at legrand

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA

Esta Guía tiene por misión ayudar a la concepción y diseño de las redesde distribución eléctrica de baja tensión, la que simplificará la elecciónde los productos y también su instalación. No pretende reemplazartextos legales, normas, ni reglamentos, todos ellos esenciales ennuestra actividad. Este documento contiene muchas citas normativas yreglamentarias que invitamos a considerar.

Esta Guía recoge aspectos normativos y reglamentarios nacionales einternacionales, sin olvidar la teoría y ciertamente le propone ideas ysoluciones prácticas.

Expresión de los conocimientos y experiencia de los profesionales delrubro, este documento considera además muchos aspectos de seguridady aporta numerosos consejos que dan confianza, constituyéndose asíen una herramienta referencial.

Ponemos a vuestra disposición esta herramienta que ilustra la voluntadde Legrand de estar cerca de sus clientes, para proponer la mejor ofertade productos y servicios: capacitación, asistencia en terreno y telefónica,servicios on line (www.legrand.cl) y con la más amplia red deDistribuidores en todo el país.

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I.A EL PROYECTO > LA ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA

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INDICE

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3


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I.A - La alimentación eléctrica

I.B - Consideraciones de los riesgos

I.C - Los principios de la protección

I.D - Esquemas de conexión a tierra

I - EL PROYECTO

II.A - Dimensionamiento de conductores y protecciones

II.B - Elección de los equipos de protección

II.C - Las funciones de explotación

II.D - La repartición

II.E - Elección de las envolventes

II - ELECCIONES

III.A - Instalación de las envolventes

III.B - El montaje de los juegos de barra

III.C - Instalación de los aparatos

III.D - Montaje de los dispositivos de distribución XL-Part

III.E - Cableado y conexiones

III.F - Manipulación e instalación en obra de los tableros

III.G - Certificación de los tableros

III - LA REALIZACIÓN

IV - LOS PRODUCTOS

V - INDICE POR PALABRA

3

4

64284180

202

204250306354400

458

460498522546564614626

654

690

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EL PROYECTO

I

5


I.C.1 - Protecciones contra los contactos eléctricos

I.C.2 - Protección contra perturbaciones electromagnéticas

I.C.3 - Protección contra la corrosión

I.C.4 - Protección contra el rayo

I.C.5 - Reglas de construcción

I. C - LOS PRINCIPIOS DE LA PROTECCIÓN

I.B.1 - Seguridad de las personas

I.B.2 - Seguridad de los bienes

I. B - CONSIDERACIONES DE LOS RIESGOS

I.A.1 - La distribución de la energía

I.A.2 - Alimentaciones

I.A.3 - Fuentes de alimentación

I. A - LA ALIMENTACION ELECTRICA

I.D.1 - Los diferentes regímenes de neutro

I.D.2 - Regímenes de neutro de grupos electrógenos

I.D.3 - Elección de régimen de neutro

I.D.4 - La estructura de la red de protección

I. D - ESQUEMAS DE CONEXIÓN A TIERRA

6

82832

42

4448

84

869098112132

180

182190192198

6


Crear la conexión entre la empresa concesionaria de servicio públicode distribución con las instalaciones interiores de los clientes finales,incluyendo las fuentes auxiliares de alimentación consideradas, esel primer objetivo de la interfaz que constituye el denominado “puntode suministro, una frontera neurológica en la que convergenprincipalmente: la cantidad de potencia, las condiciones desuministro, la arquitectura de las redes de alimentación y las fuentesque las constituyen.

Un buen análisis de proyectos eléctricos,exige ante todo una reflexión correcta enla fase preliminar. Es indispensablerealizar, a lo menos, estudios tales como:- evaluación de las condiciones de uso delas cargas asociadas a la red.

- estimación global de las demandasmáximas previstas integrando la totalidadde las cargas relacionadas.

-estudio topológico de la arquitectura(dimensiones, vías de tendido eléctrico).

-criterios de explotación (continuidad y calidaddel suministro).- estudio de las normas y reglamentos.

Un trabajo que no se puede improvisar y querequiere la intervención de profesionalescalificados.

I.A

LA ALIMENTACIÓNELECTRICA

EL PROYECTO

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Aparte de los criterios insoslayables de seguridad que deben poseer las instalaciones eléctricas, tantopara ellas mismas como para sus usuarios, surgen exigencias complementarias: tipo de suministro,alternativa tarifaria, calidad de la energía, continuidad del servicio; que son algunos de los elementoscruciales que han de tenerse en cuenta desde el inicio de un proyecto.

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La distribución de energíaLa electricidad es una de las energías de mayor y variado uso en la actualidad. Nos permiterealizar prácticamente el total de nuestras actividades diarias, sin ella, nuestro mundotecnológico no existiría. Su producción es relativamente simple, pero los grandes generadoresse encuentran muy alejados de los puntos de consumo de los clientes; es por esto, que existenlas concesiones de servicio público de distribución, las que toman la energía generada por losproductores (canalizada por los transmisores), y las llevan por sus propias redes a losconsumidores finales.

Según el Reglamento de la Ley General de ServiciosEléctricos (Decreto Supremo Nº 327), las concesiones deservicio público de distribución son aquellas que habilitana su titular para establecer, operar y explotar instalacionesde distribución de electricidad dentro de una zonadeterminada (llamada comúnmente zona de concesión), yefectuar suministro de energía eléctrica a usuarios finalesubicados dentro de dicha zona y a los que, ubicados fuerade ella, se conecten a sus instalaciones mediante líneaspropias o de terceros. Este suministro puede ser de dosniveles: alta tensión o baja tensión.Las redes de las empresas eléctricas concesionarias tienencomo punto de partida las denominadas subestaciones dedistribución primaria, cuyo objetivo es el de reducir el voltajedesde el nivel de transporte al de alta tensión de distribución.Las redes de alta tensión de distribución de las empresaseléctricas son llamadas comúnmente en esta parte de lossistemas como: “alimentadores”, las que pueden ser tantoaéreas como subterráneas, y que a la vez, pueden alimentardirectamente a clientes de grandes potencias que cuentancon trasformadores propios (llamados clientes de AT), o bien,a sub redes por medio de transformadores públicos que

poseen potenciales de salida con niveles de baja tensión dedistribución, a las que se conectan clientes que poseenrequisitos de potencia bajos y medianos. A estas redes debaja tensión normalmente se les llama: circuitos.

Esquema representativo de las redes de distribución de las empresasconcesionarias de servicio público

Tensiones normales para sistemas e instalacionesNSEG 8.E.n.75

Nivel detensión Campos Tensión nominal

“V” en (kV)

Alta tensión

Tensión extraalta

Tensión alta

Tensión Media

Tensión Baja

TensiónReducida

Baja tensión

V > 220

60 < V < 220

1 < V < 60

0,1 < V < 1

V < 0,1

barra de llegadatransmisión (Ej.66 kV)

subestación de primariabarra de salida distribución

(Ej. 12 kV)

arranque para cliente AT red de distribución de AT(Ej. 12 kV)

red de distribución de BT(Ej. 0,4 - 0,23 kV)

arranque para clientede BT

transformador de distribuciónpúblico (Ej. 12/0,4 - 0,23 kV)

transformador particular (Ej. 12/0,4 - 0,23 kV)

transformador de poderE

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍAESQUEMAS DE DISTRIBUCIÓN PÚBLICOS

ESQUEMAS DE DISTRIBUCION PUBLICOS1

Esquema representativo de los esquemas de distribución radialesLas redes de distribución eléctrica delas empresas concesionarias en Chile,presentan principalmente dos esque-mas de alimentación: los sistemasradiales y los anillados.Los sistemas radiales son los de usoprincipal a lo largo de Chile. Consistenen poseer un conjunto de alimen-tadores de alta tensión, quesuministren potencia en formaindividual, a un grupo de trans-formadores sean estos públicos oparticulares.Cuando una red radial alimenta atransformadores públicos, se generapor el secundario de ellos, las redesde distribución de baja tensión,normalmente trifásicas de cuatro hilos,y siempre del tipo sólidamenteaterrizadas.Una desventaja de los sistemasradiales es que al fallar untransformador público, todos losclientes de baja tensión asociadosquedan sin suministro. También, sifalla el alimentador de alta tensión,quedan fuera de servicio tanto estostransformadores como los de usoparticular de los clientes de altatensión.No son redes que aseguren una grancontinuidad del servicio, pero soneconómicas.

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Esquema representativo de los esquemas de distribución anillados

T/D: transformador de distribución público

circuito BT

E E E E E E

circuito BT

alimentador - 1 alimentador - 2 alimentador - 3

AT AT AT

T/D - 1 T/D - 2 T/D - 3

subestación primaria

Los sistemas anillados (existente soloen una parte del centro de Santiago deChile), consisten en poseer un conjuntode transformadores alimentados enforma independiente por su ladoprimario por alimentadores de altatensión dedicados, pero sussecundarios, se encuentran todosinterconectados. En estos sistemassolo se entrega potencia en bajatensión, por lo que no existen losclientes denominados de AT.Una gran ventaja de los sistemasanillados es la continuidad del servicio;en caso de falla de un transformador,los restantes pertenecientes alconjunto continúan alimentado la redde distribución de baja tensión.

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍAEL PUNTO DE SUMINISTRO

La alimentación de las empresas distribuidoras hacia lasinstalaciones eléctricas de los clientes finales se realiza pormedio del denominado empalme, el que según el DS Nº327, artículo 330, se entiende como: “conjunto de elementosy equipos eléctricos que conectan el medidor de lainstalación o sistema del cliente, a la red de suministro deenergía eléctrica”.Existen dos tipos de empalmes: los de baja tensión y los dealta tensión. Los primeros son utilizados en instalacionesde baja potencia (casas, pequeños locales comerciales eindustriales), los segundos los usan las instalaciones deelevadas potencias (grandes edificios, centros comerciales,naves industriales).Los empalmes de baja tensión pueden ser monofásicos otrifásicos, aéreos o subterráneos, y en general, se componende la acometida, el equipo de medida y el dispositivo deprotección.

Empalmes monofásicos

Potencianominal

(kW)2,203,304,405,506,607,708,80

Potenciamáxima

(kW)

Interruptor(A)

Tipo

2,53,55,06,07,58,5

10,0

10152025303540

C-6 / S-6

C-9 / S-9

C: concéntrico (aéreo) / S: subterráneo

Empalmes trifásicos

Potencianominal

(kW)6,589,87

13,1616,4519,7523,0426,3329,6232,9139,4946,0752,6559,2465,8282,8798,73

105,31115,80131,64148,09164,54197,45230,36263,27296,18

Potenciamáxima

(kW)

Interruptor(A)

Tipo

7,511,015,018,522,526,530,034,037,545,052,560,568,075,595,0

113,5121,0132,0151,0170,0189,0227,0264,5302,5340,5

10152025303540455060708090

100125150160175200225250300350400450

A-18 / S-18AR-18/SR-18

A-27 / S-27AR-27/SR-27

AR-48/SR-48

AR-75/SR-75

AR-100/SR-100

AR-150/SR-150

AR-225/SR-225

AR-350/SR-350

A: aéreo/ S: submarino/ AR: aéreo con medidor de reactivos/SR: subterráneo con medidor de reactivos.

Esquema general de un empalme de baja tensión

Las condiciones a cumplir por los empalmeseléctricos para instalaciones interiores debaja tensión, aparecen en la norma NCH Elec.4/84.

La potencia de los empalmes de baja tensión está dada porla capacidad nominal de su dispositivo de protección,normalmente, un interruptor magnetotérmico.

E

a tablero eléctricode la instalación

empalme

red de distribuciónde baja tensión

2 EL PUNTO DE SUMINISTRO1

12


Los empales subterráneos de alta tensión son todos aquellos quedependen de una red exterior de distribución con configuraciónsubterránea para su alimentación. Se componen en general delarranque, la acometida, y la celda de medida.La celda de medida es un gabinete metálico que aloja en su interioral equipo compacto de medida, los medidores y las protecciones,compuestas por desconectadores fusibles encapsulados de hasta175 (A), en instalaciones cuya potencia conectada no sea superior a4000 (kVA).

Los empalmes de alta tensión son trifásicos, pudiendo ser aéreos osubterráneos. Dependiendo de la potencia de la instalación, existendos diferentes configuraciones posibles de utilizar en el caso de losempalmes aéreos de alta tensión.

Esquema general de empalmes aéreos de alta tensión

M M S

S < 1500 kVA 1500 < S < 6000 kVA

linea de edificación

desconectador fusible

acometida

arranque

red de distribución aérea

sistema de medida

red de distribución aérea

arranquesistema de medida

acometidaseccionador

línea de edificación


Esquema general de empalmes subterráneosde alta tensión

red de distribución subterránea

Marranque

acometida

línea de edificación


celda de medida

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍALA TARIFA

Sistema de precios eléctricos

Clientelibre

Clienteregulado

Empresadistribuidora

Clienteregulado

Clientelibre

Empresadistribuidora

CDECtransferencias acosto marginal

instantáneo

Generador Clientelibre

Clientelibre

Generador

Preciolibre

Preciolibre

Preciolibre

Preciolibre

Preciode nudo

Preciode nudo

3 LA TARIFA1

La forma de pago por concepto de suministro que utilizanlos clientes finales, constituye la opción de tarifa eléctricalibremente convenida entre éste y la distribuidora. En Chileexisten diferentes tarifas aplicadas tanto a clientes de altacomo de baja tensión, luego en la etapa del proyecto, sedebe determinar cual de ellas es la más convenientedependiendo de la forma de utilización de la energía y lapotencia por parte del cliente.

Al referirnos al tema tarifario es necesario aclararpreviamente que existen dos diferentes mercados dentrodel sistema eléctrico. Estos mercados son los cubiertos porlas empresas distribuidoras que atienden a clientesdomiciliarios, terciarios e industriales y los grandesproveedores (generadoras), que suministran directamentea las empresas distribuidoras de electricidad en sus zonasde concesión, y aquellos grandes clientes llamados “clienteslibres” o no regulados.En cuanto a los precios que afectan a los clientes finales,es necesario diferenciar entre dos tipos principales deprecios.

Los precios libremente convenidos entre losproveedores y sus clientes industriales o mineros quecalifican como clientes libres por poseer una potenciaconectada superior a 2 MW.

Las tarifas o precios máximos establecidos por laautoridad y fijados semestralmente por decreto delMinisterio de Economía, Fomento y Reconstrucción, losque se aplican a los clientes regulados, que poseenuna potencia conectada menor a 2MW.

Debe mencionarse, además, que existe una terceracategoría de precios los que, sin embargo, son aplicablessólo a nivel de empresas generadoras miembros de losCentros de despacho Económico de Carga (CDEC). Estosprecios están basados en costos marginales de producción,los que son altamente variables en el tiempo y magnitud,ya que dependen de parámetros tales como precios decombustibles, demandas eléctricas, niveles del agua en losgrandes embalses y las condiciones hidrológicas regionales,entre otros.

!

!

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Opciones de tarifa eléctrica aplicada a losclientes regulados

1

Los clientes pueden elegir libremente cualquiera de lasopciones de tarifa que se describen más adelante, con laslimitaciones establecidas en cada caso y dentro del nivel detensión que les corresponda. Las empresas concesionariasde servicio publico de distribución, están obligadas a aceptarla opción que los clientes elijan.

Existen tarifas aplicas a clientes denominados de bajatensión, las que se simbolizan por un BT-N°, donde N°representa el tipo de tarifa (1,2,.....etc), y tarifas aplicadas aclientes de alta tensión, simbolizadas mediante la sigla AT-N°, donde N° representa el tipo de tarifa. Resulta importantedestacar que las tarifas de baja tensión y las de alta sonexactamente iguales en términos de los cargos que lascomponen y la forma de cálculo de los mismos, difiriendosolo en el costo de las variables de facturación. (en AT elcosto es menor que en BT).

• Caso (a)

1.1 – Tarifa BT - 1

Opción de tarifa en baja tensión para clientes con medidorsimple de energía destinada preferentemente al ámbitodomiciliario. Para poder optar a esta tarifa, los clientesdeben tener una potencia conectada no superior a 10 (kW),y aquellos clientes que instalen un limitador de potenciapara cumplir esta condición.

En esta tarifa, existen tres modalidades de cobro delsuministro eléctrico, el caso (a), el (b) y el (c).

Aplicable a los clientes abastecidos por empresas cuyademanda máxima anual de consumos en esta opción, seproduce en meses en que se han definido horas de punta.Se compone de los siguientes cargos:- Cargo fijo mensual- Cargo por energía base- Cargo por energía adicional de invierno

• Caso (b)Aplicable a los clientes abastecidos por empresas cuyademanda máxima anual de consumos en esta opción, seproduce en meses en que no se han definido horas de punta.Se compone de los siguientes cargos:- Cargo fijo mensual

- Cargo por energía- Cargo por potencia base- Cargo por potencia adicional de verano- Cargo por potencia de invierno

• Caso (c)Aplicable a los clientes abastecidos por empresas cuyademanda máxima anual de consumos en esta opción, seproduce en meses en que no se han definido horas de punta.Se compone de los siguientes cargos:- Cargo fijo mensual- Cargo por energía- Cargo por potencia base- Cargo por potencia de invierno

1.2 – Tarifa BT - 2 y AT - 2

Opción de tarifa en baja tensión ó alta tensión. En esta tarifase separan los cobros por energía y potencia, la energía semide con un medidor simple de energía y la potencia secontrata de acuerdo a sus necesidades, controlándose conun limitador de potencia. Se compone de los siguientescargos:- Cargo fijo mensual- Cargo por energía- Cargo por potencia contratada

1.3 – Tarifa BT - 3 y AT - 3

Opción de tarifa en baja tensión ó alta tensión. En esta tarifase separan los cobros por energía y potencia; ambas sonmedidas. Se compone de los siguientes cargos:- Cargo fijo mensual- Cargo por energía- Cargo por demanda máxima

Para clientes con medidor simple de energía y demandamáxima contratada o leída en horas de punta, y demandamáxima contratada o leída en horas fuera de punta delsistema eléctrico. En esta opción existen tres tipos dealternativas, 4.1, 4.2 y 4.3. Sus cargos son:- Cargo fijo mensual- Cargo por energía- Cargo por demanda máxima en horas de punta (1)- Cargo por demanda máxima (2)

1.4 – Tarifa BT - 4 y AT - 4

(1): Contratada en 4.1; Leída en 4.2 y 4.3(2): Contratada en 4.1 y 4.2; Leída en 4.3

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Condiciones de aplicación de las tarifas2

Cuando la facturación está formada por fracciones de dosmeses calendario, se debe estimar el consumo de energíadel mes calendario en función de los avos correspondientes.Asimismo, para la determinación de la demanda máximaleída a facturar, se considerará como correspondiente a unmes calendario la demanda imputada en la factura quetenga un mayor número de días perteneciente a dicho mes. Los montos de potencia contratada en las diferentes tarifascomo asimismo las opciones tarifarias contratadas por losclientes, regirán por 12 meses, y se entenderá renovadospor un período similar, salvo aviso del cliente con al menos30 días de anticipación al vencimiento de dicho período. Noobstante, el cliente podrá disminuir dichos montos o biencambiar de opción tarifaria, comprometiendo con laempresa el pago del remanente que tuviere por conceptode potencia contratada; de modo similar se procederá conlas demandas máximas leídas de las diferentes opcionestarifarias.Las tarifas BT2 y AT2 de potencia contratada, comoasimismo las tarifas BT3 y AT3 de demanda leída, seránaplicadas , en lo que se refiere al cargo por potencia, segúnel grado de utilización de la potencia en horas de punta, deacuerdo al siguiente criterio:

• Caso (a)

Cuando la potencia contratada o leída está siendo usadamanifiestamente durante las horas de punta del sistemaeléctrico, independientemente de si dicha potencia es o noutilizada en el resto de las horas del año, el consumo serácalificado como "presente en punta" y se le aplicará el preciounitario correspondiente. Se entenderá que la potencia contratada o leída está siendousada manifiestamente durante las horas de punta, cuandoel cuociente entre la demanda media del cliente en horasde punta y su potencia contratada, en el caso de las opcionesBT2 y AT2, o su demanda máxima leída, en el caso de lasopciones BT3 y AT3, es mayor o igual a 0,5. Por demandamedia en horas de punta se entenderá al consumo deenergía durante dichas horas dividido por el número dehoras de punta.

Cuando la potencia contratada o demanda leída está siendousada parcialmente durante las horas de punta del sistemaeléctrico, independientemente de si dicha potencia es o noutilizada en el resto de las horas del año, el consumo serácalificado como "parcialmente presente en punta", y se leaplicará el precio unitario correspondiente.Se entenderá que la potencia está siendo usadaparcialmente durante las horas de punta, cuando elcuociente entre la demanda media del cliente en dichashoras y su potencia contratada, en el caso de las opcionesBT2 y AT2, o su demanda máxima leída, en el caso de lasopciones BT3 y AT3, es inferior a 0,5.No obstante lo anterior, si en períodos de 60 minutosconsecutivos en las horas de punta, el cuociente entre lapotencia media utilizada por el cliente y su potenciacontratada, en el caso de las opciones BT2 y AT2, o sudemanda máxima leída, en el caso de las opciones BT3 yAT3, supera 0,85 y este hecho se produce frecuentemente,el consumo será clasificado como "presente en punta". Seentenderá como frecuente la ocurrencia del suceso durantepor lo menos 5 días hábiles del mes.

• Caso (b)

Dentro del sistema tarifario existen diferentes descuentosy recargos que se agregan a la facturación mensual delcliente, los que dependen principalmente del nivel de tensiónde suministro, ubicación del punto de medida ycomportamiento eléctrico de las cargas asociadas.Los consumos correspondientes a clientes de alta tensiónpodrán ser medidos tanto en alta como en baja tensión(primario o secundario del transformador). En este ultimocaso, se considerara un recargo por perdidas detransformación equivalente a un 3,5%, tanto en sus cargosde energía como de potencia.La facturación por consumos efectuados en instalaciones,ya sea de alta o baja tensión, cuyo factor de potencia mediosea inferior a 0,93 se recargara en un 1% tanto en sus cargosde energía como de potencia, por cada 0,01 valor en quedicho factor baje de 0,93. Cuando no haya medidorespermanentemente instalados que permitan determinar elfactor de potencia, la empresa lo determinara.

