UD2 Protección de las instalaciónes ETI PDF

CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS U.T.2 Medios, Equipos y Técnicas de Seguridad. U.T. 2.1 PROTECCIÓN DE LAS INSTALACIONES Indice: 1. introducción.........

CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS U.T.2 Medios, Equipos y Técnicas de Seguridad. U.T. 2.1 PROTECCIÓN DE LAS INSTALACIONES Indice: 1. introducción................................................................................................................ 2 2. Características de las instalaciones eléctricas........................................................ 2 2.1. Tensiones y frecuencias................................................................................. 2 2.2. Tipos de suministros.................................................................................................. 3 3. Puesta a tierra (itc bt 18)............................................................................................ 3 3.1. Partes de una puesta a tierra......................................................................... 4 3.2. Elementos a conectar a tierra......................................................................... 5 3.3. Ejecución de las tierras.................................................................................. 6 4. Regímenes de neutro................................................................................................. 8 4.1. Esquema TT (neutro a tierra, masas a tierra)................................................. 9 4.2. Esquema TN (neutro a tierra, masas a neutro).............................................. 9 4.3. Esquema IT (neutro aislado, masas a tierra)................................................ 10 5. Protección de las instalaciones eléctricas............................................................. 10 5.1. Sección y aislamiento de conductores......................................................... 11 6. Aislamiento de los receptores................................................................................. 13 7. Protección de sobretensiones (ITC BT 23)............................................................. 13 8. Protección de sobreintensidades (itc bt 22).......................................................... 16 8.1. Fusibles........................................................................................................ 16 8.2. Magnetotérmicos:......................................................................................... 17 9. Envolventes.............................................................................................................. 19 10. Medidas en la verificación de las instalaciones eléctricas................................... 21 11. Problemas................................................................................................................. 29 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS 1. INTRODUCCIÓN Las instalaciones eléctricas se clasifican según la tensión en alta y Baja tensión. Baja tensión es la que es inferior a 1000V en corriente alterna y 1500V en corriente continua. Las instalaciones en baja tensión se regulan por el Reglamento Electrotécnico en Baja Tensión (REBT), según el RD 842/2002. Las instalaciones de alta tensión se regulan por el Reglamento sobre Centrales y Centros de Transformación RD 3275/1982 y por el Reglamento de Líneas Aéreas de Alta Tensión RD 223/2008. En este tema veremos las características de las líneas de baja tensión, en cuanto a la prevención de riesgos eléctricos, haciendo continuas referencias al REBT. 2. CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2.1. Tensiones y frecuencias El REBT en su artículo 4 establece lo siguiente: A efectos de aplicación de las prescripciones del presente Reglamento, las instalaciones eléctricas de baja tensión se clasifican, según las tensiones nominales que se les asignen, en la forma siguiente: Corriente alterna Corriente continua (Valor eficaz) (Valor medio aritmético) Muy baja tensión Un  50V Un  75V Tensión usual 50 < Un 500V 75 < Un  750V Tensión especial 500 < Un  1000V 750 < Un  1500V 2. Las tensiones nominales usualmente utilizadas en las distribuciones de corriente alterna serán: a) 230 V entre fases para las redes trifásicas de tres conductores. b) 230 V entre fase y neutro, y 400 V entre fases, para las redes trifásicas de 4 conductores, 3. Cuando en las instalaciones no pueda utilizarse alguna de las tensiones normalizadas en este Reglamento, porque deban conectarse a o derivar de otra instalación con tensión diferente, se condicionará su inscripción a que la nueva instalación pueda ser utilizada en el futuro con la tensión normalizada que pueda preverse. 