Protección Eléctrica y Sistemas de Puesta a Tierra: Conceptos Esenciales y Medición
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Dispositivos de Protección Eléctrica
Protección por Sobrecarga
La protección por sobrecarga actúa cuando la intensidad de corriente supera ligeramente la intensidad nominal de un interruptor. En este caso, la protección térmica es la encargada de disparar el dispositivo.
Protección por Cortocircuito
La protección por cortocircuito se activa cuando la corriente alcanza valores muy elevados, del orden de 1.5 kA. En estas condiciones, la protección magnética actúa rápidamente, generalmente cuando la corriente supera 10 veces la intensidad nominal (I > 10 * IN).
Funcionamiento del Interruptor Diferencial
El funcionamiento del interruptor diferencial se basa en el principio del transformador diferencial. Mientras las corrientes de entrada y salida sean iguales, no habrá un flujo magnético resultante en el núcleo del transformador. Sin embargo, si existe un punto de fuga a tierra, esto provocará una diferencia entre las corrientes de entrada y salida. Consecuentemente, se generará un flujo resultante en el transformador toroidal, induciendo una fuerza electromotriz (FEM) con suficiente energía para accionar el disparador de la protección diferencial.
El Limitador
Un limitador es un dispositivo de protección que, al igual que un interruptor termomagnético, proporciona seguridad en las instalaciones eléctricas. Su función principal es limitar la corriente de cortocircuito a un valor seguro, protegiendo así los equipos y la instalación.
Fusibles y su Poder de Corte
El uso principal de un fusible es la protección contra cortocircuitos, debido a que su poder de corte es excepcionalmente elevado. La principal ventaja del fusible radica en su capacidad para interrumpir corrientes de cortocircuito extremadamente altas. En situaciones de fallas muy severas, el filamento del fusible se funde rápidamente, interrumpiendo el paso de la corriente de forma segura. Por el contrario, un interruptor termomagnético, si bien es eficaz para la mayoría de los cortocircuitos, podría no ser capaz de interrumpir de forma segura corrientes que superen su propio poder de corte, lo que podría resultar en daños al dispositivo o en la persistencia del arco eléctrico.
Funcionamiento del Relé Térmico
El relé térmico basa su funcionamiento en el efecto Joule, es decir, en el calentamiento de los conductores por los que circula la corriente eléctrica. Ante una sobrecarga, la corriente excesiva provoca un aumento de la temperatura en las resistencias internas del relé. Este calor es transferido a una lámina bimetálica, la cual se deforma (se comba) debido a la dilatación diferencial de sus metales. Esta deformación acciona un mecanismo que abre los contactos auxiliares del relé. Estos contactos suelen estar conectados al circuito de control de un contactor, cuya bobina se desenergiza al abrirse los contactos del relé térmico, provocando la apertura de los contactos principales del contactor y, consecuentemente, la parada del motor protegido.
Conceptos Fundamentales en Electricidad
Corriente Nominal (IN)
La corriente nominal (IN) es la máxima corriente que un dispositivo termomagnético puede soportar de forma continua y normal sin que su disparador actúe por sobrecarga.
Poder de Corte (Icu o Icn)
El poder de corte (también conocido como capacidad de interrupción o Icu/Icn) es el valor máximo de corriente eficaz de cortocircuito que un dispositivo termomagnético es capaz de interrumpir de forma segura sin sufrir daños permanentes.
Medición y Sistemas de Puesta a Tierra
El Método Wenner para Medición de Resistividad del Terreno
El método Wenner se basa en la Ley de Ohm y se utiliza para medir la resistividad del terreno. Consiste en inyectar una tensión en el terreno mediante dos electrodos exteriores y medir la intensidad de corriente resultante con un amperímetro. Posteriormente, se calcula la resistencia (R = V/I). Finalmente, la resistividad (ρ) se determina mediante la fórmula: ρ = 2 * π * a * R, donde 'a' es la distancia entre electrodos y 'R' es la resistencia medida por el telurímetro.
Funcionamiento del Telurímetro para Medición de Resistencia de Puesta a Tierra
El telurímetro es un instrumento esencial para la medición de la resistencia de puesta a tierra (RA). Para su funcionamiento, se conecta el telurímetro al punto de puesta a tierra del pilar o instalación. Adicionalmente, se conectan dos cables más a picas o electrodos auxiliares que se clavan en el terreno, con una separación entre sí de 5 a 10 metros. El telurímetro inyecta una corriente conocida a través de estas picas y mide la caída de tensión resultante, permitiendo calcular la resistencia del terreno según la Ley de Ohm.
Sistema de Puesta a Tierra TT
El sistema de puesta a tierra TT es un método ampliamente utilizado y, en muchas normativas, el principal permitido para instalaciones en inmuebles. Para asegurar su correcta funcionalidad, la distancia (D) en cualquier dirección entre la jabalina de servicio (RE) y la jabalina de protección (RA) debe ser mayor a 10 veces el radio equivalente de la jabalina del inmueble (D > 10 * RE).