Recargos tarifarios3

!

Las características totales de aplicación de las opciones de tarifa eléctrica en Chile estándadas en el decreto Nº 632 del 13 de noviembre de 2000 del Ministerio de Economía,Fomento y Reconstrucción.

LA TARIFA

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Las normas4

Electricidad. Empalmes AéreosMonofásicos.

Las instalaciones y productoseléctricos, son reglamentadas pornuestro Marco Regulatorio. Entre lostextos normativos podemos citar, porejemplo, los siguientes:

Varias de las normas señaladas, en laactualidad están en proceso demodificación, para mayor informacióny revisión de otros textos legales, sesugiere consultar el sitio de laSuperintendencia de Electricidad yCombustibles (www.sec.cl).

Otra fuente de información respecto ala totalidad de normas existentes enChile, referidas a las instalaciones yaparatos eléctricos, pueden serconsultadas en el sitio del InstitutoNacional de Normalización(www.inn.cl).

• DFL Nº1 de 1982

Ley General de Servicios Eléctricos, enMateria de Energía Eléctrica.

• DS Nº327Reglamento de la Ley General deServicios Eléctricos.

• NSEG 3.E.n. 71Normas Técnicas Sobre Medidores.

• NSEG 5. E.n. 71

Electricidad. Instalaciones de Co-rrientes Fuertes.

• NSEG 6. E.n. 71

Electricidad. Cruces y Paralelismos deLíneas Eléctricas.

• NSEG 9. E.n. 71

Alumbrado Público en SectoresUrbanos.

• NSEG 8. E.n. 75

Electricidad. Tensiones Normales paraSistemas e Instalaciones.

• NSEGTEL 14. E.n. 76

Electricidad. Empalmes AéreosTrifásicos 1ª parte.

• NSEG 13. E.n. 78

Electricidad. Recubrimientos a Base dePinturas para Cajas Metálicas paraEmpalmes Eléctricos y Similares.

• NSEG 15. E.n. 78

Electricidad. Especificaciones paraluminarias y de Calles y Carreteras.

• NSEG 20. E.n. 78Electricidad. Subestaciones Transfor-madoras Interioras.

• NSEG 21. E.n. 78Alumbrado Público en SectoresResidenciales.

• NCH Elec. 2/84

Electricidad. Elaboración y Presen-tación de Proyectos.

• NCH Elec. 4/84

Electricidad. Instalaciones Interioresde Baja Tensión.

• NCH Elec. 10/84

Electricidad. Trámite para la Puesta enServicio de una Instalación Interior.

• NCH Elec. 12/87

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I.A.1 / LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍALA CALIDAD Y LAS PERTURBACIONES DE LA ALIMENTACIÓN

La energía eléctrica que se suministra al cliente puede verseperturbada; las características fundamentales (tensión,frecuencia), pueden sobrepasar los márgenes de tolerancia,fenómenos de distorsión pueden afectar la calidad de laseñal y fenómenos transitorios pueden provocarfuncionamiento incorrecto o daños en los componentes(maniobras, rayos......). En algunos casos estasperturbaciones son propias de la red, mientras que en otros,son consecuencia de las características de las cargasconectadas (no lineales).

El desarrollo actual de productos que generanperturbaciones en la señal, es debida a la tecnologíautilizada en su construcción, pero sucede que estos, sontambién sensibles a esas mismas perturbaciones(electrónica, informática).

LA CALIDAD Y LAS PERTURBACIONES DE LA ALIMENTACION5

El suministro de electricidad está sujeto, entreotras, al Decreto Nº 327, que establece los límitesadmisibles de magnitudes y fenómenos quecaracterizan o afectan a la señal sinusoidal de 50Hz. Basada en un enfoque estadístico, el citadodecreto, está destinado a garantizar undeterminado nivel de calidad en una explotaciónnormal.

Sistemas con capacidad instalada en generación superiora 100 MW, en los cuales el aporte de energía de centraleshidroeléctricas durante dicha semana no supere el 60% delconsumo total:-sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 97% delperíodo.-entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo más un 1,5% delperíodo.-entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo más un 1,5% del período.

• (b)

• (a)Sistemas con capacidad instalada en generación superiora 100 MW, en los cuales el aporte de energía de centraleshidroeléctricas durante dicha semana supere el 60% delconsumo total:-sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 99% delperíodo.-entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante no más de un 0,5% delperíodo.-entre 50,2 y 50,7 Hz durante no más de un 0,5% del período.

Debe ser de 50 Hz en condiciones normales de operación.Su valor promedio medido en intervalos de tiempo de 10segundos durante todo período de siete días corridos,deberá encontrarse en el rango siguiente:

Frecuencia de la señal1

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Frecuencia y período

U

t

frecuencia (Hz): f=1/ta 50 Hz, t=20ms

t: período (s)

Sistemas con capacidad instalada en generación menor que1,5 MW:-sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 94% delperíodo.-entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo más un 4,0% delperíodo.-entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo más un 4,0% del período.-sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo más el 2,0% delperíodo.-sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo más el 2,0% delperíodo.

• (e)• (d)Sistemas con capacidad instalada en generación entre 1,5MW y 100 MW, en los cuales el aporte de energía de centraleshidroeléctricas durante dicha semana no supere el 60% delconsumo total:-sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 96% delperíodo.-entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo más un 3,0% delperíodo.-entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo más un 3,0% del período.-sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo más el 1,0% delperíodo.-sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo más el 1,0% delperíodo.

• (c)Sistemas con capacidad instalada en generación entre 1,5MW y 100 MW, en los cuales el aporte de energía de centraleshidroeléctricas durante dicha semana supere el 60% delconsumo total:-sobre 49,8 Hz y bajo 50,2 Hz durante al menos el 98% delperíodo.-entre 49,3 Hz y 49,8 Hz durante a lo más un 1,5% delperíodo.-entre 50,2 y 50,7 Hz durante a lo más un 1,5% del período.-sobre 49,0 Hz y bajo 49,3 Hz durante a lo más el 0,5% delperíodo.-sobre 50,7 Hz y bajo 51,0 Hz durante a lo más el 0,5% delperíodo.

La tensión nominal de los suministros en baja tensión dedistribución son de 220 (V) fase-neutro para el casomonofásico y 380 (V) entre fase-fase para el caso trifásico.En los suministros de alta tensión de distribución, lastensiones son superiores a 400 (V) e inferiores o iguales a23.000 (V), trifásico, entre fases.

Nota: si bien es cierto se habla de “suministros de altatensión de distribución”, el voltaje utilizado corresponde alrango de tensión media.

Las variaciones u holguras permitidas de la tensión nominalen el punto de conexión, son las siguientes:

Amplitud y variaciones de la tensión2

• (a)

En Baja Tensión (BT): Excluyendo períodos coninterrupciones de suministro, el valor estadístico de latensión medido de acuerdo con la norma técnicacorrespondiente, deberá estar dentro del rango de ±7,5%durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del año ode siete días consecutivos de medición y registro.

• (b)

En Media Tensión (MT): Excluyendo períodos coninterrupciones de suministro, el valor estadístico de latensión medido de acuerdo con la norma técnicacorrespondiente, deberá estar dentro del rango ±6,0%durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del año ode siete días consecutivos de medición y registro.

19


Las fluctuaciones de corta duración pueden serinstantáneas, momentáneas o temporales. Las primeras,tienen un tiempo “t” de desarrollo entre 0,01 y 0,6 segundos,con amplitudes comprendidas para el caso del aumento (Dv+), entre 107,5% y 180% de la tensión nominal, y para elcaso de la disminución (Dv -), entre un 10% y 92,5% respectoal valor del voltaje.

• (c) En Alta Tensión (AT):

c.1) Tensión nominal de 154 kV. y superiores: Excluyendoperíodos con interrupciones de suministro, el valorestadístico de la tensión medido de acuerdo con la normatécnica correspondiente, deberá estar dentro del rango de± 5 % durante el 95% del tiempo de cualquiera semana delaño o de siete días consecutivos de medición y registro.

c.2) Tensión nominal inferior a 154 kV.: Excluyendo períodoscon interrupciones de suministro, el valor estadístico de latensión medido de acuerdo con la norma técnicacorrespondiente, deberá estar dentro del rango de ± 6 %durante el 95% del tiempo de cualquiera semana del año ode siete días consecutivos de medición y registro.

Ejemplo de medida mostrando desfases defrecuencia y distorsiones de la señal

Model 7100350.0 V

Trifásica en triángulo 165.0 A

-350.0 V -165.0 A

0.0 A0.0 V

Perturbación de forma de onda

2

4

6

Son modificaciones en la amplitud de la señal de laalimentación, en términos de aumento o disminución,respecto del valor nominal de la tensión de la red desuministro. Se caracterizan fundamentalmente por sutiempo de existencia, clasificándolas en las de corta o largaduración.

Fluctuaciones de voltaje3

En las fluctuaciones de corta duración momentáneas, eltiempo “t” de desarrollo esta comprendido entre 0,6 y 3segundos, con amplitudes para el caso de aumento (Dv +),entre 107,5% y 140%, y para el caso de disminución (Dv -),entre un 10% y 92,5% respecto al valor nominal de la tensión.

Las fluctuaciones temporales de corta duración, tienen untiempo “t” de desarrollo entre 3 segundos y 1 minuto, conamplitudes comprendidas para el caso del aumento (Dv +),entre 107,5% y 120% de la tensión nominal, y para el casode la disminución (Dv -), entre un 10% y 92,5% respecto alvalor del voltaje.

Las fluctuaciones de larga duración pueden ser del tipocaídas o subidas de voltaje. Las primeras tienen unaduración “t” mayor a 1 minuto y con magnitud (Dv -), entreun 80% y 92,5% de la tensión nominal. Las segundas tienenuna duración típica “t” superior a 1 minuto y de magnitudcomprendida (Dv +), entre 107,5% y 120%.

20


Ejemplo de interrupciónde voltaje

(V)

∆v = <10% ∆v = 0

t t

(t)

Se consideran como interrupciones de voltaje, a lasdisminuciones de tensión de magnitud típica bajo el 10%hasta incluso el 0% del valor nominal.

Las interrupciones se clasifican, conforme al tiempo y lamagnitud, en momentáneas, temporales y sostenidas. Enlas momentáneas, el tiempo “t” se considera entre 0,01 y 3segundos y un “Dv” mayor que cero pero inferior al 10% dela tensión nominal. Las segundas son aquellas que tienenun tiempo “t” entre 3 segundos y 1 minuto, y el mismo “Dv”anterior. Las terceras son todas aquellas que perduran pormás de 1 minuto y poseen una magnitud nula.

Esta sensación también llamada “flicker”, se caracteriza,como su nombre lo indica, por variaciones de la luz quepueden resultar molestas a partir de cierto nivel. Unafórmula basada en la relación de las duraciones de losdiferentes niveles de iluminación, permite cuantificar el nivelde flicker. Este fenómeno, molesto sobretodo en lasiluminaciones de incandescencia e incluso en las pantallasde ciertos aparatos, puede estar provocado por cargascíclicas.

En Chile, el índice de severidad de parpadeo durante unperíodo de registro de mediciones de una semana cualquieradel año, o de siete días consecutivos, no debe exceder en elsistema eléctrico, el valor de 1 para tensiones iguales oinferiores a 110 (kV), ni exceder 0,8 para tensiones superioresa 110 (kV). Si este índice es evaluado estadísticamente enintervalos consecutivos de dos horas durante un período deregistro de mediciones de una semana cualquiera del añoo de siete días consecutivos, no debe exceder de 0,8 paratensiones iguales o inferiores a 110 (kV) ni exceder 0,6 paratensiones superiores a 110 (kV).

Pueden producirse tanto en la red de distribución como enlas instalaciones del cliente y su efecto puede serdevastador, ya que la tensión suministrada puede alcanzar

Estos fenómenos son muy variables. Son debidosfundamentalmente a la caída de rayos y maniobras en lared. Su tiempo de subida desde unos pocos micro segundoshasta algunos milisegundos, por lo que su ámbito defrecuencia varía igualmente entre algunos kHz y varioscentenares de kHz.

Onda típica de sobretensiónpor maniobra

U

t

t

t : 5ms

Lectura de sobretensióndebida a la caída de un rayo

Modelo 7100600.0 V

0.0 V

-600.0 V0 sec 1000.00 us/div 20.00 ms

-50.0A

0.0A

1V

50.0A

Impulso Monofásica

261.6+225.7-

Interrupción de voltaje4

Sobretensiones temporales6

Severidad del parpadeo5

un valor peligroso para los equipos. El mayor riesgo estribaevidentemente en la aparición de una tensión compuestafase-fase en lugar de una tensión fase-neutro, en las redesmonofásicas, en caso de corte de la tierra de servicio, porejemplo. Igualmente, fallas en la red de alta tensión (caídade una línea), pueden generar sobretensiones en ladistribución de baja tensión.

Sobretensiones transitorias7

21


Desequilibrio de tensión8

Los desequilibrios de tensión sonprovocados por las cargas monofásicasde alta potencia. Provocan compo-nentes de corriente de secuencianegativa que pueden generar pares defrenado y calentamientos de máquinasgiratorias. Por su puesto se aconsejadistribuir lo mejor posible las cargasentre las fases y proteger lasinstalaciones mediante dispositivosadecuados.

Para puntos de entrega a clientes entensiones iguales o inferiores a mediatensión, se debe cumplir que el 95 %de los valores estadísticos registradosen una semana cualquiera del año ode siete días consecutivos, de lacomponente de secuencia negativa delvoltaje, no exceda el 2 % de lacorrespondiente componente de

La red simétrica corresponde al conjunto de elementos (impedancias,fem, fcem, y cargas) supuestamente simétricos, es decir idénticos en cadafase. No se debe confundir con el equilibrado, que se refiere a la igualdadde corrientes y tensiones.Un sistema trifásico simétrico desequilibrado puede representarsecomo tres sistemas trifásicos equilibrados (representación deFortescue). Esta descomposición se efectúa de tres maneras: secuenciapositiva, secuencia negativa y secuencia cero. En caso de falla,sobretensión o corto circuito que afecte únicamente a una de las fases(caso más frecuente), la red se hace asimétrica y sólo puededescribirse como un sistema real, con V e I separados por cada fase,que represente la parte afectada.

Utilización de componentes simétricos

Sistema desequilibrado Secuencia negativaSecuencia positiva Secuencia cero

V3

V1

V2

V3d(+)

V1d (+)V2d(+)

V2i (-) V1(0)

V2(0)

V3(0)V1i (-)V3i (-)

secuencia positiva. El valor estadísticode la componente de secuencianegativa del voltaje, será obtenido encada intervalo de 10 minutos, comoresultado de procesar un conjunto demediciones efectuadas en dichointervalo y de acuerdo a lo establecidoen la norma correspondiente. Parapuntos de entrega en tensionessuperiores a media tensión a clientesconcesionarios de servicio público dedistribución, que abastezcan usuariossometidos a regulación de precios, sedebe cumplir que el 95 % de los valoresestadísticos registrados en unasemana cualquiera del año o de sietedías consecutivos, de la componente desecuencia negativa del voltaje, noexcedan el 1,5 % de la correspondientecomponente de secuencia positiva.

22


Armónicos9

Para cuantificar y representar estos fenómenos, se utiliza un artificio matemático llamado “descomposición enserie de Fourier”, que permite representar cualquier señal periódica como la suma de una onda fundamental y deondas adicionales, los armónicos, cuya frecuencia es múltiplo de fundamental.

Hablamos por lo tanto frecuentemente de armónicos de:rango 1: 50 Hz (fundamental)rango 2: 100 Hzrango 3: 150 Hzrango 5: 250 Hzrango 7: 2.500 Hz que, generalmente, es el límite considerado.

Los armónicos pueden expresarse rango a rango, en tensióno en corriente, en porcentaje del valor de la frecuenciafundamental, o en valor real.Se habla también del TDH (nivel de distorsión armónica), quees el nivel de distorsión armónica calculado a partir de lasuma de todos los rangos. Esta cifra única permite realizarcomparaciones o evaluar el impacto directo sobre losreceptores.

100

80

50 100 150 200 250 300 350

60

40

20

0

Módulo (%)

Frecuencia(Hz)

Los armónicos designan una deformación de la señalsinusoidal debido a la absorción no lineal de la corriente.Dicho de otro modo, las cargas que generan armónicos noabsorben una corriente que es la imagen exacta de latensión, tal como lo haría una resistencia. Ello provoca quela señal eléctrica se deforme y que su valor real difiera desu valor teórico. En este caso, la dificultad está en calcularel verdadero valor de dicha señal y sus posiblesconsecuencias. Aparte de los fenómenos destructivos,aunque afortunadamente escasos, como la rotura delconductor neutro o la perforación de los condensadores,los efectos instantáneos suelen ser muy limitados en losaparatos modernos.No obstante, podemos citar deformaciones de imágenes,distorsiones de sonido, desfases de relojes a 50 Hz,mediciones erróneas con aparatos basados en referenciade tensión...A largo plazo, se aprecian sobretodo calentamientosañadidos de los conductores y los circuitos magnéticos(motores, transformadores...).Si bien a escala global los efectos son difíciles de evaluar,hay que ser prudentes sobretodo en lo que se refiere a lareducción del conductor neutro, que puede sobrecargarsecon armónicos de rango 3, muy frecuentes y que se sumanen dicho conductor.

Tensiones armónicas

La observación con el osciloscopio revela claramente unaseñal deformada que, en ciertos casos, apenas se parecea una sinusoide.

Model 7100350.0 V

Trifásica en triángulo 250.0 A

-350.0 V 0 sec

-250.0 A20.00 ms

0.0 A0.0 V

Forma de onda instantánea

1000.00 us / div

2

Distorsión : THD = 11,53 %Impares = 11,52 %Pares = 0,46 %Armónicos : 1 = 100,00 %

3 = 2,80 %5 = 10,48 %7 = 3,12 %9 = 1,92 %11 = 1,08 %13 = 0,43 %15 = 0,12 %17 = 0,39 %

19 = 0,23 %21 = 0,04 %23 = 0,13 %25 = 0,03 %27 = 0,03 %29 = 0,04 %31 = 0,06 %33 = 0,02 %35 = 0,04 %

37 = 0,02 %39 = 0,13 %41 = 0,03 %43 = 0,05 %45 = 0,00 %47 = 0,09 %49 = 0,02 %

23


Todos los aparatos conalimentación rectificada monofásicaseguida de un corte (rango 3,5 y 7):televisión, computador, fax, lámparacon balats electrónico;

Reguladores monofásicos queutilizan la variación del ángulo de fase(rangos 3,5,7): variadores, reguladores,motores de arranque,...;

Equipos de arco (rangos 3,5):hornos, soldadores,...;

Rectificadores de potencia,tiristorizados (por rangos 5,7),alimentación de motores, de velocidadvariable, hornos, onduladores,...;

Máquinas de circuito magnético, siéste se halla saturado (rango 3):transformadores, motores;

Aparatos de iluminación de arcocontrolado (rango 3): lámparas conbalats electromagnético, lámparas devapor de alta presión, tubosfluorescentes...

Las principales fuentes dearmónicos son las siguien-tes:

!

•

•

•

•

•

•

El Decreto 327 establece los índices dedistorsión total de armónicos decorriente y tensión para el sistemaeléctrico.En condiciones normales de operación,se debe cumplir para un período deregistro de mediciones de una semanacualquiera del año o de siete díasconsecutivos que: el 95% de los valoresestadísticos de las corrientesarmónicas y de su índice de distorsióntotal, cumplen con lo indicado en latabla siguiente.El valor estadístico de las corrientesarmónicas y de su índice de distorsiónserá obtenido para cada intervalo dediez minútos, como resultado deevaluar estadísticamente un conjuntode mediciones efectuadas en dichointervalo, de acuerdo a lo establecidoen la norma técnica correspondiente.

*Todos los equipos de generación de potencia están limitados a los valores indicados de distorsión armónica de corriente,independiente de la razón ISC/IL.Donde: ISC = Máxima corriente de cortocircuito en el Punto Común de Conexión (PCC). PCC es el nudo más cercano de la red dondedos o más usuarios obtienen energía eléctrica.IL = Máxima corriente de carga (valor efectivo) de frecuencia fundamental en el PCC. Se calcula como el promedio de losdoce valores previos de las máximas demandas mensuales.

Para el caso de clientes en puntos comunes de conexión comprendido entre 69kV y 154 kV, los límites son el 50% de loslímites establecidos en la tabla.Para el caso de clientes en PCC superiores a 154 kV se aplicarán los límites de 110 kV en tanto el ministerio a proposición dela comisión no fije la norma respectiva.Si la fuente productora de armónicas es un convertidor con un número de pulsos “q” mayor que seis, los límites indicadosen la tabla deberán ser aumentados por un factor igual a la raíz cuadrada de un sexto de “q”.

Máxima distorsión armónica de corriente en el sistema eléctrico expresadacomo el % del valor de corriente máxima de carga a frecuencia fundamental

ISC/IL

< 20*20-50

50-100100-1000

>1000

Orden de la armónica (armónicas impares)

< 11

4.07.0

10.012.015.0

2.03.54.55.57.0

1.52.54.05.06.0

0.61.01.52.02.5

5.08.0

12.015.020.0

11 < H < 17 17 < H < 23 23 < H < 35índice DI

35<H

0.30.50.71.01.4

Las armónicas pares están limitadas al 25% de los límites establecidos para las armónicas impares

Hasta ahora predomina el rango dearmónico 3, pero es detenido por lostransformadores de AT / BT y por lotanto no pasa a la red de distribución.Ese ya no es el caso con los rangossuperiores 5 y 7, que actualmente está,aumentando.

