Sistemas de red y medidas de seguridad

Manual de trabajo TP 1111

Con CD-ROM

L1 L2 L3 PEN

M 3

L1 L2 L3 N PE

M 3

L1 L2 L3 N

RCD

RCD

M 3

Festo Didactic 567311 es

Referencia: Actualización: Autor: Redacción: Diseño gráfico: Maquetación:

567311 10/2012 Jürgen Stumpp Frank Ebel Remo Jedelhauser, Thomas Ocker, Jürgen Stumpp 10/2012, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Alemania, 2013 Internet: www.festo-didactic.com E-Mail: [email protected] El comprador adquiere un derecho de utilización limitado sencillo, no excluyente, sin limitación en el tiempo, aunque limitado geográficamente a la utilización en su lugar / su sede. El comprador tiene el derecho de utilizar el contenido de la obra con fines de capacitación de los empleados de su empresa, así como el derecho de copiar partes del contenido con el propósito de crear material didáctico propio a utilizar durante los cursos de capacitación de sus empleados localmente en su propia empresa, aunque siempre indicando la fuente. En el caso de escuelas / universidades y centros de formación profesional, el derecho de utilización aquí definido también se aplica a los escolares, participantes en cursos y estudiantes de la institución receptora. En todos los casos se excluye el derecho de publicación, así como la inclusión y utilización en Intranet e Internet o en plataformas LMS y bases de datos (por ejemplo, Moodle), que permitirían el acceso a una cantidad no definida de usuarios que no pertenecen al lugar del comprador. Los derechos de entrega a terceros, multicopiado, procesamiento, traducción, microfilmación, traslado, inclusión en otros documentos y procesamiento por medios electrónicos requieren de la autorización previa y explícita de Festo Didactic GmbH & Co. KG.

Índice Utilización debida y convenida _____________________________________________________________ IV Prólogo ______________________________________________________________________________ V Introducción ____________________________________________________________________________ VII Indicaciones de seguridad y utilización _____________________________________________________ VIII Equipo didáctico "Sistemas de red y medidas de seguridad" (TP 1111) ____________________________ IX Objetivos didácticos________________________________________________________________________X Componentes del equipo didáctico ___________________________________________________________ XI Informaciones para el instructor ____________________________________________________________ XII Estructura de los ejercicios ________________________________________________________________ XIII Contenido del CD-ROM ___________________________________________________________________ XIII

Tareas y soluciones Cuadro general, sistemas de red ______________________________________________________________3 Ejercicio 1: Mediciones en sistemas de red ____________________________________________________5 Cuadro general, protección contra descarga eléctrica ___________________________________________ 29 Ejercicio 2: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal_____ 31 Ejercicio 3: Protección contra descargas eléctricas – Protección en caso de un fallo _________________ 43 Ejercicio 4: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal y en caso de un fallo_____________________________________________________ 65 Ejercicio 5: Proyecto: entrega de una instalación doméstica a un cliente __________________________ 71

Ejercicios y hojas de trabajo Cuadro general, sistemas de red ______________________________________________________________3 Ejercicio 1: Mediciones en sistemas de red ____________________________________________________5 Cuadro general, protección contra descarga eléctrica ___________________________________________ 29 Ejercicio 2: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal_____ 31 Ejercicio 3: Protección contra descargas eléctricas – Protección en caso de un fallo _________________ 43 Ejercicio 4: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal y en caso de un fallo_____________________________________________________ 65 Ejercicio 5: Proyecto: entrega de una instalación doméstica a un cliente __________________________ 71

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III

Uso previsto El equipo didáctico "Sistemas de red y medidas de seguridad" deberá utilizarse únicamente cumpliendo las siguientes condiciones:  Utilización apropiada y convenida en cursos de formación y perfeccionamiento profesional  Utilización en perfecto estado técnico Los componentes del conjunto didáctico cuentan con la tecnología más avanzada actualmente disponible y cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, también, provocar daños en el sistema. El sistema para la enseñanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formación y el perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y técnicas de automatización industrial. La empresa u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual. Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por lesiones sufridas por el instructor, por la empresa u organismo que ofrece los cursos y/o por terceros, si la utilización del presente conjunto de aparatos se realiza con propósitos que no son de instrucción, a menos que Festo Didactic haya ocasionado dichos daños premeditadamente o con extrema negligencia.

IV

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Prólogo El sistema de enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo se rige por diversos planes de estudios y exigencias que plantean las profesiones correspondientes. En consecuencia, los equipos didácticos están clasificados según los siguientes criterios:  Conjuntos didácticos de orientación tecnológica  Mecatrónica y automatización de procesos de fabricación  Automatización de procesos continuos y técnica de regulación  Robotino® – Estudiar e investigar con robots móviles  Equipos didácticos híbridos

Los equipos didácticos técnicos abordan los siguientes temas: neumática, electroneumática, hidráulica, electrohidráulica, hidráulica proporcional, controles lógicos programables, sensores, electrotecnia y actuadores eléctricos.

Los equipos didácticos tienen una estructura modular, por lo que es posible dedicarse a aplicaciones que rebasan lo previsto por cada uno de los equipos didácticos individuales. Por ejemplo, es posible trabajar con controles lógicos programables para actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos.

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V

Todos los conjuntos didácticos incluyen lo siguiente:  Hardware  Medios  Seminarios Hardware El hardware incluye componentes y equipos industriales que han sido adaptados para fines didácticos. La selección de componentes de los equipos didácticos y su ejecución se realiza específicamente según los proyectos previstos para cada nivel. Medios Los medios relacionados con cada tema se clasifican en teachware (material didáctico) y software. El «teachware» orientado hacia la práctica, incluye lo siguiente:  Libros técnicos y libros de enseñanza (publicaciones estándar para la adquisición de conocimientos de carácter fundamental).  Manuales de trabajo (con ejercicios prácticos, informaciones complementarias y soluciones modelo)  Diccionarios, manuales, publicaciones técnicas (profundizan los temas técnicos)  Transparencias para proyección y vídeos (para crear un entorno de estudio ilustrativo y activo)  Pósters (para la representación esquematizada de temas técnicos) El software incluye programas para las siguientes aplicaciones:  Programas didácticos digitales (temas de estudio preparados didácticamente, aprovechando diversos medios digitalizados)  Software de simulación  Software de visualización  Software para la captación de datos de medición  Software para diseño de proyectos y construcción  Software de programación para controles lógicos programables Los medios de estudio y enseñanza se ofrecen en varios idiomas. Fueron concebidos para la utilización en clase, aunque también son apropiados para el estudio autodidacta. Seminarios Los contenidos que se abordan mediante los equipos didácticos se completan mediante una amplia oferta de seminarios para la formación y el perfeccionamiento profesional.

¿Tiene alguna sugerencia o desea expresar una crítica en relación con el presente manual? Envíe un e-mail a: [email protected] Los autores y Festo Didactic están interesados en conocer su opinión.

