Protecciones eléctricas

1
1. Sistemas de protección eléctrica


Son los medios para proteger de los riesgos eléctricos:
caídas, electrocución, incendios, explosiones, deterioro
o destrucción instalaciones eléctricas.
Las protecciones eléctricas protegen a los usuarios,
instalaciones y a todo los que les rodea, de los efectos
que puedan provocar funcionamientos anómalos.
2
1.1. Contacto directo e indirecto

En las redes eléctricas de distribución pública, se
emplean el sistema TT: Neutro puesto a tierra en el
centro de transformación y masas de los receptores
puestos a tierra.
Sistema TT
3
Contacto directo

Se produce cuando una persona toca directamente las
partes activas de la instalación eléctrica, entendiéndose
como tales aquellas que están bajo tensión
(conductores, bornes, etc.)
4
Defecto de aislamiento

Un
defecto
de
aislamiento en un receptor
se produce cuando uno de
los conductores activos se
pone en contacto con el
chasis
metálico
del
receptor, quedado este
bajo tensión, con el
consiguiente peligro para
las personas que entren
en
contacto
con
el
receptor.
Defecto de aislamiento.
5
Contacto indirecto

Se produce cuando una persona toca la masa de un
receptor en el cual se ha producido un defecto o fallo de
aislamiento (este fallo se conoce como derivación a
masa.
6
Fuga a tierra

Se denomina fuga a tierra a aquella corriente que bien
por un contacto humano directo, indirecto sobre una
parte en tensión, o bien a través de los conductores de
protección, se deriva a tierra.
Contacto Directo.
Contacto indirecto.
7
1.2. Protección frente a contactos
directos e indirectos

Protección frente a contactos directos (ITC-BT 24):
 Protección
por aislamiento de las partes activas.
 Protección por medio de barreras o envolventes.
 Protección por medio de obstáculos.
 Protección por puesta fuera de alcance por
alejamiento.
 Protección complementaria por dispositivos de
corriente diferencial residual (Interruptor diferencial).
8

Protección frente a contactos indirectos (ITC-BT 24):
 Protección
por empleo de equipos de la clase II o por
aislamiento equivalente.
 Protección en los locales o emplazamientos no
conductores.
 Protección mediante conexiones equipotenciales
locales no conectadas a tierra.
 Protección por separación eléctrica.
 Dispositivos de protección por corriente diferencialresidual (I. diferenciales)
9
1.3. Sobreintensidad



Es la elevación de la intensidad que circula por un
conductor por encima del valor que éste puede soportar.
Las sobreintensidades pueden deteriorar conductores,
provocar incendios y destruir dispositivos eléctricos.
Existen tres tipos de sobreintensidades:
 Sobrecarga.
 Cortocircuito.
 Por
descarga eléctrica atmosférica.
10
Sobrecarga


Una sobrecarga es un aumento del consumo de
corriente que sobrepasa a la corriente nominal del
circuito, pudiendo dar lugar a calentamiento de
conductores y deterioro de equipos.
Se deben al gran consumo de uno o varios aparatos
conectados a la línea.
11
Cortocircuito

Un cortocircuito es un contacto directo entre fases,
entre fase y neutro o entre fase y masa conductora que
desencadena un brutal aumento de la corriente que
puede alcanzar un valor de 100 veces la intensidad
nominal de un circuito, pudiendo dañar equipos y
conductores
12
Sobreintensidad por descargas
atmosféricas

La tensión elevada que provoca un rayo o un defecto en
una línea trifásica puede llegar a producir intensidades
muy elevadas.
13
1.4. Protección contra sobreintensidades

En instalaciones eléctricas interiores los dispositivos de
protección contra sobreintensidades más usados son:


Interruptores automáticos.
Fusibles.
14
2. Fusibles


Un fusible es un dispositivo de protección con capacidad de cortar
por sí sólo, las sobrecargas y los cortocircuitos cuando la corriente
que circula excede a la permitida.
Las partes de un fusible son:


El Cuerpo: Es el armazón o esqueleto del fusible (cerámica, vidrio).
El material de relleno. Se suele utilizar arena de cuarzo. Usado para apagar el
arco eléctrico en el momento de la fusión.
 Los contactos del cartucho fusible. Permiten una conexión eléctrica entre el
cartucho fusible y las bases fusibles o portafusibles.
 El elemento de fusión. Está constituido por una cinta de plata o de cobre. Será el
que tras su fusión interrumpa el circuito eléctrico.
 Indicador de fusión y percutor. Indicadores de que el fusible se ha fundido.
Percutor
Componentes de un fusible.
Fusible con percutor.
15
2.1. Características de un fusible

Intensidad nominal o calibre: Se define como el valor de la
corriente que le atraviesa, a partir del cual se producirá su
fusión.

Poder de Corte: Máxima intensidad eficaz de cortocircuito
que puede cortar en perfectas condiciones. Valores típicos
son: 50 KA, 80 KA, 100 KA, 120 KA, etc.