24


Tensiones interarmónicas10

Este fenómeno consiste encomponentes de frecuencia situadosentre los armónicos los cuales sondebidos a convertidores de frecuencia,onduladores, máquinas giratorias,aparatos de arco...Su interacción puede provocarfenómenos de flicker, pero lanecesidad de identificarlos ycontrolarlos tiene que ver sobre todocon las señales de informacióntransmitidas por la red.

Entre todas las perturbaciones, los armónicos tienen laparticularidad de no manifestar influencia local directa tal comoocurre con las otras perturbaciones, como son las transitorias, lassobretensiones, los microcortes..., cuyos efectos directos orecíprocos entre aparatos son al msimo tiempo visibles eidentificables. Los armónicos designan un fenómeno global en el quecada usuario aporta solamente una pequeña fracción deperturbaciones que degradan la red, pero en donde los efectosacumulados son cada vez menos despreciables.

!

En todo sistema eléctrico, encondiciones normales de operación, sedeberá cumplir para un período deregistro de mediciones de una semanacualquiera del año o de siete díasconsecutivos, que el 95% de los valoresestadísticos de los voltajes armónicosy de su índice de distorsión total,cumplen con lo indicado en la tablasiguiente.

El valor estadístico de los voltajesarmónicos y de su índice de distorsiónes obtenido para cada intervalo de diezminutos, como resultado de evaluarestadísticamente un conjunto demediciones efectuadas en dichointervalo, de acuerdo a lo establecidoen la norma correspondiente.

Señales de informacióntransmitidas por la red

11

El distribuidor utiliza la red para latransmisión de órdenes o demediciones. Las frecuencias de dichasseñales varían desde algunas decenasde Hz hasta varios kHz.

Máxima distorsión armónica de voltaje en el sistema eléctrico expresadacomo el % del valor de voltaje máximo de carga a frecuencia fundamental

Armónicas impares no múltiplo de 3

57

111317192325

>25

39

1521

>21

< = 110 kV5

1.50.30.20.2

< = 110 kV65

3.532

1.51.51.5

0.2+1.3x25/h

Armónicas impares múltiplo de 3 Pares

Orden Armónica voltaje (%) Orden Armónica voltaje (%) Orden Armónica voltaje (%)

> 110 kV22

1.51.511

0.70.7

0.2+0.5x25/h

>110 kV21

0.30.20.2

2468

1012

>12

< = 110 kV21

0.50.50.50.20.2

> 110 kV1.51

0.50.40.40.20.2

25

I.A.1 / LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍALA COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

12 LA COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA1

El consumo de energía reactivaconduce a sobre dimensionar lasfuentes de energía y los conductos dealimentación.Es facturada por el distribuidor deenergía.La presencia de cargas inductivas(motrices, soldadoras, alumbrados...)causa una degradación del cos ϕ.La potencia activa P (en W), devueltaen forma de trabajo o de calor entonceses inferior a la potencia aparente S (VA).

por su potencia reactiva en VAR, aunquesu valor Q' sea de origen capacitivo yen consecuencia en sentido inverso alvalor Q, de origen inductivo.

Hay que señalar que en términos depotencia, se utiliza no el coseno delángulo sino más a menudo sutangente: Q Tan ϕ = PLa potencia reactiva Q se expresa enVar (volt amperes reactivos).Los condensadores utilizados para lacompensación son designadostambién

tan ϕ para Q antes de la correccióntan ϕ' para Q-Q' después de correcciónQ' = CwV2

w= 2πfC: capacidad en faradios

El factor de potencia designa el coseno ϕ de la apertura angular o desfase, entre los vectores representando latensión y la corriente.

ϕ= 0° para una carga puramente resistiva (V e I en fase)ϕ= + 90° para una carga puramente inductiva (I en retraso sobre V)ϕ =- 90° para una carga puramente capacitiva (I en adelanto sobre V)

El coseno ϕ varía de 1 (ϕ = 0°) a 0 (ϕ = + 90° o ϕ = - 90°)

Inconvenientes de un mal coseno ϕ :

Para una misma corriente activa Ia absorbida por un receptor, la corriente total en la línea será superior (It2) con uncos ϕ de 0,5 al que sería (It1) con un cos ϕ de 0,86.

La fórmula en trifásico pone de manifiesto que para una misma

potencia, la corriente es proporcional a la degradación del cos ϕ. I es por ejemplo duplicada si ϕ pasa de 1 a 0,5.

En el ejemplo:ϕ1 = 30°⇒ cosϕ 1 = 0,86ϕ2 = 60°⇒ cosϕ 2 = 0,5

SQ

P

ϕ SQ

Q'

P

ϕϕ'

It1Ir1

Ia

It2Ir2

ϕ2ϕ1

Diagrama de potencias1

I = P √ 3 V cos ϕ

V

I

ϕ

26


!

!

La mejora del coseno ϕ permite disminuir las pérdidas en lasinstalaciones lo que permite evitar las multas por mal factor de potenciade energía reactiva por el distribuidor.Un coseno ϕ correcto permite disponer mejor de la energía disponible.Por ejemplo µn transformador de 1000 kVA no puede entregar sino 500kW con un coseno ϕ de 0,5.

Batería de condensadores en armario, con regulación automática del cos ϕ

La instalación de condensadorespuede hacerse cerca del receptor quetiene un mal cos ϕ, en el origen de lainstalación o en grupos de circuitos.En el primer caso, la batería decondensadores se adapta al receptorque se controla. Su funcionamientopuede ser no permanente. (Atención,una compensación demasiadoimportante puede generar sobretensiones). Se utiliza para losreceptores de fuerte consumo o paralos que la compensación se incorpora(tubos fluorescentes).El segundo caso, más general, consisteen una compensación media sobre elorigen de la instalación.Por último, la conexión por grupo o porpuesto de distribución permite tener encuenta la simultaneidad de losreceptores y utilizar lo mejor posiblela potencia instalada. Esta instalaciónpuede ser automatizada por un reléque acopla los condensadores enfunción de las variaciones de carga.

La instalación de condensadores de compensación requiere algunasprecauciones:- resistencias de descarga deben estar previstas- los condensadores deben cortarse si la carga es demasiado débil- los aparatos de comando y de protección deben ser sobredimensionados- las inductancias de choque pueden ser previstas en serie conlos condensadores.

Compensación mediasobre el origen de la instalación

Condensadoresde triángulo

Distribución

27

I.A.1 / LA DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍALA COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Para el cálculo de la potencia reactiva Q’ en kVAR de unbanco de condensadores, se necesita conocer:

La potencia activa en kW del punto en donde será instalado. El factor de potencia del punto de ubicación del banco. El factor de potencia a lograr.

En el caso de compensación individual (directamente a lacarga), la potencia activa es la del propio equipo (dato deplaca), y su factor de potencia se puede obtener pormediciones, o bien, es también entregado por el fabricante.

Para la compensación por grupos, la potencia a utilizar, serála suma de las potencias individuales de cada carga asociadaal punto que posean un coseno ϕ menor a 0,93; y el factorde potencia se obtiene por mediciones, o bien, puede ser elmás bajo que exista entre todas ellas cuando se conozca eldato por el fabricante.

Al realizar una compensación general (origen de lainstalación), la potencia activa a utilizar será la demandamáxima que posea el sistema, respecto a las partes queposean un bajo factor de potencia. El coseno ϕ se obtienepor mediciones, usando el más bajo del conjunto de cargas,o bien, se extrae de la cuenta eléctrica emitida por laempresa distribuidora (multa por mal factor de potencia).

El factor de potencia a lograr en todos los casos decompensación (individual, grupal, general), debe ser a lomenos, el mínimo permitido, que para nuestro caso es de0,93. Se recomienda, que el valor elegido sea 0,95.

La fórmula que permite determinar la potencia reactivacapacitiva del banco en todos los casos es:

Determinación de la potencia reactiva de losbancos de condensadores para el mejora-miento del factor de potencia

2

••

•

Q’: potencia reactiva necesaria del banco de condensadores(kVAR)P: potencia activa o demanda máxima del punto de conexión(kW)tan ϕ1: tangente del ángulo de iniciotan ϕ2: tangente del ángulo final

Q’ = P x ( tanϕ1 - tanϕ2 )

Por ejemplo, supongamos que la potencia activa del puntode conexión del banco es de 100 kW, que la multa por malfactor de potencia es del 5% (dato de la cuenta eléctrica), yque se pretende corregirlo a 0,95.

Según lo anterior:

-como el dato del factor de potencia existente está dado enporcentaje, debido a que se extrajo de la cuenta, el factorde potencia inicial sería:

cos ϕ1 = 0,93 - 5100

= 0,88

-el factor de potencia final a lograr es:

cos ϕ2 = 0,95

-luego:

ϕ1= cos-1 0,88 = 28,4º

ϕ2= cos-1 0,95 = 18,2º

-finalmente:

Q’ = 100 x ( tan 28,4º - tan 18,2º )

Q’ = 21,2 kVAR

La potencia comercial del banco debe ser la inmediatamentesuperior al valor calculado que exista en el comercio.

Otra forma de determinar la potencia reactiva del banco decondensadores, especialmente para el caso decompensación grupal, es calculando el valor necesario porcada equipo como en el caso de la compensación individual,y luego sumando las potencias reactivas obtenidas.

Los ángulos de inicio y final asociados a las tangentes seobtienen con:

ϕ1= cos-1 ϕ1

ϕ2= cos-1 ϕ2

28


AlimentacionesCon el término general alimentación se designa el suministro de energía.La alimentación o, más generalmente, las alimentaciones, se llevan a cabo por mediode fuentes (red, baterías, grupos...).La conexión de estas fuentes, ahora múltiples, exige verdaderos automatismos, loque aumenta la complejidad del esquema de la instalación.

Esquema tipo

Las alimentaciones necesarias podrándeterminarse a partir de los criteriosde definición de la instalación(receptores, potencia, localización,...) yde las condiciones de funcionamiento(seguridad, evacuación del público,continuidad,...)

Se distinguen los siguientes tipos:- alimetación principal- alimentación de emergencia- alimentación para servicio deseguridad- alimentación auxiliar

Alimentaciónde emergencia

Alimentaciónde sustitución

(2ª fuente)

Alimentaciónauxiliar

Alimentaciónininterrumpida

Mando

Gestiónde

fuentes

Circuitos selectivosCircuitos noprioritarios

Selector

Tablerogeneral

Circuitosininterrumpidos Circuito de seguridad

Alimentación paraservicio de seguridad

Tablero deseguridad

Alimentaciónprincipal

29

I.A.2 / ALIMENTACIONES

!

La necesidad de seguridad en el suministro de energía es cada vez mayor (concepto: Alta Disponibilidad, Alta Calidad).Nuevas tecnologías (microturbinas, pilas de combustible, generadores eólicos, células fotovoltaicas...) permiten opermitirán a corto plazo producir energía como complemento de la red principal de distribución. Nuevos conceptosarquitectónicos permitirán aprovechar al máximo las diferentes fuentes sectorizando las aplicaciones segúncriterios tales como Alimentación de emergencia, seguridad, alimentación interrumpible, prioridad, alta calidad...

Destinada a la alimentaciónpermanente de la instalación,generalmente procede de la red dedistribución pública. La elección entrealta y baja tensión se realiza en funciónde la potencia necesaria.

Está destinada a sustituir a laalimentación prinipal, y se utiliza:-en casos de corte del suministro(emergencia), para mantener elfuncionamiento (hospitales, infor-mática, proceso industrial, industriaagroalimenticia, aplicaciones mili-tares, grandes superficies dedistribución....)-con fines económicos, sustituyendototal o parcialmente a la alimentaciónprincipal (bioenergía, energíasrenovables...).

ALIMENTACIÓN PRINCIPAL1

ALIMENTACION DEEMERGENCIA

2

Celda demedida AT

TransformadorAT/BT Tablero general BT

Una configuración clásica de alimentaciónprincipal de potencia

Elección dela fuente

DPX en versióninversor de fuente

Tres DPX 1600en cabeza de un TGBT

Dos aparatos en una misma platina los mandosmotorizados y la caja de automatismo permitengestionar la conmutación entre dos fuentes principales(transformadores) o entre una fuente principal y una deemergencia.

ALIMENTACION PRINCIPAL

30


Alimentación estabilizadas asistidasCajas de energía Relergy (a pedido)

ALIMENTACIÓN PARASERVICIO DE SEGURIDAD

3

Destinada a mantener la alimentación,suministra la energía necesaria paragarantizar la seguridad de lasinstalaciones en caso de falla de laalimentación de emergencia.El mantenimiento de la alimentaciónes necesaria para:-las instalaciones de seguridad quedeben funcionar en caso de incendio(alumbrado mínimo, señalización,alarma y socorro de incendio,extracción de humo...)-las demás instalaciones de seguridad,tales como telemandos, telecomu-nicaciones, equipos relacionados conla seguridad de las personas (as-censor, balizado, quirófano...).Se caracterizan por su puesta enfuncionamiento (automática o manual)y su autonomía.

Alimentacionesestabilizadas asistidasa 12, 24 ó 48 V(a pedido)

Las cajas de energía Relergygarantizan la alimentacióneléctrica de seguridad (AES) delos sistemas de seguridad anti-incendios. (a pedido)

31


ALIMENTACIÓN AUXILIAR4

Destinada al funcionamiento de loselementos “auxiliares” (circuitos yaparatos de mando y de señalización),es suministrada por una fuentedistinta, procedente o no de laalimentación principal. Suindependencia aporta cierta seguridadde funcionamiento de la instalación.Suele tener distinta tensión onaturaleza que la alimentaciónprincipal (ejemplo: MBT, es decir muybaja tensión, alterna o continua).Cuando es asistida y cumple ciertoscriterios (potencia, autonomía, etc.) esasimilable a una alimentación paraservicio de seguridad.

Aunque su uso casi siempre viene dado por la necesidad de garantizar la seguridad de las personas (Muy BajaTensión de Seguridad) o disponer de tensiones diferentes, es importante recordar también que las alimentacionesLegrand equipadas con transformador representan una solución sencilla y eficaz para limitar la propagación deperturbaciones electromagnéticas y asegurar la alimentación de los aparatos sensibles.

Alimentaciones rectificadas filtradas estabilizadas,transformadores de mando

El catálogo Legrandcontiene todas lasrespuestas a lanecesidad dealimentación auxiliar

Alimentación de elementos

Adecuada a las necesidades detensión y potencia

ALIMENTACION AUXILIAR

!

32


FUENTES DE ALIMENTACIÓNIndependientemente al uso a que se destinen las fuentes dealimentación se diferencian básicamente por su potencia, suautonomía, el origen de su energía y su costo de funcionamiento.

Transformadores respirantes

Los transformadores son general-mente reductores y permiten alimentarinstalaciones de baja tensión.Hay dos tipos de transformadores quese diferencian por su forma construc-tiva: transformadores sumergidos ysecos.

Transformadores sumergidos1

El circuito magnético y los devanadosestán sumergidos en un dieléctricolíquido que garantiza el aislamiento yla evacuación de las pérdidascoloríficas del transformador.Este líquido se dilata en función de lacarga y de la temperatura ambiente.

Existen cuatro tipos de trans-formadores sumergidos: respirantes,de colchón de gas, con conservador yde llenado integral, actualmente sólose instalan los últimos.

Transformadores respirantes

Un volumen de aire entre la superficiedel aceite y la tapa permite la dilatacióndel líquido sin riesgo de rebalse. Eltransformador “respira”, pero lahumedad del aire se mezcla con elaceite y la rigidez dieléctrica sedegrada.

Dieléctrico

Aire

TRANSFORMADORES AT / BT1

33


Transformadores decolchón de gas

Transformadores dellenado integral

Sobrepresión debidaa la dilatación

Transformadores secos

Transformadores conconservación

Transformadoresde colchón de gas

La cuba es estanca y la variación devolumen del diléctrico se compensacon un colchón de gas neutro (riesgode fuga)

Transformadorescon conservador

Para reducir las anteriores incon-venientes, un depósito de expansiónlimita el contacto aire/aceite y absorbela sobrepresión. No obstante, el dieléc-trico sigue oxidándose y cargándose deagua. La adición de un desecador limitaeste fenómeno, pero exige un man-tenimiento periódico.

Transformadoresde llenado integral

La cuba está totalmente llena delíquido dieléctico y herméticamentecerrada. No hay ningún riesgo deoxidación del aceite.

La sobrepresión debida a la dilatacióndel líquido es absorbido por lospliegues de la cuba.

Transformadores secos2

El circuito magnético está aislado (orecubierto) con un material aislanteseco de varios componentes. Larefrigeración se consigue por mediodel aire ambiente, sin líquidointermedio. Este tipo de transformadortiene la ventaja de no presentar ningúnriesgo de fuga o contaminación. Encontrapartida requiere precaucionesde instalación y mantenimiento (localventilado, eliminación del polvo,...).Los devanados suelen ir provistos desondas de detección que vigilan lastemperaturas internas y permiten ladesconexión de la carga y de laalimentación si surge un problematérmico.

Dieléctrico

Gas

Sobrepresiónvariable

Aprox.0,05 bar de

sobrepresiónpermanente

+ 100 °C + 20 °C - 25 °C

I.A.3 / FUENTES DE ALIMENTACIONTRANSFORMADOR AT/BT

34


-Estrella / Estrella (Y,y): robusta, sencilla, neutra y accesible, pero inadecuada en régimendesequilibrado y con corrientes muy fuertes.-Estrella / Triángulo (Y,d): buen comportamiento en régimen desequilibrado y ausencia dearmónicos de tercer orden, pero no es posible la distribución BT con cuatro hilos (no hayneutro en el secundario).- Triángulo / Estrella (D,y): sin neutro en el primario pero con posibilidad de neutro en elsecundario (puesta a tierra y distribución con 4 hilos).-Estrella / Zigzag (Y,z): primario adecuado para AT (alta tensión), posibilidad de punto neutropuesto a tierra, ausencia de armónicos de tercer orden, buen comportamiento en régimendesequilibrado, caídas de tensión interna pequeñas pero mayor costo y volumen, y realizaciónmás delicada.-Triángulo Zigzag (D,z): misma calidad que la anterior, con mejor comportamiento en régimendesequilibrado pero sin neutro en el primario.

Configuraciones de conexión primario / secundario más utilizados

Indice horario

La designación de las conexiones (por medio de letras) se completa con una cifra que indicael desface angular, por ejemplo Yy6, Yd11, Ynyn0 (neutro de salida). En lugar de expresar eldesface angular entre los vectores de tensión primaria/secundaria (entre polos o entre fases)en grados (u otra unidad angular) en un círculo trigonométrico con centro en el punto neutro,se utiliza un medio más descriptivo: el índice horario. Se supone que el vector de tensión dellado primario está situado en la posición de las 12 en punto y el índice horario indica la posiciónde la hora en que está situado el vector correspondiente del lado secundario.

La conexión de los devanados trifásicosse designa con las letras Y, D y Z paralos devanados de alta tensión e y, d y zpara los de baja tensión.

Si el punto neutro de los devanados enestrella o en zigzag es accesible parasu conexión, las designaciones seconvierten en YN o ZN e yn o zn.

Designación simbólica delas conexiones

!

EL PROYECTO > LA ALIMENTACION ELECTRICA

1 2 3 N

1 2 3 N

1 2 3

Conexión(o montaje)

Estrella Triángulo Zigzag

Y o y D o d Z o z

Esquema

Símbolo

Letra

Observaciones Sencillo, robusto y adecuadoa las tensiones muy altas

Más adecuado paracorrientes fuertes

Utilizado en los secundarios de algunostransformadores de distribución.Mayor número de conexiones.

!

35

I.A.2 / ALIMENTACIONESI.A.3 / FUENTES DE ALIMENTACIONTRANSFORMADOR AT/BT

Conexiones usuales de los transformadores

Para que dos transformadores trifásicos puedan funcionar en paralelo, es necesario que tengan:-una relación de potencia < 2-características de tensión iguales (relación de transformación)-características de cortocircuito iguales (% de tensión, corriente)-conexiones estrella-triángulo compatibles-índices horarios idénticos (conexiones entre bornes) o pertenecientes al mismo grupo deconexión si el régimen de utilización es equilibrado.

Funcionamiento en paralelo de los transformadores

Se puede conseguir que funcionen en paralelo transformadores de grupos diferentes modificandoconexiones, pero esto estará sujeto obligatoriamente a la aprobación de los fabricantes.

A B Ca b cA B C

a b c

A

0

BC

a

bc

A B Ca b c

A B Ca b c

A B Ca b c

A B Ca b c

A B Ca c

A B Ca b c

A B Ca b c

A B Ca b c

A B Ca b c

A B Ca b c

A

0

5BC

ab c

A

0

6 6 6BC

ab

c

A

0

11

BC

a b

c

A

0

BC

a

bc

A

0

5BC a

bc

A

0

BC

a

bc

A

0

BCa

bc

A

0

11 11

BC

ab

c

A

0

BCa

b c

A

0

5BC a

bc

A

0

BC

ab

c

Dd0

Dy5

Dd6

Dy11

Yy0

Yd5

Yy6

Yd11

Dz0

Yz5

Dz6

Yz11

b

A B Ca b c

A B Ca b c

A B

0 4 8

Ca b c

A B Ca b c

A B Ca b c

6Indiceshorarios

A B Ca b c

A B Ca b c

A B Ca b c

10 2 1 5 7 11

A B Ca b c

A B Ca b c

!

36


LOS GRUPOS ELECTROGENOS3

Al satisfacer la necesidad de continui-dad en el suministro de energía, losgrupos electrógenos son objeto de unautilización cada vez mayor.Según sus características, puedenconstituir:-alimentaciones de emergencia parareemplazar a la alimentación principalen caso de falla de esta última (con po-sibilidades de selección si la potenciadel grupo es insuficiente),-alimentaciones de sustitución comosegunda fuente de alimentación prin-cipal para suplir a la primera fuentepor razones de economía o en caso deexcesos de consumo,-alimentaciones para servicio de segu-ridad, asociadas en su caso a un on-dulador para poner y mantener insta-laciones en condiciones de seguridaden períodos incompatibles con la au-tonomía de las baterías.

