1TXA007102G0701Sistemasdedistribuciny proteccincontracontactos indirectos y defectos a tierra1ndiceSistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 1Introduccin....................................... 22 Deniciones principales........ 33 Proteccin contradefecto a tierra3.1 Aspectos generales ................................ 54 Clasicacin de lossistemas de distribucinelctrica4.1 Sistema TT.............................................. 64.2 Sistema TN............................................ 64.3 Sistema IT.............................................. 74.4 Conclusiones .......................................... 75 Proteccin contracontactos indirectos5.1 Efectos de la corriente sobre el organismo............................................... 85.2 Proteccin contra contactos indirectos pordesconexin automtica del circuito..... 105.3 Proteccin contra contactos indirectos en sistemas TT ..................................... 135.4 Proteccin contra contactos indirectos en sistemas TN.................................... 165.5 Proteccin contra contactos indirectos en sistemas IT ...................................... 206 Soluciones ABB parala proteccin contradefecto a tierra6.1 Aspectos generales............................. 226.2 Dispositivos de proteccin diferencial ... 236.2.1 Interruptores automticos de carril DIN System pro M y System pro M compactcon proteccin diferencial ..................... 236.2.2 Bloques diferenciales para interruptores automticos en caja moldeada Tmax .... 286.2.3 Rels electrnicos PR de interruptoresautomticos en caja moldeada y de basti-dor abierto con proteccin diferencial integrada .............................................. 296.2.4 Rel diferencial con transformadorexterno................................................. 306.3 Solucin con la funcin G..................... 316.4 Funcin de proteccin G o proteccindiferencial?........................................... 336.4.1 Aplicaciones tpicas de los interruptores diferenciales ................... 336.4.2 Aplicaciones tpicas de los interruptores automticos en caja moldeada y de bastidorabierto equipados con funcin G contra defecto a tierra ..................................... 346.5 Sistemas de proteccin avanzada contradefecto a tierra........................................ 346.5.1 Aspectos generales .............................. 346.5.2 Source Ground Return......................... 356.5.3 Proteccin de defecto a tierra restringida ...357 Selectividad de lasprotecciones contradefecto a tierra............................... 37Anexo A:Sistemas de distribucin en corriente continua....... 39Anexo B: Proteccin contra contactos directos..................... 40Anexo C: Proteccin contra contactos indirectos sin desconexin automtica del circuito ........................................... 42Anexo D:Proteccin combinada contra contactos directos e indirectos............................................................... 44Anexo E: Consideraciones sobre el neutro y el conductorde proteccin ........................................................ 46Glosario................................................................ 512 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 1 IntroduccinEldefectoatierra,provocadoporunaprdidade aislamiento entre un conductor de baja tensin y una pieza conductora expuesta, representa un problema de diseo para la planta que podra provocar daos en las instalaciones elctricas y, sobre todo, poner en peligro al personal; de hecho, dicho personal podra entrar en contacto con una pieza conductora expuesta que nor-malmente no est en tensin pero que, debido a la falta, podra presentar un potencial a tierra peligroso.Elobjetivodeestedocumentotcnicoesofreceral lector la informacin necesaria relativa a los principales aspectosnormativosacercadelaproteccincontra defectosatierraycontactosindirectos,aclararlos problemasrelevanteseilustrarlasolucinpropuesta por ABB. Este documento se divide en tres partes principales:aspectosnormativos(defniciones,clasifcacinde lossistemasdedistribucin,disposicionessobre proteccin, etc.) solucionesABBparalaproteccincontradefecto a tierra y contactos indirectos discriminacin de las protecciones contra defecto a tierra.Adems, para completar este documento, se facilitan algunos anexos que analizan exhaustivamente aspectos adicionales de la proteccin contra descargas elctricas, en particular la proteccin contra contactos indirectos, la proteccin combinada contra contactos directos e indi-rectos, consideraciones sobre el conductor de proteccin y neutro, etc.1Introduccin3 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 2DenicionesprincipalesAcontinuacinsedescribenlasdefnicionesfunda-mentales para comprender mejor el contenido de este documento; estas defniciones proceden de la norma lEC 60050 - Vocabulario Electrotcnico Internacional: Tensindecontacto(efectiva):tensinentrepiezas conductoras al tocarlas una persona o un animal de forma simultnea. Tensindecontactosupuesta:tensinentrepiezas conductorasaccesiblesdeformasimultneaalno estar tocndolas una persona. Tensin a tierra nominal de un sistema:- la tensin nominal en sistemas trifsicos con neutro ais-lado o neutro puesto a tierra a travs de una impe-dancia;- latensinentrefaseyneutrocorrespondienteala tensinnominalensistemastrifsicosconneutro conectado directamente a tierra; - la tensin nominal en sistemas monofsicos, o sis-temas trifsicos, sin puntos conectados a tierra; - la mitad del valor de la tensin nominal en sistemas monofsicos, o sistemas trifsicos, con punto inter-medio conectado a tierra. 2 Deniciones principalesTabla 1 Piezaentensin:conductoropiezaconductora destinadaaexcitarseenfuncionamientonormal, incluyendo un conductor neutro, pero por convencin no se trata de un PEN. Pieza en tensin peligrosa: una pieza en tensin que, en ciertas condiciones, puede provocar una descarga elctrica peligrosa. Piezaconductoraexpuesta:unapiezaconductora delequipoquepuedetocarseyquenormalmente no est en tensin, pero que puede estarlo cuando falla el aislamiento bsico2. Contacto directo: contacto elctrico entre personas y piezas en tensin. Contacto indirecto: contacto elctrico entre personas y piezas conductoras expuestas que han pasado a estar en tensin en condiciones de defecto. Alcance de la mano: zona de accesibilidad al contacto entrecualquierpuntodeunasuperfcieenquelas personas suelen situarse o moverse y los lmites que pueden alcanzar con la mano, en cualquier direccin, sin ayuda. Piezasaccesiblessimultneamente:conductoreso piezas conductoras que puede tocar simultneamen-te una persona. 1 U0 indica la tensin entre fase y neutro2 Una pieza conductora que puede pasar a estar en tensin simplemente por estar en contacto con una pieza conductora expuesta no se considerar una pieza conductora expuesta.sistemas trifsicos con neutro aisladoo neutro conectado a tierra a travs de una impedanciaUne= Unsistemas trifsicoscon neutro conectado directamente a tierrasistemas monofsicos, o sistemas CAsin puntos conectados a tierraUne= Unsistemas monofsicos, o sistemas CAsin punto intermedio conectado a tierraUnUnUnUnUn/2U = =neUnU(1)30U =neUn24 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 2Denicionesprincipales Corriente de fuga a tierra: corriente que, en ausencia decualquierdefecto,circulahaciatierraolapieza conductora expuesta. Corrienteresidual:sumavectorialdelascorrientes elctricas de todos los conductores en tensin, en un punto determinado del circuito elctrico. Armario protector: armario elctrico que rodea los equi-pos para impedir el acceso, desde cualquier direccin, a piezas en tensin peligrosas. Barrera protectora: pieza que ofrece proteccin contra contacto directo desde cualquier direccin de acceso habitual. Obstculo protector: pieza que impide el contacto di-recto no intencionado, pero que no impide el contacto directo por una accin deliberada. Aislamiento bsico: aislamiento de piezas en tensin peligrosas que ofrece proteccin bsica. Aislamientoadicional:aislamientoindependiente aplicadoademsdelbsicoparaproteccincontra defectos. Aislamiento doble: aislamiento que comprende el ais-lamiento bsico y el adicional. Aislamientoreforzado:aislamientodepiezasenten-sin peligrosas que ofrece cierto grado de proteccin contra descargas elctricas equivalente al aislamiento doble. Suelos y paredes aislantes:suelos y paredes de salas con una resistencia tan elevada que la corriente residual est limitada a valores que no son peligrosos. Tierra de referencia: parte de la Tierra que se considera conductora, cuyo potencial elctrico se adopta como cero por convencin. Electrodo de tierra: pieza conductora, que puede estar insertada en un medio conductor especifco, como hor-mign o coque, en contacto elctrico con la Tierra. Resistenciadeconexinatierra:resistenciaentreel colector principal de tierra (o nudo) y la Tierra. Electrodo de tierra independiente: electrodo de tierra ubicadoataldistanciadelosdemselectrodosde tierraquesupotencialelctriconoseveafectado signifcativamenteporcorrienteselctricasentrela Tierra y otros electrodos de tierra. Conductor de proteccin (PE): prescrito como medida de proteccin contra los contactos indirectos para la conexin de alguna de las siguientes partes:- piezas conductoras expuestas;- nudo de tierra principal;- electrodo de tierra;-puesta a tierra de la fuente o neutro artifcial. Conductor PEN: conductor que combina las funciones deunconductordeproteccinyunconductorde neutro.1 Disposicin de conexin a tierra: todas las conexiones y los dispositivos elctricos que intervienen en un sis-tema, una instalacin o equipo de conexin a tierra. Corriente de defecto: corriente que circula a travs de un punto determinado de defecto debida a un defecto de aislamiento. Defectoatierra:aparicindeunarutaconductora accidental entre un conductor en tensin y la Tierra. Personacapacitada:personaconlaeducacinyla experiencia que le permiten percibir los riesgos y evitar los peligros propios de la electricidad. Persona instruida: persona asesorada o supervisada adecuadamente por personal con conocimientos sobre electricidad que puede percibir los riesgos y evitar los peligros propios de la electricidad. Personaformada:personaconlaeducacinyla experienciarelevantes(personacapacitada)ocon laformacinadecuadaquelepermitenpercibirlos riesgos y evitar los peligros propios de la electricidad, en relacin con operaciones determinadas efectuadas en condiciones especifcas (persona instruidaj. Por lo tanto, el trmino formada es un atributo relativo a:- el tipo de operacin;- el tipo de instalacin en la que, o cerca de la cual, deben efectuarse operaciones; - lascondicionesambientalesydecontingencia,y la supervisin por parte de personal ms cualifca-do. Persona comn: persona no capacitada ni instruida.1 El smbolo PEN se obtiene de la combinacin del smbolo PE (de conductor de protec-cin) con el smbolo N de conductor de neutro.5 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 3Proteccincontradefectoatierra3 Proteccin contra defecto a tierra3.1 Aspectos generalesLaprdidadeaislamientoentreconductoresnormal-mente en tensin y piezas conductoras expuestas puede generar un defecto, lo que normalmente se denomina defecto a tierra. Lascausasprincipalesdelaprdidadeaislamiento son: excitacin de piezas conducto-ras expuestas;Los efectos principales de la corriente de defecto a tierra son los siguientes:1. La corriente de defecto a tierra empieza como un arco localizado en el punto en que ha fallado el aislamiento; este arco se caracteriza por un nivel de corriente bas-tante moderado, del orden de decenas de miliamperios. 