6.5 Protección frente a contactos directos e indirectos 6.5.1 Conceptos básicos • Normativa y definiciones • Factores que influyen en la peligrosidad de la corriente

6.5.2 Protección frente a contactos directos • Tipos de protección

6.5.3 Esquemas de distribución TT • Principales características • Puestas a tierra • Otros esquemas de distribución

6.5.4 Protección frente a contactos indirectos • Protección por corte de alimentación • Interruptores y relés diferenciales • Protección en esquemas TT

6.5.1 Conceptos básicos Normativa y definiciones • ITC-BT-24: “Protección contra los contactos directos e indirectos”. • UNE 20 460, parte 4-41: “Instalaciones eléctricas en edificios. Protecciones para garantizar la seguridad; protección contra los choques eléctricos”. • Contacto Directo: Se produce contacto directo cuando una persona entra en contacto con una parte de la instalación, que en funcionamiento normal está bajo tensión (parte activa). • Contacto Indirecto: Se produce contacto indirecto cuando una persona entra en contacto con un elemento metálico que en condiciones normales no debería estar sometido a tensión, pero que debido a un fallo de aislamiento sí está bajo tensión. Secundario transformador MT/BT

Secundario transformador MT/BT R

R

S

S

T

T N

CONTACTO DIRECTO

N

CONTACTO INDIRECTO

6.5.1 Conceptos básicos Factores que influyen en la peligrosidad de la corriente • Valor eficaz de la intensidad. • Duración de la descarga.

Curvas T-I: – – – –

Zona 1: Umbral de sensibilidad (0.5 mA) Zona 2: Sin efecto fisiológico grave. Zona 3: Agarrotamiento muscular, dificultad respiratoria, alteraciones cardíacas. Zona 4: Fibrilación ventricular con probabilidad del 5% (C2) y 50% (C3).

• Frecuencia: Las corrientes más peligrosas son a 10 - 100 Hz. • Trayecto de la corriente: Los trayectos más peligrosos son los que incluyen el corazón. • Impedancia del cuerpo humano.

6.5.1 Conceptos básicos Factores que influyen en la peligrosidad de la corriente Reglas de Seguridad • Tensión de Contacto: Tensión que aparece entre partes accesibles simultáneamente, al ocurrir un fallo de aislamiento. • Tensión de Contacto Límite Convencional (UL): Valor máximo de la tensión de contacto que se admite que puede mantenerse indefinidamente en unas condiciones dadas: – – –

Locales secos: Locales húmedos: Piscinas:

50 V 24 V 15 V

• Curva Tensión de contacto - tiempo: Especifica, para unas condiciones dadas, el tiempo máximo que el cuerpo humano puede estar sometido a cada tensión de contacto, de modo que el riesgo de que se produzcan daños sea mí nimo. Esta tabla estable los tiempos máximos de actuación del sistema de protección.

6.5.2 Protección frente a contactos directos Tipos de protección 1. Protección frente a todo contacto (accidental o intencionado): •

Aislamiento de las partes activas, sólo puede ser eliminado destruyéndolo.

•

Uso de barreras y envolventes. Acceso mediante llave o herramie nta.

•

Empleo exclusivo de tensiones muy bajas.

2. Protección frente a contactos accidentales (locales con acceso limitado a personal especializado): •

Puesta fuera de alcance de las partes activas.

•

Interposición de obstáculos.

3. Protección complementaria mediante interruptores diferenciales: Interruptores de alta sensibilidad. No actúa cuando se produce un contacto fase-fase o faseneutro (sólo se permite como protección complementaria).

6.5.3 Esquemas de distribución TT Principales características Esquema TT: Neutro del transformador y masas conectadas a tomas de tierra independientes. Se utiliza en TODAS las instalaciones alimentadas en baja tensión, y en la mayoría de las plantas industriales. R

R

S

S

T

T

N

N Conductor de Protección

Secundario transformador MT/BT Tierra Distribución

Instalación de Distribución

Tierra Usuario

Instalación del Usuario

Masa metálica

6.5.3 Esquemas de distribución TT Principales características Esquema TT: Un defecto de aislamiento provoca circulación de corriente en el “bucle de defecto”. R

R

S

S

T

T

N

N Conductor de Protección

Secundario transformador MT/BT RB Tierra Distribución Id Intensidad de defecto +

RA Tierra Usuario Defecto de aislamiento: contacto de parte activa con masa metálica

