede serinstantáneo pero el de Da debe de sertemporizado.

Hay que indicar que con esta configuración, latemporización del DDR (Da) es normalmenteimprescindible porque, al conectar el circuitoA, las capacidades (parásitas o no) provocanla aparición de una corriente diferencialoscilatoria amortiguada (figura 32 ).

Como ejemplo, puede decirse que en unasmedidas efectuadas al conectar un granordenador con un filtro antiparasitario seobtuvieron unos valores de:

o 40 A (primer pico),

o f = 11,5 kHz,

o duración de la amortiguación (66%):5 períodos.

Fig. 31: La existencia de una capacidad en laderivación A puede provocar:n que dispare Da al abrir Db,y/on que dispare Da al conectar la derivación A.Puede ser necesaria la utilización de DDRtemporizados para evitar disparos intempestivosprovocados por las sobretensiones de rayo o demaniobra de la aparamenta.

Fig. 30: Ejemplos de selectividad horizontal.

DRDR

Da Db

(A) (B)

R

DRDR

Fig. 32: Onda de corriente transitoria que se producecuando se cierra un circuito muy capacitativo.

t


Fig. 33: Al producirse un defecto, Da puede abrir a la vez que Db. Normalmente es necesario utilizar DDRtemporizados para evitar disparos intempestivos en las derivaciones sanas.

Db

Da

DR

(A)

(B)

DR

1

2

3

red extensa

Cp

n Caso 2 (figura 33 )

Un defecto franco de aislamiento en la fase 1de la derivación B, lleva a esta fase a latensión de tierra. La corriente capacitativaabsorbida a través de A provocará «porsimpatía» el disparo del DDR correspondiente.Este fenómeno se produce, sea el que sea elECT, pero afecta, sobre todo, a redes conesquema IT.

Estos dos ejemplos muestran claramente quees necesaria la temporización de los DDR en

las derivaciones de gran longitud o con filtroscapacitativos.

La utilización de DDR direccionales es otrasolución para evitar los disparos debidos a«retornos» de corriente capacitativa a travésde la derivación sana.

Un DDR de este tipo, al detectar la corrientede defecto la compara con un valor umbralprevisto, pero además no dispara más que sila corriente que atraviesa el toro circula ensentido «descendente».

5.3 Evitar la dificultades conocidas

Tener en cuenta las corrientes de fuga

La lectura de los párrafos anteriores deja muyclaro que hay que fijarse mucho en lascorrientes, normalmente capacitativas, que«engañan» a los DDR y que pueden provocargrandes desajustes en la explotación.

n Corrientes de fuga de 50 Hz - 60 Hz

Al hacer el estudio de una instalación esimportante valorar las longitudes de lasdiversas derivaciones y si los equipos que hayque instalar tienen elementos capacitativosconectados a tierra. Después habrá quepensar en repartir estas cargas para reducir laimportancia de este fenómeno.

Los filtros antiparasitarios (obligatorios segúnla directiva europea sobre la CEM) que seinstalan en los microordenadores y otrosaparatos electrónicos producen en monofásicacorrientes permanentes de fuga, a 50 Hz, delorden de 0,5 a 1,5 mA por aparato.

Estas corrientes de fuga se suman si losaparatos están derivados de la misma fase.En cambio, si los aparatos están distribuidosentre las tres fases, estas corrientes seanulan mutuamente cuando están equilibradas(suma vectorial). Esta reflexión tiene todavíamás importancia si los DDR instalados son dealta sensibilidad. Para evitar disparosintempestivos la corriente permanente de fugano debe ser mayor de 0,3.I∆n con el esquemaTT o TN, y de 0,17.I∆n con el esquema IT.

n Corrientes de fuga transitorias

Estas corrientes se manifiestan al conectar uncircuito que tenga un desequilibrio capacitativo(figura 33 ) o cuando hay sobretensiones demodo común. Los DDR de tipo «S»(I∆n ≥ 300 mA) y de tipo «si» (I∆n = 300 mA),además de los DDR ligeramentetemporizados, evitan los funcionamientosintempestivos.


n Corrientes de fuga de alta frecuencia

Los grandes productores de perturbaciones,en términos de CEM, son, por ejemplo, losrectificadores a tiristores cuyos filtros tienencondensadores que producen una corriente defuga de AF que pueden alcanzar el 5% de lacorriente nominal.

Inversamente a lo que sucede con lascorrientes de fuga a 50 - 60 Hz, cuya sumavectorial es nula, estas corrientes de AF noson síncronas con las tres fases y su sumaproduce una corriente de fuga. Para evitardisparos intempestivos, los DDR deberían serinsensibles a estas corrientes de AF(equiparse con filtros paso bajo), como son losDDR industriales y los DDR de tipo «S» y detipo «si» de Merlin Gerin tienen esta cualidad.

n Corrientes debidas al rayo

Si la instalación tiene pararrayos, hay queevitar instalar el captador del DDR en elcamino de la derivación de la corrienteproducida por el rayo (figura 34 ); si no, hayque instalar DDR inmunizados contra estascorrientes (retardados o de tipo «S»).