Tensión asignada (o tensión nominal Vn): Valor máximo
de tensión eficaz para el cual el fusible está diseñado.
Valores típicos son: 125, 250, 380, 500, 660, 690 V.
Curvas de fusión: Definen el tiempo de actuación de un
fusible.

16
Tipos de fusibles
Identificación de Fusibles
1ª Letra
g. Fusibles rápidos de uso general.
a. Fusibles lentos de acompañamiento.
2ª Letra
L: Cables y conductores eléctricos.
M: Aparatos de maniobra (contactores, relés...).
R: Semiconductores (diodos, tiristores...).
Tr: Transformadores.
17
Curvas de fusión

Un fusible de 2A gL, cuando la intensidad que circula
por el es de 10 A tarde en fundirse 0,2 seg.
18
2.3. Clasificación de fusibles y aplicaciones
Tipo Fusible
Aplicaciones
Cilíndrico
Cajas de
protección y
medida,CGP,
cuadros de
distribución para
motores
Botella
(Diazed)
Cuchilla
(NH)
Calibres
hasta
Tallas o
medidas
de 1A a125 A
Longitud x
diámetro
10x38, 14x51,
22x58
Fusibles de
seguridad de
abonados, cuadros
de distribución,
embarrado
centralización de
contadores
De 2 a 100 A
DII, DIII, DIV
DO1, DO2,
DO3
Fusibles de alto
poder de corte
De 4 a 1250 A
00,0,1,2,3,4,4ª
19
Bases portafusibles. Cilíndrico y botella

La base portafusible es el dispositivo que permite la
conexión del fusible al circuito fijo.
20
Bases portafusibles. Cuchilla (NH)
21
Elección de un fusible




1.- Clase de fusible: Elegir el tipo de fusible según aplicación
(gL, aM, aR, etc.).
2.- Tensión asignada (V): Deberá ser => tensión nominal de
la aplicación.
3.- Intensidad nominal o Calibre: Será igual o el
inmediatamente mayor a la corriente de nominal del circuito
(mirar Guía BT 22)
4.- Poder de corte: Deberá ser mayor que la intensidad de
cortocircuito prevista.
22
23
Cuadro de tipos y tamaños de fusibles
24
3. Interruptores magnetotérmicos o automáticos
Un interruptor automático es un dispositivo de protección con
capacidad de cortar por sí solo, las sobrecargas y los cortocircuitos
que se producen en los receptores.

En un CGMP pueden existir tres tipos de Interruptores
automáticos magnetotérmicos:

ICP. Desconecta cuando sobrepasamos la potencia
contratada.
 IGA. Protección general frente a cortocircuitos de todos los
circuitos de la instalación. Además protege frente a sobrecargas
la derivación individual.
 PIA. Protegen a cada uno de los circuitos interiores de la
instalación frente a sobrecargas y cortocircuitos.

25
3.1. Partes de un interruptor automático

Tiene dos mecanismos diferenciados:


Magnético (rápido para cortocircuitos).
Térmico (lento para sobrecargas).
26
3.2. Características

Número de polos.

Tensión asignada (Un): Valor máximo de tensión para
el cual el interruptor magnetotérmico está diseñado. Los
valores normalizados de tensión asignada son: 230 400 – 440 – 500 – 660 V.
27

Intensidad nominal o calibre (In). Valor máximo de
corriente que puede soportar en servicio ininterrumpido un
interruptor magnetotérmico, a partir de la cual abrirá sus
contactos en un tiempo más o menos largo.

Poder de corte asignado (Pdc). Es el valor eficaz de la
corriente máxima que es capaz de interrumpir y eliminar un
interruptor magnetotérmico en un caso de cortocircuito.
Valores normalizados : 1,5 -3- 4,5 - 6- 10-20 KA…..
28