VI

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Introducción El presente manual de trabajo forma parte del sistema para la enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo Didactic GmbH & Co. KG. El sistema constituye una sólida base para la formación y el perfeccionamiento profesional de carácter práctico. Equipo didáctico "Sistemas de red y medidas de seguridad" (TP 1111)  Alimentación de red – Sistemas de redes (TN-, TT-, sistema IT) – Medidas de seguridad en diferentes redes  Conexión doméstica – Componentes de la conexión doméstica – Denominaciones adicionales en el sistema TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) – Selección de la medida de protección y elementos de protección – Medidas de protección, aparatos de medición – Planificación y realización de los primeros controles según IEC 60364-6 repetición de pruebas según EN 50110 – Redacción de las actas de comprobación  Distribución secundaria – Aplicación de medidas de seguridad y aparatos de medición – Planificación y ejecución de primeros controles y repetición de controles – Evaluación de los resultados de medición y redacción de actas de control – Reconocimiento de peligros causados por fallos. Descripción y medición – Localización sistemática de fallos El manual Sistemas de red y medidas de seguridad trata de manera selectiva el tema de la seguridad de instalaciones eléctricas conforme a IEC. A partir de situaciones realistas, se estudian las características especiales y las medidas que deben adoptarse para evitar situaciones peligrosas. Por medio de proyectos se aprenden las diferentes redes (TN-C, TN-CS, TT e IT), la protección contra contacto directo e indirecto, la protección contra descargas eléctricas (también en caso de fallo), la protección con interruptor diferencial y la primera inspección y las inspecciones periódicas de instalaciones y aparatos eléctricos. Para efectuar el montaje de los circuitos eléctricos y para evaluarlos, es necesario disponer de un equipo de laboratorio que debe incluir una fuente segura de alimentación de tensión de la red, dos multímetros digitales y cables de seguridad de laboratorio. Para solucionar las tareas de los cinco ejercicios se necesitan los componentes incluidos en el conjunto TP 1111.

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VII

Indicaciones de seguridad y utilización

Informaciones generales  Los estudiantes únicamente podrán trabajar con los equipos en presencia de un instructor.  Lea detenidamente las hojas de datos correspondientes a cada uno de los componentes y, especialmente, respete las respectivas indicaciones de seguridad.  Los fallos que podrían mermar la seguridad no deberán ocasionarse durante las clases y deberán eliminarse de inmediato. Sistema eléctrico  ¡Peligro mortal en caso de ruptura del conductor protector! – El cable protector (amarillo/verde) no deberá cortarse ni dentro ni fuera del equipo. – No deberá dañarse o retirarse el aislamiento del cable protector.  En plantas o talleres industriales deberán respetarse las normas de utilización de equipos eléctricos definidas por las autoridades competentes.  En centros de formación y en talleres de instrucción, el uso de unidades de conexión a la red eléctrica deberá supervisarse por personal debidamente cualificado.  Precaución Los condensadores pueden estar cargados, aunque el aparato como tal haya sido separado de todas las fuentes de tensión.  Al sustituir fusibles, utilice únicamente fusibles apropiados y previstos para la intensidad nominal correcta.  Nunca conecte de inmediato la unidad de conexión a la red eléctrica si estuvo almacenada en un espacio de baja temperatura y si se pretende utilizarla en un espacio de temperatura ambiente mayor. En determinadas circunstancias adversas, el condensado que se forma en estas condiciones podría destruir la unidad. No conecte la unidad hasta que alcance la temperatura ambiente.  Al resolver las tareas utilice en los circuitos una tensión de funcionamiento máxima de 25 V AC.  Establezca las conexiones únicamente si no está conectada la tensión.  Separe las conexiones eléctricas únicamente tras haber desconectado la tensión.  Utilizar únicamente cables eléctricos provistos de conectores de seguridad.  Al desconectar los cables, tire únicamente de los conectores de seguridad, nunca de los cables.

VIII

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Equipo didáctico "Sistemas de red y medidas de seguridad" (TP 1111) El equipo didáctico tecnológico TP 1111 incluye una gran cantidad de material didáctico. Esta parte del conjunto didáctico TP 1111 aborda el tema de los fundamentos de las medidas de protección eléctricas. Componentes principales del TP 1111  Unidad de alimentación de red EduTrainer®  Toma de edificios EduTrainer®  Subdistribuidor EduTrainer® Medios El material didáctico del equipo didáctico TP 1111 incluye un manual de trabajo. El manual de trabajo incluye hojas de ejercicios para cada uno de los diez ejercicios. Además incluye las soluciones y un CD-ROM. Junto con el manual se entrega un juego de hojas de ejercicios y de hojas de trabajo correspondientes a cada ejercicio. El equipo didáctico se entrega con hojas de datos correspondientes a los componentes del hardware. Medios Manual de trabajo

Sistemas de red y medidas de seguridad

Programas de estudio digitalizados

Curso a través de la red (WBT): Medidas de seguridad eléctricas

Cuadro general de los medios correspondientes al equipo didáctico TP 1111

El equipo didáctico TP 1111 incluye el software correspondiente al programa de estudio digital "Medidas de protección eléctricas". Este programa didáctico permite iniciarse en el tema de las medidas de seguridad. El alumno aprenderá además todo lo relativo a las disposiciones legales que existen sobre este tema. El material didáctico se ofrece en varios idiomas. Los materiales didácticos disponibles constan en los catálogos y en Internet.

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IX

Objetivos didácticos

        

Ejercicio 1: Mediciones en sistemas de red Conocimiento de redes TN-C. Utilización práctica de una red TN-C. Conocimiento de redes TN-C-S. Utilización práctica de una red TN-C-S. Conocimiento de redes TT. Utilización práctica de una red TT. Conocimiento de redes IT. Utilización práctica de una red IT. Conocimiento de las medidas de protección obligatorias en cada uno de los sistemas.

     

Ejercicio 2: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal Conocimiento de la protección mediante aislamiento de piezas activas. Conocimiento de la protección mediante cubierta o envoltura. Conocimiento de la protección mediante barreras. Conocimiento de la protección mediante distancia de seguridad. Conocimiento de protección adicional mediante interruptor de seguridad RCD. Conocimiento de los diversos tipos de interruptores de seguridad RCD.

          

X

Ejercicio 3: Protección contra descargas eléctricas – Protección en caso de un fallo Conocimiento de tipos de fallos. Conocimiento del significado de impedancias del circuito de defecto y del recorrido de una corriente de defecto. Conocimiento del significado de tensión de defecto y de tensión de contacto máxima admisible. Conocimiento del significado de impedancia del circuito. Protección mediante desconexión automática de la alimentación de corriente en la red TN. Protección mediante desconexión automática de la alimentación de corriente en la red TT. Protección mediante desconexión automática de la alimentación de corriente en la red IT. Protección mediante conductor de unión equipotencial. Protección mediante espacios no conductivos. Protección mediante conductor de unión equipotencial local, sin conexión a tierra. Protección mediante separación de seguridad.

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     

        

Ejercicio 4: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal y en caso de un fallo Conocimiento del significado de SELV. Configuración de un circuito de corriente eléctrica SELV. Aplicación práctica de circuitos SELV. Conocimiento del significado de PELV. Configuración de un circuito de corriente eléctrica PELV. Aplicación práctica de circuitos PELV.