2. Posteriormente, el defecto evoluciona ms o menos rpidamente para convertirse en un defecto entre tierra y fase verdadero. Si los dispositivos de proteccin no lo interrumpenrpidamente,estedefectopuedeacabar afectandoatodaslasfases,creandouncortocircuito trifsico con contacto a tierra. Por lo tanto, la primera consecuencia de la corriente de defecto a tierra es el dao provocado a la planta, ya sea debido a las moderadas corrientes de arco iniciales que, debido a la difcultad de deteccin por parte de los rels de sobreintensidad, pueden continuar durante perodos elevados de tiempo e iniciar un incendio, o bien debido al cortocircuito que se desarrolla despus de que se haya puesto en peligro la integridad de toda la planta. Otra consecuencia importante de la corriente de defecto a tierra es el peligro para el personal provocado por el contacto indirecto, es decir, tras el contacto con piezas conductoras expuestas que se han excitado accidental-mente debido a un deterioro del aislamiento. deterioro temporal de las pro-piedadesdielctricas(grietas en las gomas aislantes, etc.); rotura mecnica (p. ej. corte de un cable en el suelo por parte de una excavadora); entornosespecialmenteagre-sivos (presencia de polvo, hu-medad, contaminacin, etc.); sobretensionesdeorigenat-mosfrico o debidas a conmu-taciones elctricas; accin de roedores. arcoselctricoslocalizados ysobrecalentamientossubsi-guientes; perturbaciones en los sistemas de telecomunicaciones; fenmenosdeerosindelos electrodos de tierra.6 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 4Clasicacindelossistemasdedistribucinelctrica4 Clasicacin de los sistemas de distribucin elctricaElalcancedeldefectoatierraylasconsecuenciasde tocarpiezasconductorasexpuestasentensinestn especifcamente relacionados con el estado del neutro delsistemadealimentacinylostiposdeconexina tierra del sistema.Porconsiguiente,paraseleccionareldispositivoade-cuadoparalaproteccincontradefectosatierra,es necesario conocer el sistema de distribucin de la ins-talacin.LanormainternacionallEC60364-3clasifca los sistemas elctricos empleando una combinacin de dos letras.Laprimeraletraindicalaconexindelsistemadeali-mentacin con la tierra1: T = conexin directa a tierra de un punto, normalmenteel neutro, en sistemas CA; I = todas las partes en tensin aisladas de tierra o unpunto,normalmenteelneutro,conectadosatierraatravs de una impedancia.La segunda letra indica la relacin entre las piezas con-ductoras expuestas de la instalacin y tierra:T=conexinelctricadirectaentrelaspiezas conductoras expuesta y tierra;N=conexinelctricadirectaentrelaspiezas conductoras expuestas y el punto conectado a tierradel sistema de alimentacin.Lasletrasposteriores,silashubiere,indicanladispo-sicin de los conductores de proteccin y neutro:S=cabledeproteccinyneutrorealizadospor conductores independientes C = cable de proteccin y neutro combinados en unnico conductor (conductor PEN).Enrelacinconlasdefnicionesanteriores,aconti-nuacin se describen los tipos principales de sistemas de alimentacin.1 La conexin a tierra de un punto al nivel del transformador MT/BT es necesaria para evitar la transfe-rencia de tensiones peligrosas al suelo, p. ej. tensiones debidas a un defecto entre bobinados de MT y BT. En sistemas IT, se recomienda encarecidamente el uso de transformadores especcamente construidos para evitar la transferencia de tensiones peligrosas a personas y equipos.Figura 1: Sistema TT4.1 Sistema TTFigura 2: Defecto a tierra en un sistema TTEn este tipo de instalaciones elctricas, el neutro suele estar distribuido y su funcin es hacer que la tensin de fase (p. ej. 230 V) est disponible para la alimentacin de las cargas monofsicas de instalaciones civiles.4.2 Sistema TN EnsistemasTN,elneutroestconectadoatierra directamente,mientrasquelaspiezasconductoras expuestasestnconectadasalamismaconexina tierra del neutro. LossistemaselctricosTNpuedendividirseentres tipos dependiendo de si el neutro y los conductores de proteccin estn separados o no: 1.TN-S: el conductor neutro N y el conductor de pro-teccin PE estn separados (Figura 3)Figura 3: SistemaTN-SFigura 4: Sistema TN-CRARBL1L2L3NRARBL1L2L3NIKIKL1L2L3NPEL1L2L3PENEn sistemas TT, el neutro y las piezas conductoras ex-puestas estn conectados a electrodos de tierra elctrica-mente independientes (Figura 1); por lo tanto, la corriente de defecto a tierra vuelve al nudo de alimentacin a travs del suelo (Figura 2).2.TN-C:elconductordeproteccinyneutroestn combinadasenunnicoconductor,llamadoPEN (Figura 4)7 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 4Clasicacindelossistemasdedistribucinelctrica3.TN-C-S: el conductor de proteccin y el neutro estn combinados parcialmente en un nico conductor PEN y separados parcialmente PE + N (Figura 5).Figura 5: Sistema TN-C-S4.3 Sistema ITLos sistemas IT no tienen piezas activas conectadas a tierra directamente, pero pueden tener piezas en ten-sin conectadas a tierra a travs de una impedancia de valor elevado (Figura 7). Todas las piezas conductoras expuestas, por separado o en grupo, estn conectadas a un electrodo de tierra independiente.Figura 7: Sistema ITFigura 8: Defecto a tierra en un sistema TT4.4 ConclusionesSistema dedistribucin Aplicacin principalValor tpico de lascorrientes de defecto ObservacionesTT instalaciones domsticas y similares;industriaspequeascon fuente de alimentacin BT10 100 A LossistemasdedistribucinTTseutilizan cuandoesimposiblegarantizarladistribucin del conductor de proteccin (PE), y cuando es aconsejable dejar que el usuario se encargue de la proteccin contra contactos indirectos. TN industriaseinstalaciones grandesconfuentede alimentacin MTvalores similares a los del defecto monofsicoLos sistemas de distribucin TN son los sistemas a travs de los cuales la alimentacin se distribuye ausuariosquetienensupropiasubestacin transformadora; en estos casos, el conductor de proteccin puede garantizarse fcilmente.IT industrias qumica y petro-qumica,esdecir,plantas paralascualeslacon-tinuidaddelservicioes fundamentalA 2 A en funcin del tamao de la instalacin; en caso de defecto a tierra doble, la corriente de defecto adopta valores tpicos de los sistemas TT o TN en fun-cin de la conexin a tierra de las piezas conductoras expuestas Este tipo de sistema resulta ser especialmente adecuadoenloscasosenlosquedebega-rantizarselacontinuidaddelservicio,yaque lapresenciadeunprimerdefectonoprovoca corrienteselevadasy/ocorrientespeligrosas para las personas.L1L2L3NPETN-S TN-CPENL1L2L3PEN(TN-S) N PE (TN-C)IKIKRtL1L2L3L1L2L3IKRtC1C2C3IKFigura 6: Defecto a tierra en un sistema TNLacorrientededefectoatierravuelvealnudodeali-mentacin a travs de la conexin a tierra de las piezas conductoras expuestas y de las capacidades parsitas a tierra de los conductores de lnea.En sistemas TN, la corriente de defecto a tierra vuelve al nudo de alimentacin a travs de una conexin metlica directa (conductor PE o PEN) sin afectar prcticamente al electrodo de tierra (Figura 6).8 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5Proteccincontracontactosindirectos5 Proteccin contra contactos indirectos5.1 Efectos de la corriente sobre el organismoLos peligros fsicos debidos al contacto con una pieza en tensin son provocados por el paso de corriente a travs del organismo. Estos efectos son:- tetanizacin: los msculos afectados por el paso delacorrientesecontraeninvoluntariamente, yesdifcilsoltarlaspiezasconductorasquese han agarrado. Nota: normalmente, las corrientes muyelevadasnoinducentetanizacinporque, cuandoelorganismoentraencontactocon ellas, la contraccin muscular es tan sostenida que los movimientos musculares involuntarios suelen alejar a la persona de la pieza conductora;- paro respiratorio: si la corriente circula a travs de los msculos que controlan el sistema respiratorio, lacontraccininvoluntariadeestosmsculos altera el proceso respiratorio normal, y es posible que la persona muera debido a asfxia o que sufra lasconsecuenciasdetraumatismosprovocados por la asfxia;-fbrilacinventricular:elefectomspeligrosose debe a la superposicin de las corrientes externas con las fsiolgicas que, al generar contracciones descontroladas,provocanalteracionesdelciclo cardaco. Esta anomala puede convertirse en un fenmenoirreversible,porquepersisteincluso cuando el estmulo ha cesado;- quemaduras: se deben al calentamiento derivado, por efecto Joule, de la corriente que pasa por el organismo.La norma IEC 60479-1 Efectos de la corriente sobre se-res humanos y ganado es una gua relativa a los efectos de la corriente que circula por el organismo, que debe utilizarse para la defnicin de los requisitos de seguri-dad elctrica. En un diagrama de tiempo-corriente, esta norma muestra cuatro zonas (Figura 1) con las que se han relacionado los efectos fsiolgicos de la corriente alterna (15 100 Hz) que atraviesa el organismo. Estas zonas se detallan en la Tabla 1.Figura 1: Zonas de tiempo-corriente de los efectos de la corriente alterna sobre el organismoZona Efectos1 normalmente ninguna reaccin2 normalmente ningn efecto fsiolgico daino3normalmente no cabe esperar daos orgnicos. Posibilidad de contracciones musculares parecidas a calambres y difcultad para respirar; alteraciones reversibles del ciclo cardiaco, incluyendo fbrilacin ventricular y paro cardiaco transitorio sin fbrilacin ventricular que aumenta con la magnitud de la corriente y el tiempo4adems de los efectos de la zona 3, la probabilidad de fbrilacin ventricular aumenta hasta aproximadamente el 5% (curva c2j, el 50% (curva c3j y por encima del 50% ms all de la curva c3. Pueden producirse efectos fsiopatolgicos como paro cardaco, paro respiratorio y quemaduras graves al aumentar la corriente y el tiempo de exposicin.Tabla 1: Efectos de la corriente alterna sobre el organismo9 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5ProteccincontracontactosindirectosLanormaIEC60479-1tambinmuestraundiagrama anlogo para la corriente continua.Las curvas de la Figura 1 no pueden aplicarse fcilmente a la defnicin de limites de corriente mxima permisible para la seguridad de las personas. Por lo tanto, una vez se conoce la impedancia del cuerpo humano, es posible defnir las curvas de seguridad para las tensiones permi-sibles aplicando la ley de Ohm. La impedancia elctrica del organismo que se ofrece al paso de la corriente que circula entre sus dos extremos esmuyvariable.LanormaIEC60479-1proporciona distintos valores de la impedancia como una funcin de la tensin de contacto y del recorrido de la corriente.Teniendo en cuenta los valores preventivos de la impe-dancia descritos en el diagrama de la norma, es posi-Figura 2: Curva de seguridad