En todos los casos, el criterio dominan-te al elegir un grupo es su aptitud parafuncionar de manera autónoma duran-te largos períodos. La oferta de los fa-bricantes de grupos electrógenos escasi ilimitada, y abarca desde peque-ños grupos portátiles de algunos kVA,que se utilizan como fuente autónoma,hasta centrales de energía de variosMVA pasando por los grupos móvilessobre ruedas (destinadas, por ejemplo,a la alimentación de la red pública encaso de avería) o por los grupos esta-cionarios de varios centenares de kVA(destinados en su mayoría a un servi-cio de seguridad o de emergencia.También las fuentes de energía estánevolucionando y, aunque todavía se usamucho petróleo, cada vez se empleamás el gas o incluso el vapor en lascentrales de cogeneración.

Están llegando al mercado nuevas tecnologías de generación ensustitución o como complemento de los grupos electrógenos y, aunqueno todas se encuentran aún en fase comercial, sin duda acabaránmodificando la noción de producción autónoma y, sobre todo, su gestióneléctrica. En este contexto, cabe citar:-los turbogeneradores de alta velocidad (microturbinas de gas),-las pilas de combustible,-los generadores eólicos,-las células fotovoltaicas.Todas estas tecnologías se benefician implicitamente de la evolución dela electrónica de potencia, que permite transformar la corrienteproducida (continua, variable, de alta frecuencia) en una corrienteutilizable de 50 Hz.

37

I.A.3 / FUENTES DE ALIMENTACIÓN

Transferencia de fuente

conmutación temporizadade las fuentes,corte a distancia,protección y confirmaciónde fallas,mando a distancia delgrupo,mando de selección decargas

Los automatismos de inversión de fuentes de los DPX permiten, segúnlas opciones de esquema, realizar todas las funciones necesarias enforma manual o automática.

LOS GRUPOS ELECTROGENOS

(soluciones y esquemas son descritas en el capítulo II.C.2)

Desde el punto de vista de las necesi-dades de continuidad de servicio paraasegurar el normal desarrollo de losprocesos o actividades ligados al fun-cionamiento de sistemas de emergen-cia estos se clasificarán como sigue:

Grupo 1.- En este grupo se encuentranaquellos sistemas de emergencia quealimenten consumos que por la natu-raleza de su finalidad no toleran inte-rrupciones superiores a 0,20 segun-dos y variaciones de frecuencia no su-periores a ± 0,5%.

Grupo 2.- En este grupo se encuentranlos sistemas de emergencia que ali-menten consumos que no toleren in-terrupciones superiores a 15 seg.

Grupo 3.- En este grupo se encuentranlos sistemas de emergencia que ali-menten consumos que toleren tiemposde interrupción superiores a los ya indi-cados pero en ningún caso superioresa 15 minutos.

38


En caso de falla de la fuente principal,ésta se desconecta (apertura de Q1) y Des accionado (apertura), si procede, paraalimentar sólo las cargas de emergencia,que permitirá al grupo alimentar loscircuitos deseados (Q2 cerrado).

La secuencia de maniobras puede sermanual, semiautomática o automática,pero en todos los casos, bloqueoselectricos y mecánicos deben impedir larealimentación de la red por el grupo o laconexión de ambas fuentes juntas.

En las instalaciones de muy alta potencia,alimentadas directamente en AT (altatensión), puede ser preferible conectar lafuente de emergencia directamente a lared de AT por medio de un transformadorelevador BT / AT. En ese caso, lasconmutaciones se efectúan directamenteen AT y, por tanto, bajo corrientes másdébiles.

GE

Q1 Q2

D

Fuente principal

Circuitos no prioritarios Circuitos prioritarios

Principios de conexión de un grupo electrógeno comofuente de emergencia o de seguridad

GE

TransformadorBT/AT

Conexión de altatensión

(juego de barras)

Fuente de altatensión

39


ONDULADORES4

El ondulador es una fuente de emer-gencia cuya autonomía está en funciónde la capacidad de su batería. La tec-nología «on line» permite igualmenteproteger ciertos equipos sensibles (in-formática) de las perturbaciones de laalimentación (microinterrupciones).

Tipo «off-line» o«en espera»

1

Esta tecnología, llamada también«stand-by», se utiliza para bajas poten-cias, no superiores a unos pocos kVA.La carga (utilización) es alimentadadirectamente por la red a través de unsimple filtro que permite atenuar lasperturbaciones.En caso de falla en un punto anteriorde la red eléctrica, la utilización estransferida al ondulador y su bateríapor un conmutador rápido (de 2 a 10ms). Es muy importante comprobarque el equipo alimentado puede sopor-tar esta breve interrupción.

Tipo «on-line» o«en funcionamiento conti-nuo»

2

Esta tecnología, la más utilizada porencima de 3 kVA, se considera la máseficaz. La carga (utilización) es alimen-tada constantemente por el ondulador,lo que garantiza una regulación per-manente de la tensión y la frecuenciaa la salida del aparato (+ 1 a 3%).En caso de falla en un punto anteriorde la red eléctrica, la carga continúasiendo alimentada sin conmutación.

Resumen de tecnologías

Ondulador tipo « off-line »

Ondulador tipo « on-line »

Existen también otras denominaciones del tipo “no-break”,“doble- conversión”, etc..., pero son más comerciales quetécnicas.

Funcionalidades Off - line On - line

Tiempo de transferencia a batería en los cortes de la red Si No

Protección contra microinterrupciones de duración inferior a 5 ms No Si

Regulación de frecuencia No Si

Regulación de tensión No Si

Absorción de picos de tensión No Si

Filtrado de armónicos No Si

Absorción de impactos de carga (corriente de llamada) No Si

Utilización

Off-line

Ondulador

Batería

Cargador

Red

Filtro

R

O

Circuito by-passConmutador

Utilización

On-line

Ondulador

Batería

Rectificadorcargador

Red

I.A.3 / FUENTES DE ALIMENTACIÓN ONDULADORES

40


LAS BATERIAS5

Una batería está compuesta por ele-mentos acumuladores conectadosentre ellos.Existen dos tipos de baterías:- las baterías abiertas, constituidas porelementos provistos de orificios quepermiten liberar en la atmósfera lamezcla gaseosa (oxígeno e hidrógeno)y restablecer el nivel de electrolito; seutilizan en configuraciones importan-tes y necesitan de un local ventilado.- las baterías sin mantención, consti-tuidas por elementos que tienen unatasa de recombinación por lo menosigual al 95%; no requieren agua duran-te la explotación. Se utilizan para po-tencias elevadas.La ventilación del local debe ser adap-tada.La autonomía y la duración de las ba-terías dependen de sus condiciones deexplotación: potencia a proveer, régi-men de descarga, temperatura am-biente, edad, condición de descarga.Este tipo de fuente a menudo se utilizapara necesidades específicas comofuente de seguridad (alumbrado deseguridad, alimentación estabilizadacon ayuda...).

41


Las condiciones de uso de las baterías de acumuladores, están dadasen la NCH Elec. 4/84, al respecto señala:

Los acumuladores que se utilicen para alimentar sistemas deemergencia deberán ser de tipo estacionario. No se permitirá el usode batería de vehículos.

Los sistemas de emergencia alimentados por baterías podrán funcionarcon una tensión de servicio distinta de las del sistema normal. Estandoen funcionamiento la batería deberá tener una capacidad y caracterís-ticas tales como para mantener durante un período no inferior a 90minutos alimentando toda la carga conectada a este sistema, unatensión no menor al 85% del valor nominal.

Las baterías plomo - ácido que requieran verificaciones periódicas delnivel de electrólito y en la que se les deba agregar agua para mantenerdicho nivel deberán tener vasos transparentes.

Las baterías irán montadas sobre soportes y bajo ellas se colocaránbandejas que cumplan las siguientes condiciones:

Los soportes podrán ser madera tratada, de metal tratado o materialestales como fibra de vidrio, de modo que sean resistentes a la corrosiónprovocada por acción del electrólito. En todo caso, las partes del soporteque estén en contacto directo con las baterías deberán ser de materialno conductor.

Las bandejas irán colocadas bajo las baterías y serán de madera tratadau otro material no conductor resistente a la acción corrosiva del ácido.

Las baterías estarán ubicadas en un recinto adecuadamente ventiladode modo de evitar la acumulación de una mezcla gaseosa explosiva.

La instalación de baterías deberá contar con un equipo cargadorautomático.

42

I.B EL PROYECTO > CONSIDERACIONES DE LOS RIESGOSI.B EL PROYECTO

Aunque el término riesgo en sí tiene un significado totalmente claropara todo el mundo, su realidad es mucho más compleja ya que lasnociones que crean el riesgo, y por tanto la reacción al mismo, esdecir, la seguridad, etc., son a un tiempo amplias y sutiles, numerosasy específicas. Interdependencias, umbrales admisibles, siempredifíciles de estimar pero que miden sin concesiones las estadísticas.Estas últimas expresan claramente la verdadera seguridad de laenergía eléctrica teniendo en cuenta su universalidad.

CONSIDERACIONES DELOS RIESGOS

Es innegable que la tecnología hapermitido mejorar la eficacia y lafiabilidad de los aparatos. Lanormalización y la reglamentación hanacompañado esta evolución al tiempoque los usos de la electricidad han idomultiplicándose hasta hacerseomnipresentes.Ni que decir la competencia, el sentidocomún, la organización y elcomportamiento serán siempre los pilaresde la seguridad, pero los conocimientosnecesarios son ahora tan precisos,diversos y numerosos que con frecuenciaes necesario recurrir a la ayuda deespecialistas.

Los organismos competentes, puedenayudar a las empresas.Si distinguimos las consecuenciashumanas de los materiales, los accidentese incidencias de origen eléctricorequieren conclusiones matizadas:- los accidentes laborales de origeneléctrico están en constante disminuciónaunque siguen siendo la causa dealgunos fallecimientos, mientras que losriesgos eléctricos siguen siendo una delas principales causas de incendio.Respecto a este punto, habría que teneren cuenta también las causas reales ylas supuestas y, sobre todo, su origenexacto. El corto circuito, contrariamente

a lo que suele decirse, es rara vez lacausa del siniestro. Las sobrecargasprolongadas (líneas subdimensionadas),los calentamientos locales (conexiones),las chispas (descargas electroestáticas enambiente explosivo, silos, minas) y, porsupuesto, el rayo, son las principalescausas de siniestros.

43

I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONAS

No hay que confundir seguridad física con seguridad funcional.

La seguridad física tiene que ver con las consecuencias directas o indirectas para las personas o los bienes derivadasde una falla, un error de maniobra o incluso de ciertas acciones voluntarias, debiendo considerarse incluido al medioambiente en el concepto de los bienes.La seguridad funcional integra nociones más mensurables de eficacia, vida útil, robustez y, especialmente, en elcampo de la distribución eléctrica, de fiabilidad y continuidad de funcionamiento. La seguridad funcional es uno delos elementos que permiten garantizar la seguridad física.

> PARA UNA MEJOR CONSIDERACIÓN DE LA SEGURIDAD

En la fase de diseño:- conocer los textos reglamentarios pertinentes y lascaracterísticas específicas del proyecto (instalacionesclasificadas, obras peligrosas).- respetar las reglas de cálculo de las instalaciones.

En la fase de realización:- elegir materiales seguros y acreditados-velar por la correcta ejecución de los trabajos.

En la fase de explotación:- definir consignas precisas o de urgencia- elaborar un programa de mantenimiento- formar al personal en las tareas que ha de realizar(calificaciones y habilitaciones).

44

I.B EL PROYECTO > CONSIDERACIONES DE LOS RIESGOS

SEGURIDAD DE LASPERSONAS

Aunque sea indiscutiblemente la energía más segura, la electricidad no deja de encerrarun peligro por su carácter invisible. Sus efectos sobre el cuerpo humano sonsuficientemente conocidos como para protegernos eficazmente.

EL RIESGO DE ELECTROCUCIÓN1

Los efectos de la corriente eléctrica en elcuerpo humano dependen de dosfactores:- el tiempo de paso de la corriente a travésdel cuerpo.- la intensidad y frecuencia de la corriente.Estos dos factores son independientesentre sí, pero el nivel de riesgo será máso menos elevado en función del valor decada factor. La intensidad de corrientepeligrosa para el ser humano dependede la tensión y de la tolerancia delcuerpo. En la práctica, la intensidad sedefine a partir de una tensión límitegeneralmente considerada igual a 220V.Esta tensión tiene en cuenta la corrientemáxima que puede soportar un serhumano que posea una resistenciaeléctrica interna mínima, en determinadascondiciones. También tiene en cuenta laduración máxima admisible del tiempode paso de la corriente por el cuerpo,sin efectos fisiopatológicos peligrosos(fibrilación cardiaca).

Cuando el cuerpo humano se ve sometidoa una tensión eléctrica, reacciona comoun receptor clásico que posee unadeterminada resistencia interna.

Aspecto fisiológico1

Es recorrido por una corriente eléctricaque produce tres riesgos graves:- tetanización: la corriente mantienecontraídos los músculos por los quecircula; si se trata de la caja toráxica,puede provocar un bloqueo respiratorio.- f ibri lación ventricular: completadesorganización del ritmo cardiaco.- efectos térmicos que provocan lesionesmás o menos graves de los tejidos, inclusoquemaduras profundas en el caso decorrientes muy elevadas.

El cuadro adjunto muestra que, con unatensión de contacto de 220 V, el cuerpohumano sería atravesado por unacorriente de 147 mA. Para evitarcualquier tipo de riesgo, dicha corrienteno debería mantenerse más de 0,17segundos.

Relación tiempo de paso máximo/tensión de contacto encondiciones de contacto normales ( U:220V)

Tensiónde contacto

5075

100150220300400500

Impedanciaeléctrica del

cuerpo humano

Corriente queatraviesa el

cuerpo humano

Tiempode pasomáximo

Uc (V) Zn (Ω) In (mA) tn (s)

17251625160015501500148014501430

29466297

147203276350

> 50,600,400,280,170,120,070,04

45

I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONASEL RIESGO DE ELECTROCUCION

Las normas definen las curvas límitescorriente/tiempo considerando los dosparámetros que se han de tener en cuentapara la evaluación del riesgo.i∆: corriente que circula por el cuerpo.t: tiempo de paso de la corriente a travésdel cuerpo.Estas cur vas, definidas por laIEC 60479-1, indican los diferenteslímites de los efectos de la corrientealterna a 50Hz en las personas ydeterminan 4 zonas principales de riesgo.

Las curvas corrientes/tiempos vienen determinadaspara una frecuencia de 15 a 50Hz. El riesgo aumentaconsiderablemente con lafrecuencia.

Riesgo de contacto directo2

Decimos que existe contacto directocuando una persona toca directamenteuna parte desnuda y bajo tensióneléctrica de un aparato, equipo oinstalación (por imprudencia, torpeza oa causa de un defecto...).

Riesgo de contacto indirecto3

Hablamos de contacto indirecto cuandouna persona toca una masa metálica porla que accidentalmente circula corriente(falla de aislamiento del aparato o de lamáquina eléctrica).Por lo tanto, es importante detectar yeliminar rápidamente la falla antes de quealguien entre en contacto con la masametálica.

Curvas corrientes / tiempos

c1 c3c2

AC-2AC-1 AC-3

30 mA

a b

AC-4.1

AC-4.2

AC-4.3

10 000

2 000

5 000

1 000

500

200

100

50

20

100,1

0,20,5

12

510

2050

100200 500

1 0002 000

5 00010 000

Corriente que circula por el cuerpo i ∆ en mA

Dur

ació

n de

l pas

o de

la c

orrie

nte

en m

s

Para duraciones del paso de corriente inferiores a 10 ms, el límite de corriente que circula por el cuerpo, línea b,permanece constante y es igual a 200 mA.

Las condiciones deprotección contratensiones peligrosasestán dadas en la NCHElec. 4/84.

ZonaAC-1AC-2AC-3

AC-4

AC-4.1AC-4.2AC-4.3

Efectos fisiológicosHabitualmente ninguna reacción.

Habitualmente, ningún efecto fisiológico peligroso.

Habitualmente ningún daño orgánico ; probabilidad de contraccionesmusculares y de dificultades respiratorias para duraciones de paso decorriente superiores a 2 s.Perturbaciones reversibles en la formación de la propagación de losimpulsos en el corazón sin fibrilación ventricular hasata 5% aprox.Intensidad de la corriente y con el tiempo de paso.

Aumentando con la intensidad y con el tiempo, pueden producirseefectos fisiopatológicos tales como paro cardiaco, paro respiratorio ygraves quemaduras, complementados con los efectos de la zona 3.Probabilidad de fibrilación ventricular hasta el 5% aproximadamente.Probabilidad de fibrilación ventricular hasta el 50% aproximadamente.Probabilidad de fibrilación ventricular superior al 50%.

46


Contacto con superficiescalientes

1

Las temperaturas alcanzadas por lassuperficies accesibles de los equiposeléctricos no deben ser susceptibles deprovocar quemaduras al ser tocadasdichas superficies.Si determinadas superficies puedenalcanzar valores más elevados, aunquesólo sea durante breves instantes,deberán estar protegidos.

RIESGOS DE QUEMADURAS2

Valores recomendados de temperatura máximaadmisible de las superficies

Partes accesibles Material de laspartes accesibles

Temperaturasmáximas ( °C)

Organos de mando manual

Previstas para ser tocadas pero nodestinadas a tenerlas en la mano

No destinadas a ser tocadasen servicio normal

MetálicoNo metálico



7080

5565

8090

Arco eléctrico2

Aparte de las consecuencias materiales,muy destructivas, los riesgos de un arcoeléctrico accidental son sobre todotérmicos (quemaduras directas porplasma, proyección de material en fusión)y luminosas (destello intenso). El arcopuede provenir de la apertura o el cierrede un circuito o de un cortocircuito: Eneste segundo caso, puede serextremadamente energético ya queúnicamente está limitado por la potenciade la fuente.

La evaluación del riesgoefectivo de quemaduras deberealizarse teniendo encuenta:- la temperatura de lasuperficie.- el material constitutivo dedicha superficie.- la duración del contacto conla piel.Pueden ser necesarios datoscomplementarios tales comola forma (ranuras), lapresencia de un revestimien-to o la presión de contacto.

No existen protecciones específicas contra el arco eléctrico, que sigue siendo un fenómeno imprevisible. Las pantallaso tabiques pueden limitar sus consecuencias pero la mejor prevención sigue siendo el respeto de las “reglas deloficio” y la conformidad con la reglamentación al realizar las instalaciones. A fin de reducir la probabilidad decortocircuito, deben tomarse precauciones especiales en las partes de dichas instalaciones que no están protegidas(por estar situadas antes de los dispositivos de protección) (véanse las precauciones de cableado en el capítuloIII.E.2).

47

I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONAS

EXPOSICION A CAMPOS ELECTROMAGNETICOS DE BAJA FRECUENCIA(EXCEPTO RADIOFRECUENCIA)

3

La exposición a los campos electro-magnéticos no está reglamentada ni aescala nacional ni a escala internacional.Se han llevado a cabo numerososestudios epidermiológicos que no hanaportado conclusiones que demuestrenlos efectos de los campos electromag-néticos en humanos.Por lo tanto, la evaluación de este posibleriesgo sigue siendo objeto de numerosasinvestigaciones.

Campos magnéticos de bajafrecuencia (en A/m)

1

Están generados por las corrientes y sonproporcionales a su intensidad. Inducenen el cuerpo humano corrientesperpendiculares al campo magnético. Losvalores del campo magnético van desdealgunas pT (picotesla) a varios mT(mili tesla). El valor de exposicióndisminuye rápidamente con el cubo dela distancia. Por lo tanto, las exposicionesmás intensas se alcanzan con aparatosdomésticos muy cercanos al cuerpo(secador de cabello, afeitadora, mantaeléctrica).

Campos eléctricos de bajafrecuencia (en V/m)

2

El campo eléctrico en la superficie delcuerpo humano se modifica en funciónde la conductividad de éste. La intensidaddel campo es máxima al nivel de lacabeza. El campo eléctrico inducecorrientes especialmente en el eje delcuerpo.Los valores medidos más elevados (hastavarios kV/m) se sitúan cerca de las líneasde energía y de los transformadores dealta tensión, de las soldaduras y de loshornos de inducción. El campo eléctricodisminuye con el cuadrado de ladistancia.

Campos magnéticosde baja frecuencia

Campos eléctricosde baja frecuencia

Prueba de la dificultaddel tema y de lascontroversias que ge-nera, es lo limitado dela edición de documen-tos oficiales (normas,reglamentos) en cuantoal número de estudios,tesis e informes dispo-nibles sobre dichotema. Citaremos lanorma IEEE 95-1-1991de origen americano yla recomendación delConsejo de la UniónEuropea 1999/519/CE.

Los portadores deimplantes médicos, tantoactivos como pasivos,deben indicar estacircunstancia al médicode la empresa a fin deque se comprueben lascondiciones reales deexposición (campo mag-nético y campo eléctrico),así como su compati-bilidad.

RIESGOS DE QUEMADURAS-EXPOSICIÓN A CAMPOS ELECTROMAGNETICOS DE BAJA FRECUENCIA

48


SEGURIDAD DE LOS BIENESPara preservar la integridad y la seguridad de los edificios y de las obras, de su actividady su perennidad.Hay que saber anticipar/predecir corto circuitos, corrosión, vibraciones, polución, fuego yotras perturbaciones y fenómenos destructores y predecibles.

