Fundamentos de la Protección Eléctrica: Diferenciales y Sistemas de Puesta a Tierra

Dispositivos Diferenciales

El dispositivo diferencial es un elemento de protección que supervisa la circulación de todos los conductores activos de la línea a proteger (fase/s y neutro). Su objetivo principal es detectar las corrientes de defecto de fuga a tierra e interrumpir el circuito eléctrico en caso de que estas corrientes supongan un gran peligro. Además, vigila el aislamiento de los cables y receptores eléctricos.

Constitución de los Diferenciales

Se componen de varios elementos clave:

• Captador: Suministra una señal eléctrica en el momento en que la suma de las corrientes es diferente de cero.
• Bloque de Tratamiento de Señal: La señal eléctrica se procesa para el correcto funcionamiento del relé de medida y disparo.
• Relé de Medida y Disparo (Disparador): Compara la señal eléctrica para dar la orden de apertura al aparato de corte asociado.

Características de los Diferenciales

Clases de Diferenciales

• Clase AC: Para corrientes alternas (CA) sinusoidales.
• Clase A: Para CA sinusoidales que se apliquen bruscamente o que aumenten lentamente.
• Clase B: Las mismas corrientes que la Clase A, pero con la capacidad de operar en presencia de rectificadores.

Sensibilidades

Las sensibilidades se clasifican en:

• Alta Sensibilidad (AS): 10-30 mA.
• Media Sensibilidad (MS): 100-300 y 500 mA.
• Baja Sensibilidad (BS): 1, 3, 5, 10 y 20 A.

Otros Requisitos Técnicos

Los diferenciales deben cumplir otros requisitos importantes, tales como:

• Resistencia a los choques mecánicos y sacudidas.
• Tolerancia a la temperatura ambiente y humedad.
• Endurancia (vida útil) mecánica y eléctrica.
• Tensión de aislamiento.
• Límites de Compatibilidad Electromagnética (CEM).

Utilización de los Diferenciales

Para una correcta utilización y funcionamiento, se deben seguir las siguientes pautas:

• Asegurar una buena puesta a tierra (PAT).
• Para la conexión del cable de la red de tierra al edificio con la pica, se recomienda utilizar soldadura aluminotérmica o piezas de empalme a tornillo.
• Garantizar la continuidad de la corriente de defecto utilizando una línea de tierra de sección suficiente.
• Evitar la instalación de líneas largas de cable bajo un solo diferencial.
• Disponer de un buen aislamiento.
• Asegurar una buena conexión del conductor de tierra a la masa.
• Asegurar la continuidad del bucle.

Medidas para Evitar Disparos Intempestivos

Para minimizar los disparos no deseados, se recomienda:

• Realizar la máxima subdivisión posible de circuitos, con el fin de acumular el menor número de metros de cable por debajo de un solo diferencial (pudiendo tener un diferencial para proteger cada circuito).
• Limitar el número de receptores electrónicos por debajo del diferencial.
• Si lo anterior no es posible, se debe sustituir el diferencial de Clase AC por uno de Clase A o B, o utilizarlos directamente en la instalación.

Tomas de Tierra (PAT)

Todas las masas metálicas del edificio deben conectarse a tierra mediante un conductor equipotencial. Es importante destacar que las tuberías de agua, gas o calefacción no deben utilizarse como Tomas de Tierra (TT).

Instalación del Anillo de Tierra

Antes de que comience la cimentación, se debe instalar un cable de cobre desnudo en anillo cerrado que cubra todo el perímetro del edificio. A este anillo se le conectará la estructura metálica del edificio. El anillo debe ser de cobre desnudo de 35 mm². Se conectarán electrodos adicionales cuando sea necesario disminuir la resistencia de tierra. Cuando las construcciones comprenden varios edificios próximos, los anillos deben unirse entre sí.

Bornes de Puesta a Tierra (PAT)

Debe haber uno o varios bornes de PAT ubicados estratégicamente:

• En la centralización de contadores.
• En la base de las estructuras metálicas de los ascensores.
• En el punto de ubicación de la Caja General de Protección (CGP).
• En cualquier local donde se instalen elementos destinados a servicios generales.

Según la Instrucción Técnica Complementaria (ITC) 18, se exige un dispositivo que permita medir la resistencia de tierra, que se desmonte mediante un útil y que asegure la continuidad eléctrica. El borne de PAT de la CGP puede utilizarse para el mantenimiento y reparación de la red de distribución.

Conductores de Tierra

Del borne de tierra saldrá el conductor de tierra. La línea principal unirá las masas con la PAT del edificio.

• En viviendas: La línea principal de tierra irá por la misma canalización que la Línea General de Alimentación (LGA) y será de cobre de 16 mm² si las fases son menores a 35 mm².
• Las líneas secundarias irán por la misma canalización que las líneas individuales.
• Los conductores de protección (PE) irán por la misma canalización que los conductores activos de la vivienda.

Cálculo de la Resistencia de Toma de Tierra

La resistencia de la toma de tierra (R) se calcula mediante fórmulas específicas, donde L es la longitud de la pica o del conductor, y ρ (p) es la resistividad máxima del terreno:

• Pica vertical: R = ρ / L
• Conductor horizontal: R = 2ρ / L

Donde L representa las longitudes de la pica o del conductor, y ρ (p) es la resistividad máxima que se obtenga del terreno.