de tiempo-tensinLacurvamostradaenlafgurahacereferenciaauna ubicacin seca; en ambientes particulares, la resisten-ciadecontactodelorganismohaciatierrasereduce y,porconsiguiente,losvaloresdetensintolerables duranteuntiempoindefnidosoninferioresa25v. Por lo tanto, si la proteccin contra contactos indirectos se obtiene a travs de la desconexin automtica del cir-cuito, es necesario asegurarse de que este corte se lleva acaboencumplimientodelacurvadeseguridad de tiempo-tensin en cualquier sistema de distribucin. Enlaprctica,noesfcilevaluarporadelantadola tensin de contacto, ya que depende de la confgura-cin de la planta; adems, tras la creacin de la plan-ta,laevaluacindeestetipodetensinesbastante compleja. Por estos motivos, se han defnido algunos mtodos convencionales que permiten determinar los tiempos de disparo de los dispositivos de proteccin, no en funcin de la tensin de contacto efectiva, sino en funcin de la tensin nominal de la instalacin para sistemas TN y de la tensin de contacto supuesta para sistemas TT.bleobtenerlacurvadeseguridaddetiempo-tensin. Esta curva proporciona algunas indicaciones respecto al tiempo durante el cual el organismo puede resistir la corriente de defecto, en funcin de la tensin de contacto supuesta UT (Figura 2). La tensin de contacto supuesta RTUT = RTILa tensin de contacto supuesta UT es la tensin que est presente entre una pieza conductora expuesta y un punto de tierra lo suf-cientemente alejado.es la tensin que, debido a un defecto de aislamiento, estpresenteentreunapiezaconductorayunpunto de tierra lo sufcientemente alejado, con potencial cero. Representaelvalormximodetensindecontacto efectiva;porlotanto,setieneencuentalacondicin ms desfavorable a garanta de la seguridad.A partir de la curva de seguridad de la Figura 2, se deduce que, para todos los valores de tensin por debajo de 50 v, el tiempo de tolerancia es infnito; a 50 v el tiempo de tolerancia es de 5 s. 10 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5Proteccincontracontactosindirectos5.2 Proteccin contra contactos indirectos por desconexin automtica del circuitoLa norma IEC 60364 dispone la desconexin automtica de la alimentacin para la proteccin contra contactos indirectos.El dispositivo de proteccin desconectar automtica-mente la alimentacin para que, en caso de un defecto entreunapiezaentensinyunapiezaconductora expuestaounconductordeproteccinlatensinde contacto supuesta superior a 50 V CA (25 V en entornos especialesj no persista durante un tiempo sufciente para provocarunefectofsiolgicodainoenunapersona en contacto con piezas conductoras accesibles simul-tneamente.Estamedidaprotectorarequierecoordinacinentrela conexin a tierra del sistema y las caractersticas de los dispositivos y conductores de proteccin.Losdispositivosadecuadosparaladesconexin automtica de la alimentacin y capaces de detectar las corrientes de defecto a tierra son: interruptores automticos con rel magnetotrmico; interruptores automticos con rel electrnico basado en microprocesador; interruptores automticos con rel electrnico basado en microprocesador con proteccin integrada contra defecto a tierra (funcin G); interruptores automticos magnetotrmicos electrni-cos con rels diferenciales integrados; interruptores diferenciales puros; rels diferenciales.A continuacin se facilita una descripcin de estos dis-positivos de proteccin.Interruptores automticos con rel magnetotrmicoLas protecciones garantizadas por los interruptores au-tomticos equipados con rel magnetotrmico son: proteccin contra sobrecargas; proteccin contra cortocircuitos; proteccin contra contactos indirectos.La proteccin contra sobrecarga viene dada por el rel trmicoconcurvaatiempoinverso,esdecir,cuanto mayoreslacorrientedesobrecarga,mscortoesel tiempo de disparo.La proteccin contra cortocircuito viene dada por el rel magntico con una curva de disparo a tiempo indepen-diente, es decir, con un tiempo de disparo independiente de la corriente de cortocircuito.La proteccin contra contactos indirectos puede habi-litarse a travs del rel trmico y el rel magntico, ya que la corriente de defecto a tierra implica como mnimo una fase; si esta corriente es lo bastante elevada, puede provocar el disparo del interruptor automtico. Como se explica ms adelante en este documento, es necesario que el dispositivo de proteccin est coordinado con el sistemadedistribucinylamodalidaddeconexina tierra de las piezas conductoras expuestas, de modo que se garantice que no persistan las tensiones de contacto peligrosas en las piezas conductoras expuestas despus del defecto.LaFigura3muestraunejemplodelrecorridodela corriente de defecto a tierra en un sistema con el neutro y las piezas conductoras expuestas conectados a dos electrodosdetierraindependientes(sistemaTT),yla curva de disparo de un interruptor automtico magne-totrmico de tipo Tmax T1B160 R125.Figura 3Comomuestraeldiagrama,alsuponerunacorriente de defecto a tierra de 940 A, el interruptor automtico se desconectar en un mximo de 5 s (valor ledo en la curva con la tolerancia mayor).Interruptoresautomticosconrelelectrnicobasado en microprocesadorLasproteccionesproporcionadasporlosinterrupto-resautomticosequipadosconrelselectrnicosson completamente anlogas a las proporcionadas por los interruptoresautomticosconrelmagnetotrmico. Las funciones de proteccin implementadas por el rel Recorrido de la corriente a tierraCurva de disparo Tmax T1C160 In16011 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra Figura 4Los rels electrnicos permiten obtener un ajuste preciso tanto de los tiempos de disparo como de los umbrales de corriente, de modo que se satisfagan plenamente los requisitos de la instalacin.LaFigura5muestraelmismoejemploqueenelcaso anterior,perocomodispositivodeproteccinseha instalado un interruptor automtico de tipo Tmax T2S160 PR221DS-LS/I In160 con rel electrnico.electrnico basado en microprocesador permiten imple-mentar la proteccin contra sobrecarga (proteccin L), cortocircuito (proteccin S e I) y contactos indirectos.Figura 5Recorrido de la corriente a tierraLa posibilidad de ajustar un umbral magntico bajo (a aprox. 750 A) permite conseguir un tiempo de disparo correspondiente al disparo magntico (algunas decenas de milisegundos), lo que es considerablemente ms r-pido que el tiempo que puede obtenerse en las mismas condiciones con un interruptor automtico magnetotr-mico del mismo tamao.Interruptoresautomticosconrelelectrnicobasado enmicroprocesadorconproteccinintegradacontra defecto a tierra (funcin G)La versin avanzada de los rels electrnicos basados en microprocesador ofrece, adems de las funciones de proteccin contra sobrecarga (L) y cortocircuito (S e I), una funcin de proteccin dedicada - llamada funcin G - contra defecto a tierra. La funcin de proteccin G puede evaluar la suma vec-torial de las corrientes que circulan por los conductores en tensin (las tres fases y el neutro). En un circuito en buenas condiciones, esta suma equivale a cero pero, en presencia de un defecto a tierra, una parte de la corriente de defecto volver a la fuente de alimentacin a travs del conductor de proteccin y/o tierra sin afectar a los conductores en tensin. Si la corriente es superior al valor de disparo ajustado para la funcin G, el interruptor automtico se dispara-r en el tiempo de ajuste correspondiente. La Figura 6 muestra el principio de funcionamiento.Figura 6: Principio de funcionamiento de la funcin GEncasodeuncircuitoen buenascondiciones,la sumavectorialdelascor-rientesenloscircuitosen tensin(fases+neutro) es cero:I = IL1+ IL2+ IL3+ IN= 0Siseproduceundefecto atierra,unapartedela corriente de defecto vuelve a la fuente de alimentacin a travs del suelo y la suma vectorialdelascorrientes ser distinta de cero:I = IL1+ IL2+ IL3+ IN 0II4umbral de disparo de la funcin G5ProteccincontracontactosindirectosRARBL1L2L3NRARBL1L2L3NCurva de disparo T2S160 PR221DS-LS/I In16012 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra Forma de la corrienteresidualFuncionamientocorrecto de losdispositivos de pro-teccin diferencialTipoAC A BCA senoidal + + +CCpulsante+ +CC uniforme +5ProteccincontracontactosindirectosInterruptores automticos electrnicos o magnetotrmi-cos con rel diferencial integradoLos interruptores automticos con rel diferencial inte-grado combinan el rel diferencial y el rel de proteccin contra sobreintensidades en un nico aparato, y disparan debido a corriente de fuga a tierra y tambin a sobrecar-ga/cortocircuito.El principio de funcionamiento del rel diferencial consis-te en detectar la corriente de defecto a tierra a travs de un transformador toroidal que incluye todos los conduc-tores en tensin y el neutro, si est distribuido.Figura 7: Principio de funcionamiento del rel diferencialEn ausencia de un defecto a tierra, la suma vectorial de las corrientes IA equivale a cero; en caso de un defecto a tierra, si el valor IA excede la corriente nominal de dis-paroresidualIAn,elcircuitoenlapartedelsecundario del toroide enva una seal de mando a una bobina de disparodedicada,yprovocaeldisparodelinterruptor automtico.Esposibleefectuarunaprimeraclasifcacindelosinte-rruptores diferenciales de acuerdo a su sensibilidad a los tipos de corriente de defecto: tipo AC: el disparo se garantiza en caso de corrientes residuales alternas senoidales; tipo A: el disparo se garantiza en caso de corrientes residualesalternassenoidalesydecorrientesre-siduales unidireccionales pulsantes; tipo B: el disparo se garantiza en caso de corrientes residuales continuas, aparte de corrientes residuales alternassenoidales,ascomocorrientesresiduales unidireccionales pulsantes.Tabla 2: Tipos de dispositivos de proteccin diferencialEn base a la posibilidad de retardar el disparo se defne una clasifcacin adicional: tipo sin retardo tipo S con retardo.F NRTI13 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5ProteccincontracontactosindirectosInterruptores diferenciales purosLos interruptores diferenciales puros slo estn equipa-dos con un rel diferencial y, por lo tanto, nicamente garantizan la proteccin contra defecto a tierra. Deben acoplarseconfusiblesointerruptoresmagnetotrmi-cos para la proteccin contra solicitaciones trmicas y dinmicas.Su principio de funcionamiento es el mismo que se ha descrito anteriormente. Rel diferencialesLos rels diferenciales, llevan a cabo la funcin de de-teccindelacorrientededefectoatierraatravsde un toroide independiente, que debe instalarse de forma externa en los conductores en tensin del circuito. Si la corriente residual excede el umbral defnido, el rel activa un contacto que se utiliza para dar rdenes al mecanismo de disparo de un interruptor automtico.Se trata de dispositivos utilizados en plantas industria-les, en que las condiciones de la instalacin son espe-cialmenterestrictivas,comoporejemplointerruptores automticos ya instalados o especio limitado en la celda del interruptor automtico. Su principio de funcionamiento es el mismo que se ha descrito anteriormente. 