Ejercicio 5: Proyecto: entrega de una instalación doméstica a un cliente Procedimiento al controlar las medidas de protección según IEC 60364-6. Procedimiento al efectuar un control visual de las instalaciones. Procedimiento al controlar el funcionamiento de las instalaciones. Conocimiento de los esquemas de distribución y de la utilización de aparatos de medición. Procedimiento al realizar las mediciones necesarias. Redacción de las actas de control y del informe de entrega de una instalación eléctrica. Localización y eliminación de fallos en circuitos de tomas de corriente CEE. Localización y eliminación de fallos en circuitos de tomas de corriente con puesta a tierra (CEE 7/4, tipo F). Localización y eliminación de fallos en circuitos de lámparas.

Equipo didáctico El equipo didáctico de sistemas de red (TP 1111) incluye los componentes necesarios para alcanzar los objetivos didácticos definidos. Para efectuar el montaje de los circuitos y evaluarlos se necesitan adicionalmente dos multímetros digitales y cables de seguridad de laboratorio.

Equipo didáctico "Sistemas de red y medidas de seguridad", referencia 571824 Componente

N° de

Cantidad

referencia Unidad de alimentación de red EduTrainer®

571825

1

Toma de edificios EduTrainer®

571826

1

Subdistribuidor EduTrainer®

571827

1

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XI

Informaciones para el instructor Objetivos didácticos La meta didáctica general del presente manual consiste en que los estudiantes sean capaces de analizar y evaluar los resultados de las mediciones realizadas en sistemas de red. Según los resultados obtenidos mediante las mediciones deberán determinarse las medidas de seguridad necesarias. La interacción directa entre la teoría y la práctica asegura un rápido y sostenible progreso de los estudios. Los objetivos didácticos concretos e individuales están relacionados con cada ejercicio específico. Duración aproximada El tiempo necesario para desarrollar los ejercicios depende de los conocimientos previos de los alumnos. Para cada ejercicio se necesitarán aproximadamente entre una hora y una hora y media. Componentes del equipo didáctico Los ejercicios y los componentes se corresponden. Para resolver los 5 ejercicios, únicamente se necesitan los componentes del equipo didáctico TP 1111. Las normas En el presente manual de trabajo se aplican las siguientes normas: EN 60617-2 hasta EN 60617-8 Símbolos gráficos para esquemas de distribución EN 81346-2 Sistemas industriales, equipos, máquinas y productos industriales; principios de estructuración e identificaciones de referencia IEC 60364-1 Configuración de equipos de baja tensión: principios básicos, (DIN VDE 0100-100) Definiciones, características generales, términos técnicos IEC 60346-4-41 Configuración de equipos de baja tensión: medidas de protección – (DIN VDE 0100-410) Protección contra descargas eléctricas

Identificaciones utilizadas en el manual de trabajo Los textos con las soluciones y las informaciones complementarias en las representaciones gráficas aparecen en color rojo. Excepción: las indicaciones y las evaluaciones relacionadas con la corriente siempre aparecen de color rojo. Las indicaciones y evaluaciones relacionadas con la tensión siempre aparecen de color azul. Identificaciones utilizadas en la colección de ejercicios Las partes que deben completarse en los textos aparecen marcadas con líneas o con celdas sombreadas en las tablas. Las gráficas que deben completarse están identificadas mediante un fondo matricial. Soluciones Las soluciones que se ofrecen en el presente manual de trabajo se obtuvieron llevando a cabo mediciones de prueba. Por lo tanto, los resultados obtenidos por el instructor pueden ser diferentes.

XII

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Estructura de los ejercicios La estructura metódica es la misma para todos los 5 ejercicios. Los ejercicios están estructurados de la siguiente manera:  Título  Objetivos didácticos  Descripción de la tarea a resolver  Circuito o esquema de instalación  Tarea  Medios auxiliares  Hojas de ejercicios El manual de trabajo contiene las soluciones de las tareas incluidas en la colección de ejercicios.

Contenido del CD-ROM: El manual de trabajo está incluido en el CD-ROM adjunto en forma de archivo de formato pdf. El CD-ROM se incluye en calidad de material didáctico complementario. Estructura del contenido del CD-ROM:  Imágenes  Información sobre productos Imágenes Mediante fotografías y representaciones gráficas se muestran aplicaciones industriales reales. Estas imágenes pueden aprovecharse para entender mejor la tarea a resolver en cada ejercicio. Además, pueden utilizarse para ampliar y completar la presentación de proyectos. Información sobre productos Se ofrecen informaciones del correspondiente fabricante sobre cada uno de los componentes seleccionados. Esta forma de explicar estos componentes tiene la finalidad de demostrar cómo se presentan los componentes en un catálogo industrial. Además, estas páginas incluyen informaciones complementarias sobre los componentes.

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XIII

XIV

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Índice Tareas y soluciones Cuadro general, sistemas de red ______________________________________________________________3 Ejercicio 1: Mediciones en sistemas de red ____________________________________________________5 Cuadro general, protección contra descarga eléctrica ___________________________________________ 29 Ejercicio 2: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal_____ 31 Ejercicio 3: Protección contra descargas eléctricas – Protección en caso de un fallo _________________ 43 Ejercicio 4: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal y en caso de un fallo ____________________________________________________________ 65 Ejercicio 5: Proyecto: entrega de una instalación doméstica a un cliente __________________________ 71

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1

2

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Esquema: sistemas de red

Sistemas de red

Red TN

Red TT

Red IT

T N C S

1

2

3

Sistemas de red. 1: conexión a tierra en la planta energética. 2: Conexión a tierra en el consumidor. 3: Líneas N y PE en el consumidor.

L1

L1

L2

L2

L3

L3 N

PEN

PEN

RB

PE

PEN

RA

PE

RA

Primera letra

Segunda letra

Otras letras adicionales

Conexión a tierra del sistema de alimentación de corriente

Conexión a tierra del cuerpo de aparatos eléctricos

Configuración de las conductores neutros y conductores de protección

T Conexión directa de un punto a tierra.

T

S

Conexión directa del cuerpo a tierra,

Función de protección mediante un

independientemente de la conexión a

conductor neutro o conductor separado de la línea externa conectada a tierra.

tierra de un punto del sistema de alimentación de corriente. I

N

Todas las partes activas separadas de

Conexión eléctrica directa de los cuerpos

tierra o un punto conectado a tierra a través de una alta impedancia.

C

Conductor neutro y conductor protector, con el punto conectado a tierra del sistema combinados con único conductor (PEN). de alimentación de corriente.

Significado de las letras

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3

4

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Ejercicio 1 Mediciones en sistemas de red Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habrá alcanzado las siguientes metas didácticas:  Conocimiento de redes TN-C.  Utilización práctica de una red TN-C.  Conocimiento de redes TN-C-S.  Utilización práctica de una red TN-C-S.  Conocimiento de redes TT.  Utilización práctica de una red TT.  Conocimiento de redes IT.  Utilización práctica de una red IT.  Conocimiento de las medidas de protección obligatorias en cada uno de los sistemas.

Descripción de la tarea a resolver Análisis de diversas redes utilizando los aparatos de medición apropiados. Los esquemas de estas diversas redes se obtienen mediante el accionamiento de conmutadores o cambiando las conexiones en un tablero de alimentación de la red.