La seguridad de los bienes, íntimamenteligada a la de las personas, requiere unenfoque preventivo basado en un análisisdel siguiente tipo:

El cuadro adjunto recuerda, a títuloindicativo, los principales elementos quedeben tenerse en cuenta en relación conlos factores de riesgo eléctrico, sin queesto sustituya al necesario “análisis deriesgo” que debe acompañar a todoproyecto.

Análisis de riesgos eléctricos

Sobreintensidades (sobrecargas, cortocircuitos)Corrientes de fuga.Sobretensiones (rayo, descargas electrostáticas...)Bajadas de tensión y cortes de alimentación.Perturbaciones electromagnéticas.Degradaciones, envejecimiento, corrosión....

Estructura de los edificios.Materiales de construcción.Naturaleza de los materiales tratados o almacenados.Condiciones de evacuación de las personas.Lugares públicos (vandalismo).Condiciones climáticas medioambientales.Tensiones mecánicas, vibraciones, terremotos.Presencia de fauna y flora (mohos...)Exposición a la interperie (viento, lluvia, inundaciones...)...

Incendio.Explosión.Discontinuidad de la explotación.Mal funcionamiento (CEM).Contaminación medioambiental....

Dispositivos de protección contra sobreintensidades.Limitación de las corrientes de falla.Utilización de materiales, conductos y conductores conforme a las normas.Evaluación de la carga calórica.Resistencia y reacción frente al fuego de los elementos constructivos.Compartimentación, eliminación de humos.Detección, alarmas.Medios de lucha.Dispositivos anti-intrusión, antivandalismo.Protección, adecuada a las condiciones medioambientales (climática, mecánica, química...)...

Fact

ores

de

Ries

go

Causas

Medios Consecuencia

Riesgos

Con

dici

ones

med

ioam

bien

tale

sC

onse

cuen

cias

Med

ios

La protección total no existe; la mejor seguridad pasa por la búsqueda de compromisos razonables y razonados enlos que la protección de las personas es prioritaria.

49

I.B.1 / SEGURIDAD DE LAS PERSONASEL RIESGO A LA SOBRECORRIENTE

Por principio todos los conductores activosde la instalación (fases y neutro) debenestar protegidos contra sobrecargas ycortacircuitos.

Sobrecarga1

Es una sobreintensidad que circula porun circuito en ausencia de falla eléctrica.Se debe a un conductor subdimensio-nado para la carga alimentada (o, a lainversa, a una carga demasiado elevadapara la canalización).Deben preverse disposit ivos deprotección para interrumpir cualquiercorriente de sobrecarga antes que el

calentamiento del conductor perjudiquesu aislamiento, sus conexiones y losmateriales que le rodean, la proteccióncontra las sobrecargas puede efectuarsetambién mediante fusibles (tipo gG),automáticos con relé térmico, automáticoscon relé electrónico, o interruptores conrelé de medida. ¡Atención! Los fusiblesaM no protegen contra las sobrecargas.Las reglas de determinación paragarantizar la protección contra lassobrecargas se describen en el capítuloII.A.1.

Cortocircuito2

Se trata de una sobreintensidadproducida por una falla de impedanciadespreciable entre conductores depotencia diferente.Su origen es accidental y puede serdebido a un error (caída de unaherramienta, corte de un cable) o a unafalla del material.Deben proyectarse dispositivos deprotección a fin de limitar y cortar lascorrientes de cortocircuito antes de quesus efectos térmicos (calentamiento de losconductores, arco eléctrico) y mecánicas(esfuerzos electrodinámicos) puedan serperjudiciales y peligrosos.

La protección contra cortocircuitos puedeefectuarse mediantes fusibles (tipo gG oaM), automáticas con relé magnético, oautomáticos con relé electrónico (corrientemáxima). Su poder de corte y su tiempode apertura del circuito deben ser losadecuados para el circuito protegido. Lasreglas de determinación para garantizarla protección contra cortocircuitos sedescriben en el capítulo II.A.3.

Los dispositivos de protección de los circuitos deuna instalación no están previstos para garantizarla protección de los circuitos internos de losaparatos ni la de los conductores flexibles (cablesde alimentación de aparatos móviles) conectadosa enchufes.Puede ser necesario el estudio de proteccionesindependientes y apropiadas si existe riesgo desobreintensidades (sobrecarga en motores, porejemplo).

Por principio, todas las líneas deben estarprotegidas contra cortocircuitos. Estánautorizadas las asociaciones de aparatos paraaumentar el poder de corte (véase el capítuloII.B.2). En ciertos casos es posible igualmente queno exista necesidad de protección (veáse páginaXXX). Dentro de las precauciones de cableadodebe tenerse en cuenta la protección deconductores en paralelo (de un mismo circuito) yla protección de la instalación antes de losdispositivos de protección (véase página 376).

RIESGOS DE SOBREINTENSIDADES1

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENES

50


En equipos e instalaciones, las corrientes de fuga entrepartes activas y masas obedecen generalmente a una fallao al envejecimiento de la instalación. Según el valoralcanzado, la circulación de la corriente puede crear chispas,e incluso inflamar el material circundante . La elección delrégimen de neutro determina el valor máximo de lascorrientes de defecto.En caso de riesgo de incendio:- el esquema TN-C está prohibido, las corrientes puedenalcanzar varios kA y circular incluso a través de la estructurade los edificios.- el esquemaTN-S es desaconsejable salvo que secomplemente con dispositivos diferenciales de sensibilidadI∆n < 300 mA.- el esquema TT es posible (limitación por diferencial).- el esquema IT está recomendado por su seguridadintrínseca ya que la corriente de 1er falla puede limitarse aun valor muy débil (unos pocos mA), para evitar el riesgo dearco. Atención de 2º falla, que debe estar protegido con undiferencial I∆n< 300 mA.

RIESGOS DE CORRIENTES DE DEFECTO2

Las sobretensiones pueden tener diversas causas, de lascuales es importante conocer sus características paraimplantar los medios de protección apropiados.

Los mecanismos del rayo son muy complejos, pero podemosdecir de manera simplificada que se trata de una descargaeléctrica de gran energía provocada por un reequilibradodel potencial entre nubes o entre nubes y suelo. Lascorrientes de rayo alcanzan valores de 10 a 100 kA, contiempos de aumento de unos pocos microsegundos.El rayo provoca daños considerables. Centenares deedificios, líneas telefónicas y eléctricas quedan inutilizadoscada año como consecuencia de este fenómeno. Miles deanimales y decenas de personas son víctimas de rayos.

En situaciones de riesgo, es muyrecomendable efectuar un mantenimientopreventivo basado en el seguimiento del valordel aislamiento del conjunto de la instalación:valores indicados por el controladorpermanente de aislamiento (IT) o campañasregulares de mediciones de la resistencia deaislamiento.La presencia de contaminantes, humedad oenvejecimiento de los aislantes se traduce enpuntos débiles del aislamiento. Si se aumentasignificativamente el valor de la tensión deprueba, se observará una notable disminucióndel valor de la resistencia. La aplicación detensiones crecientes de medición, porejemplo: 500V, 1.000V, 1.500V, 2.500V, 5.000V,revelará deficiencias si el valor delaislamiento cae más de un 25% en cada saltode tensión.¡Atención! El valor de prueba debe sernetamente inferior a la rigidez dieléctrica dela instalación (mínimo 2 U + 1.000).

RIESGOS DE SOBRETENSIONES3

Sobretensiones de origenatmosférico

1

51

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESEL RIESGO DE CORRIENTES DE DEFECTO-EL RIESGO DE LA SOBRETENSION

El riesgo local de tormenta vienedeterminado por el nivel ceráunico, quees el número de días en el que se haoído el trueno durante un año. Lasregiones montañosas son las másexpuestas.En la práctica, se usan mapas dedensidad de caídas de rayos. Estosestablecidos con observaciones de losúltimos quince años (red metereo-lógica), cuantifican la cantidad deimpactos por año y por km2.

Los efectos del rayo se dividennormalmente en directos e indirectos.

La fulminación provoca en el punto deimpacto:- efectos térmicos directos (fusión,incendio) debidos al arco eléctrico.- efectos térmicos y eléctrodinámicosinducidos por la circulación de lacorriente del rayo.- efectos de deflagración (onda de

Efectos directos

Los choques de rayos negativosdescendentes son los más frecuentes.La corriente de descarga varía desdealgunas decenas a un centenar de kA.Un "precursor" traza un canalconductor descendiendo de la nubehacia el suelo y la descarga de rayo seefectúa "de vuelta" del suelo hacia lanube.Cuando el precursor sube, el choquede rayos se llama ascendente. Loschoques de rayos, ascendentespositivos son más frecuentes en elinvierno, pero más escasos (10 %), sontambién los más violentos (varioscentenares de kA). Se desarrollan apartir de una prominencia natural oartificial.

Según el sentido del desarrollo de la carga (descendente oascendente) y según la polaridad de las cargas (positivas onegativas), se distinguen cuatro tipos de golpes de rayos contra elsuelo.

+ + + + + + + + + +

+ + ++ +

+ + ++ +

- - - - -

- -- - -

- -- - -

- - - - -

Ascendentenegativo

Descendentenegativo

Ascendentepositivo

Descendentepositivo

choque y soplo de aire) producidos porel calor y la dilatación del aire. Laprotección contra los efectos directosdel rayo se basa en la captación y eltransporte de la corriente a tierra(pararrayos, varillas de captura...).

52


Efectos indirectos

- Un choque de rayo contra el suelocausa una subida en potencial de latierra que puede propagarse a lainstalación (remontada de tierra).

- La fulminación de las líneas aéreasimplica la propagación en las redes ATy BT de sobre tensiones de variosmillares de voltios.

- A la descarga del rayo también seasocia un campo electromagnéticode amplio espectro y de frecuencia que,al acoplarse con los elementosconductores (estructuras de edificio,instalaciones eléctricas), va adar nacimiento a corrientes inducidasdestructivas.La protección contra los efectosindirectos se basa esencialmente enla utilización de pararrayos, en laequipotencialidad de las masas y ladimensión de la malla de los edificios.

53

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESRIESGO DE SOBRETENSIONES

Las descargas de rayo ascendentes se desarrollan a partir de una prominencianatural o artificial. Las descargas más frecuentes en llano son las descendentesnegativas. Una primera descarga (precursora) parte de la nube y avanza hacia elsuelo. Cerca de éste, se encuentra con un “líder ascendente” formado a partir deun punto conectado a tierra (árbol), pararrayos, o el propio suelo. Al encontrarseel precursor con el líder, se produce la descarga propiamente dicha, con emisiónluminosa (rayo), sonora (trueno) y descarga de una intensa corriente que puedealcanzar los 50kA.

Modelo eléctrico de una descarga atmosférica

Aspecto típico de la corriente de descarga de una caída negativa (valor en el 90% de los casos).

Las instalaciones de protección contra el rayonunca garantizan una protección absoluta de losbienes y las personas. Las disposiciones que setoman están encaminadas a la reducciónestadística de los riesgos para los elementos aproteger.

Onda normalizada

A esta onda se superpone una onda de corriente de formasimilar, pero desfasada y de característica 8/20 µs.

Una onda normalizada de tensión de choque (onda 1,2/50)se aplica a los materiales para que caractericen y quecalifiquen su comportamiento a las sobre tensionesinducidas por el rayo en las instalaciones.

U Crête

1,2 µs

50 µs

100%90%

50%

10%

1

1/2

t1t2

Corriente1er arco de retorno

arco subsecuente

tiempo

+++++

-----

C

L

R

IRayo

+

-

54


Sobretensiones demaniobras

2

Prácticamente todas las conmu-taciones en las redes industriales, yparticularmente las de elevadapotencia, producen sobretensiones.Estas son provocadas por lainterrupción brusca de la corriente.Las líneas y los transformadores secomportan entonces “self-inductions”(autoinducciones).La energía aplicada en forma detransitorios depende de lascaracterísticas del circuito conmutado.El tiempo de subida es del orden deunas decenas de microsegundos, conun valor de varios kV.

La instalación de pararrayosdestinados a la proteccióncontra sobretensiones deorigen atmosférico (rayo)permite generalmente pre-venir las sobretensiones demaniobra

Los régimenes transitorios, que pueden constituir fuentes de sobretensiones y de sobreintensidades, puedengenerarse como consecuencia de la activación o de la desactivación de cargas. Los transitorios más comunestienen que ver con los transformadores, motores, condensadores y baterías.

La activación de un transformador genera una corriente de llamada de 10 a 20In, con una componente aperiódicaamortiguada. Esto provoca una sobretensión en el secundario por acoplo capacitativo y efectos oscilatorios comoconsecuencia de las capacidades y de las inductancias entre espiras.La desconexión (o la apertura) de un transformador crea una sobretensión transitoria debida a la interrupción de lacorriente en un circuito inductivo. Esta sobretensión puede crear recebados de arco en los dispositivos de corte, loscuales deben escogerse en consecuencia.

Sobretensión al desconectarseun transformador

Ie/In

0

5

10U

t

t

t : 5 ms

V

t

55

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESRIESGOS DE SOBRETENSIONES

Sobretensiones por falla delaislamiento con respecto ainstalaciones de tensiónmás elevadas

3

Por regla general, las sobretensionesde este tipo sólo se tienen en cuentapara las fallas entre la alta tensión y lamasa del centro de transformación AT/BT.

Descargas electroestáticas4

Aunque no pueda decirse conpropiedad que se transmiten por la redeléctrica, ya que su origen es exterior,las descargas electrostáticas perte-necen a la categoría de las sobre-tensiones.

Son una causa importante dedestrucción de componentes o deequipos electrónicos, así como de

incendios o explosiones en locales enlos que se manejan materias pul-verulentas (harinas), inflamables(disolventes) o en condiciones polvo-rientas (silos de grano).Al frotar dos materiales aislantes entresí, uno de ellos cede electrones al otro.Es el efecto de carga electrostática.Algunos materiales tienen tendencia acargarse positivamente (pèrdida deelectrones) y otros a cargarsenegativamente (ganancia de elec-trones). Cuanto más alejados seencuentren los materiales en la escalade potenciales, mayor será elintercambio.Numerosas asociaciones de mate-riales constituyen fuentes de cargaselectrostáticas.

Si el riesgo de falla directo entre instalaciones de AT y BT no esdespreciable y las tomas de tierra del centro y de la instalación sondiferentes, deberá comprobarse que el valor de la toma de tierra delneutro RTS (de la instalación) es lo bastante bajo como para limitar elaumento de potencial de la instalación de BT.

RTS: resistencia de la toma de tierra del neutro.Vta: tensión de rigidez dieléctrica a 50 Hz generalmente se toma2U + 1.000)Vn: tensión nominal de la instalaciónIm: corriente máxima de falla entre fase y tierra de la instalación de AT.

Vta - Vn

Im

RTS1 <

Escala de potenciales dealgunos materiales

AireManoVidrioMicaCabello humanoNylonLanaPielesPlomoAluminioPapel

AceroMaderaNiquel, CobrePlataOro, PlatinoAcrílicoPoliésterPolietilenoPolipropilenoPoliuretanoPolicloruro de viniloSilicioTeflón

+carga

positiva

-carga

negativa

Referencia 0 Algodón (seco)

56


Electrolización del cuerpohumano

El hombre, al moverse o caminar,transmite electrones a las superficiescon las que entra en contacto(maqueta, mobiliario...). Tras algunosmovimientos se establece un equilibrioy la carga puede entonces alcanzaralgunos microculombios y variasdecenas de kV.El contacto con un elemento conectadoa tierra provocará una violentadescarga, capaz de perturbar o dedestruir la mayor parte de loscomponentes electrónicos.Los efectos son directos (descargaeléctrica) o indirectos (campomagnético inducido por la circulaciónde la corriente de descarga, que puedealcanzar varias decenas de amperes).

Las correas de transmisión en laspoleas, las cintas textiles sobrerodillos, el papel en las rotativas y todosaquellos sistemas en los que seproducen rozamientos permanentes,son fuentes de descargaselectroestáticas. Sus consecuenciasvan desde las molestias que puedesentir el personal, hasta el riesgo deincendio o de explosión según losmateriales tratados.

Los líquidos pueden igualmenteelectrizarse en las canalizaciones,especialmente si estas últimas son dematerial aislante. También la descargade gases comprimidos o de chorros devapor puede generar cargaselectrostáticas.Las nubes de polvo pueden acumularcargas considerables, cuyo potencialpuede sobrepasar los 10kV. La cantidadde cargas electrostáticas aumenta conla concentración, la finura y lavelocidad de desplazamiento. La

inflamación, o más frecuentemente laexplosión, puede proceder de unadescarga espontánea en la nube depolvo de una fuente exterior (cintatransportadora, persona...).El riesgo de descargas electrostáticastambién debe tenerse en cuenta demodo especial en los hospitales:mezclas inflamables, presencia deoxígeno, humedad relativa reducida porla calefacción, numerosos rozamientosde tejidos (cama, ropa...), son losprincipales ingredientes.

Electrolización de máquinas,fluidos, partículas.

El hombre puede considerarse como un condensador de varioscentenares de picofaradios (pF) en serie, con una resistencia de varioskΩ.

R

L

C++++

-- - - - - - - - -

En el momento de la descarga electrostática R,L,C del circuito dedescarga los que determinan las características: tiempo de subida,duración, valor de pico...

U

tt1 t2

Aspecto típico de una descarga electrostática.

t1: tiempo de subida, 1 a 5 ns.t2: tiempo de caída a la mitad del valor,50 a 100 ns.U: potencial electrostático, 15 kV (máx.25 a 40 kV).I: 5 a 20 A (máx. 70 A)

El efecto de carga electrostática depende de numerosos parámetros, como la naturaleza de los materiales enrozamiento (permitividad), las condiciones de rozamiento y de separación (velocidad relativa), pero sobre todo delas condiciones de temperatura y de humedad ambientes. Según las posibilidades o las exigencias de los procesos ode los locales, la reducción del riesgo de descarga electrostática pasará por:- la humedificación de la atmósfera (> 70%).- el incremento de la conductividad de los aislantes.- la puesta a tierra y el establecimiento de conexiones equipotenciales.- la reducción de los razonamientos.- la neutralización de las cargas (ionización del aire, eliminadores por inducción o radioactivos...).

57

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESINTERRUPCIONES Y CAIDAS DE TENSION

INTERRUPCIONES Y CAIDAS DE TENSIÓN4

La desaparición de la tensión dealimentación y su establecimientosúbito pueden construir una fuente depeligro. Del mismo modo, determi-nados materiales pueden serincapaces de soportar una caída detensión (por encima de los límiteshabituales) y su comportamiento verseafectado: calado de motores,reacciones imprevistas de losautomatismos...Las interrupciones de tensión debenanalizarse considerando todas susconsecuencias: riesgo de pánico, parode máquinas, paro de operaciones quepuedan hacer peligrar la vida de laspersonas... Según las exigencias deexplotación y/o de seguridad, laalimentación de energía deberágarantizarse con o sin interrupción.

Guardamotores

Existen dispositivos detensión mínima tempori-zados que pueden garan-tizar una protecciónapropiada para un nivel decaída de tensión predeter-minado, para un tiempo deinterrupción o de caída, opara ambas cosas simultá-neamente, pero no debenimpedir ni retrasar cual-quier maniobra de controlde paro o de parada deemergencia.

... garantizan el controly la protecciónde motores trifásicos.Pueden estar provistos dede un interruptorde seguridad de faltade tensión ref. 029 37 / 38regulable de 0,35 a 0,7 IN

58


I I

5 PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

El desarrollo acelerado de la energíaeléctrica y de sus aplicaciones(electrónica, informática) así como lamultiplicación de aparatos, fijos omóviles, y la descentralización de lasfunciones, han modificado verdade-ramente el medio ambiente natural.La compatibilidad electromagnética(o CEM) se define como la aptitudde un material, de un sistema o deuna instalación para funcionar correc-tamente en su entorno, sin generarpor sí mismo perturbaciones intole-rables para los demás elementos dedicho entorno. Es una exigencia inex-cusable que no se puede ignorar enlas instalaciones actuales.Según los casos, la CEM se trataráen el marco de la fuente (reducciónde la emisión), en el de la víctima(mejora de la inmunidad o «endure-cimiento»),o en ambos.La complejidad de los problemas dela CEM está ligada frecuentementeal hecho de que las fuentes puedentambién ser víctimas y víctimas de lasfuentes, y que el acoplamiento selleva a cabo conjuntamente segúndos modos: irradiado y conducido.

Fuente Acoplamiento Víctima

La CEM viene definida por tres parámetros:

• La fuente se caracteriza por un nivel de emisión.Las principales fuentes de perturbación son: el rayo, losemisores hertzianos, los generadores de alta frecuencia,los disyuntores e interruptores de potencia, los hornos dearco y de inducción, las alimentaciones de corte, la iluminaciónfluorescente, los relés, los motores eléctricos, las herramientas,los electrodomésticos, las descargas electrostáticas...• La víctima se caracteriza por un nivel de inmunidad.Las principales víctimas son: la radio, la televisión, las tele-comunicaciones, los modems, la informática, los aparatos provistos decircuitos electrónicos...• El acoplamiento define la vía de transmisión de la perturbación.Existen dos modos de transmisión:• la radiación (en el aire, sin soporte material)• la conducción (a través de los elementos conductores:masas, tierra, cables...).

Los conductores sonantenas que no solo reciben ...sino que también emiten

59

I.B.2 / LA SEGURIDAD DE LOS BIENES

Acoplamiento porimpedancia común

1

Acoplamiento inductivo2 Acoplamiento entre campoeléctrico y cable

4

Acoplamiento capacitivo3Acoplamiento entre campomagnético y bucle

5

Fuente

Víctima

H

+ -

Campo E

Acoplamiento por las alimentaciones

Acoplamiento por las masas

Fuente

M ElectrónicaVíctima

Fuente

Víctima

Los problemas de la CEM provienende los «acoplamientos» que se esta-blecen entre los diferentes elementosde un sistema o de una instalación.Estos fenómenos son aún más crucia-les cuando coexisten aparatos depotencia con aparatos electrónicos,cuando sus líneas de alimentación(corrientes fuertes) y de transmisión(corrientes débiles) están próximasentre sí y cuando el medio ambientese encuentra perturbado como conse-cuencia de la propia actividad.El acoplamiento, que transmite laperturbación, puede presentarse decinco modos.