5.3 Proteccincontracontactosindirectos en sistemas TTUndefectoatierraenunsistemaTTafectaalcircuito representado en la Figura 8.Lacorrientededefectocirculaatravsdelbobinado secundario del transformador, el conductor de fase, la resistencia de defecto, el conductor de proteccin y las resistencias del electrodo de tierra(RA de la planta del usuario y RB del neutro). En conformidad con la norma IEC 60364-4, los dispositivos de proteccin deben coor-dinarse con el tipo de conexin a tierra para desconectar laalimentacinrpidamentesilatensindecontacto alcanza valores dainos para el organismo. Suponiendo 50 V (25 V para ambientes particulares), el lmite de la tensin de contacto en las piezas conductoras expuestas, deber ser:RAIa50o RAIn50donde:RAes la resistencia del electrodo de tierra (en Oj1;Iaeslacorrientequeprovocaelfuncionamientoau-tomtico del dispositivo de proteccin en 5 s, leda en la curva de disparo caracterstica del dispositivo (enA);cuandoeldispositivodeproteccinfacilita proteccincontrasobrecorrientes,lanormaCEI 64-8, prrafo 413.1.4.2 especifca que: si se trata de un dispositivo con curva de dispa-ro a tiempo inverso, la corriente misma efectuar la desconexin en 5 s; si se trata de un dispositivo con curva de disparo instantnea,lacorrientemnimaprovocarla apertura del interruptor automtico;Ineslacorrientenominalresidualdefunciona-miento del interruptor diferencial en 1 s (en A).Por todo lo mencionado anteriormente, queda claro que el valor de resistencia RA es considerablemente distinto al utilizar interruptores automticos en lugar de dispositivos diferenciales, ya que el orden de magnitud de la corriente en el denominador de la relacin anterior es distinto. El prrafo siguiente ilustra lo que ya se ha dicho, subrayan-do los distintos valores que puede adoptar RA en relacin con los dispositivos de proteccin utilizados.Laeleccindeldispositivoautomticoaefectosde proteccin contra defecto a tierra y contactos indirectos deber efectuarse coordinando adecuadamente el tiem-po de disparo con el valor RA. En sistemas TT, pueden utilizarse los siguientes dispositivos para la proteccin contra contactos indirectos: interruptores automticos con rels magnetotrmi-cos; interruptores automticos con rels electrnicos; dispositivos de proteccin diferencial.Proteccincontracontactosindirectosrealizadapor interruptores automticos con rels magnetotrmicos.El uso de un interruptor automtico equipado con un rel magnetotrmicoparalaproteccincontracontactos indirectosenunsistemaTThacequeseabastante complicado cumplir con la resistencia RA de la la puesta a tierra. 1 La resistencia del electrodo de tierra RA est en serie respecto a la del conductor de proteccin, que es insignicante si se compara con la resistencia RA; por consiguiente, en la frmula es posible tener en cuenta solamente la resistencia del electrodo de tierra de la planta del usuario.RARBL1L2L3NIKIKFigura 814 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5ProteccincontracontactosindirectosAlfndegarantizarlaproteccinnecesaria,deberia efectuarse una puesta a tierra con resistencia RA 0,06 O, que es un valor dificil de obtener en la prctica.Porotraparte,alutilizarelmismoaparatoequipado conunreldiferencialdetipoABBSACERC221concorrienteresidualIQ=30mA,debeobtenerseel siguiente valor de resistencia:Como se explicar ms adelante, el uso de un dispositivo deproteccindiferencialpermiteefectuarunapuesta atierraconunvalorderesistenciaatierraquepuede obtenersefcilmente,mientrasquelosinterruptores automticosseutilizarnsiemprequeexistanvalores bajos de resistencia a tierra RA.Proteccin contra contactos indirectos por interruptores automticos con rels electrnicosPara los rels electrnicos, pueden seguirse las indica-ciones facilitadas para los casos anteriores, as como en lo referente a las funciones L (proteccin contra sobre-carga),S(proteccincontracortocircuitoselectivo)eI (proteccin contra cortocircuito con disparo instantneo). Los rels electrnicos permiten efectuar un ajuste pre-ciso, tanto en trminos de tiempos como de umbrales de corriente, pero, como en el caso de los interruptores Enrealidad,paraestosinterruptoresautomticos,la corrientequeprovocaeldisparoen5soinstantnea suele ser un mltiplo de la corriente nominal; por consi-guiente, para verifcar las disposiciones de la norma es necesarioemplearelectrodosdetierraconvaloresde resistencia por debajo de la unidad, que difcilmente son asequibles en la prctica.Como ejemplo, supongamos que se facilite proteccin empleandouninterruptorautomticodelaserieABB Tmax T1B160 In125.Empezando en condiciones de fro, que constituyen el peordeloscasosposiblesparalosrelstrmicos,la curvadedisparomuestraquelacorrientealaquese desconecta el interruptor automtico en 5 s es de unos 750 A (Figura 9). As:RA50I4donde I4 es el valor en amperios del umbral de disparo de la funcin de proteccin G. Puesto que este valor puede ajustarse entre 0,2 y 1 In (segn el tipo de rel), es fcil comprender cmo, al utilizar la funcin G, se obtendr un valor RA mayor que en el caso del uso exclusivo de las funciones contra sobrecorrientees (L, S e I).Porejemplo,teniendoencuentalahabilitacindela proteccin contra contacto indirecto G en el interruptor automtico de tipo Tmax T4N250 In 100 A equipado con relelectrnicodetipoPR222DS/PLSIG(Figura10), resulta que las protecciones de fase no pueden garantizar unacoordinacinadecuadaconlapuestaatierra,ya que la corriente de disparo en 5 s con los ajustes de la Figura 9 es de 510 A, y esto signifcaria una resistencia de tierra RA mxima de 0,1 O.automticosconrelsmagnetotrmicos,slopueden utilizarse cuando es posible implementar una puesta a tierra con un valor de resistencia muy bajo, con frecuencia inferior a la unidad.Debeprestarseunaatencinespecialalafuncinde proteccinG(proteccincontradefectoatierracon retardo regulable) disponible para los rels electrnicos ms avanzados. Hay que recordar que esta proteccin puedeevaluarlasumavectorialdelascorrientesque circulanporlosconductoresentensin(lastresfases y el neutro). En un circuito en buenas condiciones esta suma equivale a cero pero, en presencia de un defecto a tierra, una parte de la corriente de defecto volver a la fuente de alimentacin a travs del conductor de protec-cin y tierra, sin afectar a los conductores de fase. Si la corriente es superior al valor ajustado para la funcin G, el interruptor automtico disparar en el tiempo ajustado en el rel electrnico.AlutilizarlafuncindeproteccinG,larelacinque debe cumplirse para implementar la proteccin contra defectos a tierra es:T4N 250 PR222DS/P-LSIG In100L: I1=1 Int1=3 sS: t=const I2=6,4 Int2=0,05 sI: OFFFigura 9Figura 10RA0.0350= 1666.6RA75050= 0.06 O15 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5ProteccincontracontactosindirectosAl utilizar la funcin de proteccin G ajustada en 0,2In,el umbral de corriente ms all del cual el interruptor au-tomtico se dispara en 5 s es de 24 A (valor que incluye latoleranciamayorj;asi,essufcienteunaresistencia mxima de tierra RAequivalente a 2,1 O.Figura 11T4N 250 PR222DS/P-LSIG In100G: It=const I4=0,2 Int4=0,1 sEn las aplicaciones para las cuales es imposible realizar una puesta a tierra con un valor RA bajo, es necesario adoptarotrasmedidasparalaproteccincontracon-tactos indirectos (vase el Anexo C); en estos casos la funcin G no garantiza la proteccin contra contactos indirectos, aunque garantiza una proteccin parcial con-tra defectos a tierra, con el fn de evitar arcos localizados que podran provocar sobrecalentamiento y riesgos de incendio.Proteccincontracontactosindirectosrealizadapor dispositivos de proteccin diferencial.Elprincipiodefuncionamientodeldispositivodepro-teccin diferencial consiste bsicamente en detectar la corriente de defecto a tierra a travs de un transformador toroidal que incluye todos los conductores de fase y el neutro,siestdistribuido.Enausenciadeundefecto atierra,lasumavectorialdelascorrientesIAequivale a cero; en caso de un defecto a tierra, si el valor de IAexcede el umbral de disparo, llamado IAn, el circuito en el secundario del toroide enva una seal a un dispositivo de apertura dedicado y provoca el disparo del interruptor automtico.Adems de la coordinacin con la puesta a tierra, para seleccionar la corriente nominal de funcionamiento re-sidual IAn, tambin debe tenerse en cuenta la corriente defugaatierratotaldelainstalacinencondiciones normales de funcionamiento y, para evitar disparos no deseados, esta corriente no debe exceder 0,5IAn.En cumplimiento con la relacin para la proteccin contra contacto indirecto, el uso de interruptores diferenciales permiteobtenerunvalorRAconsiderablementemsele-vadodelobtenidoutilizandointerruptoresautomticos. La Tabla 3 muestra los valores mximos de la resisten-cia de tierra que pueden ser aceptables con corrientes residuales(Inenrelacinconlatensindecontacto mxima de 50 V).In[A]RA[ ]0.01 50000.03 16660.1 5000.3 1660.5 1003 1610 530 1.6Tabla 3En una planta elctrica con una puesta comn a tierra y con cargas protegidas por dispositivos con distintas corrientesdedisparo,debetenerseencuentaelpeor caso posible en relacin con el dispositivo con la mayor corriente de disparo para coordinar todas las cargas con la puesta a tierra. Esto signifca que, en caso de deriva-ciones protegidas parcialmente a travs de dispositivos contra sobrecarga y parcialmente a travs de dispositivos de proteccin diferencial, dado que la resistencia RAdela puesta a tierra se calcular a partir de la corriente del dispositivo contra sobrecarga que garantiza el disparo en 5 s, y dado que se trata de la corriente de disparo de mayor valor nominal entre los dos tipos de dispositivo, todas las ventajas derivadas del uso de rels de protec-cin diferencial se anulan.De lo anterior se desprende que, en un sistema TT, es aconsejableprotegertodaslascargasatravsdein-terruptoresdiferencialescombinadosconlapuestaa tierra, para gozar de la ventaja de una interrupcin ade-cuada cuando se produzca el defecto y de una puesta a tierra fcil de implementar.ConclusionesEnresumen,ensistemasTTlasnormaspermitenel uso de:interruptores automticos especifcando que:- en dispositivos con caractersticas de disparo atiempo inverso, la corriente de disparo Ia debeser la corriente que provoca el disparo en 5 s;- en dispositivos con caractersticas de disparoinstantneo la intensidad de disparo Ia debe serla corriente mnima que provoca el disparo instantneo;dispositivos de proteccin diferencial, especifcan-doquelacorrientededisparoIAneslacorriente nominal de funcionamiento residual del interruptor diferencial conun retardo mximo permisible de un segundo.16 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5Proteccincontracontactosindirectos5.4Proteccincontracontactosindirectos en sistemas TN Un defecto a tierra en un sistema TN afecta al circuito representado en la Figura 12.Figura 12U0[V]Tiempo de disparo[s]120 0.8230 0.4400 0.2>400 0.1Tabla 4L1L2L3PEN(TN-S) N PE (TN-C)IKIKComosemuestraenlafgura,elbuclededefectono afectaalapuestaatierray,bsicamente,seformaa travs de la conexin en serie de los conductores de fase con el conductor de proteccin (PE o PEN).ParaproporcionarproteccinparasistemasTNcon disparoautomticodelcircuito,enconformidadcon lanorma IEC60364-4,debercumplirselacondicin siguiente:Zs IaUdonde:ZSes la impedancia