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Protecciones diferenciales clase A

Las instalaciones eléctricas están sometidas a varios factores de riesgo para las personas y los bienes. Uno de ellos es la falla de aislación, o lo que denominamos vulgarmente “la puesta a masa de un conductor activo”. Esta falla, según sea el sistema de puesta a tierra de la instalación, deberá despejarse de distintas formas. En Argentina, el sistema generalizado de puesta a tierra de una instalación eléctrica convencional es el TT. En este sistema las masas de los receptores que son conductores deben ser puestos a tierra. Para ellos la instalación está preparada con los tomacorrientes que poseen tres accesos para conectar un ficha con espigas planas, dos de ellas para la tensión de alimentación del receptor (fase y neutro) y el tercer acceso para la puesta a tierra. El cable destinado a tal fin es de color verde/amarillo y está conectado a una jabalina u otro elemento dispersor enterrado en un medio conductor. El objetivo de la puesta a tierra es que ante una falla de estas características el camino de circulación de la corriente de falla sea más fácil por allí que a través de la impedancia del cuerpo de un ser vivo al tocar la masa y estar en contacto a su vez con la tierra. Para reducir más la posibilidad de accidente en este tipo de fallas, se incluyen en este tipo de circuitos las denominadas “protecciones diferenciales” (ID).
Una protección diferencial detecta una diferencia de intensidad de corriente entre el conductor de fase y el conductor de neutro cuando hay una fuga a tierra.
Es muy importante, entonces, que estos aparatos actúen siempre que se produzca una anomalía de corriente de fuga a tierra. Para ello la norma determina cuáles son las condiciones de actuación y de no actuación de los mismos.
Además de la característica de disparo ante una corriente de fuga que está determinada por la sensibilidad o corriente de disparo diferencial del ID, es necesario tener en cuenta la adaptación del mismo a las condiciones del circuito, que en las instalaciones actuales se vuelve un factor crítico, ya que la influencia de las cargas con componentes electrónicos provocan distorsiones que en muchos casos pueden provocar el cegamiento de la protección o su disparo intempestivo.
La norma constructiva de estos aparatos (IEC 61008) menciona dos clases de ID para considerar al tipo de cargas, clase AC y clase A. En este artículo nos referiremos especialmente a este aspecto.

Las clases en los ID

Los aparatos deben ser identificados en su frente con la clase de disparo a la que responden. Esa identificación se evidencia con un ícono de una onda senoidal para los clase A, o uno de dos ondas, una senoidal y una pulsante para los clase AC.
Clase AC: es el ID estándar, detecta fugas de corriente alterna por fallas a tierra.
Clase A: es el ID que permite detectar corrientes de fuga alternas o pulsantes con o sin componente continua.

Comportamiento de un ID estándar ante ciertos receptores

Un ID clase AC, cuyo funcionamiento es correcto con corriente alterna senoidal a 50 – 60 Hz, es insensible a una corriente de defecto con componente continua. El fallo en el disparo de este tipo de ID en el caso mencionado da como consecuencia el peligro para las personas e instalaciones (electrocución o incendio). Los circuitos que provocan esta respuesta anómala en los ID clase AC son los siguientes:

  • Corrientes de fuga de alta frecuencia: Las corrientes de fuga de alta frecuencia débiles se superponen a la corriente de fuga normal a 50 Hz, aumentando su valor eficaz. El ID puede disparar antes.
  • Puntas de corriente transitorias de maniobra: Producidas debido a varias causas posibles, como disparo de protecciones termomagnéticas, fusión de un fusible, arco eléctrico provocado por motores, contactores. Los balastos convencionales provocan disparos a causa de su corriente de inserción.
  • Sobretensiones atmosféricas: La caída de rayos cerca de una instalación eléctrica.
Comportamiento eléctrico de los receptores Aplicaciones Consecuencias para un ID estándar Riesgo Solución
Corrientes de fuga permanentes a 50 Hz Instalaciones con computadoras, impresoras, aparatos electrónicos de oficina, hornos de microondas, audio y video, etc. Disparo intempestivo del diferencial Pérdida de continuiudad de servicio Protección diferencial clase A

Protección diferencial clase A HI con filtros electrónicos (si los receptores no cuentan con filtros antiparásitos)
Corrientes de fuga permanentes a alta frecuencia Iluminación fluorescente con balasto electrónico, reguladores de intensidad luminosa Disparo intempestivo del diferencial

No disparo del diferencial
Pérdida de continuidad de servicio

La seguridad de las personas no está asegurada
Corrientes de fuga permanentes con componente continua Variadores de velocidad, ascensores, electrónica de potencia
Receptores y fenómenos que generan puntas de corriente Conmutaciones en la red de baja tensión, arranque de motores o descargas atmosféricas Disparo intempestivo del diferencial Pérdida de continuidad de servicio

Efectos correctivos a estas anomalías de funcionamiento

Para minimizar estos efectos de disparos intempestivos o cegado de los ID la Directiva Europea de Compatibilidad electromagnética sugiere la incorporación de filtros antiparásitos en los receptores.
Los diferenciales tipo AC no solo no detectan fugas a tierra con componente continua, sino que además dichas corrientes pueden llegar a bloquear el diferencial si su sentido es contrario al de actuación del relé. Un diferencial tipo A evita este tipo de bloqueo.
Algunos de los receptores corrientes que provocan este tipo de perturbaciones son los lavarropas, accionamientos con variadores de velocidad o arranques suaves, dimmers, balastos electrónicos, etc.

Los ID clase A poseen la capacidad de responder efectivamente a estas situaciones utilizando un núcleo magnético especial.
Además, en ciertas condiciones puede ser necesario mejorar su capacidad de respuesta, y se le incorporan filtros electrónicos, son los denominados “ID clase A HI”, que permiten evitar el cegado a altas frecuencias que puede ocurrir en algunas situaciones.
Los receptores electrónicos que hoy son parte de nuestra vida diaria, tanto en el hogar como en el trabajo, hacen que, para asegurar una buena protección contra contactos directos, la mejor protección deferencial sea la de clase A.
En la tabla observamos las cada vez más frecuentes aplicaciones que provocan consecuencias de gravedad en los inmuebles domiciliarios o de gran afluencia de público cuando poseen protecciones diferenciales inadecuadas.

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