Mantenimiento del ECT

Cuando se prevé la instalación de fuentes dereemplazo o de emergencia, hay que estudiarla protección de personas y bienes con lasdiversas configuraciones posibles de lainstalación porque la posición del neutrorespecto a tierra puede ser diferente.

Al alimentar, aunque sea provisionalmente,una instalación con un grupo electrógeno, esnecesario conectar la masa del grupo con lared de tierra existente, sea el que sea el ECT;además, en el esquema TT hay que poner atierra el neutro del alternador, puesto que si

Fig. 34: En una instalación con un pararrayos, segúnlas obligaciones locales, el DDR puede colocarse: enA, con un DDR retardado o de tipo «S», o en Bcolocando un DDR estándar.

circulación de corrientegenerada por el rayo pararrayos

A

DR

B

DR

Fig. 35: Cuando se detecta la ausencia de red en la alimentación del SAI, el contactor K aplica el esquema TT aguas abajo del SAI.

3L

3L

3LN

by-passelectrónico

3L

3L

N

3L

N

3L

N

circuitodel by-pass

N

equipos conalimentaciónsegura

salidasno-seguras

N

relé detecciónausencia fase

interruptor de transferencia

K

defecto alimentado por SAI autónomo

defecto alimentado por la red

(mantenimiento)

no, las corrientes de defecto no llegan alumbral de disparo de los DDR.

Cuando en una instalación con esquema TThay un SAI -Sistema de alimentación estáticaininterrumpida- es necesario instalar una tomaa tierra del neutro aguas abajo del SAI paraque puedan funcionar correctamente los DDR(contacto K de la figura 35 ), pero no esindispensable para la seguridad de laspersonas, porque:

n la instalación pasa a ser IT y el primerdefecto no es peligroso (norma C 15-402§ 6.2.2.2),

n la probabilidad de que se produzca unsegundo defecto de aislamiento durante elfuncionamiento con el SAI es muy baja, debidoa la escasa autonomía de las baterías del SAI.


5.4 DDR para redes mixtas y de corriente continua

Un defecto de aislamiento con corrientecontinua resulta mucho menos peligrosoque en corriente alterna

Experiencias efectuadas (figura 5 ) han puestode manifiesto que el hombre, con bajascorrientes, es unas cinco veces menossensible a la corriente continua que a laalterna de 50/60 Hz.

Hasta sobrepasados los 300 mA no apareceriesgo de fibrilación ventricular.

En las normas de instalación CEI 60479 se dacomo valor aproximado el doble, pero teniendoen cuenta el hecho de que en la práctica lascorrientes de defecto son direccionalesaunque no siempre sean alisadas.

Esto queda reflejado en la gráfica de lafigura 36 , hecha a partir de la tabla de lafigura 7 .

Nótese que un rectificador alimentado con unatensión alterna de 400 V entre fases produceuna tensión de contacto directo de 270 V decontinua, lo que corresponde a un tiempo decorte máximo de 0,3 s.

Las normas de fabricación de los DDR tienen encuenta la existencia de corrientes no alternas.Se refieren a los casos típicos indicados en lafigura 21 y descritos en los test correspon-dientes. A título de ejemplo, los interruptoresdiferenciales deben de actuar para Id ≤ 1,4.I∆en todos los casos correspondientes a la figura37, y con o sin la superposición de unacomponente continua con un rizado de hasta 6mA; disparan tanto si la corriente de defecto seaplica bruscamente como si aumentalentamente de 0 a 1,4.I∆n en 30 s.

Los DDR que cumplen los requisitos de estosensayos se pueden marcar en la parte frontalcon el símbolo:

Las corrientes de defecto reales

Son una imagen de las tensiones que hayentre el punto del defecto y el neutro de laalimentación.

La forma de onda de la corriente de defectomuy difícilmente es la misma que la de latensión aplicada o de la corriente que circula yque absorbe la carga.

Son muy poco frecuentes las tensiones ycorrientes de defecto de tipo continuo puro(tasa de ondulación nula).

n En el ámbito doméstico, la distribución y losrectificadores son monofásicos, lo quecorresponde a los esquemas A a F de lafigura 38 . Los DDR de tipo A aseguran laprotección de personas. Sin embargo, los delesquema B, no detectan la corriente dedefecto más que si se aplicainstantáneamente. Nótese que el montaje Eestá cada vez más extendido, porque se utilizacomo circuito de entrada de lasalimentaciones conmutadas, que se utilizamucho en los aparatos domésticos (TV,microondas, ...) pero también en el campoprofesional (ordenadores, fotocopiadoras,etc...).

n En la industria, la mayor parte de losrectificadores son trifásicos (montajes G a Kde la figura 39 ).