del bucle de defecto que comprende la fuente, el conductor en tensin hasta el punto del defecto y el conductor de proteccin entre el punto del defecto y la fuente (en ohmios);U0es la tensin nominal efcaz CA a tierra (en voltiosjIaeslacorrientequeprovocaelfuncionamientoau-tomtico del dispositivo de proteccin en el tiempo indicado en la Tabla 4 como una funcin de la tensin nominal U0 o, para circuitos de distribucin (y en otras condiciones indicadas en las normas), dentro de un tiempo convencional no superior a 5 s; si se facilita proteccin a travs de un interruptor diferencial, Ia es la corriente nominal de funcionamiento residual IAn.Enlaprctica,lanormadivideloscircuitosendos tipos: circuito terminal: se trata de un circuito que suele ali-mentar equipos; circuitodedistribucin:setratadeuncircuitoque alimentauncuadrodedistribucinalqueestnco-nectados otros circuitos fnales. Asi, los circuitos fnales pueden alimentar distintas car-gas, como:un equipo utilizado fjo (p. ej. un extractorj, un equipo utilizado porttil o manual; un enchufe.En la norma, la probabilidad de que se produzca un de-fecto a tierra en el circuito fnal que alimenta un equipo porttil o un enchufe se considera superior, ya que las tensiones mecnicas a las que se someten son mayores; de la misma manera, es ms probable que una persona pueda entrar en contacto con la pieza conductora ex-puesta de un equipo porttil o manual que con la pieza conductora expuesta de un circuito de distribucin (p. ej. el bastidor metlico de un cuadro de distribucin). ste es el motivo de las disposiciones de la norma: cuanto ms alta es la tensin entre fase y tierra del sistema en circuitos fnales, menor es el tiempo de disparo.Apartirdelasconsideracionesanteriores,lanorma contempla lo siguiente: lostiemposdedisparodelaTabla4paracircuitos fnalesquealimentanequipomanualoporttilyen-chufes; tiempos de disparo no superiores a 5 s para circuitos fnales que alimentan equipo elctrico estacionario y para circuitos de distribucin;17 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5ProteccincontracontactosindirectosComo ya se ha indicado, la norma tambin admite tiem-pos de disparo no superiores a 5 s para circuitos fnales que alimenten equipos estacionarios. No obstante, si en el mismo cuadro de distribucin hay otros circuitos fna-les que alimentan enchufes o equipo porttil, es posible que,debidoaundefectodelequipoestacionario,las piezas conductoras expuestas del equipo porttil o del equipo alimentado a travs de enchufes pasen a estar en tensin.Esta tensin se eliminara en 5 s, mientras que la norma re-querira el disparo en 0,4 s (para U0 equivalente a 230 V).Para mantener un tiempo de disparo de 5 s en circuitos fnalesquealimentenequiposestacionarios,enpre-sencia de otros circuitos fnales que alimenten equipos porttiles o enchufes, es necesario proporcionar conexin equipotencial entre el cuadro de distribucin y las pie-zas conductoras externas; en la norma IEC 60364-4-41413.1.3.5 se facilita informacin adicional.Laeleccindeldispositivoautomticoaefectosde proteccincontradefectosentrelosconductores PE - fase y contra contactos indirectos deber efectuarse coordinando adecuadamente los tiempos de disparo con la impedancia del bucle de defecto. En sistemas TN, un defecto a tierra total en la parte de BT suele generar una corriente similar a la de un cortocircui-to, y la corriente de defecto a tierra que circula a travs del conductor (o conductores) de fase y el de proteccin no afecta en absoluto a la puesta a tierra.La relacinpuede expresarse como:donde IkLPE es la corriente de defecto entre los conduc-toresPE-fase.Porlotanto,esposibleindicarquela proteccin contra contactos indirectos se verifca cuando la corriente de disparo Ia del dispositivo de proteccin (en 0,4 s, para U0=230 V, o 5 s en condiciones particulares) es inferior a la corriente de defecto entre los conducto-res PE/de fase (IkLPE) en la pieza conductora expuesta a proteger.En sistemas TN, pueden utilizarse los siguientes disposi-tivos para la proteccin contra contactos indirectos: interruptores automticos con rels magnetotrmi-cos; interruptores automticos con rels electrnicos; dispositivos de proteccin diferencial (slo TN-S).Proteccin contra contactos indirectos realizada por rels magnetotrmicosComosehaexplicadoanteriormente,ensistemasde distribucin TN las corrientes de defecto a tierra resultan ser bastante elevadas debido al bajo valor de impedancia delbuclededefecto;porconsiguiente,enlamayora En el ejemplo que nos ocupa, la corriente que provoca el funcionamiento del automtico en un tiempo de disparo no superior a 0,4 s es inferior a la corriente de defecto de los conductores PE/de fase, que es de 3 kA.de los casos, la proteccin contra contactos indirectos puede garantizarse a travs de interruptores automti-cos, siempre que la corriente que provoca el disparo en los tiempos especifcados sea inferior a la corriente de defecto.El siguiente ejemplo (Figura 13) tiene el objetivo de ve-rifcarlaproteccincontracontactosindirectosenun circuito fnal que alimenta un equipo porttil en un sistema TN-S a 400 v. A tales efectos, bastar con verifcar que lacorrientededefectodelosconductoresPE/defase respecto a la pieza conductora expuesta en cuestin es superior a la corriente que provoca la disparo en 0,4 s.Proteccincontracontactosindirectosrealizadapor rels electrnicos.Para los rels electrnicos, pueden seguirse las mismas indicaciones que en el caso anterior para las funciones de proteccin L (contra sobrecarga), S (contra cortocir-cuitoretardada)eI(contracortocircuitoinstantnea). Porsupuesto,losrelselectrnicospermitenefectuar unos ajustes precisos tanto en trminos de tiempos de disparo como de umbrales de corriente.La funcin G contra defectos a tierra mejora las condicio-Figura 13IaZsU0= IkLPE18 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5Proteccincontracontactosindirectosnes de proteccin, ya que permite hacer frente a todas las situaciones en que la impedancia del bucle de defecto toma valores tan reducidos que las protecciones de fase no pueden disparar en los tiempos contemplados por la norma, o bien es necesario ajustar las funciones S e I a valores altos para la selectividad. Al utilizar la funcin G, la condicin a cumplir para obtener proteccin contra contactos indirectos se convierte en:Zs I4Udonde I4 es el valor en amperios del ajuste de la funcin de proteccin contra defecto a tierra.Puesto que este valor puede ajustarse entre 0,2 y 1 In (segn el tipo de rel),esfcilcomprendercmo,alutilizarlafuncin G, se puede proporcionar proteccin contra contactos indirectos para valores de impedancia del bucle de de-fecto mayores (p. ej. en caso de cables ms largos).Elejemplosiguiente(Figura14)muestralosajustes posiblesdeuninterruptorautomticoTmaxT4N250 In250Aequipadoconunrelelectrnicodetipo PR222DS/P LSI.T4N 250 PR222DS/P-LSI In 250 AL: I1=0,8 Int1=9 sS: t=const I2=6,4 Int2=0,25 sI: I3=12 InEn particular, el umbral I2de la funcin S se ha ajustado para eliminar el defecto en menos de 0,25 s. No obstan-te, este valor representa solamente uno de los posibles ajustes, puesto que la funcin I tambin podra utilizarse para la proteccin contra contactos indirectos. Si, en la misma instalacin, la corriente de defecto entre fase y PE hubiera sido muy baja, por ejemplo equivalente a 0,25 kA, habra sido imposible utilizar las protecciones de fase para la proteccin contra contactos indirectos, porque la corriente mnima de la funcin S que provoca el disparo en 0,4 s es I2=1,2250 ms la tolerancia, es decir, 330A(valorinferioralacorrienteIkLPE).Adems,unos ajustes demasiado reducidos para la proteccin contra defectos entre fase y PE podran afectar a la selectividad delasproteccionescontrasobrecargaycortocircuito. Por lo tanto, en este caso la funcin G se utilizar con los ajustes mostrados en la Figura 14:T4N 250 PR222DS/P-LSI In 250 AL: I1=0,8 Int1=9 sS: t=const I2=6,4 Int2=0,25 sI: I3=12 InG: I4=0,2 Int4=0,1 sEn sistemas TN-S, la funcin G permite solucionar to-das las situaciones en que las protecciones de fase no pueden aportar la proteccin necesaria. Hay que tener en cuenta que en sistemas TN-C es im-posibleutilizarlafuncinGenunalneaquealimenta una carga trifsica ms neutro. De hecho, el rel basa-doenmicroprocesadornoseracapazdedetectarla corriente de defecto a tierra, ya que, en tales condiciones, la suma de las corrientes en los conductores de fase y en el neutro sera siempre cero, porque la corriente de defectopertenecealconductorneutro,quetambin Figura 14Figura 1519 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5ProteccincontracontactosindirectoseselconductordeproteccinPEN(debeconsultarse elprrafosiguienteparaobtenerunaexplicacinms detallada).Proteccincontracontactosindirectosrealizadapor dispositivos de proteccin diferencial.El uso de interruptores diferenciales mejora todava ms las condiciones de proteccin, en particular cuando no hay un defecto total, o en caso de un defecto al fnal de una lnea muy extensa en la cual una impedancia con-siderable limita la corriente de cortocircuito; ello puede persistir durante perodos lo bastante prolongados como para incrementar la temperatura y provocar incendios.Para explicar todo lo anterior, la Figura 16 muestra un ejemplo de un circuito fnal alimentado por un cable de 330mdelongitudyprotegidoporuninterruptorau-tomticomagnetotrmicodetipoTmaxT1N160In80 A. Debido a la alta impedancia del cable, el valor de la corriente del defecto entre fase y PE equivale a 0,5 kA. Con este valor, el interruptor automtico se desconecta en aproximadamente 1,4 s, lo que no cumple los tiempos dedisparorequeridosporlanorma.Enestecaso,el interruptor diferencial permite la deteccin de la corriente de defecto y el disparo en tiempos cortos, en cumpli-miento de los requisitos de la norma.Figura 16Adems, los interruptores diferenciales no pueden utili-zarse en sistemas TN-C, ya que las funciones de protec-cin y el neutro los facilita un nico conductor PEN que evita el funcionamiento de estos dispositivos.Para comprender todo lo anterior, es necesario recordar el principio de funcionamiento de un interruptor diferen-cial, que detecta la corriente de defecto a tierra a travs Figura 17: Dispositivo de proteccin diferencial en sistemas TN-SI = ILI+ IL2+ IL3+ IN= 0L1L2L3NPEI = (ILI+ Ik) + IL2+ IL3+ IN= IkL1L2L3NPEIkEn un sistema TN-C, la corriente de defecto a tierra vuelve a travs del conductor de proteccin PEN, con lo que vuelve a circular por el toroide1 (Figura 18); en este caso, la suma vectorial de las corrientes sigue siendo cero, y porlotantoeldispositivodeproteccindiferencialno podr desconectarse.1 De hecho, el toroide incluye todos los conductores en tensin (fase y neutro).Figura 18: Dispositivo de proteccin diferencial en sistemas TN-CPorotraparte,enelmismosistema,sielconductor neutronoatravesaraeltoroide,lapresenciadeuna carga monofsica (carga desequilibradaj seria sufciente para provocar el disparo no deseado del dispositivo de proteccin diferencial, aunque el circuito no estuviera en condiciones de defecto.ConclusionesEnresumen,ensistemasTNlasnormaspermitenel uso de:- interruptores