Curva de disparo. Son gráficas proporcionadas por los
fabricantes que determinan el tiempo de actuación de los
interruptores automáticos.
Ejemplo: Interruptor de In= 50 A
Sobrecarga de 2xIn=100 A
Tiempo de Disparo: 8 seg.
Cortocircuito de 70xIn
Tiempo de disparo: 0,005 seg.
Zona de disparo por
sobrecarga: Cuando
I/In≤5. Aquí el interruptor
dispara en un cierto tiempo
gracias a su dispositivo
térmico.
Zona mixta: 5<I/In>10:
Estamos en una banda de
tolerancia en la que podrá
actuar indistintamente el
dispositivo térmico o el
magnético.
Zona de disparo por
cortocircuito: Cuando
I/In≥10. En esta zona el
interruptor dispara en un
tiempo muy pequeño
gracias a su dispositivo
magnético.
29
Curvas de disparo
30
Lectura de las características de un
interruptor automático
C25
Curva C
Calibre 25 A
Fabricante
Tensión
asignada
400 V
Símbolo
Modelo
Poder de
corte
6000 A
(6kA)
31
Formatos de interruptores automáticos
• El interruptor automático modular. Se denomina
modular porque su ancho puede estar constituido por
uno o varios módulos de tamaño estándar, y
normalmente estará fijado sobre carril DIN. Se
fabrican calibres hasta 125 A.
El interruptor automático de
caja moldeada.
• Son
más
modulares.
exigentes
que
los
• Su detección puede ser del tipo
magnetotérmica o del tipo electrónica.
• Se fabrican con poderes de corte Pdc
mayores que los modulares
• Mediante un potenciómetro se les
puede regular la intensidad de disparo
por sobrecarga y la intensidad de
disparo por cortocircuito
• Se fabrica para calibres desde 16 A
hasta 1600 A.
El interruptor automático de
bastidor abierto.
• Es un interruptor automático de altas
prestaciones y para corrientes muy
elevadas por encima de 2000A.
• Tienen unidades de control
electrónicas y con ellas pueden
proteger de: sobrecarga,
cortocircuito, pérdidas a tierra con
retardo ajustable, desequilibrio de
fases, protección contra
sobretemperatura, control de carga,
subvoltaje, sobrevoltaje, voltaje
residual, secuencia de fases.
Pueden medir: corrientes de
fases, neutro y tierra,
Tensiones, Potencias
activa, reactiva y aparente,
Factor de potencia,
Frecuencia, Energía: activa,
reactiva, aparente,
armónicos, etc. Cálculo de
armónicos.
Accesorios de interruptores automáticos
• Contactos auxiliares NA y NC: indican
la posición de “abierto” o “cerrado” del
interruptor automático después de una
maniobra.
• Contacto auxiliar de defecto: indican la
desconexión
por:
Sobrecarga,
Cortocircuito, Defecto diferencial.
• Bobina de emisión: permite la
desconexión a distancia del interruptor
automático asociado.
• Bobina de mínima tensión: desconecta
el interruptor automático asociado cuando
la tensión desciende por debajo de un
valor.
Accesorios de interruptores automáticos
•
Dispositivos de bloqueo: permiten el bloqueo de
la maneta de actuación manual sobre el interruptor
automático.
•
Bloques
de
relés
magnetotérmicos
o
electrónicos: Son bloques que se integran en un
interruptor de caja moldeada para que éste tenga
un calibre determinado para sobrecargas y
cortocircuitos.
•
Bloques diferenciales: Bloques adaptables de
forma lateral o inferior a un interruptor automático,
cuya función es la de proteger de las corrientes
de fugas a tierra.
•
Módulo de detección de sobretensiones:
provoca el disparo del interruptor automático al
detectar una sobretensión permanente entre fase
y neutro debido por ejemplo a un corte en el
conductor neutro.
Elección de un interruptor automático
1.
2.
3.
4.
5.
Número de polos: 1P, 1P+N, 2P, 3P, 3P+N, 4P.
Tensión Asignada: Será igual o mayor que la tensión nominal de la aplicación (230 - 400 –
440 – 500 – 660 V.).
Curva de disparo: B, C, D, Z, ICP-M.
Intensidad nominal In o calibre. Debe cumplir lo siguiente: Is≤In≤Imáx
Siendo:
Is = Intensidad que absorbe el circuito.
Imáx = Intensidad máxima admisible del conductor a instalar.
In= Intensidad nominal o calibre del dispositivo de protección.
Poder de corte: ha de ser mayor que la intensidad de cortocircuito en su punto de instalación.
37
Ejemplo 2. Tenemos un circuito trifásico para resistencias de
calefacción. Tensión 3x400V. Potencia 18 Kw. El circuito está
alimentado por cable multiconductor RV-K 3x10 instalado en superficie
sobre pared. La corriente de cortocircuito en el punto de instalación es
de 3300 A. Elige el PIA que tenemos que utilizar.
Solución:
-
Número de polos: 3P.
Tensión asignada: 400 V.
Curva de disparo: B
Intensidad nominal o calibre:
I
3
P
V cos
18000
3 400
1
26 A
Imax del conductor (modo de Instalación C y XLPE3): Imax=60 A
Intensidad nominal del PIA: In=32 A, que cumple Is≤In≤Imax
- Poder de corte: 4,5 KA.
-
Número de polos: 3P.
Tensión asignada: 400 V.
Curva de disparo: B
Intensidad nominal o calibre: 32 A
Poder de corte: 4,5 KA.
40
41
42
4. Interruptor diferencial