Ciertas configuraciones pueden producir unacorriente de defecto continua con unapequeña tasa de rizado:

Fig. 36: Tiempos establecidos a partir de los tiemposmáximos de corte de un DDR fijados por laNF C 15-100.

y

y

y

900

1350

Fig. 37 : Formas de onda de los corrientes de test delos DDR de tipo A.

100 230 400 50050

100 200 250 300 400 500

1

2,5

5

0,2

0,3

0,5

0,75

0,04

0,080,1

200 Vca

Vcc120

tensióndecontacto

t (s)


fase

N

R

A/Soldadura de hierroo regulador de luzcon dos «posiciones».

d

d

d

d

d

d

B/Televisión,cargador bateríasetc.

t

t

t

t

t

t

C/Regulador de luz,soldadura de arco.

D/Aplicaciones domésticas,con motor (universal).

N

R

N

R

E/

F/

N

M_

NR

NR

fase

fase

fase

fase

fase

Fig. 38: Forma de las corrientes de defecto detectadas con rectificadores alimentados en monofásica cuando se produce un defecto deaislamiento en su polo positivo.


Fig. 39: Forma de las corrientes de defecto detectadas con rectificadores alimentados en trifásica cuando se produce un defecto en su salida.

G/Rectificador para: equipo de soldadura, electroimán, electrólisis,etc.

H/Rectificador controlado para: red cc industrial, electroforesis.

J/Variador de velocidad para motor cc.

K/Cargador de bateríasestacionario para: red auxiliar cc, ondulador.

Nota: La corriente de defecto es «pulsante»a baja velocidad y casi cc pura a alta velocidad.

Nota: En este esquema, la bobina de filtro (L)influye en la conducción (cíclica y por pares)de los tiristores de tal manera que el punto dedefecto (+) o (-) está siempre eléctricamenteunido al neutro; por ello, la corriente de defectoes casi una cc pura.

1

2 R

3

(+)

(-)

(-)

1

2 R

3

(+)

1

2

3

(+)

M_

(-)

(+)

1

2

3

(-)

L

d

d

d

t

t

t

N

N

N

+

-

defecto en (-)

defecto en (-)

defecto en (+)

defecto en (-)

defecto en (+)

defecto en (+)

Nota: La corriente de un defecto en (+) sigueel límite superior de las zonas de conducción.Del mismo modo, la corriente de defecto en (-)sigue el límite inferior.


o Montajes G y H

La configuración G produce una tensiónrectificada que tiene permanentemente unpequeño rizado y cuyas corrientes de defectoson difíciles de detectar con un DDR.

Por el contrario, la configuración H produceuna corriente de defecto muy cortada y portanto detectable por el DDR. Sin embargo, esequivalente al montaje G cuando conduce adoble onda.

o Montaje J

Este montaje, frecuente, correspondeespecialmente a los reguladores de velocidadpara motores de corriente continua. Debido ala fuerza contraelectromotriz y a laautoinducción de los motores, se produce unacorriente de defecto más alisada que en losanteriores montajes G y H. Sin embargo,independientemente del ángulo de conducciónde los tiristores, los DDR situados aguasarriba del variador deben de ser capaces deasegurar la protección.

Ciertos DDR estándar pueden servir medianteun ajuste adaptado a su umbral I∆n.

A título de ejemplo, la figura 40 da lasensibilidad de un DDR, con tecnologíaelectrónica analógica, en función de la tensiónde salida del variador aplicada al motor.

o Montaje K

Con esta configuración, un defecto en elcircuito de continua no provoca un dϕ/dt enlos captadores magnéticos de los DDR, por loque éstos quedan entonces «ciegos». Estemontaje, si se utiliza un transformador en vezde un autotransformador, es peligroso porquelos DDR de tipo AC y A no actúan.

Casos particulares: el retorno de cc

Analicemos lo que sucede cuando se produceun segundo defecto en la parte de alterna deuna red (figura 41 ) que tiene un rectificador

del tipo G de los antes citados. Si laalimentación (A) del rectificador no estásupervisada por el DDR o si el DDR está malelegido o si no está operativo por algunarazón, el defecto de aislamiento de la parte decontinua se mantiene.

Pero si se produce un defecto en unaderivación de corriente alterna (B), la corrientede defecto es igual a i1 + i2... Y, si el DDRsituado en dicha salida es de tipo AC, no esseguro que actúe dentro del umbral asignado..Por esto, la norma C15-100 §532-2-4-1 dice:

«Cuando los equipos eléctricos capaces deproducir una corriente continua estánconectados aguas abajo de un dispositivo DR,hay que tomar precauciones para que, encaso de defecto a tierra, las corrientescontinuas no perturben el funcionamiento delDDR y no comprometan la seguridad».