automticos , capaces de desconectar elcircuitoentiemposdependientesdelatensin nominal o no superiores a 5 s en condiciones es-pecifcadas- dispositivos de proteccin diferencial.En sistemas TN-C, la desconexin del neutro y el uso de dispositivos de proteccin diferencial o de dispositivos conunprincipiodefuncionamientosimilar(funcinG contra defectos a tierra) no son posibles.de un transformador toroidal que incluye todos los con-ductores en tensin y el neutro, si est distribuido.En un sistema TN-S, la corriente de defecto a tierra vuelve atravsdelconductordeproteccinPENsinafectar altoroide(Figura17);enestecaso,lasumavectorial de las corrientes es distinta de cero y, si es superior al umbral ajustado, puede provocar el funcionamiento del dispositivo de proteccin diferencial.I = ILI+ IL2+ IL3+ IN- Ik+ Ik = 0 I = ILI+ IL2+ IL3+ IN= 0L1L2L3PENL1L2L3PENIk20 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra L1L2L3IKRtIKRtIT TT5Proteccincontracontactosindirectos5.5Proteccincontracontactosindirectos en sistemas ITComo se muestra en la Figura 19, la corriente de defecto atierraenunsistemaITcirculaporlascapacitancias parsitas a tierra del conductor de lnea hacia la fuente dealimentacin.Porestemotivo,elprimerdefectoa tierrasecaracterizarporunvalortanbajoqueevite eldisparodelaproteccin;lastensionesdecontacto derivadas sern muy bajas.Figura 19L1L2L3IKRtC1C2C3IKEnconformidadconlanormaIEC60364-4,ladesco-nexinautomticadelcircuitoencasodeunnico defecto a tierra1 no es necesaria, siempre que se cumpla la condicin siguiente:Rt IdULdonde:Rtes la resistencia, en O, del electrodo de tierra de las piezas conductoras expuestas;Ides la corriente de defecto, en A, entre un conductor de fase y una pieza conductora expuestaULesde50Vparainstalacionesordinarias(25Vpara instalaciones especifcasj.Si se cumple esta condicin, despus del primer defecto, latensindecontactoenlapiezaconductoraexpuesta esinferiora50Vytolerableporelorganismodurante un tiempo indefnido, como se muestra en la curva de seguridad (Figura 2).En instalaciones con sistema IT, se facilitar un dispo-sitivodemonitorizacindelaislamientoparaindicarla presencia de una anomala tras ocurrir un primer defecto. Un dispositivo de monitorizacin de aislamiento que cumple la norma IEC 61557-8 es un dispositivo que monitoriza constantemente el aislamiento de una instalacin elc-trica.Tieneelobjetivodeindicarcualquierreduccin signifcativa del nivel de aislamiento de una instalacin para determinar la causa de esta reduccin antes de que se produzca un segundo defecto, con lo que se evita el disparo de la fuente de alimentacin.Laaparicindeunprimerdefectoatierramodifcael sistemadedistribucinlimitandolasventajasdeuna redaisladadetierra.Enparticular,puedenproducirse dossituacionesencasodeunprimerdefectoatierra (Figura 20):1.cuando las piezas conductoras expuestas del equipo estn conectadas a tierra individualmente, el sistema IT se convierte en un sistema TT;2.cuando las piezas conductoras expuestas del equipo estn interconectadas mediante un conductor prote-gido conectado a tierra colectivamente, el sistema IT se convierte en un sistema TN.1Enlanorma,estosedenominaprimerdefectoatierra;laaparicindedosdefectos simultneos en dos fases distintas se denomina defecto a tierra doble. Figura 20Lasnormascontemplanque,encasodeunsegundo defecto, la alimentacin se desconectar de acuerdo a las siguientes indicaciones:a) cuandolaspiezasconductorasexpuestasestn conectadas a tierra en grupos o individualmente, las condiciones para la proteccin son las indicadas para sistemas TT.L1L2L3IKIT TNRt21 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 5Proteccincontracontactosindirectosb)cuandolaspiezasconductorasexpuestasestn interconectadas con un conductor de proteccin co-lectivamente, se aplican las condiciones de un sistema TN;enparticular,debencumplirselascondiciones siguientes:cuando el neutro no est distribuidocuando el neutro est distribuidodonde:U0es la tensin nominal entre fase y neutro;U es la tensin nominal entre fases;Zses la impedancia del bucle de defecto que comprende el conductor de fase y el conductor de proteccin del circuito; Zses la impedancia del bucle de defecto que comprende el conductor neutro y el conductor de proteccin del circuito; Iaeslacorrientedefuncionamientodeldispositivode proteccin en los tiempos de disparo especifcados en la Tabla 5 o en 5 s, segn el tipo de circuito (se aplican las disposiciones para sistemas TN especifcadas en el Captulo 5.4).Tensin nominalde la instalacinU0/U[V]tiempo de disparo [s]neutro no distri-buidoneutrodistribuido120/240 0.8 5230/400 0.4 0.8400/690 0.2 0.4580/1000 0.1 0.2Tabla 5Lanormasugierenodistribuirelconductordeneutro en sistemas lT. Uno de los motivos es la difcultad real de cumplir la condicin descrita para la impedancia del bucle de defecto doble Zs. De hecho, en presencia de un conductor de neutro distribuido, la impedancia debe ser un 58% menor que la impedancia Zs, que se verifca encasodeundefectodobleentrelasfases;deesta manera, se hace evidente que existe una mayor difcul-tad para la coordinacin con el dispositivo automtico que debe disparar para garantizar la proteccin contra contactos indirectos.Adems,ysobretodoeninstalacionesindustriales bastante complejas, la presencia del neutro distribuido puedeimplicarelriesgodeunaconexinaccidental en cualquier punto a tierra, lo que elimina las ventajas ofrecidas por los sistemas IT. LanormaIEC60364-4indicaque,sinoesposible cumplir los requisitos del punto b) al utilizar dispositivos de proteccin contra sobreintensidad, la proteccin de cadacargaalimentadadebeproporcionarsemediante un interruptor diferencial; por lo tanto, a travs de tales interruptores, tambin es posible mejorar las condiciones de proteccin en sistemas IT, siempre que estos sistemas dedistribucinseutilicenenplantasespecifcaspara las cuales la continuidad del suministro sea un requisito fundamental, o en instalaciones en que la interrupcin del servicio pueda provocar situaciones peligrosas para las personas o daos econmicos signifcativos. En tales casos, la planta estar equipada con un dispositivo que monitoriceconstantementeelaislamiento,yqueindi-que con seales auditivas o visuales cualquier posible defecto a tierra en la red o cualquier defecto del equipo alimentado.ConclusionesEn resumen, en sistemas IT las normas:- norequierenladesconexinautomticadela alimentacindelcircuito cuandoseproduceun defecto;- dictanladesconexinautomticadelaalimen-tacin del circuito si se produce un segundo defecto cuandoelprimeronosehaeliminado,aplicando disposiciones anlogas a los sistemas TT o TN, en funcin del tipo de conexin a tierra de las piezas conductoras expuestas;- requierenmonitorizacindelaislamientoatierra de la red, de modo que se indique la aparicin de cualquier defecto.22 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierra6.1 GeneralidadesComo ya se ha visto en los captulos anteriores, en la mayora de los sistemas elctricos se habilita una proteccin segura y fable combinando las funciones de proteccin contra sobreintensidadycontradefectosatierra,sumadasa una puesta a tierra efcaz. Aparte de la proteccin contra contactos indirectos, esta opcin permite obtener una proteccin fable y adecua-da contra defectos a tierra de valor reducido en que la prevencindepeligrosdeincendioescompletamente necesaria.La eleccin adecuada de los dispositivos de proteccin tambin debe permitir la selectividad entre las proteccio-nes contra defectos a tierra, y contra sobrecorrientes. Para cumplir los requisitos de una proteccin adecuada contra defectos a tierra, ABB ha diseado las siguientes categoras de producto:- Interruptores automticos de carril DIN (Tabla 1)- Interruptores magnetotrmicos diferenciales (interrup-toresdiferencialesconproteccinintegradacontra sobreintensidades) de la serie DS9 con corriente no-minal desde 6 A hasta 40 A.- Bloques diferenciales de tipo DDA 200 para combinar con los interruptores automticos magnetotrmicos de la serie S200 con corriente nominal de 0,5 A a 63 A;- Bloques diferenciales de tipo DDA 60, DDA 70, DDA 90paracombinarconlosinterruptoresautomticos magnetotrmicos de la serie S290 con corriente nominal de 80 A a 125 A;- Bloques diferenciales de tipo DDA 560, DDA 570, DDA 590 para combinar con los interruptores automticos magnetotrmicos de la serie S800 con corriente nomi-nal de 6 A a 63 A;- InterruptoresdiferencialespurosdetipoF200,con corriente nominal de 16 A hasta 125 A.In [A]DDA200DDA60DDA70DDA90DDA800DDA570DDA590S200 0.5 63 - - - - - -S290 80 125 - - - -S800 10 125 - - - - Tabla 1: Interruptores automticos magnetotrmicos System pro M con proteccin diferencial- Interruptores automticos en caja moldeada (Tabla 2)- Bloque diferencial RC221, a acoplar con los interrup-tores automticos Tmax T1, T2, T3 con corrientes nominales de 16 A a 250 A;- Bloque diferencial RC222, a acoplar con los interrup-toresautomticosTmaxT1,T2,T3,T4,T5con corrientes nominales de 16 A a 400 A;- Bloque diferencial RC223, a acoplar con el interrup-tor automtico Tmax T4 con corrientes nominales de hasta 250 A;- RelelectrnicoconfuncinGPR222DS/P, PR223DS/PLSIGparainterruptoresautomticos Tmax T4, T5, T6 con corrientes nominales de 100A a 1000 A;- RelelectrnicoconfuncinGdetipoPR331,PR332LSIGparaelinterruptorautomticoTmax T7 con corrientes nominales de 800 A a 1600 A;- Rels electrnicos PR332 y con proteccin diferencial integrada para el interruptor automtico de tipo Tmax T7 con corrientes nominales de 800 A a 1600 A.In [A] RC221 RC222 RC223PR222LSIGPR223LSIGPR331PR332LSIGPR332LSIRcT1 16 160 - - - - -T2 10 160 - - - - -T3 63 250 - - - - -T4 100 320 - 1 - -T5 320 630 - - - -T6 630 1000 - - - - -T7 800 1600 - - - - - - Interruptores automticos de bastidor abierto (Tabla 3)- Rel electrnico PR331, PR332, PR333 LSIG para elinterruptorautomticoEmaxX1concorrientes nominales de 630 A a 1600 A;- Interruptores automticos de bastidor abierto equi-pados con rel electrnico PR121, PR122, PR123LSIG para interruptores automticos Emax E1 a E6 con corrientes nominales de 400 A a 6300 A;- RelselectrnicosPR332yPR333conproteccin diferencialintegradaparaelinterruptorautomtico Emax X1 con corrientes nominales de 630 A a 1600 A;- RelselectrnicosPR122yPR123conprotec-cin diferencial Rc integrada para los interruptores automticos Emax E1 a E3 con corrientes nominales de 400 A a 3200 A;Tabla 3:Interruptores automticos de bastidor abierto de tipo Emax con proteccin diferencial Rc y contra defectos a tierra G6 Soluciones ABB para la proteccin contra defecto a tierra1 Slo para T4 250Tabla 2:Interruptores automticos en caja moldeada de tipo Tmax con proteccin diferencial y contra defectos a tierra In [A]PR331PR332PR333LSIGPR121PR122PR123LSIGPR122PR123LSIRcX1 630 1600 - -E1 400 1600 - E2 400 2000 - E3 400 3200 - E4 1250 4000 - -E6 3200 6300 - -PR332PR333LSIRc-----23 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierra- Rels diferenciales con transformador externo: - RCQ:reldiferencialelectrnicoparafrente cuadro;-RD2: rel diferencial para fjacin en guia DlN.