Placa de alimentación de la red

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5

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

1. Red TN-C

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Tareas a resolver Configure un esquema de red TN-C en el tablero de conexión de red. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red TN-C. Mida todas las tensiones en la red TN-C utilizando un aparato de medición apropiado. Incluya los valores medidos en la tabla. Evalúe los resultados de la medición. ¿Cuándo se utiliza una red TN-C?

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Punto de toma de un edificio:

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

a) Complete el esquema tal manera que se obtenga una red TN-C. Denomine cada una de las líneas. L1 L2 L3 PEN

M 3

6

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

b) Configuración del circuito de medición

L1 L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

N

PE/PEN

PE/PEN

L1

L2

L2 5

L3

L3 L N PE

L1

L2

L3

N

PE

N

PE

PE

L1

L2

L3

N

PE

kWh

Probe

4

VCC

VCC

VCC

20m

N

1,5Ω

GND

GND

1,5Ω

PE

ZERO

F1

MEMORY

F2

select Var 300 500 mA N PE L 1000 L-NL-PEN-PE

RCD

RLO RE RISO ΔT IΔ

TEST

F3

F4

~

mS VAC mA MΩ TEST

470Ω

1kΩ

2,7kΩ

GND

ZL UL= 50

store

x1/2x1x5 AUTO

ZRZLZS ZERO recall 0 S battery test ! IKRE UN clear UF PSC 180° PEFC IK 1000 RE 2500 VOLTS

47Ω

memory recall

+

V

VDC VAC kDΩ Hz

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice las conexiones L (roja) y PE (verde). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE. •

Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

c)

Mida las tensiones en la red TN-C.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2

400 V

398 V

L1 – L3

400 V

398 V

L2 – L3

400 V

396 V

L1 – PEN

230 V

230,8 V

L2 – PEN

230 V

230,8 V

L3 – PEN

230 V

231,2 V

Tensiones en la red TN-C

d) Evalúe los resultados de la medición. Los valores medidos corresponden a los valores normalizados Las ligeras desviaciones se explican por la variación de las cargas en la red.

e) ¿Qué debe tenerse en cuenta en la práctica al utilizar una red TN-C? En una red TN-C se utiliza un cable PEN que es conductor de protección (PE) y, a la vez, conductor neutro (N). Si la carga varía en los cables externos, fluye una corriente de compensación a través del conductor neutro. Por lo tanto suele haber una tensión entre los cuerpos conductores de los aparatos (conectados al PEN) y la conexión a tierra. Esta tensión es el resultado de la resistencia del conductor y de la corriente, aplicando la ley de Ohm.

8

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

Si en una instalación se interrumpe el cable PEN, se aplica la tensión completa a tierra (es decir, hasta 230 V) en el cuerpo conductor, detrás del punto de interrupción. Únicamente se admite la utilización de redes TN-C si la sección del conductor de neutro es de mínimo 10 mm2 (cobre) o 16 mm2 (aluminio). Esta limitación es necesaria para minimizar la probabilidad de una interrupción del cable PEN.

2. Red TN-C-S

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Tareas a resolver Configure un esquema de red TN-C-S en el tablero de conexión de red. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red TN-C-S. Mida todas las tensiones en la red TN-C-S utilizando un aparato de medición apropiado. Incluya los valores medidos en la tabla. Evalúe los resultados de la medición. ¿Cuándo se utiliza una red TN-C-S?

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Punto de toma de un edificio:

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

a) Complete el esquema tal manera que se obtenga una red TN-C-S. Denomine cada una de las líneas. L1 L2 L3 N PE

M 3

b) Incluya en el siguiente esquema el circuito de defecto en caso de un cortocircuito conductor-masa. IK

L1 L2 L3 N

IK

PEN

PE IK

RB

RA

IK

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

c)

Configuración del circuito de medición

L1 L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

N

PE/PEN

PE/PEN

L1

L2

L2 5

L3

L3 L N PE

L1

L2

L3

N

PE

N

PE

PE

L1

L2

L3

N

PE

kWh

Probe

4

VCC

VCC

VCC

20m

N

1,5Ω

GND

GND

1,5Ω

PE

47Ω

470Ω

1kΩ

2,7kΩ

GND

UL= 50

TEST

ZERO

F1

MEMORY

F2

F3

L-N

N PE L

V

battery test

V

TEST

F4

Hz

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice todas las conexiones (roja, azul y verde). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE, L-N y N-PE. •

Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

d) Mida las tensiones en la red TN-C-S.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2

400 V

398 V

L2 – L3

400 V

396 V

L1 – N

230 V

230,8 V

L2 – N

230 V

230,8 V

L3 – N

230 V

231,2 V

L1 – PE

230 V

230,4 V

L2 – PE

230 V

229,8 V

L3 – PE

230 V

231,6 V

Tensiones en la red TN-C-S

e) Evalúe los resultados de la medición. Los valores medidos corresponden a los valores normalizados, aunque observándose ligeras desviaciones. La tensión entre los conductores externos y el conductor neutro N tiene el mismo valor que la tensión entre los conductores exteriores y el conductor de protección PE. Este resultado es lógico, porque los dos conductores están unidos delante de la separación en conductor neutro y conductor de protección.

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

f)

¿Qué debe tenerse en cuenta en la práctica al utilizar una red TN-C-S? Partiendo del transformador, una red TN-C-S primero es igual a una red TN-C. A partir de un determinado punto (a más tardar a partir del punto en el que se utilizará un cable de sección menor a 10 mm2) el cable PEN se divide en conductor neutro y conductor de protección. Estos conductores se tienden por separado y no deberán volver a unirse. La red TN-C-S es la más difundida en edificios en Alemania. La separación entre el conductor de protección y el conductor neutro se produce en el distribuidor principal del edificio. El cable PEN se separa allí en un conductor PE (función de protección, color verde-amarillo) y en un conductor neutro N (circuito de servicio, color azul claro). El conductor de protección únicamente deberá utilizarse con fines de protección. Establece una conexión entre todos los componentes, cuerpos conductores, etc. y el punto centro de estrella (punto neutro) del transformador.

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13

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

3. Red TT Tareas a resolver Configure un esquema de red TT en el tablero de conexión de red. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red TT. Mida todas las tensiones en la red TT utilizando un aparato de medición apropiado. Incluya los valores medidos en la tabla. Evalúe los resultados de la medición. ¿Cuándo se utiliza una red TT? ¿Por qué es obligatorio el uso de un disyuntor (RCD, protección frente a corriente de defecto) en una red TT? 8. Analice la relación entre la tensión de contacto, resistencia de conexión a tierra y corriente de defecto.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos

14

Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Punto de toma de un edificio:

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

Información ¡En una red TT es obligatorio el uso de un disyuntor (RCD, protección frente a corriente de defecto)!