Circuito de defecto despreciando impedancias de conductores frente a resistencia de las tomas de tierra RA y RB

U fase-neutro

RB

0V

RA

Tensión de contacto Uc = Id • RA

6.5.3 Esquemas de distribución TT Puestas a tierra Puesta a Tierra: Unión eléctrica entre todas las masa metálicas de una instalación y un electrodo enterrado en el suelo con el fin de conseguir la menor resistencia posible entre masas y tierra. Objetivo: Disminuir la tensión de contacto que pueda sufrir una persona. Tensión de contacto Uc = Id • RA

=

RA RA + RB

Vfase-neutro

RA Resistencia de la puesta a tierra de la instalación RB Resistencia de la puesta a tierra del neutro del transformador

El valor máximo de las resistencias de toma de tierra tiene que estar en consonancia con la sensibilidad del dispositivo de protección utilizado.

6.5.3 Esquemas de distribución TT Otros esquemas de distribución Esquema TN: El neutro del transformador conectado a tierra y las masas conectadas a dicho neutro mediante conductores de protección. Utilizado en grandes industrias que cuentan con un mantenimiento adecuado.

Esquema IT: El neutro del transformador está aislado de tierra y las masas se conectan directamente a tierra. Se utiliza en instalaciones en las que es encesario garantizar una elevada continuidad del suministro.

6.5.4 Protección frente a contactos indirectos Protección por corte de alimentación CLASE B: Protección por corte automático de la alimentación en caso de defecto de aislamiento. Cuando se produce un defecto de aislamiento en la instalación. Circula una corriente de defecto por la fase averiada y por los conductores de protección de las masas. La protección basada en el corte automático de la alimentación en caso de defecto siempre existe un relé que vigila permanentemente alguna de las magnitudes involucradas (intensidad de defecto, impedancia de aislamiento, potencial a tierra). Condiciones para garantizar la seguridad: • El dispositivo de corte debe actuar siempre que aparezca una tensión de contacto superior a la tensión límite convencional UL (50, 24 ó 15 V). • Para cualquier defecto con tensión de contacto superior a la tensión límite, el tiempo de desconexión debe ser menor que el tiempo máximo admisible. • Todas las masas accesibles simultáneamente deben estar conectadas a la misma toma de tierra.

6.5.4 Protección frente a contactos indirectos Interruptores y relés diferenciales Principio de funcionamiento: Sin defecto de aislamiento en la instalación protegida, la intensidad residual suma de fases y neutro (en sistemas trifásicos) es aproximadamente nula, no se genera apertura del interruptor. Ir = IR + I S + I T + I N ˜ 0

R S T N

No dispara

Un defecto de aislamiento provoca una intensidad residual no nula, la cual genera orden de disparo sobre el interruptor.

Ir = IR + IS + IT + IN ? 0

R S T N

Dispara

RA

RB BUCLE DE DEFECTO

6.5.4 Protección frente a contactos indirectos Interruptores y relés diferenciales Corriente diferencial nominal (Sensibilidad, I? ): Valor de la corriente diferencial que provoca la actuación del interruptor. Alta sensibilidad (10 mA o 30 mA), baja sensibilidad ( 300 mA, 500 mA o superior). Corriente diferencial de no funcionamiento: Corriente diferencial por debajo de la cual se garantiza que el interruptor no actúa (0.5 I? ). Poder de corte: Reducido (1.5 a 5 kA). Característica de disparo (I? - t):

Catálogo comercial

6.5.4 Protección frente a contactos indirectos Protección en esquemas TT Fundamento: Al producirse un fallo de aislamiento, circula una intensidad de defecto a través de las tomas de tierra, el cual es detectado por el interruptor diferencial:

R

R

S

S

T

T

N

N

Id ≈

U fn RA + RB

U fn ⋅ RA Uc ≈ RA + RB

Conductor de Protección

Secundario transformador MT/BT RB Tierra Distribución

RA Tierra Usuario

Protección mediante diferencial. La corriente diferencial del interruptor y la resistencia de puesta a tierra deben cumplir: UL > RA ž I?

Catálogo comercial

6.5.4 Ejemplo de protecciones de una vivienda

Interruptores de maniobra y protección, general y de cada circuito; interruptor diferencial de protección frente a contactos indirectos

Puesta a tierra de las masas,

UL > RA ž I?