-RD3: rel diferencial para fjacin en guia DlN, para proteccin diferencial industrial.6.2 Dispositivos deproteccin diferencial6.2.1 Interruptores diferenciales magnetotrmicos de carril DIN System pro M y System pro M Compact Familia de interruptores combinados DS9.. La gama de interruptores diferenciales magnetotrmicos de la serie DS 9.., de ABB unipolares con neutro, satis-face el requisito de interruptores automticos capaces de proporcionar una proteccin destinada a las distin-tas tipologas de circuitos monofsicos de la ingeniera elctrica moderna.Todos los interruptores automticos se caracterizan por unanicamanetadeaccionamientoroja/verde,yun indicadordedisparopordiferencialenlapartefrontal del aparato.La gama DS 9.. cumple con todos los requisitos de protec-cin de circuitos monofsicos, ofreciendo en dos mdu-los la oportunidad de escoger entre tres poderes de corte diferentes,cincovaloresdedisparoporcorriente residual distintos y, para cada uno de ellos, la posibili-dad de escoger entre proteccin diferencial de tipo A o tipo AC. La gama DS 9.. consta de tres series: DS 941 con poder de corte de 4,5 kA DS 951 con poder de corte de 6 kA DS 971 con poder de corte de 10 kA. Laproteccincontrasobrecargasycortocircuitosse realizamedianteelmismocomponentemagnetotr-micoqueenlagamadeinterruptoresautomticos magnetotrmicosS9...;paramsinformacin,vase el catlogo tcnico. Paratodaslasfamilias,estndisponiblestodoslos valores de sensibilidad requeridos para estos tipos de interruptores automticos: 30 mA - 100 mA - 300 mA - 500 mA - 1000 mA. Adems, la sensibilidad de 10 mA est disponible para la serie DS 941.La posibilidad de elegir entre la proteccin diferencial de tipo A o tipo AC en cada familia permite habilitar una proteccin dedicada contra contactos indirectos, acorde a la carga conectada a la lnea protegida.Interruptores magnetotrmicos diferenciales de la serie DS9...(interruptores combinados)DS941 DS951 DS971Norma de referencia IEC/EN 61009, IEC/EN 60947-2Tipo (forma de onda de la corriente de fuga a tierra detectada) AC, ACaractersticas de disparo instantneoCorriente nominal In [A] 6 ln 40 6 ln 40 6 ln 32Polos 1P+NTensin nominal Ue [V] 230Tensin de aislamiento Ui [V] 500Frecuencia nominal [Hz] 50...60Poder de corte nominal IEC/EN 61009 Icn [A] 4500 6000 10000Poder de corte nominalIEC/EN 60947-2 bipolar - 230 V Icu [kA] 6 10 10Ics [kA] 4.5 6 10Caractersticas de rel ma-gnetotrmicoB: 3 ln lm 5 ln C: 5 ln lm 10 ln Sensibilidad nominal IAn [A] 0.01-0.03-0.1-0.3-0.5-1 0.03-0.1-0.3-0.5-1 0.03-0.1-0.3-0.5-124 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierraInterruptores magnetotrmicos diferenciales de la familia DS200DS200 DS200 M DS200 P DS200 LNorma de referencia IEC/EN 61009, IEC/EN 60947-2Clase (forma de onda de la corriente de fuga a tierra detectada)AC, A AC, A A ACCaracterstica de disparo instanneoCorriente nominal In [A] 663 663 625 32 6...32Polos 2P, 3P, 4P 2P, 3P, 4P 2P 2PTensin de empleo Ue [V] 110-254 (2P)/195-440 (3P, 4P)Tensin de aislamiento Ui [V]500Frecuencia nominal [Hz] 50...60Poder de corte nominalIEC/EN 61009Icn [A] 6000 10000 25000 15000 4500Poder de corte nominal *IEC/EN 60947-2Icu [kA] 10 15 25 15 6Ics [kA] 7.5 11.2 12.5 10 4,5Caractersticasde relmagnetotrmicoB: 3 ln lm 5 ln C: 5 ln lm 10 ln K: 8 ln lm 14 ln Sensibilidad nominal lAn [A|0,03, 0,3 (slo clase AC car. C - 2P, 4P)0,03, 0,3 (slo cla-se AC car. C - 4P)0.03 0,03*1P+N a 230 V CA, 2P, 3P, 4P a 400 V CAInterruptores diferenciales magnetotrmicosde la serie DS200 Losinterruptoresdiferencialesmagnetotrmicosde la familia DS200,DS200 M y DS200 P, en las versio-nes de dos, tres y cuatro polos, ofrecen la funcin de proteccincontracontactosindirectos,ascomolas funciones magnetotrmicas tpicas de los interruptores automticos (disparo por sobrecarga o cortocircuito).Lafamiliadeinterruptoresdiferencialesmagnetotr-micosderivadelafamiliacorrespondientedeinte-rruptores automticos S200 Compact, y conserva sus caractersticasentrminosdepoderdecorte,curva de disparo y corriente nominal. En particular,la familia DS200 deriva de un automtico de la familia S200, la familia DS200 M de un automtico de la familia S200M ylafamiliaDS200Pdeunautomticodelafamilia S200 P.Los rels diferenciales de las familias DS200 y DS200 M son de tipo AC y A, mientras que los de las familias DS200 L y DS200 P son de clase A, respectivamente.Enlasversionesde50y63Ahaydosterminales adicionales Y1 Y2 para el disparo remoto del rel di-ferencial a travs de un botn externo, como muestra la imagen siguiente.El rango de tensin de funcionamiento para los interrup-tores automticos de la familia DS200 es:110-254 V para la versin de dos polos195-440 V para la versin de tres y cuatro polos.TOFFOFFY1Y225 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierraBloquesdiferencialesDDA200paracombinarcon losinterruptoresautomticosmagnetotrmicosde la serie S200 Los bloques diferenciales estn acoplados a interrupto-res automticos magnetotrmicos que tienen corrientes nominales iguales o menores, de modo que se facilita laproteccintantocontrafaltasatierracomocontra cortocircuitos y sobrecargas.Los dispositivos DDA 200 son adecuados para su mon-tajeconinterruptoresautomticosmagnetotrmicos S 200 mediante elementos de acople fjos y patillas de plstico.Estndisponiblesenlasclasessiguientes:AC,Ay AP-R(versionesselectivasyantiperturbaciones) y tipo AE(con funcin de paro de emergencia); la gama mantiene las mismas dimensiones hasta los 63 A para cualquier valor de sensibilidad y confguracin de polos. Aparte, se facilitan dimensiones de 63 A con terminales que permiten la apertura remota mediante pulsadores normalmente abiertos.Los dispositivos DDA 200, versin estndar de 25-40 A, gracias a su diseo y a la eleccin del rango de funcio-namiento del pulsador de test, son adecuados para uso en instalaciones elctricas y navales (en que la tensin entre fase y neutro es de 115-125 V).De hecho, los bloques diferenciales para interruptor bi-polar estn disponibles con un rango de funcionamiento 100-264Vparaelpulsadordetest,comosemuestra en la fgura:En los dispositivos tetrapolares compactos con dos m-dulos (tamao disponible de 25-40 A), el pulsador de test est conectado a un punto entre las dos fases centrales, conunrangodefuncionamientoentre195y440V;por eso resulta ser adecuado tanto para sistemas con 400V entrefases(comoenlassituacionesestndar),como parainstalacioneselctricascon115-125Vdetensin entre fase y neutro(en este caso, la tensin entre fases En los dispositivos tetrapolares, de 63 A, el pulsador de test tiene un rango de funcionamiento que oscila entre 195y440Vyestconectadocomosemuestraenla fgura siguiente:Noobstante,existenlosdispositivosDDA200115V cuyo rango de funcionamiento del pulsador de test oscila entre 100 y 264 V; por ello, tambin para este tamao, los dispositivos DDA 200 pueden emplearse en instalaciones navales con tensin de 115-125 V entre fase y neutro.DDA202DDA204DDA204 63ADDA204 63Asera 115-125Vx1,73=200/215V,quesonvalores de tensin incluidos en el rango de funcionamiento del pulsador de test).26 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierraDDA60 DDA70 DDA90Norma de referencia IEC/EN 61009 Anexo GClase (forma de onda de la corriente de fuga a tierra detectada)ACA ACaracterstica de disparo instantneo instantneo selectivoCorriente nominal In [A] 100Polos 2P, 4PTensin de empleo Ue [V] 230/400Tensin de aislamiento Ui [V] 500Frecuencia nominal [Hz] 50...60Poder de corte nominalIEC/EN 61009Icn [A] Icn del interruptor automtico magnetotrmico asociadoPoder de corte nominalIEC/EN 60947-2 2Icu [kA]Ics [kA]Icu/Ics del interruptor automtico magnetotrmico asociadoSensibilidad nominal 0UB(D 0.03 - 0.3 0.03 - 0.3 0.3 - 1Bloques diferenciales de la serie DDA 60, DDA 70, DDA 90 para combinar con interruptores automticos magne-totrmicos S290Para montaje con interruptores automticos magnetotrmicos de tipo S 290, estn disponibles los siguientes dis-positivos diferenciales adaptables: DDA 60 tipo AC, DDA 70 tipo A y DDA 90 tipo S.Bloques diferenciales de la serie DDA 200DDA200ACDDA200ADDA200A AEDDA200AC AP-RDDA200A AP-RDDA200AC-SDDA200A SNorma de referencia IEC/EN 61009 Anexo GClase (forma de onda de la corrien-te de fuga a tierra detectada)AC A A AC A AC ACaracterstica de disparo instantneo selectivoCorriente nominal In [A] 25, 40, 63 25, 40, 63 63 25, 40, 63 25, 40, 63 63 63Polos 2P, 3P, 4PTensin de empleo Ue [V] 230/400 240/415Tensin de aislamiento Ui [V] 500Frecuencia nominal [Hz] 50...60Poder de corte nominalIEC/EN 61009Icn [A] Icn del interruptor automtico magnetotrmico asociadoPoderdecortenominal IEC/EN 60947-2 2Icu [kA]Ics [kA]Icu/Ics del interruptor automtico magnetotrmico asociadoSensibilidad nominal 0UB(D 0.01...1 0.01...1 0.03...1 0.03 0.03 0.1...1 0.1...1Bloques diferenciales de la serie DDA 60, DDA 70, DDA 9027 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierraBloques diferenciales de la serie DDA 800DDA560 DDA570 DDA590Norma de referencia IEC/EN 60947-2 Anexo BTipo(formadeondadelacorriente de fuga a tierra detectada)ACA A AP-R ACaracterstica de disparo instantneo selectivoCorriente nominal In [A] 63, 100, 125 disponibles interruptor magnetotrmico diferencial de la serie DS800Polos 2P, 3P, 4PTensin de empleo Ue [V] 230/400/690Tensin de aislamiento Ui [V] 690Frecuencia nominal [Hz] 50...60Poder de corte nominalIEC/EN 61009Icu [kA]Ics [kA]Icu/Ics del interruptor automtico magnetotrmico asociadoSensibilidad nominal lAn [A| 0.03 - 0.3 0.03 - 0.3 0.3 - 0.5 - 1Interruptores diferenciales de la serie F200F200 AC F200 A F200 AC AP-R F200 A AP-R F200 A SNorma de referencia IEC/EN 61008Clase(formadeondadela corrientedefugaatierrade-tectada)ACA AC A ACaracterstica de disparo instantneo selectivoCorriente nominal In [A] 16, 25, 40, 63 25, 40, 63 40, 63Polos 2P, 4PTensin de empleo Ue [V] 230/400 - 240/415Tensin de aislamiento Ui [V] 500Frecuencia nominal [Hz] 50...60Sensibilidad nominal lAn [A| 0.010.5 0.03 0.11Bloques diferenciales de la serie DDA 800 para combinar con interruptores automticos magnetotrmicos S500ParaelmontajeconinterruptoresautomticosmagnetotrmicosS500,estndisponibleslossiguientes dispositivosInterruptores diferenciales de la serie F200 La nueva gama de interruptores diferenciales System pro M compact ofrece un amplio portafolio de interruptores diferenciales F200. Las clases AC y A, tanto en versin instantneacomo selectiva, se han integrado con algu-nas versiones para aplicaciones especiales, como el tipo AP-R antiperturbaciones y la versin con el neutro a la izquierda.Se ofrecen todos los tamaos hasta 63 A con todos los valores de sensibilidad hasta 1 A, en confguraciones de dos y cuatro polos.Tambin se ofrecen interruptores diferenciales con corrientes nominales de 80-100-125 A, y sensibilidad de 0,03 a 0,5 A, tipo A, AC, A antiperturbaciones y A selectivo.La gama de interruptores diferenciales F200 tambin incluye los tipos B, con 63 A y sensibilidad de 0,03-0,3 A, y B selectivo, 63 A con sensibilidad de 0,3 A.28 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierra6.2.2 Relsdiferencialesparainterruptores automticos en caja moldeada TmaxTodoslosinterruptoresautomticosTmaxestnpre-dispuestos para asociarse a rels diferenciales. En par-ticular, los