Disyuntores

DISYUNTORES
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Descripción del sistema
Funcionamiento
Efectos y consecuencias en el cuerpo humano (el porque de los 30 mseg)
Análisis eléctrico
Pruebas, verificaciones y mto.
Recomendaciones
Protección diferencial
Este informe esta destinado a conocer y analizar el funcionamiento de los disyuntores
monofasicos o trifasicos con capacidad hasta 63 A.
Los disyuntores hasta dicha capacidad, actúan abriendo el circuito de alimentación
eléctrica en un tiempo de 30 mS cuando la corriente de diferencia entre el o los positivos
y el negativo o neutro, llega aprox. a los 30 mA. La diferencia de corriente se establece
cuando por algún motivo hay un retorno a través del circuito "tierra", al transformador
que alimenta el sistema de distribución. Por una cuestión de seguridad a nivel mundial, se
adopto poner el centro estrella del transformador a tierra por la razón que si alguna fase
por falla de aislacion tomara contacto con las estructuras de edificios, construcciones etc.
no seria detectado y podría permanecer en esa situación, entonces el potencial entre las
construcciones y cualquiera de las otras dos fases llegaría según los sistemas empleados a
380 , 440 o 660 V. Debido esta medida de seguridad, en circuitos de distribución
la tensión fase a tierra en nuestro país es de 220 V.
Accidentes por Electrocución
Lugares de ocurrencia de los accidentes por electrocución:
50 %
Casas de familia
Riesgo Eléctrico
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25 %
Industrias
?
25 %
Otros lugares
Funcionamiento (información Siemens, Ing. Gustavo Berdazco)
En este caso hablaremos del 5SM de Siemens, que se compone de un transformador
de intensidad, del disparador y del trinquete con sus contactos. A través del transformador
de intens., deben pasar todos lo conductores portadores de corrientes y también el neutro.
En una instalación sin defecto, la suma de las corrientes entrantes es igual a la suma de
las corrientes salientes (Ley de Kirchhoff).
Cuando por alguna causa una persona hace contacto con un cable con energía protegido
por el disyuntor, recibe una descarga eléctrica, esta corriente llamada de derivación o
defecto es sensada por el transformador de intensidad quien da la orden de apertura del
circuito de alimentación. Esto se cumple en un tiempo max. de 30 mseg. según las
prescripciones VDE 0664, su desconexión se establece entre 0.5 y 1 x Ifn, es decir entre
15 y 30 mA .
Los interruptores 5SM con intensidad nominal de 25 y 40 A, poseen una capacidad de
ruptura de 800 A, que supera ampliamente los valores exigidos por VDE 0664 y sus
contactos ofrecen seguridad contra soldaduras por cargas inductivas (esto puede
provocar retardos en la desconexión), y garantiza 20.000 cambios de posición en
servicio con carga nominal.
3) Tiempo:
• Umbral Absoluto de Tiempo: Es el tiempo máximo que puede
soportar una persona , sin peligro, el paso una corriente de
cualquier intensidad en baja tensión.
Si trabajamos a una frecuencia de 50 Hz el período será:
T = 1 / f = 1 / 50 Hz = 0,020 seg.
La experiencia indica que para t <= 0,025 seg. no hay riesgo
de fibrilación.
Riesgo Eléctrico
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Efectos y consecuencias (Electromedicina, Dr. Carlos Del Aguila 2da. edición 1993)
La corriente eléctrica es capaz de producir un estado de impotencia muscular a pesar de
que el sujeto expuesto no pierde ni la lucidez ni la volición. Sencillamente todos sus
músculos esqueléticos se tetanizan y como consecuencia , no existe una reacción neta de
rechazo puesto que son estimulados a la vez los músculos agonistas y los antagonistas.
La causa mas común de muerte por fallas o accidentes es la afectación del sistema de
"marcapasos" del corazón con producción de fibrilacion ventricular. Una descarga directa
sobre el corazón de unos 300 uA que abarque los 40 mS anteriores al vértice de la onda T
producirá la fibrilacion ventricular.
La frecuencia mas peligrosa es la de 50 a 60 hz, porque es la que menos nivel de
corriente necesita para producir la fibrilacion.
Observando en un electrocardiograma, la actividad eléctrica cardiaca tiene un lapso
vulnerable durante el cual una descarga eléctrica desencadenaría una grave fibrilacion
ventricular. El lapso esta señalado y corresponde a los 40 mseg anteriores al pico de la
onda T
Para una mejor interpretación del electrocardiograma (ECG) presentado, hay que
tomar en cuenta que 1 mV provoca una deflexión vertical de 10 mm o 10 cuadraditos en
el papel termografico, cada cuadradito en el eje horizontal corresponde a un tiempo de 40
mseg , por lo que el ejemplo tiene una pulsación aprox. de 75 por minuto.
En el presente gráfico de un ECG normal, encontramos la onda P (indica contracción
auricular normal), el complejo QRS (indica contracción ventricular normal) y la onda T
(indica repolarizacion ventricular normal, un pequeño nivel de tensión para reordenar las
células de los ventrículos después de la relajación que sobrevino al completar la
contracción) y la onda U (no siempre aparece en los ECG normales).