L1 L2 L3 N

RCD

RCD

RCD L1 L2 L3 N PE

M

RB

RA

RA

RA

Conexión de las unidades consumidoras a través de interruptores RCD en una red TT

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15

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

a) Complete el esquema tal manera que se obtenga una red TT. Denomine cada una de las líneas. L1 L2 L3 N

RCD

RCD

M 3

b) Configuración del circuito de medición

L1 L1

L1

L1

L2

L2

L2

L3

L3

N

N

PE/PEN

PE/PEN

L2

5

L3

L3 L N PE

L1

L2

L3

N

PE

N

PE

PE

L1

L2

L3

N

PE

kWh

Probe

4

VCC

VCC

VCC

20m

N

1,5Ω

GND

GND

1,5Ω

PE

ZERO

F1

MEMORY

F2

select Var 300 500 mA N PE L 1000 L-NL-PEN-PE

RCD

RLO RE RISO ΔT IΔ

TEST

F3

F4

16

~

mS VAC mA MΩ TEST

470Ω

1kΩ

2,7kΩ

GND

ZL UL= 50

store

x1/2x1x5 AUTO

ZRZLZS ZERO recall 0 S battery test ! IKRE UN clear UF PSC 180° PEFC IK 1000 RE 2500 VOLTS

47Ω

memory recall

+

V

VDC VAC kDΩ Hz

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice las conexiones L (roja) y N (azul). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE, L-N y N-PE. •

c)

Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

Mida las tensiones en la red TT.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2

400 V

399 V

L2 – L3

400 V

398 V

L3 – L1

400 V

401 V

L1 – N

230 V

230,5 V

L2 – N

230 V

229 V

L3 – N

230 V

230,8 V

Tensiones en la red TT

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17

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

d) Evalúe los resultados de la medición. Los valores medidos corresponden a los valores normalizados, aunque observándose ligeras desviaciones.

e) ¿Qué debe tenerse en cuenta en la práctica al utilizar una red TT? La utilización de redes TT con disyuntores RCD (protección frente a corriente de defecto) es obligatoria, entre otros, en el sector agrario y horticultor, así como en obras de construcción. El uso de redes TT también es obligatorio en distribuidores móviles (por ejemplo, en equipos móviles utilizados en obras de construcción pasajeras, en kioscos de ferias, etc.).

f)

¿Por qué es obligatorio el uso de un disyuntor (RCD, protección frente a corriente de defecto) en una red TT? La resistencia de la conexión a tierra debe ser tan pequeña que en caso de surgir un fallo no se supere la tensión de contacto máxima admitida y, además, que se active el interruptor diferencial. Si se utilizan fusibles o disyuntores y si la corriente nominal es superior a 6 A, se obtienen valores de resistencia de la conexión a tierra tan pequeños que resultan inviables económicamente. Si la corriente nominal de defecto del RCD es de 30 mA y si la tensión de contacto máxima admisible es de 50 V, la resistencia de conexión a tierra puede ser de 1665 . Si se reduce a la mitad la tensión de contacto máxima admisible (es decir, a 25 V), la resistencia de conexión a tierra también se reduce a la mitad (es decir, a 832 ). UL  RA  I A

Por lo tanto, RA es: RA 

UL IA

UL= Tensión de contacto máxima admisible RA= Resistencia de conexión a tierra IA= Corriente nominal de defecto del RCD

18

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

g) En la siguiente tabla se muestran los resultados de la medición de la corriente defecto correspondiente a diversos valores de la resistencia de conexión a tierra. Recurriendo a los valores, calcule las tensiones de contacto. Resistencia de conexión a tierra

Corriente de defecto

Tensión de contacto

1 k

0,21 A

210 V

400 

0,48 A

192 V

200 

0,82 A

164 V

100 

1,42 A

142 V

40 

2,15 A

86 V

20 

2,5 A

50V

h) Evalúe los resultados de la medición. Cuanto menor es la resistencia de conexión a tierra, tanto mayor es la corriente de defecto. Aplicando la ley de Ohm, si aumenta la corriente de defecto, también aumenta la tensión de contacto. Si no se tiene en cuenta la impedancia del circuito de defecto, se obtienen tensiones de contacto superiores a la máxima admisible. Considerando las tensiones de contacto, la resistencia de conexión a tierra debería ser inferior a 20 . Si las resistencias de conexión a tierra deben ser inferiores a 20 , es muy complicado cumplir esta condición con electrodos individuales. Si la tensión de contacto máxima admisible es de 25 V, es casi imposible obtener la resistencia de conexión a tierra mediante electrodos individuales. Para cumplir con la condición de desconexión en caso de un fallo, se utilizan disyuntores por corriente diferencial (RCD). Estos RCD se utilizan cuando no es posible alcanzar las resistencias de conexión a tierra exigidas.

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19

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

4. Red IT Tareas a resolver 1. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red IT. 2. Configure un esquema de red IT utilizando el borne de conexión a la red y el borne de red aislada de tierra . 3. Utilizando el polímetro, mida las tensiones en el circuito IT y apunte los resultados en la tabla. 4. Evalúe los resultados de la medición. 5. La denominación del transformador utilizado en el tablero IT es Dyn 5. Explique esta denominación. 6. ¿Cuándo y dónde se utiliza una red IT? 7. ¿Por qué es obligatorio el uso de un sistema de control de aislamiento en una red IT? 8. Describa el funcionamiento del equipo de control permanente de aislamiento. 9. Ponga en funcionamiento la red IT. Ajuste en el equipo de control del aislamiento un valor de respuesta de aproximadamente 60 k. Establezca una conexión a tierra a través del potenciómetro (500 k) y ajuste diversas resistencias (500 k, 200 k, 100 k, 50 k) con el ohmniómetro. Describa cómo reacciona el equipo de control del aislamiento. 10. Para la desconexión en la red IT se utilizan dos RCD (30 mA, 300 mA). Amplíe la red IT agregando las dos placas RCD. Utilizando el potenciómetro (500 k), simule en el RCD de 300 mA una conexión a tierra desde L1 hacia PE (fallo 1). Reponga la señal acústica y simule detrás del RCD de 30 mA una conexión a tierra desde L2 hacia PE (fallo 2). Describa cómo reacciona el equipo de control del aislamiento. 11. Considerando la norma IEC, ¿qué debe tenerse en cuenta al controlar una red IT?

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos

20

Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Red IT

1

Placa RCD (300 mA, 30 mA)

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

¡Atención! La red IT no tiene conexión entre los conductores activos y las partes conectadas a tierra. Los cuerpos de los equipos eléctricos están conectados a tierra. En una red IT es obligatorio el uso de un sistema de control de aislamiento.

a) Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red IT. Denomine cada una de las líneas. L1 L2 L3 N

Z<

RCD

M 3 RA

RA

RA

Z: Impedancia

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21

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

b) Configure un esquema de red IT utilizando el tablero de conexión a la red y el borne de red aislada de tierra.