Es un dispositivo cuya misión es:
1. La protección de las personas frente a contactos directos e
indirectos.
2. La protección de las instalaciones contra defectos de
aislamiento.
3. Protección contra riesgos de incendio
Contacto directo
Contacto indirecto
43
Cuando tenemos una línea
trifásica que alimenta a varios
receptores monofásicos, es
necesario buscar el equilibrio (la
misma potencia para cada una
de las fases)
evitando
sobrecargar una de las fases.
En el esquema la fase L1 puede
llegar a hacer disparar el IGA
debido al riesgo de sobrecarga
a
causa
de
una
mala
distribución de cargas
en el sistema trifásico.
44
4.1. Funcionamiento


Cuando se cierra el
circuito a través del
receptor las corrientes
que entran y salen del
diferencial son del mismo
valor. Así el circuito
funciona bien.
Cuando existe una fuga a
tierra, las intensidades de
entrada y retorno son
distintas con lo que se
provoca la apertura del
interruptor diferencial.
45
Ejemplo de derivación a tierra
46
4.2. Características técnicas.
Bipolar
Intensidad nominal o (calibre). Es el valor máximo
de corriente que puede soportar en servicio
ininterrumpido. Valores normalizados son: 10 – 16
- 25 – 32 - 40 – 50 - 63 – 80 – 100 - 125 - 160A.
Sensibilidad (IΔn): Es el valor mínimo de la corriente
de defecto que hace que se dispare el interruptor
diferencial y abra el circuito. Los valores
normalizados son: 10mA, 30mA, 100mA, 300mA,
500 mA, 1A.
Número de polos. Bipolares y tetrapolares.
Tensión asignada. Valor máximo de tensión para el
cual el interruptor diferencial, está diseñado. Valores
normalizados son: 230 - 400 – 440 – 500 – 660 V.
Tetrapolar
Clase de interruptores diferenciales.
ID clase AC.
Asegura la desconexión para corrientes diferenciales alternas
senoidales. Uso general.
ID clase A.
Asegura la desconexión para corrientes diferenciales alternas
senoidales o continuas pulsantes (si existen semiconductores en los receptores, por
ejemplo un ordenador personal, aparatos electrónicos, etc.).
ID clase A superinmunizado. Variante del tipo A . Utilizado cuando se producen
disparos intespestivos del ID: por condiciones atmosféricas extremas, por receptores
generadores de armónicos (muchos equipos informáticos), por corrientes transitorias
de maniobras, numerosos tubos fluorescentes, etc..
Los anteriores puede estar diseñado en las siguientes versiones:
Tipo instantáneo o “no” retardado. Para uso general.
Tipo S o retardado. Durante un tiempo máximo puede detectar una corriente
diferencial de funcionamiento, sin provocar su disparo. (evitan desconexiones no
deseadas, debido a sobretensiones atmosféricas, líneas de gran longitud, etc).
48
SEP
Lectura de características en un
interruptor diferencial
49
Formatos de dispositivos de protección
diferencial.
El interruptor diferencial:
Usos domésticos y análogos
Calibres de hasta 125 A.
El interruptor automático
magnetotérmico-diferencial
monobloque:
Calibres de hasta unos 40 A.
Bloque diferencial adaptable a interruptor automático:
El bloque diferencial no tiene contactos, se
ayuda de los de un interruptor automático
Se fabrican bloques diferenciales
para calibres de hasta 630A
Relé diferencial con detector toroidal de fugas:
• Usado para corrientes
desde decenas a miles de
Amperios.
• Por encima de 800 A es el
único sistema de
protección diferencial.
Ajustes de sensibilidad y
tiempo de selectividad
Interruptores diferenciales en redes de
3x220/127 V


En estas redes el neutro no se
distribuye (tenemos trifásica sin
neutro).
Como no existen Interruptores
diferenciales tripolares, el borne
del neutro se debe puentear a
una de las fases para que
funcione el botón de test.
53
4.3. Protección de diferenciales



Un interruptor diferencial no actúa
cuando hay un cortocircuito o
sobrecarga.
Cuando a través de un interruptor
diferencial circula una corriente por
encima de su calibre, éste se quema.
Un I. diferencial debe estar siempre
asociado
con
un
interruptor
automático o fusible, de forma que el
calibre del diferencial sea de igual
valor o mayor que el interruptor
automático o fusible.
54
Interruptor diferencial de reenganche
automático

Este tipo de interruptor
diferencial desconecta la
alimentación, al igual que
los demás, pero tiene la
particularidad de que una
vez
desaparecida
la
derivación a tierra se
rearma
de
forma
automática
55
Elección de un interruptor diferencial.
1.- Nº de polos: Bipolar o tetrapolar.
2.- Tensión asignada: Será mayor o igual que la tensión nominal de la
aplicación.
3. – Tipo: AC, A, Superinmunizado (instantáneos o retardados S)
3.- Sensibilidad: Se elegirá según las aplicaciones y recomendaciones del
REBT.
4.- Calibre: Será siempre superior a la corriente de los receptores que alimenta.
Su calibre será igual o mayor que el del interruptor automático que lo
protege.
Ejemplo . Elegir un interruptor diferencial en los siguientes casos:
1. Interruptor diferencial para una vivienda que va en serie con un IGA
bipolar de 40 A, tensión 230 V.
2. Interruptor diferencial para una oficina que va en serie con un IGA
tripolar de 63 A, tensión 3x400/230 V.
3 . Interruptor diferencial para un aula de informática que va en serie
con un IGA bipolar de 50 A, tensión 230 V.
57
5. Selectividad