El siguiente ECG, esta tomado a un caso de fibrilacion ventricular.
Observamos que es imposible determinar alguna onda o complejo asociado dada la
gran irregularidad del trazado, a los fines prácticos sobreviene un paro cardiaco ya que
hemodinamicamente implica una insuficiencia total para impulsar la sangre hacia las
arterias. Esta anarquía de los músculos cardiacos es irreversible por si sola, y por una
cuestión de tiempo, la desfibrilacion solamente es efectiva cuando el fenómeno ocurre en
la sala de operaciones con equipamiento y personal entrenado.
Limites de desprendimiento !!! según IEC 479, la corriente de perdida de control
motor, bajo la cual un individuo es ya incapaz de actuar por si solo para apartarse del
punto de contacto con la corriente es el siguiente ; hasta 10 mA se soltó el 99.5 % , entre
10 y 15 mA el 50 %, y entre 15 y 25 mA el 0.5 %
Análisis eléctrico
Para el análisis tomaremos los siguientes valores :
4) Resistencia del Cuerpo Humano al Paso de la Corriente:
Considerando esta repartición de
resisitividades en el cuerpo,
tenemos:
80 Ω
• Resistencia entre mano y mano:
Rmm = 460 + 460 + 80 x 250 =
80 + 250
Rmm = 980,60 ≅ 1.000 Ω
• Resistencia entre mano y pie:
460 Ω
125 Ω
460 Ω
125 Ω
15 Ω
840 Ω
840 Ω
Rmp=460+205x125+15+840x840
205+125
840+840
Rmp = 972,65 ≅ 1.000 Ω
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Tensión de servicio = 220 v ca , RH = 1000 ohm , HZ = 50 (100 semiciclos de 10 mseg
c/u)
Gráficamente podemos representar y comparar los tiempos de crecimiento de la tensión
de línea, crecimiento de la corriente de perdida y tiempo de accionamiento del disyuntor.
10
1er
20
2do
30 mseg
3er
+ 220 v
3
+ 110
2
+ 30
1
tiempo
en mseg.
A
B
C
- 110
- 220 v
En el tiempo A el sistema detecta la perdida y comienza la apertura de los contactos
principales de alimentación, esto se efectivizara en la zona B - C en que la tensión caerá a
cero. Es decir dentro de los 30 mseg.
En el 1er. semiciclo vemos el punto 1, la corriente de derivación o defecto es de 30 mA,
en 2 es de 110 mA y en 3 es de 220 mA , luego decrecerá conjuntamente con la onda de
tensión.
En el 2do y 3er. semiciclo la tensión y la corriente subirán ídem al 1er., hasta que llegue
la apertura.
Conclusión del gráfico 1) en el 1er. 2do y 3er semiciclo la corriente de perdida crece
directamente proporcional a la onda de tensión. El disyuntor no puede limitarla o fijar
un max., de manera que esta corriente esta limitada por la resistencia (RH) de la
persona o instalaciones afectadas + retorno de tierra + resistencia del centro estrella
del transformador. Las corrientes de defecto no siempre son bajas, en ocaciones
pueden alcanzar valores de corrientes de cortocircuito y es por ello que el poder de
corte del interruptor debe ser tal de poder interrumpir dichas corrientes.
2) desde la detección hasta el corte efectivo, la persona esta afectada por tres
semiciclos.
3) el verdadero salvavidas lo constituye el tiempo de accionamiento y corte.
Pruebas, verificaciones y mto.
Los disyuntores de fabrica traen por norma, un pulsador de prueba constituido por una
resistencia que asemeja una perdida de 30 mA. y se recomienda una prueba al mes. Es
aconsejable que las cargas inductivas estén corregidas en su factor de potencia a fin de
evitar que la fuerza contraelectromotriz produzca arcos al abrir los contactos .
El lugar de instalación deberá estar libre de polvo/tierra, humedad , calor y vibraciones
que afecten el libre movimiento de sus piezas y que puedan ocasionar un retraso en la
apertura de los contactos.
El tiempo de apertura, se prueba con instrumental dedicado.
Las instalaciones y equipos conectados en tomas corrientes deberán observar una
correcta puesta a tierra. La norma NEMA, establece para la conexión de fichatomacorriente común de tres patas planas, una fuerza de desconexión de 700 gr. (233
gr.por pata). Esto es a fin de asegurar que el contacto de tierra no se afloje o desconecte
con el peso del cable o cordón que cuelgue del toma.
Recomendaciones
El disyuntor es la ultima barrera entre la vida y la muerte, hay que evitar tener que
utilizarla, no obstante se deberá observar todas las recomendaciones a fin de asegurar que
esa barrera existe.
Instalar solamente disyuntores de marcas reconocidas a nivel mundial y amparadas por
ISO 9000.
La carga no deberá superar la capacidad indicada en el frente del disyuntor.
Complementariamente las llaves termomagneticas/fusibles de protección contra
cortocircuitos, deberán tener un valor de corte que no supere el valor del disyuntor.
Los fabricantes recomiendan una prueba mensual , además se verificara la temperatura
de trabajo, tiempo de accionamiento y los circuitos de puesta a tierra.
Jorge Testarmata
Octubre 2000