L1 L1

L1

L1

L2

L2

L2

L3

L3

L2

ON AL

Test

L3 RAL

L3

Reset

N

N

5

4

PE/PEN

PE

N

VCC

L1

L2

L3

VCC

VCC 10kW

500kW

+

N

1,5W

1,5Ω

GND

GND

GND

PE

1,5W

ZERO

F1

MEMORY

F2

select Var 300 500 mA N PE L 1000 L-NL-PEN-PE

RCD

RLO RE RISO ΔT IΔ

ZL UL= 50 mS VAC mA MΩ

store

TEST

F3

F4

x1/2x1x5 AUTO

ZRZLZS ZERO recall 0 S battery test ! IKRE UN clear UF PSC 180° PEFC IK 1000 RE 2500 VOLTS

~

TEST

memory recall

+

V

VDC VAC kDΩ Hz

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice todas las conexiones (roja, azul y verde). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE, L-N y N-PE. •

22

Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

c)

Utilizando el polímetro, mida las tensiones en el circuito IT y apunte los resultados en la tabla.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2

400V

410V

L2 – L3

400V

410V

L3 – L1

400V

410V

L1 – N

230V

236V

L2 – N

230V

236V

L3 – N

230V

236V

L1 – PE

0V

No mensurable

L2 – PE

0V

No mensurable

L3 – PE

0V

No mensurable

Tensiones en la red IT

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23

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

d) Evalúe los resultados de la medición. Los valores medidos corresponden a los valores normalizados, aunque observándose ligeras desviaciones. Los valores son algo mayores porque se midieron sin aplicar carga en el transformador. Entre los conductores externos se aplica una tensión de 400 V. Entre los conductores exteriores y el conductor neutro se aplica una tensión de 230 V. Las tensiones corresponden a las de una red de distribución de corriente trifásica. Considerando que en una red IT todos los conductores activos están aislados de tierra, no hay tensión mensurable entre los conductores externos y tierra. ¡En una red IT, ningún punto de la red debe estar conectado directamente a tierra!

e) La denominación del transformador utilizado en el tablero para la red aislada de tierra (IT) es Dyn 5. Explique esta denominación. La denominación indica que se trata de un transformador de corriente trifásica. Cada transformador tiene una bobina de alta tensión y otra de baja tensión. Letra D: La bobina de alta tensión está conectada en triángulo. Letra y: La bobina de baja tensión está conectada en estrella. Letra n: El conductor neutro parte de la bobina de baja tensión. Número 5: La tensión de la bobina de alta tensión se adelanta en 5 x 30° a la tensión de la bobina de baja tensión.

f)

¿Cuándo y dónde se utiliza una red IT? En la práctica únicamente se admiten redes IT en instalaciones aisladas con transformador o generador propio. Una red IT es segura a partir del primer fallo, por lo que su fiabilidad es superior. Las redes IT se utilizan en estaciones de cuidados intensivos, quirófanos, zonas protegidas contra explosiones, en la minería y en plantas metalúrgicas. En determinados sectores industriales (por ejemplo, en la industria química) se utilizan redes IT si cabe temer que un fallo en una red TN provocaría daños económicos considerables. También se utilizan redes IT en los equipos (generadores) de bomberos y en los del servicio de salvamento en caso de catástrofes.

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

g) ¿Por qué es obligatorio el uso de un sistema de control de aislamiento en una red IT? Considerando que en una red IT ningún punto de la red debe estar conectado directamente a tierra, no debe haber tensión alguna entre los conductores externos y la conexión a tierra. Cualquier fallo que ocurre en una red IT (conexión a tierra) debe notificarse de inmediato para proceder a su inmediata eliminación. La notificación está a cargo de la unidad de control permanente de aislamiento. La ocurrencia de un segundo fallo provocaría la desconexión inmediata del sistema.

h) Describa el funcionamiento del equipo de control permanente de aislamiento.

Equipo de control permanente de aislamiento

El equipo de control vigila permanentemente la resistencia de aislamiento. El funcionamiento sin fallos se indica con la lámpara de color verde. Es posible regular el umbral de respuesta del equipo. Por ejemplo, puede ajustarse en 50 k. Si la resistencia de aislamiento es menor al valor mínimo de 50 k, se enciende una lámpara de color amarillo y, además, se emite una señal acústica. La señal acústica puede cancelarse. Pero la señal óptica únicamente se puede cancelar después de haber eliminado el fallo. Al surgir un segundo fallo, el equipo se desconecta de inmediato.

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25

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

i)

Funcionamiento del equipo de control del aislamiento. Primero se pone en funcionamiento la red IT. En el equipo de control aislamiento se regula un valor de respuesta de 60 k. A continuación se establece una conexión a tierra con diversas resistencias (utilizando el potenciómetro). Se observa la reacción de la unidad de control de aislamiento. • • • •

Resistencia de 500 k: Resistencia de 200 k: Resistencia de 100 k: Resistencia de 50 k:

Ninguna reacción. Ninguna reacción. Ninguna reacción. La unidad de control de aislamiento emite una señal óptica y otra

acústica, indicando la presencia de un fallo. Si el valor es inferior al valor de respuesta ajustado en el equipo de control de la resistencia, se emite una señal acústica y una señal óptica que indican la existencia de un fallo.

j)

Reacción de la red IT con fallo 1 y con fallo 2 Para la desconexión en la red se utilizan dos RCD (30 mA, 300 mA). Ajuste en el equipo de control de aislamiento: 50 k. En el RCD de 300 mA se simula una conexión a tierra (L1 hacia PE a través del potenciómetro (fallo 1)). La unidad de control de aislamiento emite una señal óptica y otra acústica, indicando la presencia de un fallo. El RCD de 300 mA no se desconecta. A continuación se cancela la señal acústica y se simula un segundo fallo en el RCD de 30 mA (L2 hacia PE (fallo 2)). El RCD de 30 mA desconecta el equipo; el RCD de 300 mA se mantiene activado.

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

k) Considerando la norma IEC, ¿qué debe tenerse en cuenta al controlar por primera vez una red IT? 1. Control visual Verificar el estado general de las instalaciones, comprobar el conductor de equipotencialidad de toma de tierra, tipos de potencia y la denominación de hilos, controlar si el tipo de protección es suficiente, comprobar la documentación técnica. 2. Control visual y ejecución de pruebas Conexiones de cables, conductor de unión equipotencial principal (barra principal de conexión a tierra), conductor de equipotencialidad adicional. 3. Medición de la resistencia de aislamiento. ¿Es posible prescindir de la repetición de la medición? Medición sin unidad de control del aislamiento. 4. Medición o cálculo de la corriente de fuga. Corriente de fuga del conductor, de las unidades consumidoras. Suma de todas las corrientes de fuga. 5. Medición de la resistencia de conexión a tierra. 6. Medición o cálculo de la tensión de contacto con fallo 1. 7. Medición para comprobar el funcionamiento del sistema de protección (desconexión al ocurrir el segundo fallo). 8. Comprobación del equipo de control permanente del aislamiento y del funcionamiento del interruptor diferencial RCD. 9. Evaluación de los resultados. Redacción de la documentación técnica

Importante Disposiciones contenidas en la norma IEC sobre control de aislamiento: • IEC 60364-1: Protección contra contacto indirecto, con desconexión y notificación • IEC 60364-7-710: Seguridad eléctrica en espacios de uso médico

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27

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

28

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Índice Ejercicios y hojas de trabajo Cuadro general, sistemas de red ______________________________________________________________3 Ejercicio 1: Mediciones en sistemas de red ____________________________________________________5 Cuadro general, protección contra descarga eléctrica ___________________________________________ 29 Ejercicio 2: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal_____ 31 Ejercicio 3: Protección contra descargas eléctricas – Protección en caso de un fallo _________________ 43 Ejercicio 4: Protección contra descargas eléctricas – Protección durante el funcionamiento normal y en caso de un fallo ____________________________________________________________ 65 Ejercicio 5: Proyecto: entrega de una instalación doméstica a un cliente __________________________ 71

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1

2

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Esquema: sistemas de red

Sistemas de red

Red TN

Red TT

Red IT

T N C S

1

2

3

Sistemas de red. 1: conexión a tierra en la planta energética. 2: Conexión a tierra en el consumidor. 3: Líneas N y PE en el consumidor.