4. La frecuencia empleada en la red será de 50 Hz. 5. Podrán utilizarse otras tensiones y frecuencias, previa autorización motivada del órgano competente de la Administración Pública, cuando se justifique ante el mismo su necesidad, no se produzcan perturbaciones significativas en el funcionamiento de otras instalaciones y no se menoscabe el nivel de seguridad para las personas y los bienes Pag. 2 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS 2.2. Tipos de suministros El REBT en su artículo 10 establece lo siguiente: los suministros se clasifican en normales y complementarios. A) Suministros normales son los efectuados a cada abonado por una sola empresa distribuidora por la totalidad de la potencia contratada por el mismo y con un solo punto de entrega de la energía. B) Suministros complementarios o de seguridad son los que, a efectos de seguridad y continuidad de suministro, complementan a un suministro normal. Estos suministros podrán realizarse por dos empresas diferentes o por la misma empresa, cuando se disponga, en el lugar de utilización de la energía, de medios de transporte y distribución independientes, o por el usuario mediante medios de producción propios. Se considera suministro complementario aquel que, aun partiendo del mismo transformador, dispone de línea de distribución independiente del suministro normal desde su mismo origen en baja tensión. Se clasifican en suministro de socorro, suministro de reserva y suministro duplicado: a) Suministro de socorro es el que está limitado a una potencia receptora mínima equivalente al 15 por 100 del total contratado para el suministro normal. b) Suministro de reserva es el dedicado a mantener un servicio restringido de los elementos de funcionamiento indispensables de la instalación receptora, con una potencia mínima del 25 por 100 de la potencia total contratada para el suministro normal. c) Suministro duplicado es el que es capaz de mantener un servicio mayor del 50 por 100 de la potencia total contratada para el suministro normal. Ejemplos de suministro complementario: En el dibujo de la izquierda se contrata a dos compañías, además se dispone de un Sistema de Alimentación Ininterrumpida (S.A.I,) compuesto por baterías. En el dibujo de la derecha, en vez de baterías se dispone de un grupo electrógeno. El suministro complementario es obligatorio en locales de pública concurrencia, en hospitales, rascacielos, etc. 3. PUESTA A TIERRA (ITC BT 18) Una puesta a tierra comprende toda ligación metálica directa, sin fusible ni protección alguna, de sección suficiente, entre determinados elementos o partes de una instalación y un electrodo o grupos de electrodos, enterrados en el suelo. Pag. 3 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS El objeto de la puesta a tierra es limitar la tensión que con respecto a tierra pueda presentarse en un momento dado en las masas de la instalación y asegurar la actuación de las protecciones. Una puesta a tierra tiene como objeto derivar las posibles corrientes que se pudieran producir entre conductores activos y masa o las descargas atmosféricas, de forma que una persona no sufra una descarga peligrosa por tocar una masa metálica en la que pueda haber una derivación por contacto accidental o por fallo de aislamiento. 3.1. Partes de una puesta a tierra Se distinguen las siguientes partes: Conductores de protección: Son los que unen las masas de la instalación con la línea de tierra, a través de las tomas de corriente. La sección de los conductores es igual a la sección de las fases. Pag. 4 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS Línea secundaria de tierra: une los conductores de protección de un cuadro de protección de una vivienda con la centralización de contadores. Su sección es igual a la de los conductores de fase si ésta es menor o igual a 16mm2. A partir de 35mm2 puede ser la mitad Línea principal de tierra: Une las líneas secundarias y va al punto de puesta a tierra, en una centralización de contadores. Línea de enlace con tierra: Une el punto de puesta a tierra con los electrodos enterrados en el suelo. Se realiza con conductor de cobre desnudo. Electrodos: Normalmente se clavan picas de 1 a 2 metros en el suelo, unidas entre sí