Las perturbaciones se transmiten porlos circuitos comunes a la fuente y ala víctima: alimentación, masas de loscircuitos de protección auxiliares...Este modo recibe también el nombrede «acoplamiento galvánico».

Las perturbaciones se transmiten porla creación de un campo magnético yla inducción de una f.e.m. en elconductor víctima.

Las perturbaciones se transmiten porefecto capacitivo entre las líneas quediscurren próximas entre sí.Se llama diafonía a los efectosasociados de los acoplamientosinductivos y capacitivos.

Las variaciones de campo electro-magnético (componente eléctrica E)inducen corrientes en los con-ductores, que se comportan comoantenas.

→

Las variaciones del campo magnéticoH, inducen tensiones (f.e.m.) en losbucles conductores.

Como en todos los terrenos, la mejor protección contralos problemas de la CEM pasa por la prevención. Para cadauno de los modos de acoplamiento y riesgos de transmisiónde perturbaciones que se indican existen precaucioneselementales. Estas se describen en los capítulos I.C.2«Medios de protección» e I.C.6 «Construcción de los equipos».El hecho de tener en cuenta la CEM implica nuevas exigencias deinstalación que van más allá de las reglas del oficio habituales.

→

V

Campo H

60


6 FENOMENOS DE DEGRADACIÓN Y ENVEJECIMIENTO

Las condiciones de exposición a lastensiones del entorno son muy varia-bles en función de los lugares deinstalación.De hecho, los factores potenciales dedegradación pueden clasificarse endos grandes categorías:– factores climatológicos asociadosa la temperatura, a la insolación,al viento, a las precipitacionesy a la humedad.– factores específicos de la utilizacióny del lugar de instalación, cuya acciónestá ligada a la naturaleza y a lapresencia de agentes corrosivos ycontaminantes, a la presencia de aguao de polvo (caracterizada por el códigoIP), incluso a la acción de la fauna, dela flora o del enmohecimiento enciertos casos.El material instalado debe podersoportar sin daños, y con una espe-ranza de vida suficiente, las solici-taciones del lugar en que se encuentrainstalado.La protección puede garantizarse:– directamente por el propio material,que deberá en tal caso poseer lascaracterísticas apropiadas (IP, IK,resistencia a la corrosión...)– mediante una protección com-plementaria aportada por una cubierta(caja, armario) apropiada– mediante instalación en un empla-zamiento en el que las solicitacionessean reducidas: al abrigo, localeseléctricos, canalizaciones técnicas...

Existen varias clasificaciones normalizadas de las condiciones de entorno.La norma Francesa NFC 15-100v propone una codificación para una ciertacantidad de factores.- Temperatura ambiente: código AA (por ejemplo AA2, temperatura muyfría -40ºC + 5ºC.)- Temperatura y humedad combinadas: código AB- Altitud: código AC- Presencia de agua: código AD (por ejemplo AD 5 = IP x 5)- Presencia de cuerpos sólidos: código AE- Exigencias mecánicas: código AG (golpes), código AH (vibraciones)- Presencia de fluor y de “hongos”: código AK- Presencia de fauna: código AL- Influencias electromagnéticas, electroestáticas e ionizantes: código AM- Radiación solar: código AN- Efectos sísmicos: código AP- “Rayos”: código AQ

Sobre la base de esta clasificación, la guía Española UTE C 15-103 señalalas características requeridas de los materiales y de las canalizacionessegún local y emplazamiento.Los niveles de “performance” y los ensayos relacionados con presenciade agua, de cuerpos sólidos y de riesgos de golpe están bien definidos ycorresponden a una clasificación de los materiales: código IP, código IK.En cambio, los criterios relacionados con los factores climáticos oespecíficos (corrosión, radiación...) no requieren clasificación de losmateriales.De forma más exhaustiva, la norma Francesa NF C 20-000 (provenientede la CEI 60721), propone, a la vez, una clasificación de los agentes delentorno individuales y específicos (temperatura, humedad) y, tambiénolas, salpicaduras, arena, barro o gas corrosivo, con valores y niveles tipo.Y una clasificación de las agrupaciones de los agentes de entorno y de suagresividad/severidad, permitiendo así caracterizar los lugares de uso oinstalación: almacenamiento, transporte, puesto fijo protegido, puesto fijoexterior, vehículos, naves....La norma Francesa NFC 15-100 propone “desormais” (capítulo 512)conexiones con las clases de la norma NFC 20-003-3 y 20-000-4 para losusos de puesto fijo protegidos y no protegidos contra interperie.

61

I.B.2 / LA SEGURIDAD DE LOS BIENESFENOMENOS DE DEGRADACION Y ENVEJECIMIENTO

Instalaciones exteriores1

Tropical húmedoGuineano- Oceánico-AmantaSudanés- Bengalí- Hawaiano

SecoUcraniano- Patagónico- SecoTurcomano

SemiáridoSenegalés- Araliano

DesérticoPeruano- Sahariano- Punjabí

Templado húmedoCantonés- Danubiano- BretónLorenés- Noruego- PortuguésHeleno

Frío húmedoMissuriano- Polonés- AcadioSiberiano- Manchuriano- Yakutiano

FríoSpitbergiano - Islandés

TundraÁrtico- IslandésAntártico- Angariano

MontañaAtlásico- Colombiano- AlpinoBoliviano- Mejicano- HimalayoTibetano

De hielos permanentesÁrtico- Antártico(no representados)

Existen varias clasificaciones de climas. La del geógrafo francés Emmanuel de Martonne (1873-1955) calificacada clima por el nombre de la región correspondiente y bajo el que se agrupan los datos meteorológicos detemperatura, insolación, precipitaciones y humedad relativa.Los climas locales pueden agruparse en grandes tipos, cuyo número de características son generalmentesuficientes: tropical húmedo, seco, semiárido, desértico, templado húmedo, frío húmedo, frío, extremadamentefrío.

Para escoger los materiales y lasenvolventes, habrá que considerar antetodo las condiciones climáticas dellugar (véase el mapa adjunto). A lascaracterísticas del clima tipo, habráque superponer los factores es-pecíficos ligados a las propiascondiciones de utilización o de ins-talación que pueden variar para unmismo clima. A pesar de su diversidady complejidad, dichos factores puedenclasificarse en cinco grandes cate-gorías o «atmósferas».• Atmósfera rural, que corresponde alas condiciones de exposición en el

campo, sin agentes corrosivos encantidad apreciable salvo la humedadambiente.• Atmósfera urbana, que designa lascondiciones de exposición en ciudad,con alternancia de humedad y desequedad, presencia de hollines,polvos, hidrocarburos, óxidos denitrógeno, óxidos de carbono, metalespesados, dióxido de azufre, producidospor la circulación de los automóviles.Los efectos de la corrosión aumentanconsiderablemente.• Atmósfera industrial, cuyas con-diciones agresivas se deben fun-damentalmente al contenido de com-puestos de azufre (H2S, SO2) yhalogenados (HCI).

• Atmósfera marina, caracterizada porun ataque corrosivo muy intenso comoconsecuencia de la sal (cloruros) y delalto nivel de humedad. Si dichascondiciones existen evidentemente alborde del mar (muelles, malecones...),y con mayor motivo en pleno mar (bar-cos, plataformas...), no deben des-preciarse en la franja costera, quepuede alcanzar hasta varios kiló-metros bajo el efecto de vientosdominantes.

62


Instalaciones interiores2• Atmósfera tropical, cuyas condi-ciones reales pueden de hecho ser muyvariables, pero en donde predominanuna temperatura y humedad elevadasque no son suficientes por sí solas paraaumentar notablemente la corrosión.Sin embargo, deben considerarse otrosfactores: mohos, microorganismos,líquenes, insectos, pólenes... paraadaptar lo mejor posible las pres-cripciones de tratamiento. Al ser suconocimiento frecuentemente alea-torio, las condiciones se consideranempíricamente como muy rigurosas ylos materiales se escogen en con-secuencia (tratamiento de tropica-lización). Para todos los tipos deexposición,la elección del índice IP del productopodrá efectuarse separando los usosal abrigo de precipitaciones directas enforma de lluvia y/o del sol (tejadillo,alero, hangar abierto), de losdirectamente expuestos a la intem-perie.

Las condiciones interiores pueden cla-sificarse en numerosos nivelesbasándose en criterios de calefacción(sin hielo, regulado, climatizado...), dehumedad, de ventilación (subterráneocerrado, ventilado), de efectos deabsorción o de invernadero...En la práctica, podemos considerartres tipos principales.• Interior seco, que caracteriza a loslocales con calefacción en invierno y sincondensación ni humedad. Se incluyengeneralmente en este tipo los localesresidenciales, los del sector terciario ylos talleres de montaje.• Interior húmedo, aplicable a loslocales o emplazamientos sometidosa humedad y a condensacionesrepetidas (interiores de hangares,almacenes cerrados sin calefacción,almacenes con muelles abiertos,sótanos...). El volumen interior deespacios cerrados (armarios, con-tenedores, cabinas) situados en elexterior se incluye en este nivel.

• Interior agresivo, cuyas condicionesse caracterizan por la presencia decontaminantes o agentes corrosivos,ocasionalmente combinados conhumedad o proyecciones importantesde agua (agroalimentario, trata-mientos químicos, locales de ga-nado...).

Simulación de la exposición en atmósferaindustrial en un calefactor de S02 (dióxido deazufre)

63

I.B.2 / LA SEGURIDAD DE LOS BIENESFENOMENOS DE DEGRADACION Y ENVEJECIMIENTO

Radiación solar3

Los fenómenos de envejecimientoprovocados por la radiación solar sonextremadamente complejos y difícilesde recrear en un laboratorio. A esto seañaden otros factores tales como latemperatura, la humedad o los agentesquímicos, cuyos efectos actúan ensinergia con el sol.Las degradaciones observadas vandesde el cambio de color o de brillohasta la alteración de las carac-terísticas físicas de los materiales.

La radiación solar se caracteriza por su nivel de energía (expresadoen W/m2 ) y por el espectro de su emisión (longitudes de onda λ).La energía irradiada varía según las regiones (latitud), la turbidez delaire (sobre las ciudades) y, evidentemente, en función de la presenciade nubes.Se caracteriza por su valor instantáneo en W/m2 o ponderado a lo largode la exposición, que puede ser diaria, mensual o anual.Dejando de lado los climas tropicales o desérticos, los valores tipomáximos, a mediodía, sin nubes, son de 1.050 W en las grandesciudades, de 1.120 W en la llanura y de 1.180 W en la montaña.El valor de la exposición energética diaria a 45° de latitud Norte es de7,45 Wh/m2 .La radiación electromagnética del sol cubre, al nivel de la superficieterrestre, un espectro bastante amplio en una banda de longitudes deonda comprendida entre 0,3 mm a 4µm, con un máximo en la bandavisible entre 0,4 µm y 0,8 µm.La radiación puede afectar a los materiales fundamentalmente porcalentamiento (efecto de rayos infrarrojos, λ > 0,8 µm) o porfotodegradación (efecto de rayos ultravioleta λ < 0,4 µm). Esto últimose traduce en decoloraciones, blanqueo de superficies, así comoresquebrajaduras o disgregaciones.

Entre los diferentes documentos normativos internacionalesque tratan de la radiación solar y de los ensayos aplicables,podemos citar los siguientes:CEI 60068-2-5: radiación solar artificial al nivel del sueloCEI 60068-2-9: guía para el ensayo de radiación solar

En la práctica, los mate-riales que constituyen losproductos se escogen paraque puedan resistir laradiación solar de losemplazamientos para losque están previstos.Sin embargo, puede sernecesario efectuar compro-baciones en determinadoscasos extremos:- instalaciones de montajepor encima de 2.000 m- condiciones de insolaciónelevadas (> 2.400 h/año)- instalaciones próximasa fuentes de iluminaciónricas en rayos UV (fluo-rescencia, luminiscencia).

64


Ejemplo del ataque del hierro por una solución ácida

+ + + + + ++ + + + +

Disolución eniones terrosos

Ánodo

Hierro

Cátodo

H2 (burbujas de

hidrógeno)Solución H+

Fe++ 2 e-2 H+

7 LA CORROSIÓN

Fenómenos de corrosión1

Corrosión química2

Si la elección de los envolventes y delos materiales es esencial, su puestaen marcha es igualmente importanteen cuanto a la fiabilidad y a ladurabilidad de las instalaciones. Unconocimiento mínimo de losfenómenos de corrosión y sus causaspuede evitar la preocupación y algunossinsabores.

Corrosión se le llama a los fenómenosde degradación progresiva que afectanmás o menos lentamente a todos losmetales excepto los metales preciososcomo el oro o el platino.Los fenómenos de corrosión son muydistintos y complejos para algunos(gas, alta temperatura, metales enfusión...). En la atmósfera ambiente, lacorrosión es causada esencialmentepor soluciones acuosas más o menosconcentradas.Sin embargo, distinguiremos dosfenómenos:- la corrosión química (o electroquímica) que es el ataque de un metala raíz de desplazamientos de cargaseléctricas (electrones) a su superficie- la corrosión electrolítica (o galvánica)que designa el fenómeno decirculación de una corriente eléctricaentre dos metales de naturalezasdiferentes en que uno es atacado enbeneficio del otro.El primer fenómeno es más bien decarácter microscópico pero el segundoes de naturaleza macroscópica. Enestos dos tipos de corrosión, lapresencia de una solución (gene-ralmente acuosa) iniciará el fenómenode corrosión.

Se sabe ahora que la superficie de unmetal se distribuye a escalamicroscópica en zonas anódicas y enzonas catódicas. Esta heterogeneidadtiene múltiples causas: metalúrgicas(carburos precipitados, tratamientostérmicos...) físicas (martilleos locales,moldeados, usos en fábrica ...) oquímicas (incrustación de otrosmetales, de polvos).La inmersión en un medio nohomogéneo (pedazo de hierro inmersohasta la mitad ) tiene las mismasconsecuencias.En presencia de una solución ácidanacerán reacciones de oxi reducción(tipo micropilas) en la superficie delmetal, lo que puede describirse:

Fe + 2H+ Fe++ + H2

La solución ácida puede venir de ladisolución de un gas: el dióxido deazufre SO2 da ácido sulfúrico H2 SO4 conla humedad del aire.La producción eléctrica de estareacción y el sentido de la corrientedependen del potencial entre el metaly la solución (convencionalmentetomada a 0 V por el hidrógenoH +). El potencial electroquímico decada metal (véase cuadro página 600)permite caracterizar su resistencia ala corrosión. Se utiliza también eltérmino de "potencial Rédox".

La primera reacción anódica de disolución del metal se produce liberando doselectrones. El hierro disuelto pasa a solución en forma de iones ferrososFE ++.La segunda reacción tiene lugar sobre el cátodo donde los electrones liberadosse combinan con los iones H + de la solución ácida. Estos últimos son reducidosy liberados en forma de hidrógeno gaseoso H2.

Generalmente, es el oxígeno del aire que, en presencia del agua (humedad)reaccionará aportando dos electrones suplementarios bajo la formaO2 + 2 H2O + 4e que terminará formando herrumbre Fe2 O3.

65

I.B.2 / LA SEGURIDAD DE LOS BIENESLA CORROSION

La corrosión electrolítica3

Este tipo de corrosión se vinculódirectamente con el principio de la pilaeléctrica de Volta. Al contrario de lacorrosión química, los electrodosánodo y cátodo, son diferentes y lasolución acuosa entre ellos no generainevitablemente una reacción química,sólo sirve de electrolito que permite eltransporte de los iones del ánodo (-)hacia el cátodo (+). La diferencia depotencial será más elevada mientrasmás estén alejados los dos metalespresentes en la escala de lospotenciales electroquímicos. Fuera dellaboratorio, este fenómeno seproducirá en cuanto dos metales dediferente naturaleza sean conectadoscon un electrolito conductor: ácido,base, agua no pura y agua de mar enespecial.

Ejemplo de corrosiónelectrolítica entre el zinc y el cobre

Cargas positivas, iones de zinc, sesueltan del ánodo de zinc y van adepositarse sobre el cátodo de cobre.El zinc es destruido en beneficio delcobre.

La corrosión electrolítica tiene pocos límites en término de dimensionesgeométricas, algunos ejemplos:

Montajes El remache en aluminioelectronegativo con relación alhierro se corroe hasta la ruptura.El mismo fenómeno afectará a unperno en acero galvanizado encontacto con acero inoxidable.Tratamientos más convenientes:tornillería inox o latón niqueladopara el contacto con el inox.

Hormigón armado

Zona seca: el refuerzo se comportacomo un ánodo.Zona expuesta a la lluvia: el hormigónsigue húmedo, el refuerzo se comportacomo un cátodo.La circulación de una corrientegalvánica llevará a cabo la corrosión delrefuerzo.

Postes o pilones

El potencial diferente entre la tierray el pilón implica la circulación de unacorriente.La corrosión de las partes enterradaspuede aumentar. Se ponen algunossistemas complejos de protección"para desplazar" la corrosión sobreánodos sacrificables (capa de zinc) opara impedir los cloruros alcanzar elacero (membranas hidrófugas).

Navíos El agua de mar constituye unelectrolito disponible ypermanente. La corrosióndel casco del navío corre elriesgo de aumentar por lapresencia de la hélice debronce.Aquí otra vez, la disposición"de ánodos sacrificables"sobre el casco del barcopermitirá "desplazar" elfenómeno de corrosión.

La presencia de un barrote de magnesio en los calentadores de agua tieneel mismo objetivo para proteger la cuba. Atención, cuando el ánododesaparece completamente, no hay más protección.

++

++

- - - -

++

– –

Agua

++

++

Zona seca

Zonaexpuesta a lalluvia

H lice de bronce (c todo)

Casco de acero ( nodo)

+

Soluciónácida

Ánodo de zinc

V

Cátodo revestidocon cobre

66


El cuadro de la página 137 muestra el ámbito de compatibilidad electrolítico entre los metales. El valor de la tensióngalvánica admitida (generalmente 300 mV , 400 mV en condiciones secas controladas) permite conocer las posiblesasociaciones de metales.Atención, éstas siguen siendo orientadoras: el pH del medio (ácido o básico) y los fenómenos de pasividad puedenmodificar los valores del potencial.

La protección de un metal contra lacorrosión puede comúnmente hacersesegún tres métodos.

Poner una película estanca (pintura,barniz...) impidiendo el contacto delmetal con la atmósfera ambiente.

El mismo principio puede, si elrecubrimiento es aislante, impedir lacirculación de una corrienteelectrolítica entre dos metalesdiferentes.La ilustración es un "truco" defontanero donde las vueltas de cintaque aíslan alrededor del tubo de cobrevan a limitar la corrosión del collarAtlas en acero.

El depósito de un tratamientometálico de potencial electroquímicomás elevado que el del metal de base(el término de protección anódico aveces se utiliza pero lleva a confusión);por ejemplo: estaño sobre zinc, níquelsobre hierro, plata sobre cobre.

Este tipo de protección sólo esaceptable si el tratamiento esperfectamente estanco. En casocontrario, habrá corrosión porpicaduras del metal subyacente ydesprendimiento total del tratamiento.

El depósito de un tratamientometálico de potencial inferior al delmetal básico (se habla también deprotección catódica) por ejemplo: zincsobre hierro, estaño sobre cobre.

El metal depositado va a ser atacadoen beneficio del metal que debeprotegerse. Se habla entonces deánodo sacrificable. La protección seráproporcional a la cantidad (grosorinicial ei)de metal depositado. Sedetendrá cuando se haya consumidotodo el tratamiento (ver duraciónprevisible de los tratamientos página103).

Algunas zonas de metal descubiertasestarán aún protegidas por efecto deproximidad aunque la capa de grosorfinal ef no es ya completamentecontinua. La galvanización ilustra estetipo de protección.

Recubrimiento catódico en final de vida.La capa de zinc (galvanización) se consumecompletamente en algunas partes, dejandodesnudo el metal de base.

Ejemplo del ataque por picadura al hierro galvanizado

Si una grieta o una discontinuidad aparece en la capa de estaño, el hierro subyacentepuede ser oxidado por O2 (disuelto en el agua). El ánodo representado por el hierroteniendo una pequeña superficie con relación al cátodo (estaño), el ataque localserá fuerte y profundo para poder proporcionar los electrones necesarios para lareacción: O2 + 2 H2O + 4 e = > 4 OH-

que logrará la formación de herrumbre 4 Fe(OH)3El hierro galvanizado u hojalata se utiliza cuando no hay riesgo de destrucción local:interior de las latas de conservas.

+ + + + + + +- - - -

+ + + + + + +

- - - - - - -

+ + ++

- - -

Entrada de soluciones acuosas(agua, impurezas, ácidos...)

Corrosión del metalsubyacente y desprendimiento

+ + + + + + +- - -

ei

ef

FerFe++

Hierro

capa de estaño

H2OO2

O2

O2

O2 O2

O2

67

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESLA CORROSION

La pasividad4

Ánodo, cátodo y sentido de la corriente

El ánodo se define convencionalmente como el electrodo positivo deun aparato. El que recibe el polo + de la alimentación pero:- en una pila, el ánodo es el electrodo negativo, que cede electrones,éstos se desplazan entonces del polo - hacia el polo +- en una reacción de electrólisis, se impone la corriente y el ánodo esel electrodo positivo y los electrones se desplazan entonces del polo+ hacia el polo -; hay disolución del ánodo- en un tubo electrónico (o catódico), el electrodo llevado al potencialelevado de una fuente emite electrones, entonces se convierte enánodo.La mejor definición es dada por la etimología donde el ánodo (delgriego ana: arriba) designa el potencial alto con relación al potencialbajo (kata) del cátodo.