La selectividad es la situación según la cual cuando en
una instalación hay un defecto (cortocircuito,
sobrecarga, fuga tierra) se dispara solo el dispositivo
más próximo al defecto, funcionando el resto de
circuitos.
58
Selectividad de I. Automáticos


La selectividad asegura que se
produzca la apertura del
interruptor automático más
próximo al defecto.
Deberá cumplirse:
1)
2)
InS3<InS2<InS1
Superponiendo curvas: El interruptor
aguas arriba tiene la curva más
exterior que la del interruptor aguas
abajo.
3)
Las curvas no deben cortarse en
ningún punto.
4)
Podemos
utilizar
interruptores
automáticos aguas arriba con retardo.
I. Automático S1
I. Automático S3
59
Selectividad de I. Diferenciales
1. Un defecto en un punto de la instalación, debe disparar
la protección diferencial más cercana al defecto.
2.
Deben colocarse I. diferenciales de baja sensibilidad
(300, 500 mA) aguas arriba e I. diferenciales de mayor
sensibilidad aguas abajo (30 mA).
3. El I. diferencial situado aguas arriba debe ser tipo
selectivo S o retardado, ya que un defecto de corriente
elevado puede disparar a los dos diferenciales.
4 . Cuando tenemos una máquina que no queremos que
deje de funcionar por defectos en otros circuitos
debemos de utilizar para ella un interruptor automático y
un interruptor diferencial exclusivo para ella.
60
6. Protección contra sobretensiones

Las Sobretensiones transitorias.
•
Son elevaciones de corta duración (µs) de la tensión de
alimentación que pueden provocar el deterioro y
destrucción de receptores (informática, TV, centralita
telefónica, electrodomésticos,...).
61
Causas de las sobretensiones transitorias
 Descargas atmosféricas (rayos).
 Conmutaciones en las redes o defectos en las
mismas: desconexión de líneas muy cargadas o
la conexión de potentes motores
62
Limitador de sobretensiones transitorias
(LST)




Existen diferentes tipos según su tecnología:
tipo
varistor,
descargador
de
gas,
descargador de arco.
Todos ellos ofrecen muy alta resistencia en
estado
normal,
aunque
ésta
baja
rápidamente a medida que la tensión
aumenta.
Se conecta el LST entre fase y tierra y entre
neutro y tierra.
Cuando
hay
una
sobretensión
su
impedancia se reduce a valores muy bajos y
la corriente generada se deriva a tierra.
63
Tipos de LST
Tipo 1: Edificios con
pararrayos y zonas
altamente expuestas a
descargas
Tipo II: Instalaciones
alimentadas por líneas
aéreas y zonas
medianamente expuestas
a descargas
Tipo III: Si los equipos
son muy sensibles. Se
instalará lo más cercano
posible del receptor a
proteger.
64
Formatos de LST
Redes
telefónicas
Redes
monofásicas
Redes
trifásicas
65
CGP
kWh
CGP
Situación del LST
Equipo de Medida
Kwh
Kvarh
Control de potencia:
ICP o Maxím etro
Tom a de Tierra
CUADRO DE DISTRIBUCIÓN
Interruptor General
Autom ático
PIA
Interruptor Diferencial
Fuerza
PIA
Tupi
PIA
Taladro
PIA
Cortadora
PIA
Tomas
Varios Usos
Interruptor Diferencial
Alum brado
PIA
Oficina
PIA
Taller
PIA
Escaparate
PIA
Lim itador de
Sobretensiones
Emergencias
66
Situación del LST
67
Elección de un Limitador de sobretensión
1.- Determinar la necesidad de instalar uno o varios LST.
2.- Determinar sus características en catálogos de fabricantes.
LST de
LEGRAND
Sobretensión permanente
• Una sobretensión permanente es toda tensión por encima del 10%
del valor nominal de la red de distribución que se mantienen durante
varios ciclos o de forma permanente.
• Se originan principalmente por: Cortes o defectos de conexión del
neutro en la red de distribución, o por defectos en los centros de
transformación.
Limitador de sobretensión permanente
(LSP)
1. El LSP va acoplado mecánicamente al interruptor general (IGA) o el
interruptor diferencial.
2. El LSP tiene una bobina que mide permanentemente la tensión. Cuando
la tensión es elevada hace actuar al IGA o ID.
Limitador de sobretensiones
permanentes y transitorias
1. Protegen tanto de sobretensiones
transitorias como de permanentes.
2. Cuando hay una sobretensión
permanente produce una fuga a
tierra que hace actuar al interruptor
diferencial.
3. Cuando hay una sobretensión
transitoria
impide
que
los
dispositivos colocados aguas abajo
se deterioren, siguiendo estos
recibiendo alimentación eléctrica.
4. Cuando existe la sobretensión debe
sustituirse un cartucho o cambiar el
limitador.
72
7. Instalaciones de puesta a tierra