Por tanto es conveniente:

n elegir muy bien el DDR situado justo aguasarriba del sistema rectificador,

n eventualmente, utilizar en el resto de lainstalación DDR de tipo A.

Fig. 40 : Evolución de la sensibilidad de un DDRelectrónico situado aguas arriba de un rectificador atiristores.

Fig. 41 : Una corriente de defecto mantenida en la salida del rectificador (Da no dispara) puede dejar ciego elDDR situado en B.

sensibilidad

50%

0.15

20%

100%

100%

Ud/Udo

defecto alterna senoidal

motor cargado

motor en vacío

32

1

(A)

N

(B)

+

-

N

311 V

i1

i2Ru

Ru

Da

Db


6 Conclusión

Puesto que la electricidad, como fuente deenergía, tiene una importancia cada vezmayor, tanto en las viviendas como en elsector servicios y en la industria, es muy útilrecordar los riesgos de la electricidad,cuantificarlos y dar a conocer los DDR.

Los DDR tienen, como equipo, sus ventajas ysus límites. Todavía perfectibles, estosdispositivo tienen cada vez más importanciaen la protección de personas y de bienes.Todos los países industrializados utilizanmuchísimo los DDR, y con diferentes ECT,tanto en la industria como en las viviendas.

Generalizado, esto es lo que hay que recordarde las normas y de las prácticas deinstalación:

n Para la protección de personas contrariesgos de contactos indirectos, un DDR es:

o obligatorio con el esquema TT,

o necesario con el esquema IT, si hay variastomas de tierra,

o a prever en el caso de derivaciones de granlongitud con los esquemas TN e IT.

n Para la protección de personas contra losriesgos de los contactos directos, un DDR esmuy útil y frecuentemente impuesto por lasnormas como medida complementaria paracualquier ECT.

n Los DDR forman parte también de lasprotecciones contra:

o los riesgos de incendio de origen eléctrico,

o la destrucción de máquinas con elesquema TN,

o las perturbaciones electromagnéticas con elesquema TN-S (supervisión del aislamiento deneutro).

Los DDR actuales respetan las normas deconstrucción (capítulo 4) y continúanavanzando en fiabilidad e inmunidad frente afenómenos parásitos que no correspondan adefectos de aislamiento del neutro.

Este estudio, en cuanto que contribuye a unmejor conocimiento del los diferenciales, debede contruibuir también a la seguridad de todos.


Normas

A partir de 1997 las nuevas publicaciones,ediciones, revisiones y enmiendas CEI a laspublicaciones existentes tienen unadesignación dentro de la serie 60000.

El usuario ha de saber que las publicacionesantiguas, impresas antes de 1997 continúanllevando los números antiguos en las copiasimpresas, a la espera de ser revisadas.

Normas «Productos»

n CEI 60479: Guía de los efectos de unacorriente que atraviesa en cuerpo humano.

n CEI 60755: Reglas generales relativas a losdispositivos de protección de corrientediferencial residual.

n CEI 60947-2: Aparamenta de BT. 2ª parte:interruptores automáticos.

n CEI 61008: Interruptores automáticos decorriente diferencial residual para usosdomésticos y análogos.

n CEI 61009: Interruptores automáticos parausos domésticos y análogos.

n UTE C 60-130: Dispositivos de protecciónde corriente diferencial residual.

n Norma en proyecto: Toma de corrientediferencial.

Normas « instalación »

n CEI 60364: Instalaciones eléctricas de bajatensión.

n UTE C 15-401: Guía práctica, instalación degrupos motor térmico - generador.

n UTE C 15-402: Guía práctica de sistemasde alimentación sin corte -SAI- de tipoestático.

7 Bibliografía

Cuadernos Técnicos Schneider

n Protección de personas y sistemas dealimentación estática. Cuaderno Técnico nº129. J-N. FIORINA

n Evolución de los interruptores automáticosBT con la norma CEI 60947-2. CuadernoTécnico nº 150. E. BLANC.

n Los esquema de conexión a tierra en BT(regímenes de neutro). Cuaderno Técnico nº172. B. LACROIX y R. CALVAS

n Los esquemas de conexión a tierra en elmundo y su evolución. Cuaderno Técnico nº173. B. LACROIX y R. CALVAS

n Las perturbaciones de los sistemaselectrónicos y los esquemas de conexión atierra. Cuaderno Técnico nº 177. R. CALVAS

n Coexistencia de altas y bajas corrientes.Cuaderno Técnico nº 187. R. CALVAS y J.DELABALLE.

Otras publicaciones

Le guide Schneider de l’installation électriqueBT. Editeur CITEF, S.A.

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