Cuando la masa de unaparato, de un equipo, de unvehículo o de un navío seutiliza como polo eléctrico; esesencial conectar ésta al polo- de la alimentación. Entoncesla masa representará elcátodo (potencial bajo) querecibe las cargas eléctricas.En el caso inverso, polo + a lamasa, por lo tanto ánodo, loselementos de la masa podríanser corroídos por electrólisis.

El fenómeno de pasividad designa unestado donde no se ataca el metalsumergido en un medio suficien-temente oxidante. Entonces se cubrede una fina capa, invisible, que frena lapenetración del agua y del oxígeno. Porejemplo, el hierro se vuelve pasivo enel ácido nítrico muy concentrado, ya noes atacado.Algunos metales pueden apaciguarse,y por lo tanto protegerse en lascondiciones ambiente: el cobre, elestaño, el plomo, el zinc, pero estascondiciones son más o menosprecarias, y este estado puede no sersuficientemente estable para consi-

Las normas internacionales que tratan los tratamientos de superficie y de la corrosión son muynumerosas, se pueden citar entre otras normas genéricas:NFA 91-010 "Terminología"NFA 05-655 "Definición de los niveles de competencia de los agentes"NFA 05-691 "Protección catódica:"certificación de los agentes”ISO 2177 y 4518" Medición del grosor de los revestimientos "

derarlo como una protección duradera.La pasividad, a menudo asimilable a la"pátina del tiempo" es de muy lentaobtención en los procesos industriales;se obtiene entonces un estado pasivopor un tratamiento de conversiónquímico:- cromatación del zinc.- fosfatación y cromatación del acero.- anodización del aluminio.El tratamiento permitirá según loscasos, un mejor enganche de losrevestimientos posteriores o unaprotección temporal o incluso defini-tiva.

68


La doble vida del zinc

Sin duda, el elemento de protección anti corrosión más utilizado, el zinc, tiene un comportamiento que oscila,según las condiciones de medio ambiente, entre un rol de sacrificio y un rol de autoprotección. El primer rol esbien conocido , el zinc se disuelve efectivamente y se consume especialmente en presencia de soluciones ácidasen las atmósferas urbanas e industriales. El segundo rol es menos conocido, ya que es más complejo y está vinculadoal fenómeno de pasividad.

Al retener sólo las reacciones que consiguen formas estables y protectoras de los óxidos formados, dos elementosesenciales deben ser considerados: la concentración en vapor de agua y la concentración en gas carbónico.En presencia de vapor de agua (Hr > 50 %), hay aumento de la concentración en iones OH- que por combinación conla forma oxidada Zn2, da una forma hidratada de óxido de cinc Zn(OH)2 muy insoluble. Este hidróxido frena lapenetración del agua y del oxígeno e inhibe la corrosión.

El gas carbónico (CO2) contenido en el aire (0,3% a lo menos) va, por su parte, a implicar la precipitación de formascarbonatadas del zinc, también muy insolubles. Todo indica que mientras más la capa pasiva contenga carbonatos,más protectora es su acción de ahí la importancia de la concentración en CO2 y de su renovación. La mejor durabilidadde los revestimientos de zinc se obtiene cuando éstos están en estado pasivo. Una condición que requiere unabuena ventilación (renovación del CO2) y favorecer el chorreo que elimina las especies solubles y los depósitospulverulentos.¡El zinc prefiere el aire! ...

Cuando el estado de pasividad natural sea difícil de obtener (atmósferas ácidas o confinadas), también aquí seutilizarán ventajosamente los tratamientos de conversión como la cromatación (color blanco claro), la bicromatación (color verde/amarillo) o la cromatación gruesa (verde/negro) que retrasará claramente la corrosión.Tener en cuenta también que los cromados que tengan un potencial electroquímico (+ 0,3 V) más elevado que eldel zinc (0,76 V) claramente serán menos atacados.

La pasividad del acero inoxidable

El carácter de inoxidable del acero es por la incorporación de cromo a más de 12%. Este elemento de aleacióntiene la propiedad de formar en la superficie del metal un compuesto oxidado de pasividad. Es esta fina capa quedetermina la resistencia a la corrosión. Su estabilidad dependerá de varios factores: composición del acero, estadode la superficie, naturaleza del medio...La capa pasiva se reconstituye espontáneamente con el aire ambiente después de un daño accidental. Pero estascondiciones pueden comprometerse en presencia de iones halógenos (cloro, bromo, flúor, yodo) que puedenentonces generar una corrosión por picaduras.La contribución del molibdeno (316 L) atenúa en gran parte este riesgo, pero muestra la importancia de permitirla reconstitución de la capa pasiva o de provocarla (véase página 161)

69

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESDEMANDAS POR EXPOSICION: POLVO, AGUA Y HUMEDAD

8 DEMANDAS POR EXPOSICIÓN: POLVO, AGUA Y HUMEDAD

Polvo1

60°

15°Ø 50 mm

Ø 12,5 mm

Ø 2,5mm

Ø 1mm

2

Totalmente protegidocontra el polvo

3

1

0

5

6

4

IP Tests

1a cifra :protección contra los cuerpos sólidos

Sin protección

Protegido contracuerpos sólidosmayores de50 mm

Protegido contrael polvo (sin depósitosperjudiciales)

Protegido contracuerpos sólidosmayores de 12,5 mm

Protegido contra cuerpossólidos mayores de 1mm(herramientas finas, cablespequeños)

Tests

2a cifra :protección contra los cuerpos líquidos

IP

1

0

4

3

5

2

8

6

Protegido contra efectos deinmersión prolongada encondiciones específicas

7

Sin protección

protegido contra caídavertical de gotas de agua(condensación)

Protegido contra caída degotas de agua hasta 15ºrespecto a la vertical

Protegido contra el aguade lluvia hasta 60ºrespecto a la vertical

Protegido contraproyecciones de aguaprocedentes de cualquierdirección

Protegido contra chorrosde agua de mangueraprocedentes decualquier dirección

Totalmente protegidocontra proyeccionesde agua asimilablesa golpes de mar

Protegido contraefectos de inmersión

15 c

mm

ini1 m

x m

Protegido contra cuerpossólidos de más de 2,5 mm(herramientas, tornillos)

El código IP (índice de protección) define el nivel de protección aportado.La norma internacional CEI 60529 EN-60529 prescribe los ensayos a efectuar para su comprobación

El nivel de accesibilidad a las partes peligrosas, definido igualmente por la 1ª cifra o por una letra adicional,no se incluye en esta tabla. Véase el capítulo III.G.1

El material o las cubiertas destinadasa la protección deben escogerse paraliberarse de los efectos perjudicialesque produciría la penetración decuerpos sólidos (polvo, arena) o agua,no solo en forma gaseosa: humedad.

Numerosas actividades humanas(circulación, industria, agricultura,obras públicas...), así como la propianaturaleza (tierra, arena, pólenes...),generan polvo conductor, o que puedeserlo al combinarse con la humedad.Al cabo de cierto tiempo, penetracionesimportantes en el material eléctricopueden provocar mal funcionamiento,fallas de aislamiento e inclusocortocircuitos.

70


Estos defectos, a menudo solapados einsidiosos, aparecen con el tiempo. Losperíodos de funcionamiento y deparada, al crear presiones en lascubiertas, favorecen la penetración delpolvo. Los sistemas de ventilacióntransportan enormes cantidades depolvo. Los filtros no pueden impedircompletamente su paso y debenlimpiarse regularmente.

En el marco del mantenimiento preventivo, los locales de servicioeléctrico, los tableros y las canalizaciones deben ser objeto de unalimpieza regular por aspiración. La periodicidad depende de lascondiciones locales, aunque en cualquier caso no debería ser superiora doce meses.

Ensayo de penetración de sólidos: en estecaso, ensayo al polvo de talco

Los intercambiadores de calor Legrand (modelos de 25 W/ºC a 81,5 W/ºC) permiten unenfriamiento muy eficaz en los ambientes más polvorientos.

Reglas generales para la elección de la 1a cifra según los emplazamientos.

IP 2x: emplazamientos o locales de uso doméstico y terciario, donde no exista ninguna cantidad apreciable depolvo y no se manipulen objetos pequeños. Numerosos locales técnicos de servicio y de control se encuentran eneste caso.

IP 3X: emplazamientos o locales de uso industrial y similares (garajes), en donde se manipulan objetos pequeños(tornillería, herramientas...) - salas de máquinas, talleres de montaje, de fabricación, de mecánica -emplazamientos exteriores: camping, obras, calles, patios, jardines, establecimientos feriales, piscinas...

IP 4X: condiciones idénticas a las de severidad 3, pero con presencia de cuerpos extraños más pequeños (hilos,paja...) (locales agrícolas ganaderos, talleres de precisión...).

IP 5X y 6X: emplazamientos o locales en los que existen cantidades importantes (5), o muy importantes (6), depolvo (almacenes de forraje, graneros, granjas, silos, talleres textiles, madereras, canteras, cementeras, abonos,material plástico, azucareras...).

En los ambientes muy contaminados (o polvorientos), se puede combatir la entrada de partículas a los armarios,manteniéndo al interior una presión levemente superior a la presión ambiente. ver precisiones en la página 163:disposiciones, niveles de presión, de débito... etc

71


Agua2

Al igual que el polvo, el agua no debepenetrar en el material eléctrico:corrosión degradación de loscontactos, disminución del aisla-miento... toda una serie de efectosnefastos de los que es preciso prevenirpara garantizar la duración de losequipos.Evidentemente, hay que escogermateriales y cubiertas cuyo índice deprotección sea adecuado para el lugarde instalación, a fin de evitar lapenetración directa del agua en formalíquida.

Los ensayos de estanqueidadprescritos por la normainternacional EN 60529 estánadaptados a los casos de lasinstalaciones más normalesen climas templados.Determinadas aplicacionespueden presentar exigenciasdiferentes o más severas, quees importante determinarclaramente a fin de garantizarlas prestaciones de losproductos escogidos: subidade la marea o diluvio en lasinstalaciones off-shore, lava-do a alta presión (Karcher TM)formación de hielo o, lo que eslo mismo, funcionamiento bajohielo, cargas de nieve...

Reglas generales para la elección de la 2a cifra del IP según los emplazamientos.IP x1: emplazamientos o locales en los que la humedad se condensa ocasionalmente en forma de gotas de

agua. El índice de humedad (vapor de agua) puede ser elevado durante largos períodos (cavas, despensas, cuartosde lavado, baños, cuartos de secado, sótanos, terrazas acristaladas, laboratorios, cuartos de calderas, talleres,garages, lavados individuales, almacenes de combustible, algunos almacenes...).

IP x2: este grado de rigor no es específico de emplazamientos o locales tipo. Sin embargo, se podrá aplicarcuando exista el riesgo de que las gotas de agua no caigan verticalmente como consecuencia del viento (terrazascubiertas, por ejemplo), o el producto no esté instalado en las condiciones de posición para las que está previsto(falsa verticalidad, suelo en pendiente...).

IP x3: emplazamientos o locales en los que el agua chorrea por la pared y el suelo (lavaderos, huecos sanitarios,cámaras frigiríficas, sobrealimentadores, estaciones de vapor o de agua caliente, locales de recarga de baterías,lavados colectivos, almacenes de alcoholes, bodegas, cavas de destilación, invernaderos, establecimientos feriales,diversos almacenes, fabricación de abonos, detergentes, colas, pinturas, espirituosos, barnices ...).

IP x4: emplazamientos o locales en los que los materiales están sometidos a proyecciones de agua (carnicerías,lecherías, fabricación de pasta de papel, refinerías ...). Este grado de rigor y los superiores son aplicables a losemplazamientos exteriores no cubiertos (calles, patios, jardines, terrazas ...).

IP x5: emplazamientos o locales normalmente lavados con chorros de agua (cuartos de basuras, patios, jardines,aledaños de piscinas, cría de aves de corral, establos, salas de ordeño, caballerizas, canteras, cadenas deembotellado, lecherías, lavanderías, lavaderos públicos, queserías, mataderos, tintorerías, azucareras,pescaderías, obras, muelles de descarga ...):

IP x6: emplazamientos a locales sometidos a alas o golpes de mar (malecones, playas, muelles, pontones,áreas de lavado ...).

Ensayo de protección contra proyecciones deagua IP x 6

72


Humedad3

0,040

0,035

0,030

0,025

0,0220,020

0,015

0,0100,0080,0060,0040,002

0 10 20 30 3527 40 50

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

90%80%

100%

0,045

Humedad absoluta(kg de agua/kg de aire seco)

Temperatura del aire (°C)

Curva de rocío

Si los modos de transporte del agua(caída de gotas, lluvia, chorros ...) sonfáciles de identificar y los medios paraprotegerse están bien codificados, noocurre lo mismo con la humedad delaire, cuya condensación puedeprovocar daños imprevisibles. Al cabode cierto tiempo pueden acumularsecantidades insospechadas de aguacondensada, con las consecuenciasque es fácil de deducir. Esto es asíespecialmente en el caso de

materiales sometidos a variacionescíclicas de temperatura. En el exterior,tenemos las variaciones estacionales,el enfriamiento nocturno, unatormenta con tiempo cálido, la sombratras la instalación ... En el interior,están los ciclos de puesta en marcha yde parada, el lavado con agua fría, elcorte de la calefacción en períodos nolaborables, las diferencias detemperatura, importantes en ciertoslocales (papelería, agroalimentario ...).

Ensayo en recinto climático que permiterecrear las condiciones de humedad y decondensación

Entre sus numerosos componentes (nitrógeno, gas carbónico, oxígeno ...), el aire contiene también agua en forma degas: es el vapor de agua, que no hay que confundir con el agua en suspensión, como la niebla o el vaho.Se llama humedad absoluta Q a la masa de agua en forma de gas (vapor) contenida en una determinada cantidad deaire. Q se expresa en kg de agua por kg de aire seco. Una masa de aire determinada solo puede contener, a una ciertatemperatura, una cantidad máxima de agua llamada humedad absoluta máxima QM. Por encima de esta cantidad, el

aire se satura y el vapor pasa al estado líquido, es lo que llamamoscondensación. Este punto de saturación recibe el nombre de punto de rocíode la hierba).Cuanto más caliente está el aire, más agua en forma de vapor puedecontener. Se puede definir así una curva llamada curva de rocío quecaracteriza la cantidad de agua en forma de vapor que puede contener elaire en función de la temperatura.En la práctica, se utiliza frecuentemente el término de humedad relativaHR (o grado higrométrico), que expresa la relación (en %) entre la cantidaQ de vapor de agua presente en el aire a una determinada temperatura(humedad absoluta) y la cantidad máxima QM que puede contener el aire adicha temperatura.HR (%) = Q / QM x 100Conociendo QM (curva de rocío), es posible calcular la humedad relativapara diferentes temperaturas y definir así una red de curvas, llamadadiagrama de Mollier.Se puede constatar en dicha red que, para determinada humedad absoluta,la humedad relativa es inversamente proporcional a la temperatura.

Observando el ejemplo de la curva: 1 kg de aire (es decir, 1 m3 aproximadamente) a 30ºC y 80% HR contiene 0,022 kg devapor de agua. Si este aire se calienta a 35ºC, la cantidad de agua no varía, pero la humedad relativa es sólo del 60%.Si este mismo volumen de aire se enfría a 27ºC, la humedad relativa es del 100%, habiéndose alcanzado entonces elpunto de rocío. La diferencia de temperatura (3ºC en el ejemplo) es lo que se denomina “diferencia psicocrométrica”.Si este mismo aire se enfría ahora a 20ºC, la humedad absoluta máxima será de 0,015 kg. Por lo tanto, habrá condensaciónde una masa de agua igual a 0,022 - 0,015 = 0,007 kg, que habrá pasado a forma líquida.

73


Estación Invierno PrimaveraOtoño

Verano

Temperatura de condensación(punto de rocío) HR : 100 % + 4 °C + 18 °C + 28 °C

Temperatura mínima nocturna - 5 °C 0 °C + 20 °C

∆t + 9 °C + 18 °C + 8 °C

0,50 Se (m2)

200

P (W) t max

100

300

400

1

25 °C

20 °C

15 °C

10 °C

5 °C

0 Se (m2)

200

P (W)t max

100

300

400

500

600

700

800

1 1,5 2 2,5 3

25 °C 20 °C

15 °C

10 °C

5 °C

Se hasta 1m2 Se por encima de 1m2

Curvas de determinaciónLas curvas adjuntas permiten deter-minar la potencia de calentamiento ainstalar en función de ∆t y de lasuperficie de disipación equivalente,(ver el cálculo de Se en la página 449)Las resistencias ref. 348 00/01/02 estánautorreguladas (PTC). Pueden utilizar-se con un termostato de ambiente (ref.348 47), un interruptor crepuscular, oun interruptor de parada.

Para evitar la condensación, es preciso mantener la humedad relativa enun valor inferior al 100%. Por lo tanto, la temperatura no debe descenderpor debajo del punto de rocío. En cada aplicación, habrá que conocer conprecisión los diferentes parámetros que pueden influir, así como el aportede calor procedente de los aparatos.

El valor (∆t) indica la diferencia entre la temperatura mínima nocturna yla temperatura del punto de rocío. Se trata por lo tanto del calentamientomínimo que es necesario mantener para evitar la condensación.

Regla de cálculo aproximadopara determinar la potenciade calentamiento.Locales cerrados sin calefac-ción: Prever 0,4 W/dm 3 devolumen de la cubierta.Instalaciones exteriores:Prever 1 W/dm 3 de volumende la cubierta.

La oferta de resistencias de calentamiento Legrandpermite una verdadera gestión térmica de las cubiertas.Potencias de 20, 60, 120 y 350 W permiten responder a todoslos casos de la figura

74


9 DEMANDAS MECANICAS

Sustanciasmecánicamente activas

1

Presiónmecánica del viento

2

Aparte de las exigencias normales defuncionamiento mecánico que debensoportar los materiales (apertura depuertas, desencuadre, cerrado...), esimportante comprobar que en suelección e instalación se han tenido encuenta las solicitaciones mecánicasderivadas del entorno y éstas, amenudo indirectas, no siempre sonfáciles de determinar.

Aparte del riesgo de penetración en losequipos (ver solicitaciones por ex-posición), la presencia de arena o depolvo en abundancia puede afectar alos equipos por sedimentación(atascamiento de los mecanismos) opor abrasión (desgaste y corrosión).Tales condiciones pueden darse endeterminadas actividades (canteras,cementeras...) y en las regionesdesérticas y subdesérticas. La arena,constituida fundamentalmente por

partículas de cuarzo de 100 a 1.000 µmde grosor, raya la mayor parte de losmateriales, incluido el vidrio.

Los efectos mecánicos ligados a losmovimientos del aire se tienen fun-damentalmente en cuenta en las líneasaéreas.

Los tableros eléctricos, así como lascubiertas y sus fijaciones, puedenigualmente verse sometidos a esfuer-zos nada despreciables y propor-cionales a sus dimensiones. En laszonas muy ventosas, en los barcos,malecones, plataformas, puedenrealizarse intervenciones en con-diciones extremas.

Según el destino de las instalaciones, las solicitaciones mecánicas sondiversas y variables:- utilización de puesto fijo protegido de la intemperie (instalacionesinteriores)- utilización exterior no protegida (grúas, puentes)- utilizaciones difíciles (obras)- instalaciones en vehículos (compresores, grupos electrógenos...).Las exigencias mecánicas deben evaluarse cuidadosamentey probarse en consecuencia.

La fuerza ejercida por elviento sobre una superficiepuede calcularse mediante lasiguiente fórmula:F = 0,62 v2SF: fuerza en newtons (N)v: velocidad del vientoen m/sS: superficie perpendicularal viento en m2

Por ejemplo, una puertade armario de 1.000x 1.800 abierta por unaráfaga de 30 m/s estarásometida a una fuerzade 468 N (50 kgaproximadamente).

Las solicitaciones mecánicas, choques, vibraciones y sismosson objeto de una codificación, como influencias externas.La CEI 60721-3 propone una clasificación muy exacta (hasta8 niveles) con valores característicos de amplitud, aceleracióny frecuencia.

75

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESDEMANDAS MECANICAS

Patas de fijación ref. 364 01para armarios Atlantic.Carga nominal 300 kg para resistir todas lasexigencias de instalación.

Precipitaciones sólidas3

El granizo, la escarcha y el hielo pue-den requerir precauciones especialespor lo que a sus efectos mecánicos serefiere.• El granizo debe considerarse fun-damentalmente bajo el punto de vistade los impactos mecánicos. Por reglageneral, se considerará la caída degranizo que no exceda de 20 mm, esdecir una energía de 1 julio.Podrá contemplarse una proteccióncomplementaria (techo, deflector) enlas regiones con riesgo elevado: dondepueda caer granizo de 50 mm (ener-gía de choque de 40 julios).• La nieve debe considerarse bajo elpunto de vista de la carga mecánica ydel agua que representa cuando sefunde. El riesgo de penetración (nieveen polvo) está cubierto normalmentepor el índice de protección mínima (IPx4) para los productos exteriores. Ladensidad de la nieve recién caída es ladécima parte de la del agua apro-ximadamente. Aunque aumenta con elasentamiento, esto no modifica lacarga. Una altura de nieve de 1 mrepresenta por lo tanto una presión de1 kPa (10 g/cm2 ).

• La escarcha y el hielo son dos fenó-menos que solo difieren en las con-diciones de su formación. En amboscasos, se trata de gotitas en «sobre-fusión»; el hielo se forma sobre unapelícula de agua, mientras que laescarcha es una acumulación ligada alviento. Los depósitos que representandeben considerarse bajo los aspectosde la carga y del riesgo de bloqueo delos mecanismos.La densidad del hielo es parecida a ladel agua y, aunque su espesor sealimitado, la adherencia del hielo es talque la carga representa un riesgo muyreal en las líneas aéreas.