interruptores automticos Tmax T1, T2 y T3, en versin de tres y cuatro polos, pueden combinarse conlasseriesRC221oRC222,losT4yT5decuatro polos con RC222 que se instala debajo del interruptor automtico, mientras que el T4 puede combinarse con el rel diferencial de la serie RC223.Aparte de la proteccin contra sobrecargas y cortocircui-tos tpica de los interruptores automticos, los interrup-tores diferenciales derivados de ellos tambin garantizan laproteccindelaspersonasylaproteccincontra corrientes de defecto a tierra, con lo que se garantiza la proteccin contra contactos indirectos y peligro de in-cendio. Los rels diferenciales tambin pueden montarse en interruptores seccionadores Tmax T1D, T3D, T4D y T5D; en este caso, el aparato derivado es un interruptor diferencialpuro, esdecir,unoqueslogarantizala proteccin diferencial y no las protecciones tpicas de los interruptores automticos. Los interruptores diferenciales purosslosonsensiblesalacorrientededefectoa tierray,generalmente,seaplicancomointerruptores principales en pequeos cuadros de distribucin hacia cargas terminales.El uso de interruptores diferenciales puroso impuros per-mite una monitorizacin continua del estado de aislamiento de la planta, con lo que se asegura una proteccin efcaz contra contactos indirectos, incendios y explosiones y, en caso dedispositivosconIAn=30mA,ofrecenlaproteccin adicional del personal contra contactos directos. Los rels diferenciales cumplen las normas siguientes: IEC 60947-2, Anexo B IEC60255-3(RCQyRC223)eIEC61000:para proteccin contra disparo intempestivo. IEC 60755 (RCQ):para insensibilidad frente a com-ponentes de corriente continua.Rels diferenciales RC221 y RC222 para T1, T2 y T3Los rels diferenciales de tipo RC221 y RC222 pueden instalarseenlosinterruptoresautomticosdelaserie Tmax T1, T2, T3, as como en los seccionadores T1D y T3D. Pueden utilizarse asociados a interruptores auto-mticos de tres y cuatro polos, en versin fja.Se construyen aplicando tecnologa electrnica y actan directamente sobre el interruptor automtico mediante una bobina de disparo, suministrada con el rel diferen-cial, para instalarse en la ranura especifca del rea del polo izquierdo. No requieren una fuente de alimentacin auxiliar porqu se alimentan directamente a travs de la red, y su funcionamiento se garantiza incluso con una fase ms neutro o con dos fases alimentadas en tensin y en presencia de corrientes pulsantes unidireccionales con componentes continuas (tipo A).El rel diferencial RC222 permite el control de la apertura remota del interruptor automtico a travs de un botn externo normalmente cerrado, con lo que se habilita un circuito de seguridad positiva (AE). Rels diferenciales RC222 para T4 y T5Con T4 y T5, en la versin de cuatro polos, es posible emplear un rel diferencial RC222 montado debajo del interruptor automtico. El rel diferencial RC222, en versin fja, puede conver-tirse fcilmente en un dispositivo enchufable aadiendo un kit de conversin especifco.ElrelRC222,detecnologaelectrnica,actadirec-tamentesobreelinterruptorautomticomedianteuna bobina de disparo, suministrada con el rel diferencial, ainstalarseenlaranuraespecifcadelreadelpolo izquierdo. No requiere una fuente de alimentacin auxi-liar porqu se alimenta directamente a travs de la red, y su funcionamiento se garantiza incluso con una fase ms neutro o con dos fases alimentadas en tensin y en presencia de corrientes pulsantes unidireccionales con componentes continuas.ElreldiferencialRC222puedealimentarsedesde arriba o desde abajo. Est disponible un selector para el disparo de la fuente de alimentacin durante la prueba de aislamiento.El rel diferencial RC222 permite el control de la apertura remota del interruptor automtico a travs de un botn externo normalmente cerrado, con lo que se habilita un circuito de seguridad positiva (AE).Rels diferenciales RC223 (tipo B)Junto con la familia de rels diferenciales anteriormente descrita, ABB ha desarrollado el dispositivo diferencial RC223 (tipo B), que puede combinarse con el interrup-torautomticotetrapolarTmaxT4,enversinfjao enchufable.Secaracterizaporlasmismascaractersticasdeltipo RC222, pero tambin cumple con el funcionamiento de tipo B, que garantiza la sensibilidad a corrientes de de-fecto residuales con componentes de corriente alterna, alterna pulsante y continua.El rel diferencial RC223 permite el control de apertura remota del interruptor automtico a travs de un botn externo normalmente cerrado, con lo que se habilita un circuito de seguridad positiva (AE). Las normas de referencia son:IEC 60947-1, IEC 60947-2 Anexo B e IEC 60755.Adems de las sealizaciones y los ajustes tpicos del rel diferencial RC222, el RC223 tambin permite la seleccin delumbralmximodelasensibilidadalafrecuenciade defecto residual (3 confguraciones: 400 - 700 - 1000 Hz).Porlotanto,esposibleadaptarelreldiferencial alosdistintosrequisitosdelaplantaindustrialen conformidad con las frecuencias de defecto supuestas generadas en la parte de la carga del rel. Las instalaciones quenormalmentepuedenrequerirumbralesdefre-cuenciadistintosdelosestndar(5060Hz)sonlas 29 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectosatierrainstalaciones de soldadura de la industria de la automo-cin (1000 Hz), la industria textil (700 Hz), los aeropuertos y los convertidores trifsicos (400 Hz).RC221 RC222 RC223Tamao del interruptor automtico T1-T2-T3 T1-T2-T3 T4 y T5 4p T4 4pTipo forma de Lforma de L ubicado debajodel interruptorubicado debajodel interruptor Tecnologabasada en microprocesadorbasada en microprocesadorbasada en microprocesadorbasada en microprocesadorAccin con solenoide con solenoide con solenoide con solenoideTensin de servicio del primario(1)[V] 85500 85500 85500 110440Frecuencia de funcionamiento [Hz] 4566 4566 4566 0-1000Autoalimentacin Q Q Q QRango de funcionamiento de la tensin del circuito de prueba(1)85500 85500 85500 110500Intensidad nominal de servicio [A] hasta 250 A hasta 250 A hasta 500 A hasta 250 ASensibilidad [A]0.03 - 0.1 - 0.3 0.03 - 0.05 - 0.1 - 0.3 0.03 - 0.05 - 0.1 0.03 - 0.05 - 0.10.5 - 1 - 3 0.5 - 1 - 3 - 5 - 10 0.3 - 0.5 - 1 - 3 - 5 - 10 0.3 - 0.5 - 1Tiempo de disparo [s] instantneoinstantneo - 0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,5 - 1 - 2 - 3instantneo - 0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,5 - 1 - 2 - 3instantneo - 0 - 0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,5 - 1 - 2 - 3Tolerancia respecto a los tiempos de disparo 20% 20% 20%Indicacin de disparo local Q Q Q QBobinadedisparoconcontactoconmutadoparaindicacinde disparoQ Q Q QEntrada para apertura remota Q Q QContacto normalmente abierto para indicacin de prealarma Q Q QContacto normalmente abierto para indicacin de alarma Q Q QIndicacin de prealarma desde 25% lAn (tolerancia 3%jQ Q Qlndicacin de tiempo de alarma a 75% lAn (tolerancia 3%jQ Q QReset automtico Q Q Q QTipo A para corriente alterna pulsante, AC para corriente alternaQ Q Q QTipo AE para dispositivo de disparo remoto Q Q QTipo B para corriente pulsante y corriente continua QTipo S selectivo Q Q QSelector para prueba de aislamiento Q Q Q QFuente de alimentacin por arriba y por abajo Q Q Q QMontaje con interruptores automticos de tres polos Q Q Q QMontaje con interruptores automticos de cuatro polos Q Q Q QKitparaconversindeinterruptorautomticoconreldiferencialde fjo a enchufableQ QTabla 46.2.3 RelselectrnicosdelaseriePR parainterruptoresautomticosde bastidorabiertoydecajamoldeada con proteccin diferencial integradaLos interruptores automticos Emax y Tmax T7 pueden equiparse con un toroide montado en la parte posterior del interruptor, garantizndo la proteccin contra defec-tos a tierra con deteccin de la corriente residual.En particular, los rels electrnicos que pueden garantizar esta funcin son: PR122/P LSI Rc y PR332 LSI Rc PR122/P LSIG y PR332/P LSIG con mdulo de medidas PR 120V PR123/P LSIG y PR333/P LSIG.Los rels PR332 y PR333, que proporcionan proteccin diferencial, pueden montarse con los interruptores auto-mticos de tipo Tmax T7, Emax X1 en la versin de tres y cuatro polos, mientras que los rels PR122 y PR123,queofrecenlamismafuncin,puedenmontarselos interruptores automticos de tipo Emax E1 y E2, en la versin de tres y cuatro polos y E3 tripolar.Gracias a su amplia gama de ajustes, estos rels elec-trnicos son adecuados para aplicaciones en que se re-quiere un sistema con proteccin diferencial coordinado con diversos niveles de distribucin, desde el cuadro de distribucin principal hasta el fnal.(1) Funcionamiento hasta 50 V entre fase y neutro (55 V para RC223)30 Sistemas de distribucin y proteccin contra contactos indirectos y defectos a tierra 6SolucionesABBparaproteccincontradefectoatierraSensibilidad IAn[A] 0,3 - 05 - 0,7 - 1 - 2 - 3 (DIP switch en posicin 0,1)3 - 5 - 7 10 - 20 - 30 (DIP switch en posicin 1)Tiempos de disparo[s] 0.06 - 0.1 - 0.2 - 0.3 - 0.4 - 0.5 - 0.8 - 1 - 3 - 5Tipo AC y ATabla 56.2.4 Rel diferencial con transformador externoLosinterruptoresautomticosABBtambinpueden combinarse con los rels diferenciales RCQ, RD3 y RD2 contoroideindependiente(ainstalarexternamenteen losconductoresdelnea)paracumplirlosrequisitos cuando las condiciones de la instalacin son especial-menterestrictivas,comocuandoyasehaninstalado los interruptores automticos, el espacio en el armario es limitado, etc.Gracias a las caractersticas de ajuste de la corriente re-sidual y de los tiempos de disparo, los rels diferenciales con transformador externo tambin pueden instalarse f-cilmente en las etapas fnales de la planta; en particular, al seleccionar la corriente residual nominal IAn = 0,03 A con disparo instantneo, el interruptor automtico garantiza laproteccincontracontactosindirectosyrepresenta Estos rels electrnicos para proteccin diferencial son adecuados para utilizarse en presencia de: corrientes a tierra alternas (tipo AC) corrientes a tierra alternas y/o pulsantes con compo-nentes continuas (tipo A).La tabla siguiente muestra las principales caractersticas tcnicas de la proteccin diferencial:Rels diferenciales SACE RCQTensin de alimentacin CA [V] 80500CC [V] 48125Frecuencia de funcionamiento [Hz] 4566Ajuste del umbral de disparo lAn1er rango de valores/ajustes [A] 0.03 - 0.05 - 0.1 - 0.3 - 0.52o rango de valores/ajustes [A] 1 - 3 - 5 - 10 - 30Ajuste del tiempo de disparo [s] 0 - 0.1 - 0.2 - 0.3 - 0.5 - 0.7 - 1 - 2 - 3 - 5Ajuste del umbral de prealarma% x lAn 25.75% x lAnRango de uso de transformadores cerradosTransformador toroidal 60 [mm] [A] 0.0330Transformador toroidal 100 [mm][A] 0.0330Transformador toroidal 185 [mm] [A] 0.130Rangodeusodetransformadoresque pueden abrirseTransformador toroidal 110 [mm] [A] 0.330Transformador toroidal 180 [mm] [A] 0.330Transformador toroidal 230 [mm] [A] 130Indicacin de alarma antes del umbralContacto conmutado del LED amarillo parpadeante 1 normalmente abierto6 A - 250 V CA 50/60 HzIndicacin de disparo del rel diferencialContactos conmutados de indicacin magntica amarillos (NA; NC; NA)6 A - 250 V CA 50/60 HzControl de apertura remotaContacto NATiempo de disparo 15 msConexin al transformador toroidal Mediante 4 conductores