Definición: La puesta o conexión a tierra es la unión
eléctrica directa, sin fusibles ni protección alguna, de
una parte del circuito eléctrico (masa metálicas de los
receptores, canalizaciones metálicas de conductores) o
de una parte conductora no perteneciente al mismo
mediante una toma de tierra con un electrodo o grupos
de electrodos enterrados en el suelo.
Objeto: Las puestas a tierra se establecen con objeto
de limitar la tensión que, con respecto a tierra, puedan
presentar las masas metálicas, asegurar la actuación de
las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que
supone una avería en los materiales eléctricos
utilizados.
73
Partes de una puesta a tierra
Partes de una puesta a tierra
El Terreno



Es el encargado de disipar las corrientes de defecto
(fugas) o las de origen atmosférico.
Cada tipo de terreno tiene una resistividad ρ (resistencia
que ofrecen un material al ser atravesado por la corriente
y que se mide en Ωxm).
Cuanto mas resistividad tenga un terreno más electrodos
debemos poner.
76
La toma de tierra. Los Electrodos



La toma de tierra se define como el conjunto de elementos
enterrados en el terreno denominados electrodos.
Los electrodos son los encargados de introducir en el terreno las
corrientes de defecto (fugas a tierra).
Se pueden usar como electrodos:






Barras (picas), tubos;
pletinas,
conductores desnudos;
placas;
anillos o mallas metálicas constituidos por los elementos
anteriores .
armaduras de hormigón enterradas;
Picas

Las Picas son electrodos cilíndricos con alma de acero
recubierta con una capa gruesa de cobre.
 Las picas son de 1, 1.5, 2, 2.5 y 3 metros de longitud.
 Se hincan en el suelo golpeándolas con una masa.
 Cuanto más larga es la pica mejor.
Colocación de picas


La Colocación en profundidad consiste en introducir en el terreno
una pica encima de otra mediante roscado entre ellas. Se emplea
en sitios con poco espacio.
La colocación en paralelo consiste en hincar en el suelo dos o más
picas a una distancia no inferior a dos veces la longitud de la pica
enterrada y posteriormente se unirán mediante un conductor de
cobre desnudo de 35 o 50 mm2 enterrado a una profundidad no
inferior a 50 cm a. Este sistema es más utilizado y fácil de instalar.
Placas
 Suelen
ser de forma cuadrada o
rectangular.
 Las placas más usadas son las
de 0,5m x 1 m.
 Se instalan haciendo un hoy en el
terreno, de forma que el borde
superior de la placa quede como
mínimo a 0,5 m de la superficie
del terreno.
Conductores enterrados horizontalmente
 Consiste
en enterrar un conductor desnudo bajo la
cimentación de los edificios o en zanjas
a una
profundidad de cómo mínimo 0,5 m.
 Los conductores más usados son de cobre desnudo de
sección igual o mayor de 35 mm2, o acero galvanizado
de 95mm2.
 En caso de ser necesario hacer empalmes o unir el
conductor a pilares o vigas del edificio se hará con
soldadura aluminotérmica y abrazaderas de bronce.
Diversos tipos de uniones
http://www.klk.es
82
Bobina de cable desnudo Cu de 35 mm2.
83
Electrodos en viviendas, locales….
 La
ITC-BT-26 aplicable a viviendas, locales
comerciales, oficinas y otros locales , exige que la
toma de tierra se realice en forma de anillo cerrado en
todo el perímetro del edificio al que se conectarán, en
su caso, picas en el terreno cuando se prevea la
necesidad de disminuir la resistencia de tierra.

Este anillo de conductor desnudo se conectará a la
estructura metálica del edificio
85
(GUIA-BT-18)
86
Detalle de conexión de picas a conductor
enterrado
T ERMINAL
SO LDAR AL HIERRO DEL PILAR
LINEA DE RED DE T IERRAS
35mm2.Cu.
1
1
DETALLES DE TOMAS DE TIERRAS
1 UNIO N DE CO NDUCT O RES Y PICA DE T IERRA
PICA DE ACERO CO N CAPA
DE CO BRE DE 15mm.Ø Y
2m. DE LO NG IT UD.
MEDIANT E SO LDADURA ALUMINO T ERMICA
T IPO "C A D W E L D"
87
Conexionado de pica adicional
88
Detalle conexión de conductor desnudo a
estructura metálica de pilares
CONDUCCIÓN ENTERRADA
Arqueta de
conexión
IEP1
Esquema de conexión con los soportes
89
Conexión del conductor a la ferralla de
un pilar
90
Conductores de Tierra ( Línea de enlace
con tierra)

