Ver 7ª PARTE
Elección de la aparamenta de tierra
Cuando las
consideraciones relativas a la continuidad de suministro son primordiales, p.
ej. en la fabricación por procesos continuos por lo general se adopta el esquema
de conexión a tierra IT. Este esquema permite que continúe el funcionamiento
normal (y seguro) del sistema en caso de producirse un defecto inicial de conexión
a tierra (con mucho, el tipo más habitual de defecto de aislamiento). Más
adelante, en un momento oportuno, podrá realizarse una parada para localizar y
reparar el defecto (por ejemplo, al final de un proceso de fabricación). Sin
embargo, un segundo defecto de conexión a tierra (si ocurre en una fase diferente
o en un conductor neutro) constituirá un defecto de cortocircuito, que provocará
que los relés de protección contra sobreintensidades disparen el circuito o los
circuitos.
Selectividad
El objetivo
principal de cualquier esquema de protección automática contra defectos de
aislamiento, sobrecargas, etc., es disparar el interruptor automático o fundir
el fusible o los fusibles que controlan el circuito defectuoso únicamente, sin
que se vean afectados los demás interruptores automáticos y fusibles.
En
instalaciones radiales arborescentes, esto significa disparar el interruptor automático
o los fusibles aguas arriba más próximos, con lo que todas las cargas situadas
aguas abajo se ven privadas inevitablemente del suministro.
La corriente
de cortocircuito (o sobrecarga) pasará por lo general a través de uno o más
interruptores automáticos o fusibles situados aguas arriba del interruptor automático
(o los fusibles) que controlan el cable defectuoso.
Por
“selectividad” se entiende que ninguno de los dispositivos de protección aguas arriba
a través de los cuales pasa la corriente de defecto (o sobrecarga) funcionará antes
de que entre en acción el dispositivo de protección que controla el circuito defectuoso.
Por lo general, la selectividad se consigue incrementando el tiempo de funcionamiento
de los dispositivos de protección a medida que su ubicación en una red se
acerca a la fuente de alimentación. Así, si el dispositivo de protección más próximo
al defecto no entra en funcionamiento, el siguiente dispositivo situado aguas
arriba entrará en funcionamiento algo más tarde.
Calidad de la energía
eléctrica
Otra
cuestión a considerar en el diseño son las redes de suministro eléctrico
públicas y privadas están sometidas a diversas perturbaciones cuyo nivel y
frecuencia deben controlarse y mantenerse dentro de límites aceptables. Entre
las más graves cabe mencionar las siguientes:
- Curvas de tensión o picos y caídas repentinos.
- Sobretensiones.
- Armónicos, especialmente los impares (3.º, 5.º, etc.).
- Fenómenos de alta frecuencia.
Para
asegurar el suministro de aplicaciones que son especialmente sensibles a estas
perturbaciones (p. ej. los ordenadores), se puede instalar un circuito de
distribución de alimentación de alta calidad en el esquema de distribución de
baja tensión normal.
Caídas de tensión de corta duración
Según la
duración de la condición de mínima tensión, una caída puede originarse debido a
una de las siguientes causas:
- Menos de 0,1 segundos: defectos de cortocircuito que ocurren en cualquier punto de las redes de baja tensión locales y se eliminan por medio de dispositivos de protección (interruptores automáticos, fusibles, etc.). Este tipo de caída es el más habitual en los sistemas “estándar”, a diferencia de las redes situadas cerca de instalaciones de industria pesada, donde son frecuentes grandes perturbaciones.
- Entre 0,1 y 0,5 segundos: la mayoría de los defectos que se producen en los sistemas de media tensión corresponden a esta categoría.
- Más de 0,5 segundos: en las redes rurales, donde son habituales los interruptores de reenganche automático, podrán experimentarse varias caídas sucesivas hasta que se elimine el defecto. Otra razón por la que las caídas de tensión pueden tener una duración superior a 0,5 segundos es el arranque de motores eléctricos locales (por ejemplo, los ascensores o las sirenas de las alarmas de incendios de las estaciones centrales producen caídas cíclicas en la red de distribución vecina).
Algunas consecuencias y soluciones
Entre las
numerosas consecuencias no deseadas de las caídas de tensión pueden citarse las
siguientes:
- En función de la gravedad de la caída y del tipo de cargas en una determinada instalación, existe el riesgo de que se produzca un aumento considerable de la intensidad cuando se restablezca la tensión normal, con el consiguiente disparo de los interruptores automáticos principales.
- Una solución posible sería un esquema con deslastrado automático y reconexión escalonada de los aparatos que requieran elevadas corrientes de rearranque.
- En aplicaciones completamente informatizadas, control de máquinas-herramientas, procesos, etc., las caídas de tensión resultan inaceptables, puesto que puede perderse la información o destruirse un programa, con consecuencias catastróficas. Se puede tolerar un cierto grado de variación de la tensión y con este fin se incorporan circuitos estabilizadores de la tensión, pero la solución universal para instalaciones importantes es el uso de sistemas de alimentación sin interrupción (UPS) basados en acumuladores de carga lenta e inversores y asociados con generadores diesel controlados automáticamente.
- En el caso de un motor eléctrico, la deceleración durante una caída de tensión provocará que su fuerza electromotriz probablemente se encuentre desfasada cuando se restablezca la tensión. Esto constituye una condición de cortocircuito, con el consiguiente flujo elevado de corriente. En algunos casos pueden producirse pares transitorios excesivos, con el riesgo de que se dañen los ejes, acoplamientos, etc. Una solución habitual consiste en instalar motores de gran inercia y elevado par máximo siempre que lo permita la carga accionada.
- Algunos tipos de lámparas de descarga (especialmente las lámparas de vapor de mercurio) utilizadas en el alumbrado público se apagan por debajo de un determinado nivel de tensión y requieren varios minutos (para enfriarse) antes de volver a encenderse. La solución consiste en utilizar otros tipos de lámparas o mezclar lámparas que no se apaguen, en un número suficiente para mantener un nivel de iluminación seguro. Véase el capítulo N (UPS).
Sobretensiones
Se pueden
evitar los efectos dañinos de las sobretensiones.
En el caso
de sobretensiones a la frecuencia del sistema de alimentación:
- Asegurando que los equipos en cuestión cuenten con una capacidad adecuada de resistencia a sobretensiones.
- Mediante el uso de dispositivos limitadores de tensión cuando resulte necesario, en un esquema de aislamiento coordinado adecuadamente. Estos dispositivos siempre son necesarios en las aparamentas a tierra IT.
Para
sobretensiones transitorias (por lo general de tipo impulso), mediante:
- Una coordinación eficaz del esquema de aislamiento.
- Pararrayos.
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