L1

L1

L2

L2

L3

L3 N

PEN

PEN

RB

PE

PEN

RA

PE

RA

Primera letra

Segunda letra

Otras letras adicionales

Conexión a tierra del sistema de alimentación de corriente

Conexión a tierra del cuerpo de aparatos eléctricos

Configuración de las conductores neutros y conductores de protección

T Conexión directa de un punto a tierra.

T

S

Conexión directa del cuerpo a tierra,

Función de protección mediante un

independientemente de la conexión a

conductor neutro o conductor separado de la línea externa conectada a tierra.

tierra de un punto del sistema de alimentación de corriente. I

N

Todas las partes activas separadas de

Conexión eléctrica directa de los cuerpos

tierra o un punto conectado a tierra a través de una alta impedancia.

C

Conductor neutro y conductor protector, con el punto conectado a tierra del sistema combinados con único conductor (PEN). de alimentación de corriente.

Significado de las letras

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3

4

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Ejercicio 1 Mediciones en sistemas de red Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habrá alcanzado las siguientes metas didácticas:  Conocimiento de redes TN-C.  Utilización práctica de una red TN-C.  Conocimiento de redes TN-C-S.  Utilización práctica de una red TN-C-S.  Conocimiento de redes TT.  Utilización práctica de una red TT.  Conocimiento de redes IT.  Utilización práctica de una red IT.  Conocimiento de las medidas de protección obligatorias en cada uno de los sistemas.

Descripción de la tarea a resolver Análisis de diversas redes utilizando los aparatos de medición apropiados. Los esquemas de estas diversas redes se obtienen mediante el accionamiento de conmutadores o cambiando las conexiones en un tablero de alimentación de la red.

Placa de alimentación de la red

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5

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

1. Red TN-C

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Tareas a resolver Configure un esquema de red TN-C en el tablero de conexión de red. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red TN-C. Mida todas las tensiones en la red TN-C utilizando un aparato de medición apropiado. Incluya los valores medidos en la tabla. Evalúe los resultados de la medición. ¿Cuándo se utiliza una red TN-C?

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Punto de toma de un edificio:

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

a) Complete el esquema tal manera que se obtenga una red TN-C. Denomine cada una de las líneas.

M 3

6

Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

b) Configuración del circuito de medición

L1 L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

N

PE/PEN

PE/PEN

L1

L2

L2 5

L3

L3 L N PE

L1

L2

L3

N

PE

N

PE

PE

L1

L2

L3

N

PE

kWh

Probe

4

VCC

VCC

VCC

20m

N

1,5Ω

GND

GND

1,5Ω

PE

ZERO

F1

MEMORY

F2

select Var 300 500 mA N PE L 1000 L-NL-PEN-PE

RCD

RLO RE RISO ΔT IΔ

TEST

F3

F4

~

mS VAC mA MΩ TEST

470Ω

1kΩ

2,7kΩ

GND

ZL UL= 50

store

x1/2x1x5 AUTO

ZRZLZS ZERO recall 0 S battery test ! IKRE UN clear UF PSC 180° PEFC IK 1000 RE 2500 VOLTS

47Ω

memory recall

+

V

VDC VAC kDΩ Hz

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice las conexiones L (roja) y PE (verde). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE. •

Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

7

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

c)

Mida las tensiones en la red TN-C.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2 L1 – L3 L2 – L3 L1 – PEN L2 – PEN L3 – PEN

Tensiones en la red TN-C

d) Evalúe los resultados de la medición.

e) ¿Qué debe tenerse en cuenta en la práctica al utilizar una red TN-C?

8

Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

2. Red TN-C-S

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Tareas a resolver Configure un esquema de red TN-C-S en el tablero de conexión de red. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red TN-C-S. Mida todas las tensiones en la red TN-C-S utilizando un aparato de medición apropiado. Incluya los valores medidos en la tabla. Evalúe los resultados de la medición. ¿Cuándo se utiliza una red TN-C-S?

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Punto de toma de un edificio:

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

9

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

a) Complete el esquema tal manera que se obtenga una red TN-C-S. Denomine cada una de las líneas.

M 3

b) Incluya en el siguiente esquema el circuito de defecto en caso de un cortocircuito conductor-masa.

L1 L2 L3 N PEN

RB

10

PE

RA

Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

c)

Configuración del circuito de medición

L1 L1

L1

L2

L2

L3

L3

N

N

PE/PEN

PE/PEN

L1

L2

L2 5

L3

L3 L N PE

L1

L2

L3

N

PE

N

PE

PE

L1

L2

L3

N

PE

kWh

Probe

4

VCC

VCC

VCC

20m

N

1,5Ω

GND

GND

1,5Ω

PE

47Ω

470Ω

1kΩ

2,7kΩ

GND

UL= 50

TEST

ZERO

F1

MEMORY

F2

F3

N PE L

L-N

V

battery test

V

TEST

F4

Hz

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice todas las conexiones (roja, azul y verde). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE, L-N y N-PE. •

Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

11

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

d) Mida las tensiones en la red TN-C-S.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2 L2 – L3 L1 – N L2 – N L3 – N L1 – PE L2 – PE L3 – PE

Tensiones en la red TN-C-S

e) Evalúe los resultados de la medición.

12

Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

f)

¿Qué debe tenerse en cuenta en la práctica al utilizar una red TN-C-S?

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

13

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

3. Red TT Tareas a resolver Configure un esquema de red TT en el tablero de conexión de red. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red TT. Mida todas las tensiones en la red TT utilizando un aparato de medición apropiado. Incluya los valores medidos en la tabla. Evalúe los resultados de la medición. ¿Cuándo se utiliza una red TT? ¿Por qué es obligatorio el uso de un disyuntor (RCD, protección frente a corriente de defecto) en una red TT? 8. Analice la relación entre la tensión de contacto, resistencia de conexión a tierra y corriente de defecto.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos

14

Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Punto de toma de un edificio:

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

Información ¡En una red TT es obligatorio el uso de un disyuntor (RCD, protección frente a corriente de defecto)!

L1 L2 L3 N

RCD

RCD

RCD L1 L2 L3 N PE

M

RB

RA

RA

RA

Conexión de las unidades consumidoras a través de interruptores RCD en una red TT

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15

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

a) Complete el esquema tal manera que se obtenga una red TT. Denomine cada una de las líneas.