La sección de los conductores de tierra tiene que satisfacer las
prescripciones sobre “Conductores de Protección”.
Sección de los conductores de fase
de la instalación S (mm2)
Sección mínima de los conductores
de protecciónSp (mm2)
S ≤ 16
16 < S ≤ 35
S > 35

Sp = S
Sp = 16
Sp = S/2
Cuando estén enterrados, deberán estar de acuerdo con los valores de la
tabla 1 de la ITC-BT-18.
TIPO
Protegido contra
corrosión*
la
No protegido contra la
corrosión
Protegido mecánicamente
No protegido mecánicamente
Según apartado 3.4
16 mm2 Cobre
16 mm2 Acero Galvanizado
25 mm2 Cobre (la Guia-BT18 dice 35 mm2)
50 mm2 Hierro
•La protección contra la corrosión puede obtenerse mediante una envolvente
• Es recomendable que el conductor de Cu desnudo no sea inferior de 35 mm2 .(Guia- BT18)
Borne principal de tierra o punto de
puesta a tierra


Es un borne al que van
conectados: Los conductores de
tierra, conductores de protección,
conductores
de
unión
equipotencial
principal,
conductores de puesta a tierra
funcional, si son necesarios.
Debe
preverse
sobre
los
conductores
de
tierra,
un
dispositivo que permita medir la
resistencia de la toma de tierra
correspondiente, para ello el borne
de tierra debe ser desmontable.
92

Los puntos de puesta a tierra se situarán:
 En
el local o lugar de la centralización de
contadores, si la hubiere.
 En la base de las estructuras metálicas de los
ascensores y montacargas, si los hubiere.
 En el punto de ubicación de la caja general
de protección.
 Otros que se estimen necesarios
93
Arqueta de puesta a tierra con barra de
separación
ARQUETA DE PUESTA A TIERRA CON BARRA DE SEPARACION
Borna de puesta a tierra
ConductorCu aislado 750V
bajo tubo protector
S>16mm 2
Sección
Sección
94
Tierra en una centralización de contadores
95
Línea principal de tierra. Derivaciones
(ITC-BT 26)
 Une las masas con la puesta a tierra del
edificación.
 En edificios de viviendas irá por la misma
canalización que la Línea General de
alimentación LGA.
 Será de Cu de sección mínima 16 mm2,
para otras secciones se dimensionarán
igual que los conductores de protección.
96
Conductores de protección


Son los conductores (amarillo-verde) de
tierra de la instalación interior que
acompañan a los conductores activos
(fase y neutro) de cada uno de los
circuitos.
Los conductores de protección sirven
para unir eléctricamente las masas de
una instalación a las líneas secundarias
de tierra, y a los elementos metálicos
conductores que puedan existir, como
cañerías, calderas, etc., con el fin de
asegurar la protección contra contactos
indirectos.
Sección de los Conductores de
Protección
 La
sección de los conductores de protección será la
indicada en la tabla 2 de la ITC-BT-18.
Sección de los conductores de fase
de la instalación
S (mm2)
S ≤ 16
16 < S ≤ 35
S > 35
Sección mínima de los conductores
de protección
Sp (mm2)
Sp = S
Sp = 16
Sp = S/2
Puesta a tierra en un edificio
Conductores de equipotencialidad
(consultar ITC-BT27, P2.2)
 Unen




en los cuartos de baño y aseos:
Las canalizaciones metálicas de agua, gas, etc.. Las
canalizaciones de agua casi todas son aislantes, pero como
el agua es conductora debería realizarse alguna conexión
con la grifería.
Canalizaciones metálicas de calefacciones centralizadas y
aires acondicionados (en instalaciones individuales no a
menos que estén conectadas a la estructura del edificio).
Partes metálicas accesibles de la estructura del edificio (las
ventanas y puertas no se considerar partes accesibles a no
ser que estén conectadas a la estructura metálica del
edificio).
Las masas metálicas de los aparatos sanitarios (bañeras,
duchas, mamparas) a menos que se instalen de forma
separada a la estructura metálica del edificio.
Conductores de equipotencialidad
(consultar ITC-BT18)

La unión de estos elementos se hace mediante soldadura
aluminotérmica.

El conductor principal de equipotencialidad debe tener una
sección no inferior a la mitad de la del conductor de protección
de sección mayor de la instalación, con un mínimo de 6 mm2.
Sin embargo, su sección puede ser reducida a 2,5 mm2, si es de
cobre.
Barra para conexión
equipotencial en
cuartos de baño
Conexión equipotencial bañera
102
Resistencia d e la toma de tierra

El terreno tiene una resistividad, o sea la resistencia que ofrece a
ser atravesado por una corriente eléctrica.