mediante un conductor de cobre desnudo. A este punto también se une la línea de tierra del pararrayos si lo hubiera, además de las tierras de las masas metálicas como tuberías, estructura del ascensor, etc. 3.2. Elementos a conectar a tierra Pag. 5 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS 3.3. Ejecución de las tierras Existen diferentes formas de realizar la puesta a tierra: - Mediante un conductor enterrado. - Mediante un conductor enterrado y una o varias picas. Las picas pueden estar alineadas o formando un cuadrado o rectángulo. Se recomienda que la separación de las picas será al menos el doble de la profundidad de las mismas. - Mediante una placa metálica enterrada. - Mediante una malla metálica enterrada. Conociendo la resistividad del terreno se pueden calcular los valores de la resistencia de tierra que se van a obtener, a partir de las fórmulas siguientes:  Picas R  n.l Siendo: 2. Conductores R  l - R la resistencia obtenida  - ρ la resistividad del terreno en Ω.m R  0 ,8. Placas profundas n. p Placas - n el número de picas o placas  R  1, 6. Placas superficiales - p el perímetro de las placas n. p - S la superficie de la malla   R  - l la longitud de los conductores de la Mallas S l 4. malla.  La resistividad del terreno es la resistencia que presenta un cubo de tierra de 1 metro de lado La resistividad se mide en .m. En un conductor se utiliza .mm2/m., en el cubo sería .m2/m., que es lo mismo que .m. Si se combinan unas con otras, la resistencia del conjunto se obtendrá haciendo la resistencia equivalente en paralelo de las que formen la red de tierras. La resistividad del terreno depende de la cantidad de materia orgánica que contenga y de la humedad. Un terreno fértil y húmedo es mejor que uno pedregoso y seco. La resistividad varía desde unos pocos .m. hasta miles de .m. Un terreno normal tiene de 100 a 400 ohmios por metro. Pag. 6 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS Ejemplos: 1) Calcular el valor de la resistencia a obtener con 3 picas de 1,5m alineadas separadas 3m y conductor desnudo de 35mm2. El valor de la resistividad es de 150 Ω.m. 2) Hallar el valor de la resistencia de tierra que presenta una placa metálica de 1x0,5 metros, sabiendo que la resistividad del terreno es de 220 Ω.m. 3) Hallar el valor de la resistencia de tierra de un mallazo electrosoldado de 25*25 cm formado por varillas de 10mm2 si las dimensiones del mismo son 2x 1metros y la resistividad del terreno es de 400 Ω.m. 4) Determinar el número de picas de 2 m necesarias para un edificio con pararrayos (resistencia deseada 15 Ω), en terreno de arena arcillosa (ρ < 500 Ωꞏm) y con una longitud en planta del anillo enterrado de L = 43 m. Pag. 7 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS La puesta a tierra tiene como objeto limitar la tensión que con respecto a tierra pudieran tener las masas de la instalación, a 50V para locales secos y a 24V para locales húmedos. En las viviendas se considera el baño como local húmedo. Si el diferencial es de 30mA, la resistencia de tierra debería ser V 24 Rt    800 . Este valor se considera alto y el la práctica debe ser menor de 37, sobre I 0 , 03 todo si lleva pararrayos. 4. REGÍMENES DE NEUTRO De acuerdo con la ITC BT-08 del REBT, para la determinación de las características de las medidas de protección contra choques eléctricos en caso de defecto (contactos indirectos) y contra sobreintensidades, asÍ como de las especificaciones de la aparamenta encargada de tales funciones, será preciso tener en cuenta el esquema de distribución empleado. La elección de uno de los tres tipos de esquemas debe realizarse en función de las características técnicas y económicas de la instalación, sin embargo, será preciso tener en cuenta los siguientes principios: a) Las redes de distribución pública deben tener el esquema TT, por prescripción reglamentaria. b) En las instalaciones con centro de transformación de abonado, se podrá elegir cualquier sistema. c) Se podrá establecer un sistema IT a partir de una red de distribución pública, si se utilizan transformadores adecuados, con secundario aislado de tierra. Los esquemas de distribución se establecen en función de las conexiones a tierra de la red de distribución o de la alimentación, por un lado, Y de las masas de la instalación receptora, por otro. La denominación se realiza con un código de letras con el significado siguiente: Primera letra: Se refiere a la situación de la alimentación con respecto