M 3

b) Configuración del circuito de medición

L1 L1

L1

L1

L2

L2

L2

L3

L3

N

N

PE/PEN

PE/PEN

L2

5

L3

L3 L N PE

L1

L2

L3

N

PE

N

PE

PE

L1

L2

L3

N

PE

kWh

Probe

4

VCC

VCC

VCC

20m

N

1,5Ω

GND

GND

1,5Ω

PE

ZERO

F1

MEMORY

F2

select Var 300 500 mA N PE L 1000 L-NL-PEN-PE

RCD

RLO RE RISO ΔT IΔ

TEST

mS VAC mA MΩ

F4

16

x1/2x1x5 AUTO

ZRZLZS ZERO recall 0 S battery test ! IKRE UN clear UF PSC 180° PEFC IK 1000 RE 2500 VOLTS

~

TEST

470Ω

1kΩ

2,7kΩ

GND

ZL UL= 50

store

F3

47Ω

memory recall

+

V

VDC VAC kDΩ Hz

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice las conexiones L (roja) y N (azul). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE, L-N y N-PE. •

c)

Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

Mida las tensiones en la red TT.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2 L2 – L3 L3 – L1 L1 – N L2 – N L3 – N

Tensiones en la red TT

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17

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

d) Evalúe los resultados de la medición.

e) ¿Qué debe tenerse en cuenta en la práctica al utilizar una red TT?

f)

18

¿Por qué es obligatorio el uso de un disyuntor (RCD, protección frente a corriente de defecto) en una red TT?

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

g) En la siguiente tabla se muestran los resultados de la medición de la corriente defecto correspondiente a diversos valores de la resistencia de conexión a tierra. Recurriendo a los valores, calcule las tensiones de contacto. Resistencia de conexión a tierra

Corriente de defecto

1 k

0,21 A

400 

0,48 A

200 

0,82 A

100 

1,42 A

40 

2,15 A

20 

2,5 A

Tensión de contacto

h) Evalúe los resultados de la medición.

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19

Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

4. Red IT Tareas a resolver 1. Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red IT. 2. Configure un esquema de red IT utilizando el borne de conexión a la red y el borne de red aislada de tierra . 3. Utilizando el polímetro, mida las tensiones en el circuito IT y apunte los resultados en la tabla. 4. Evalúe los resultados de la medición. 5. La denominación del transformador utilizado en el tablero IT es Dyn 5. Explique esta denominación. 6. ¿Cuándo y dónde se utiliza una red IT? 7. ¿Por qué es obligatorio el uso de un sistema de control de aislamiento en una red IT? 8. Describa el funcionamiento del equipo de control permanente de aislamiento. 9. Ponga en funcionamiento la red IT. Ajuste en el equipo de control del aislamiento un valor de respuesta de aproximadamente 60 k. Establezca una conexión a tierra a través del potenciómetro (500 k) y ajuste diversas resistencias (500 k, 200 k, 100 k, 50 k) con el ohmniómetro. Describa cómo reacciona el equipo de control del aislamiento. 10. Para la desconexión en la red IT se utilizan dos RCD (30 mA, 300 mA). Amplíe la red IT agregando las dos placas RCD. Utilizando el potenciómetro (500 k), simule en el RCD de 300 mA una conexión a tierra desde L1 hacia PE (fallo 1). Reponga la señal acústica y simule detrás del RCD de 30 mA una conexión a tierra desde L2 hacia PE (fallo 2). Describa cómo reacciona el equipo de control del aislamiento. 11. Considerando la norma IEC, ¿qué debe tenerse en cuenta al controlar una red IT?

   

Material didáctico y medios de trabajo Libros de texto técnicos, tablas con datos técnicos Instrucciones de utilización Hojas de datos Internet

Cuadro general de equipos

20

Cantidad

Componente

1

Unidad de alimentación de red

1

Red IT

1

Placa RCD (300 mA, 30 mA)

1

Aparato de medición apropiado (por ejemplo, medidor múltiple)

2

Cables de laboratorio de seguridad

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

¡Atención! La red IT no tiene conexión entre los conductores activos y las partes conectadas a tierra. Los cuerpos de los equipos eléctricos están conectados a tierra. En una red IT es obligatorio el uso de un sistema de control de aislamiento.

a) Complete el esquema de la hoja de trabajo de tal manera que se obtenga una red IT. Denomine cada una de las líneas.

Z<

M 3

Z: Impedancia

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

b) Configure un esquema de red IT utilizando el tablero de conexión a la red y el borne de red aislada de tierra.

L1 L1

L1

L1

L2

L2

L2

L3

L3

L2

ON AL

Test

L3 RAL

L3

Reset

N

N

5

4

PE/PEN

PE

N

VCC

L1

L2

L3

VCC

VCC 10kW

500kW

+

N

1,5W

1,5Ω

GND

GND

GND

PE

1,5W

ZERO

F1

MEMORY

F2

select Var 300 500 mA N PE L 1000 L-NL-PEN-PE

RCD

RLO RE RISO ΔT IΔ

ZL UL= 50 mS VAC mA MΩ

store

TEST

F3

F4

x1/2x1x5 AUTO

ZRZLZS ZERO recall 0 S battery test ! IKRE UN clear UF PSC 180° PEFC IK 1000 RE 2500 VOLTS

~

TEST

memory recall

+

V

VDC VAC kDΩ Hz

Ejecución de la medición. Medición de tensión y frecuencia 1. Coloque el selector giratorio en la posición V. 2.

Para realizar esta medición, utilice todas las conexiones (roja, azul y verde). Utilice cables de seguridad de laboratorio. • La indicación primaria (superior) indica la tensión alterna. • La indicación secundaria (inferior) muestra la frecuencia de la red eléctrica. • Pulse F1 para cambiar la indicación de tensión a L-PE, L-N y N-PE. •

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Cambie las conexiones de los cables de seguridad de laboratorio para realizar las mediciones exigidas en este caso.

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

c)

Utilizando el polímetro, mida las tensiones en el circuito IT y apunte los resultados en la tabla.

¡Atención! Al efectuar las mediciones se trabaja con la tensión de la red. Conecte todos los cables antes de conectar la alimentación de la red.

Conductor

Valores normalizados

Valores de medición

L1 – L2 L2 – L3 L3 – L1 L1 – N L2 – N L3 – N L1 – PE L2 – PE L3 – PE

Tensiones en la red IT

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

d) Evalúe los resultados de la medición.

e) La denominación del transformador utilizado en el tablero para la red aislada de tierra (IT) es Dyn 5. Explique esta denominación.

f)

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¿Cuándo y dónde se utiliza una red IT?

Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

g) ¿Por qué es obligatorio el uso de un sistema de control de aislamiento en una red IT?

h) Describa el funcionamiento del equipo de control permanente de aislamiento.

Equipo de control permanente de aislamiento

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

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i)

Funcionamiento del equipo de control del aislamiento.

j)

Reacción de la red IT con fallo 1 y con fallo 2

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

k) Considerando la norma IEC, ¿qué debe tenerse en cuenta al controlar por primera vez una red IT?

Importante Disposiciones contenidas en la norma IEC sobre control de aislamiento: • IEC 60364-1: Protección contra contacto indirecto, con desconexión y notificación • IEC 60364-7-710: Seguridad eléctrica en espacios de uso médico

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Ejercicio 1 – Mediciones en sistemas de red

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