La resistividad del terreno depende de los materiales que lo formen
y se mide en ohmios por metro (Ω . m).

El buen contacto de un electrodo con el terreno permite el paso de
la corriente eléctrica, mientras que un mal contacto lo dificulta.

Al valor que define la mayor o menor dificultad para el paso de la
corriente se le denomina Resistencia de paso a tierra (R), se miden
en ohmios e interesa que su valor sea el menor posible.

La GUIA- BT-26 del ministerio de Ciencia y Tecnología,
recomienda:


R
R
15 ohmios en edificios con pararrayos.
37 ohmios en edificios sin pararrayos.
Cálculo de la puesta a tierra
 La
ITC-BT-26 aplicable a viviendas, locales
comerciales, oficinas y otros locales con usos análogos,
exige que la toma de tierra se realice en forma de anillo
cerrado en todo el perímetro del edificio al que se
conectarán, en su caso, los electrodos verticalmente
hincados (picas) .
 El anillo cerrado estará formado por un conductor de
sección mínima 35 mm2 (NTE 1973). La profundidad
mínima de enterramiento del conductor será de 0,8 m.
Cálculo de la puesta a tierra

Número de picas a utilizar en función de la naturaleza del terreno
como si el edificio tiene o no pararrayos y el número de metros de
conducción enterrada (cable desnudo de 35 mm2 de sección).
Tabla A de la Guia-BT 26
Ejemplo 1. Determinar el número de picas necesario para un edificio
con pararrayos, en terreno de arena arcillosa. El anillo de conductor
enterrado es el que aparece en la siguiente Figura.

Solución:

a) Longitud de Conductor enterrado: L= 3x3 + 3x3 + 3x3 + 2x3 =
33m.
b) Según la anterior tabla, la longitud mínima de la conducción
enterrada debe ser de 35 metros, por lo que debemos disponer
como mínimo de 2 metros más de conducción enterrada.
c) Además para 35 metros de conducción enterrada necesitamos 8
picas de 2 metros de longitud.


Medida de puesta a tierra


Se realiza mediante un aparato denominado telurómetro.
Realización de la medida:
1.
2.
3.
Desconectamos provisionalmente la toma de tierra de la
instalación del borne principal de tierra.
Clavamos en el terreno las picas auxiliares P1 y P2, a una
distancia dada por el fabricante del telurómetro.
Conectar los cables de prueba y realizar la medida.
107
Conexionado de pica adicional
108
PROBLEMAS
1.
Elegir un fusible para proteger de cortocircuitos a un motor III de 5
CV, cosφ =0,81, y tensión de 3x400 V/230 V. La protección de
sobrecargas está realizada mediante un relé térmico.
1.
Elegir el ICP para una vivienda cuya potencia contratada es de
5.750 W con un suministro monofásico a 230 V.
1.
Elegir el ICP para un local cuya potencia contratada es de 10.390
W con un suministro trifásico de 3x400/230 V.
2.
Elegir el IGA para una vivienda de grado electrificación elevado de
9200 W a 230 V. La derivación individual es de 10 mm2 en PVC
bajo tubo en montaje empotrado.
109
PROBLEMAS
1.
Elegir un PIA para alimentar
características:








a un circuito de las siguientes
Aplicación:
Potencia:
Tensión:
Cosφ:
Sección del conductor:
Tipo de conductor:
Modo de instalación:
Corriente de cortocircuito:
110
PROBLEMAS
1.
Elegir un PIA más adecuado para
casos:
Problema 1
Problema 2
Problema 3
cada uno de los siguientes
Problema 4
Problema 5
Problema 6
Aplicación
Potencia
Tensión
cosφ
Sección conductor
Tipo conductor
Modo Instalación
Corriente cortocircuito
CÁLCULOS
PIA ELEGIDO
Nº Polos:
Tensión:
Curva:
Calibre:
Poder Corte
111
PROBLEMAS
1.
La puesta a tierra de un edificio está realizada mediante
conductor desnudo de 35 mm2 de sección y de picas.
Determinar el número de picas necesario para:



Edificio con o sin pararrayos:
Tipo de terreno:
Longitud del conductor enterrado:
112
PROBLEMAS

Dimensionar la instalación de puesta a tierra de una
vivienda unifamiliar que tiene grado de electrificación
básico, Derivación individual: monofásica de 2x 10 mm2,
Edificio sin pararrayos, Terreno de calizas agrietadas.
Elegir (consultar para ellos la ITC-BT18 y su gúia) :
 1º
Conductores de protección.
 2º Conexión equipotencial.
 3º Conductores de tierra.
 4º Metros de Conductor enterrado de 35 mm2.
 5º Nº de Picas de 2m
113
114
ACTIVIDADES LIBRO
Página 183: 1, 2, 3, 4, 5 ,7
 Pagina 199: 4
 Página 206: 1
 Página 207: 6, 7
 Página 213: Evalúa tus conocimientos.

115