a tierra. T = Neutro conectado a tierra. I = Neutro aislado de tierra o unido a través de impedancia. Segunda letra: Se refiere a la situación de las masas de la instalación receptora con respecto a tierra. T = Masas conectadas directamente a tierra. N = Masas conectadas directamente a neutro. Otras letras (eventuales): Se refieren a la situación relativa del conductor neutro y del conductor de protección. S = Las funciones de neutro y de protección, aseguradas por conductores separados. C = las funciones de neutro y de protección, combinadas en un solo conductor (conductor CPN). Pag. 8 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS 4.1. Esquema TT (neutro a tierra, masas a tierra) Neutro Tierra Masas Tierra El neutro del secundario del transformador y las masas de la instalación se conectan a tierra. La protección de las personas se realiza con el empleo de diferenciales. Tiene el inconveniente de que si ocurre un defecto (derivación), se corta el suministro, al abrir el diferencial. 4.2. Esquema TN (neutro a tierra, masas a neutro) Neutro Tierra Masas Neutro Se utiliza en instalaciones donde las derivaciones son frecuentes y dan problemas. Las derivaciones se protegen mediante fusibles o magnetotérmicos, ya que un defecto une una fase con el neutro y es como un cortocircuito. Existen tres variantes Esquema TN-C: El neutro y la tierra son comunes, el mismo conductor. Esquema TN-S El neutro y la tierra son comunes en el origen pero están separados Pag. 9 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS Esquema TN-C/S CEs una combinación de los dos anteriores. 4.3. Esquema IT (neutro aislado, masas a tierra) Neutro Aislado o inpedancia Masas Tierra Se utiliza donde el corte del suministro por un fallo de aislamiento puede ser muy grave, por ejemplo en los quirófanos, donde la persona que es intervenida podría morir. Si existe un defecto, un medidor de aislamiento lo detecta y manda una señal para que se repare, antes de que pueda aparecer un segundo defecto. Las personas están protegidas, al no cerrarse el circuito por tierra. Pag. 10 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS 5. PROTECCIÓN DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS 5.1. Sección y aislamiento de conductores Los conductores eléctricos están formados por hilos metálicos de cobre o de aluminio, recubiertos por una o más capas de aislante. En las canalizaciones interiores se usan conductores de cobre, por ser más flexible (se puedes pasar más fácilmente por los tubos) y por necesitar menos sección para la misma demanda de potencia, por ser mejor conductor que el aluminio. En canalizaciones exteriores, aéreas o subterráneas, se utiliza el aluminio, que aunque es más rígido y necesite más sección, es más barato que el cobre. Básicamente se utilizan tres tipos de aislantes: PVC (Policloruro de vinilo). Es una goma flexible que aguanta temperaturas hasta 70ºC sin degradarse. Se llama termoplástico. XLPE Polietileno reticulado o EPR (Etileno Propileno) Es una goma más dura, que aguanta temperaturas de hasta 90ºC sin degradarse. Se llaman termoestables. Libres de halógenos. Son unos tipos de plásticos que en caso de quemarse no se propaga la llama y sacan poco humo. Se utilizan en determinadas instalaciones donde un incendio en los conductores podría generar humos negros tóxicos que pondrían en peligro a las personas por la falta de visibilidad y por la toxicidad. Los conductores se identifican por los colores de los aislamientos. Negro, Marrón o Gris para las fases, Azul para el neutro y amarillo+ verde para el de tierra. En los cables viene referenciada su designación. Un ejemplo sería la siguiente: Pag. 11 CIP ETI G.S. ENERGÍAS RENOVABLES PREVENCION DE RIESGOS ELÉCTRICOS La elección de la sección de un conductor se realiza mirando dos aspectos: - Por criterios de caída de tensión: El reglamento establece las caídas de tensión admisibles en los conductores en función del tipo de instalación donde vayan a ir colocados. Al circular una corriente por el conductor, se produce una caída de tensión ∆u=I.R. Esta caída de tensión no debe superar un cierto valor. - Por criterios térmicos: Al circular una corriente por el conductor, se produce calor por efecto Joule. Q=I2.R.t. Este calor puede hacer que el cable se caliente tanto que se funda el aislante. Para comprobar que el conductor soporta la intensidad que circula (Ib), se miran unas tablas para ver la intensidad admisible (Iz). Se debe cumplir que Ib