Conceptos Fundamentales y Protección en Instalaciones Eléctricas

Mediciones Eléctricas Básicas

Tensión Eléctrica

La tensión o diferencia de potencial se mide utilizando un voltímetro. La forma correcta de conectarlo es en paralelo entre los dos puntos donde se desea medir la tensión. Los voltímetros pueden ser fijos o portátiles.

Valores comunes de tensión en instalaciones:

• Instalaciones trifásicas de 3 conductores: 230 V entre fases.
• Instalaciones monofásicas o trifásicas de 4 conductores: 230 V entre fase y neutro.
• Instalaciones trifásicas de 4 conductores: 400 V entre fases.

Intensidad de Corriente

La intensidad de corriente eléctrica se define como la circulación de cargas eléctricas a través de un material conductor. Se mide en Amperios (A). Para medirla, se utiliza un amperímetro (o un polímetro en función de amperímetro), el cual debe conectarse en serie con el circuito.

Pinza Amperimétrica

La pinza amperimétrica es un instrumento de gran utilidad, especialmente para mediciones en corriente alterna (CA). Permite tomar la lectura de la intensidad en un conductor sin necesidad de interrumpir o modificar el circuito.

Anomalías y Defectos en Instalaciones Eléctricas

Sobreintensidades

Se denomina intensidad nominal (In) a la intensidad que circula por un circuito en condiciones normales de funcionamiento. Una sobreintensidad es cualquier corriente superior a la nominal.

Sobrecarga

Una sobrecarga se produce porque la intensidad circulante supera la nominal, típicamente multiplicándola por un factor bajo (por ejemplo, 2 o 3 veces). Suele ser debida a un exceso de aparatos conectados o a una demanda de potencia superior a la prevista, lo que provoca un calentamiento excesivo de los conductores.

Cortocircuito

Un cortocircuito se produce por la unión directa, con apenas resistencia eléctrica, entre dos conductores que se encuentran a distinto potencial eléctrico (por ejemplo, fase y neutro, o dos fases distintas).

Defectos Comunes

Los defectos en una instalación pueden incluir:

• Contacto directo entre conductores activos (fases, neutro).
• Contacto entre una parte activa de la instalación (como un conductor) y una masa (como la carcasa metálica de un aparato). Esto se conoce como defecto de aislamiento o contacto indirecto.

Sobretensiones

Una sobretensión ocurre cuando se produce una tensión superior a la tensión nominal de la red. Pueden ser de dos tipos:

• Transitorias: De muy corta duración pero alta amplitud (p. ej., por descargas atmosféricas).
• Temporales: De duración más prolongada (p. ej., por defectos en la red de distribución).

Dispositivos de Protección

Fusibles

Los fusibles son elementos de protección para las instalaciones eléctricas que se conectan en serie en el circuito. Su función es interrumpir el paso de corriente cuando esta supera un valor determinado durante un tiempo específico, fundiéndose el hilo interior.

Tipos según Polos

• Monopolar (1 polo)
• Bipolar (2 polos)
• Tripolar (3 polos)
• Tetrapolar (4 polos)

Características Principales

• Intensidad Nominal (In): Corriente máxima que puede circular por el fusible de forma continua en condiciones normales.
• Tensión Nominal (Un): Tensión máxima de la red para la cual está diseñado.
• Poder de Corte: Valor máximo de intensidad de cortocircuito que el fusible puede interrumpir de forma segura.
• Elemento Percutor: Dispositivo mecánico que actúa al fundirse el fusible (en algunos tipos).
• Dispositivo Indicador: Señal visual que indica si el fusible se ha fundido.
• Tipo de Fusible (Curva): Hace referencia a su uso y velocidad de actuación (p. ej., gG, aM).

Tipos Constructivos Comunes

• Fusibles Cilíndricos: Son los tradicionales, usados en aplicaciones domésticas e industriales de baja potencia.
• Fusibles de Cuchillas (NH): Diseñados para baja tensión y alta capacidad de ruptura, comunes en cuadros industriales.
• Fusibles Diazed: Se fabrican para intensidades nominales entre 2 A y 100 A, con un sistema de casquillo calibrado para evitar colocar un fusible de intensidad superior a la permitida.

Interruptor Magnetotérmico

El interruptor automático magnetotérmico es un dispositivo de protección que combina dos mecanismos para proteger contra sobrecargas y cortocircuitos.

• Disparo Térmico: Actúa por calentamiento de un bimetal ante sobrecargas (lentas).
• Disparo Magnético: Actúa por el campo magnético de una bobina ante cortocircuitos (rápidos).

Características Principales

• Número de Polos: Indica cuántos conductores corta (1P, 1P+N, 2P, 3P, 3P+N, 4P).
• Intensidad Nominal (In): Corriente máxima que puede circular de forma continua.
• Poder de Corte: Máxima intensidad de cortocircuito que puede interrumpir.
• Tipo de Curva de Disparo: Determina el umbral de disparo magnético y su aplicación (p. ej., Curva B, C, D).

Interruptor Diferencial

El interruptor diferencial protege a las personas contra contactos indirectos y también contra los riesgos de incendio provocados por defectos de aislamiento (fugas de corriente a tierra).

Características Principales

• Intensidad Nominal (In): Corriente máxima que puede atravesarlo de forma continua.
• Tensión Nominal (Un): Tensión de la instalación para la que está diseñado.
• Sensibilidad (IΔn): Mínimo valor de corriente de fuga a tierra (diferencia entre corriente de entrada y salida) que provoca su disparo (p. ej., 30 mA para protección de personas, 300 mA para protección contra incendios).
• Número de Polos: Se fabrican principalmente bipolares (1P+N) y tetrapolares (3P+N).

Coordinación de Protecciones

Selectividad

La selectividad (o discriminación) se produce en una instalación eléctrica cuando, ante un fallo (sobrecarga o cortocircuito), actúa únicamente la protección situada inmediatamente aguas arriba del defecto, sin afectar al resto de la instalación. Para lograrla, se pueden instalar interruptores con diferentes características en distintos puntos de los circuitos.

• Selectividad Total: Se cumple para cualquier valor de corriente de defecto, hasta el poder de corte del interruptor aguas abajo.
• Selectividad Parcial: Solo se cumple para intensidades de defecto inferiores a un cierto valor.

La selectividad puede lograrse por:

• Selectividad Amperimétrica: Basada en diferentes umbrales de intensidad nominal o de disparo.
• Selectividad Cronométrica: Basada en diferentes tiempos de actuación (retardos).
• Selectividad Natural: Debido a la impedancia de los cables entre protecciones.

Filiación

La filiación (o protección de acompañamiento) es una técnica que permite instalar en un circuito un interruptor automático con un poder de corte inferior al de la corriente de cortocircuito prevista en ese punto, siempre que esté coordinado con otro interruptor situado aguas arriba con el poder de corte adecuado. El interruptor aguas arriba ayuda al interruptor aguas abajo a interrumpir el cortocircuito.

Representación de Esquemas Eléctricos

Esquemas Multifilares

En los esquemas multifilares, se representan los símbolos de los aparatos con todos sus polos y las líneas eléctricas con todas sus fases y el neutro, mostrando todas las conexiones de forma detallada.

Esquemas Unifilares

En los esquemas unifilares, se representan los símbolos de los aparatos de forma simplificada (generalmente un solo polo) y el cableado se representa mediante una única línea, indicando el número de conductores (fases, neutro, protección) con trazos oblicuos sobre la línea.