Los riesgos de obturación y debloqueo derivados de laescarcha y el hielo, debenevaluarse especialmente enlas zonas en hondonada,donde pueden producirseretenciones.Deberán protegerse lasjuntas de cierre no drenadas,así como los mecanismos quepuedan bloquearse comoconsecuencia de la pene-tración de agua. Una capa degrasa o una película a base desilicona pueden ser sufi-cientes; suele ser difícilproteger eficazmente lascerraduras con llave. Lostechos añadidos en voladizorepresentan una protecciónsencilla y eficaz.

Se considera que los productos y cubiertas con una resistencia alchoque igual a 5 julios (IK > 07) como mínimo, son resistentes a losimpactos de granizo más probables. La carga potencial de la nievedeberá tenerse en cuenta al considerar la superficie superior de losequipos y de sus dispositivos de fijación. En las regiones templadas,se puede considerar un valor estándar de 20 g/m2 (2 m de altura).En las regiones de grandes nevadas (montaña), cabría considerar unaprotección complementaria que contemplase una altura de 10 m (100g/cm2 ), teniendo en cuenta la nieve transportada por el viento(ventisca).

76


Las vibraciones4

Altis inox integrado en el chasis de unamáquina automática

Armario Atlantic sobre el chasis de unaprensa

El término vibraciones engloba nume-rosos fenómenos oscilatorios cuyascaracterísticas y efectos son muy varia-bles. Podemos distinguir pues lasvibraciones estacionarias sinusoida-les, las vibraciones aleatorias peroestacionarias, o las vibracionesaleatorias de espectro específico (cho-ques, impactos, frenado...).El material eléctrico, especialmente elde elevada potencia, genera por símismo vibraciones ligadas a la fre-cuencia 50 Hz de la red; este dato setoma en consideración en el propiodiseño de los productos.Por el contrario, existen numerosasvibraciones vinculadas a la actividad oal entorno exterior que pueden trans-mitirse a las instalaciones y provocarcon el tiempo funcionamientos defec-tuosos.Se pueden proponer numerosos tiposde exposición, pero, de manera sen-cilla y realista, podemos contemplaraquí tres niveles para el material ins-talado en puesto fijo.•1 er. nivelLas fuentes de vibración son inexisten-tes o momentáneas, las estructurasson rígidas y el material eléctrico noestá sometido a vibraciones signi-ficativas.• 2º nivelLa proximidad de máquinas, trans-portadores mecánicos, paso de vehí-culos, constituyen fuentes de vibra-ciones que se propagan a través de loselementos de la estructura (muros,armazón) hasta los equipos ymecanismos eléctricos. En tales con-diciones, los valores característicos alnivel de la fuente no sobrepasan lossiguientes: 3 mm de amplitud dedesplazamiento, 10 m/s2 de ace-leración (1 g) y de 2 a 200 Hz defrecuencia. Teniendo en cuenta laamortiguación, la amplitud resultanteno pasa de 0,2 mm al nivel de losequipos.Una cuidadosa instalación, el cum-

plimiento de los pares de apriete pre-conizados, la correcta fijación de losaparatos y del cableado a fin de evitarresonancias o amplificaciones, per-miten normalmente prever posiblesproblemas en tales condiciones.•3 er. nivelEl material eléctrico está directamentefijado a las máquinas o a chasiscomunes. Las vibraciones o choquesson importantes y repetitivos. Al nivelde la fuente, la amplitud puede alcan-zar los 15 mm y la aceleración los 50m/s2 (5 g), valores que pueden generardesplazamientos del material de 1 mme incluso superiores.En tales condiciones, es indispensabletomar ciertas precauciones:– utilizar arandelas de bloqueo, «fre-nos de rosca»... contra el aflojamiento

de las conexiones y de las fijaciones.En todo caso, se recomienda elmarcaje de los sistemas atornilladoscomo parte del mantenimientopredictivo (barniz agrietable o pintura).– utilizar conductores flexibles y pro-tegerlos de cualquier contacto quepueda ser o volverse destructivo– guiar y fijar los conductores (cana-les, fundas)

Para usos en desplazamiento,deben aplicarse especificacio-nes particulares: acelera-ciones verticales tipo choquepara los vehículos; desplaza-mientos angulares perma-nentes y oscilantes para losbarcos...

– respetar imperativamente la posi-ción recomendada para la instalaciónde los aparatos– en caso necesario, fijar las cubier-tas sobre antivibradores (silentblocs,elastómeros...).

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Choques con impactos5

Movimientos6

Grados de protección IK contra losimpactos mecánicos según norma EN 50102

0

Energíaen JuliosEnsayosGrado IK

IK 01

IK 02

IK 00

0,15

IK 03

2

1

5

0,7

0,2

10

0,35

0,5

IK 07

20

IK 06

IK 04

IK 05

IK 08

IK 09

IK 10

75 mm

0,2 kg

100 mm

0,2 kg

175 mm

0,2 kg

250 mm

0,2 kg

350 mm

0,2 kg

200 mm

0,5 kg

400 mm

0,5 kg

295 mm

1,7 kg

200 mm

5 kg

5 kg

400 mm

Antiguas denominacionesequivalentes

IP 3a cifra

1

5

3

7

9

1

2

3

4

código AG

Niveles de protección contra los choques

El choque generado por el martillo IK es un choque de tipo contundente.Según las modalidades de la norma, se pueden efectuar choques dehasta 50 joules elevando la altura de caída a 1 metro.

Instalación de cubiertos y detransformadores en un puente grúa

Protección específica contralos choques en armarios móviles

Tal como ocurre con el código IP, elnivel de protección contra los choques(código IK) debe seleccionarse enfunción de los riesgos del empla-zamiento de la instalación. Por reglageneral, se requiere el IK 02 para lasaplicaciones domésticas, si biendeterminados emplazamientos (cavas,graneros, escaleras...) pueden reque-rir el nivel IK 07.El IK 07 es necesario para la mayoríade los locales técnicos, así como en lasexplotaciones agrícolas y en ciertoslocales de pública concurrencia.

El nivel IK 08 se requiere en algunoslocales de pública concurrencia, en losestablecimientos industriales y enemplazamientos de riesgo (reservas,obras, muelles...).El IK 10 se aplica a los emplazamientossituados a menos de 1,5 m sobre elsuelo y donde circula maquinaria demantenimiento.

Ciertos equipos instalados en parti-cular sobre dispositivos de mante-nimiento (grúas, puentes grúa, ascen-sores...) se encuentran sometidos amovimientos de gran amplitud. Aunquetales movimientos no generan forzo-samente vibraciones, deben tomarseprecauciones bajo estos dos aspectos:• Solicitaciones aplicadas a losconductores que sufren deforma-ciones repetidas.

78


Sismos7

Estos últimos deben seleccionarsecorrectamente en función del usoprevisto. Determinados dispositivos(troles, fijaciones en guirnalda...) per-miten garantizar sus desplazamientos.• Esfuerzos aplicados a los com-ponentes y, sobre todo, a su fijación enlas fases de aceleración y de frenado.Estos esfuerzos son proporcionales ala masa de los elementos fijos, y cuantomás pesados sean éstos (trans-formadores, armarios cableados),mayores serán los esfuerzos a causade la inercia. Deben contemplarsefijaciones complementarias (escua-dras, pasadores...).

La comprensión de los temblores detierra y, sobre todo, de sus dramáticasconsecuencias, ha llevado a una mejorconsideración de este riesgo en laconstrucción de obras y edificios en lasregiones más expuestas. Pero laingeniería parasísmica no se detieneen las construcciones. Un verdaderoanálisis ha de tener en cuenta losservicios mínimos que deben man-tenerse durante y después del sismo(salvaguardia). Los daños admisibles,los costos de reconstrucción, se com-pararán con los sobrecostos de cons-trucción en relación con el riesgoestadístico de magnitud de los sismos(repetidos, de intensidad moderada aexcepcionalmente elevada). En esteplanteamiento, los equipos, especial-mente los eléctricos, pueden ser objetode exigencias parasísmicas cuando suduración afecta a la seguridad. Lasinstalaciones nucleares son porsupuesto el objetivo prioritario, perootras industrias sensibles (química,siderúrgica, farmacéutica...), o esta-blecimientos públicos (hospitales,salas de espectáculos...), pueden verseafectados, al menos en lo que se refierea la parte de los sistemas de seguridady energía de emergencia.

Período

Duración

Tiempo

Amortización

Am

plitu

dDe

spla

zam

ien

to

Las ondas sísmicas principales se propagan en todas lasdirecciones a través de la corteza terrestre. Su direccióny su camino son complejos, su frecuencia variable perolos efectos más destructivos se deben a las ondas lentas(inferior a 10 Hz) y transversales.La atención más grande está puesta generalmente enlas fuerzas horizontales generadas por los sismos. Losvalores de aceleración fijados por las pruebas son 2veces más elevados en horizontal que en vertical.

El terremoto está vinculado a una liberación brutal de energía en lasprofundidades terrestres. La teoría de la "tectónica de placas" explicaque los sismos nacen a lo largo de las fallas por levantamiento odeslizamiento de estas placas.La corteza terrestre externa está constituida por una decena de placasprincipales (placa sudamericana, placa euroasiática, placa pacífica, placaafricana, placa antártica...) y de placas más pequeñas.

Relación entre eldesplazamiento yel tiempo de unaonda amortiguada.

79


Las calificaciones parasísmicas de los equipos se basan en pruebas efectuadas sobre mesas vibrantes. La dificultadconsiste por supuesto en simular lo mejor posible condiciones reales hipotéticas, sabiendo además que los sismosson a menudo acompañados con fenómenos secundarios (incendios, inundaciones, sunami...) aún más difíciles aprever.Además de las pruebas, una sensibilidad clara al riesgo sísmico es realmente necesaria para concebir equiposadaptados.La respuesta sísmica de una estructura requiere la comprensión de los factores fundamentales, pero sobre todo elrespeto a las normas de instalación:- las sujeciones al suelo deben soportar los efectos de cizalla (clavijas especiales)- evitar los entre-choques entre equipos o entre equipos y obras por cercanía o alejamiento- colocar los aparatos más sensibles (por ejemplo relé) en la parte baja, aumentando la aceleración con la altura delequipo- las estructuras livianas (los paneles de gran dimensión, pórticos) causan efectos aceleradores- asegurarse de las caídas de objetos no fijos y de los elementos de techos- fijar el equipo en el suelo y en la pared...

Clásico:concentración de dificultadesen los nudos.

Compensado:mejor adaptado a los efectosde cizallas horizontales.

Ejemplo: refuerzos de pórticos

La consulta a un organismo especializado es un preliminar recomendado en las instalaciones parasísmicas:Servicio Sismológico Universidad de Chile.

El enfoque normativo se apoya en dos vías:- La primera consiste en efectuar una prueba convencional (barrido sinusoidal, sinusoide modulada, prueba defrecuencias múltiples con búsqueda de frecuencia crítica) para calificar un material a un nivel codificado dado. Seretienen tres clases para sismo: de débil a medio, medio a fuerte, fuerte a muy fuerte. Factores de amplificación(vinculados a la altura, a la rigidez del edificio) pueden aplicarse así como factores de dirección (horizontal overtical). Se habla entonces de "clase sísmica general".

- La segunda, más precisa, más realista también, consiste en aplicar un acelerador específico (tiempo, amplitud,aceleración). Éste pudo ser obtenido por cálculo, por simulación o por datos sobre sismos anteriores.

A este espectro de prueba, pueden superponerse pruebas convencionales (sinusoides moduladas) y aplicar unfactor de seguridad; es la "clase sísmica específica".Se describen algunos métodos y pruebas sísmicos en un determinado número de documentos. Su alcance es amenudo sólo nacional, e incluso sectorial, y los resultados obtenidos en un caso hipotético prácticamente nuncason transportables a otro caso.UTE C 20-420: guía para los métodos de pruebas sísmicos aplicables a los materialesHN 20 E 53: especificación EDFEN 60068-3-3: método de pruebas sísmicas (UTE C 20-420)IEEE Std 693: IEEE recommended practices for seismic design of substationsETG -1-015:especificaciones técnicas generales diseño sísmico.

80


10 EL RIESGO DE INCENDIO

Los locales de mayorriesgo de incendio

1

La instauración de un Sistemade Seguridad Incendio (SSI)adaptado debe pasar por unenfoque global y exhaustivodonde se evalúan a la vez losriesgos iniciales (falla,errores, causas naturales...)pero también los riesgosinducidos por las condicionesmedioambientales (actividad,tipo de edificio, proximi-dades...) y finalmente losriesgos complementariosesencialmente de origenhumano (pánico, desorden,no – mantenimiento, sobrealmacenamiento,).

Ambivalente por naturaleza, el fuegoes a la vez fuente de energía,comodidad y vida (el calor) y fuente depeligro (el incendio).La consideración del riesgo de incendioy la evaluación de sus posiblesconsecuencias representan sin dudauna de las gestiones de seguridad máscomplejas.Si las causas de falla eléctrica seconocen perfectamente (sobrecargas,cortocircuitos, rayo...) a pesar deproductos de protección cada vez máspotentes (cortacircuitos, diferenciales,pararrayos...), la electricidad siguesiendo una causa principal de incendio.También otros factores a vecesolvidados pero muy a menudoagravantes deben considerarse:conciernen a la vez a la utilización y altipo de empleo de los locales, a lanaturaleza de las materias tratadas oalmacenadas, de las calidades deconstrucción de los edificios, de lanaturaleza misma de la actividad... aestos factores, es necesario, porsupuesto, no olvidar añadir los riesgosinducidos por los comportamientoshumanos probables o previsibles.

Los criterios que permiten identificary proteger este tipo de locales se basanen textos diferentes. En Chile no existeuna norma específica respecto a estetema. Pero la recomendación esevidente: consultar y trabajarconjuntamente con el Cuerpo deBomberos y sus departamentostécnicos.

81

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENESEL RIESGO DE INCENDIO

Los peligros del incendio2

Las consecuencias para las personasson por supuesto primordiales entérminos de gravedad vinculada alriesgo del fuego. Entre las causasdirectas, la intoxicación por elmonóxido de carbono y el enve-nenamiento por el ácido cianhídricorepresentan los riesgos principales. Laexposición a la radiación térmica y lainhalación de gases calientes son otra

causa directa que invalida o matamientras que la presencia de humosque opacan los lugares y crean lapérdida de las señales, amplíaindirectamente el riesgo. El pánico seañade a estas causas con los riesgosde caídas, estancamiento, defe-nestración e incluso de agresividad.Las consecuencias económicasrepresentan la segunda dimensión delincendio por los costos y las pérdidasde explotación que genera; el aspectode asegurar y de reasegurar corre el

riesgo de subir excesivamente.Finalmente las consecuencias in-ducidas sobre el medio ambientedeben por supuesto evaluarse con elfin de adoptar todas las medidasposibles contra la contaminación de lascapas y ríos, la repercusión de loshollines, la fitotoxicidad...

El incendio puede dividirse en tres fases:- La ignición,- El desarrollo del fuego,- El abrasamiento generalizado (flash-over).

Tres factores determinan lo que se nombra comúnmente el "triángulo del fuego".Si ningunos de estos tres factores son reducidos o suprimidos, el fuego irá acelerándose hasta la destrucción totaldel combustible. El aire que será difícil de suprimir, se limitará lo mejor posible el riesgo, limitando la exposición delos materiales a temperaturas compatibles con sus características y utilizando los materiales menos combustiblesposibles.

Combustible

Calor

Aire

Fuego

82


Los materiales eléctricos ylos aislantes en materiasplásticas

3

La mayoría de los materialesminerales se queman poco o nada(hormigón, yeso, cerámica), por elcontrario todos los materialesorgánicos se queman con más o menosfacilidad (madera, paja, papel...). Losmateriales plásticos compuestosesencialmente de carbono e hidrógenono escapan a esta norma. Sin embargo,su diversidad y las posibilidades demodificación de formulación queofrecen, permiten mejorar su com-portamiento para aplicacionesespecíficas. Se distinguen así tresestrategias principales de incineración.

Esta estrategia consiste en impedir eldesarrollo de las reacciones químicasque son la causa de la formación y lapropagación de la llama.Elementos como el cloro, el bromo oel fósforo son especialmente eficacesen este papel de inhibidor de llama. Poresta razón, entran en la composiciónde los retardadores de llama (oignífugos). El PVC, que contiene"naturalmente" un 50% de cloro esintrínsecamente ignífugo.

La inhibición de la llama

Modificación del proceso dedegradación térmica

Permite, por la adición de cargasminerales, la absorción del calor, ladisminución en masa de combustibley la liberación de agua (trióxido dealuminio).

La intumescenciaConsiste en bajar la acción del calor,desarrollando una estructura ex-pandida en la superficie del material.Ésta desempeña entonces el papel deescudo térmico limitando lacontribución de oxígeno. El carácterignífugo es también consustancial alPVC.

Todas estas estrategias no sonaplicables a todos los materiales; porejemplo las cargas mineralesmodifican las características me-cánicas. Los derivados halogenadosson los utilizados incluso si son objetode ataques cíclicos o recurrentes sobresu toxicidad supuesta.

Algunas materiales pueden efectivamente ignifugarse sin halógeno (poliamida, policarbonato), pero la granmayoría de éstas recurre a los retardadores halogenados para tener un comportamiento correcto ante el fuego.El término "sin halógeno" sólo tiene sentido si efectivamente hay cero halógeno o si una tasa máxima esnormada.El "sin halógeno" cuando es exigido para los cables, se exige a menudo a otros materiales por extrapolación,sin razón dada. Si la masa de materia puesta en juego para los cables justifica esta exigencia en algunos casos(riesgo de corrosión, lugares cerrados, túneles ferroviarios), se sobrestima completamente la contribuciónpara otros aparatos o dispositivos cuyas cantidades de materias aislantes no son comparables.

Sin halógeno

83

I.B.2 / SEGURIDAD DE LOS BIENES

La estimación del riesgo yel comportamiento humano

4

Ensayo del hilo incandescente (CEI 60695-2-11)

Este ensayo simple permite verificar que la exposición de los aislantes de estos aparatos eléctricos a un calorintenso (por ejemplo a la que se da en un defecto de contacto o en un arco)no provoca una inflamación no manejable(tiempo y altura de la llama) y que el material se apaga solo al disminuir la fuente de calor.El grado de severidad del ensayo está regulado por la temperatura del hilo incandescente: 550°C, 650°C, 750°C,850°C, 960°C y por la duración de la extinción admitida, (30 s al disminuir el hilo). Un valor de ensayo adaptado esretenido según el emplazamiento en la instalación (origen o circuito terminal) según lo que las piezas testeadasresistan o no (partes eléctricas), según si los materiales están con o sin supervisión, según el modo de instalación(embutido o sobrepuesto), según su destino (circuito de seguridad, iluminación) y según los riesgos propios de loslocales.

Ensayo al quemador 1 kW (CEI 60695-2.4)

Este ensayo que desarrolla una energía importante se aplica a los elementos de aislamiento más grandes (canaletas,conduits, bandejas de distribución, envolventes...)La llama producida por la combustión de gas propano se aplica varias veces. La propagación del fuego, la caída degotas inflamadas, el tiempo de extinción está entre los parámetros que se miden.

Como en la mayoría de los accidentes,el riesgo ligado al incendio esdesgraciadamente aumentado porfactores de comportamiento humano.Las mayores precauciones técnicas notendrán efecto si las consignas no son

La combustión del PVC

El PVC está compuesto principalmente por cloro, el que, en caso deincendio, es liberado bajo la forma de cloruro de hidrógeno. Este gaspor su carácter irritante y de débil concentración, facilita la detecciónolfativa de un principio de incendio. El cloruro de hidrógeno (que enforma líquida se llama ácido clorhídrico) que sale de la combustión delPVC no está citado como tóxico en la 1° parte del informe ISO 9122. Dehecho, el riesgo más probable es el de la corrosión sobre todo si ladescontaminación de los lugares no ha sido hecha rápidamente y si noes posible hacerla. Ejemplo: Un siniestro que afecta sistemas ópticoscomplejos y costosos, aparatos médicos, máquinas de muy altaprecisión, elementos de aeronáutica.

dos poco a poco por los usuarios ohabitantes (mobiliario, decoración,cortinas, ropa, aparatos, productosdiversos y sus embalajes...)

respetadas:Puertas de salida con cerrojo, puertascorta fuego abiertas, pasillos deevacuación llenos de cosas, dispo-sitivos de señalización inoperantes,capas de polvo que tapan los aparatos,material peligroso en bodegaje encantidades impensadas...No olvidemos que la mayoría de loselementos combustibles son aporta-

Ensayo al quemador 1Kw

EL RIESGO DE INCENDIO

84

I.C EL PROYECTO > LOS PRINCIPIOS DE LA PROTECCIÓNI.C EL PROYECTO

LOS PRINCIPIOSDE LA PROTECCION

La consideración de los riesgos pasa por su investigación sis-temática y por su definición.Cada riesgo definido debe entonces traer implícitamente lapregunta: ¿qué debo proteger?En segundo lugar, un análisis más fino podrá diferenciar losmedios y los niveles de respuesta a esta pregunta.

Como para la mayoría de los "oficios deconstrucción", la calidad y la seguridadde las instalaciones eléctricas se basanen tres puntos:- los productos puestos en obra y suscaracterísticas,- el respeto de las normas.- la experiencia de los hombres y suconocimiento del oficio.Sin arriesgarse a jerarquizar, todo indicaclaramente que este tercer punto es a lavez esencial y puede olvidarse

demasiado a menudo.Las páginas que siguen no tienen lapretensión de ser exhaustivas perosimplemente la de recordar los "grandesprincipios" que regulan la protección enla doble preocupación de la seguridadde las personas y bienes y de la fiabilidady la durabilidad de las instalacioneseléctricas.Esta es la razón por la que se encontrarábajo este título de "Los principios de laprotección" al mismo tiempo un

recordatorio de normas contra loschoques eléctricos, de las disposicionesy consejos de CEM, de los conceptosde corrosión, y de envejecimiento, unaayuda a la elección de los materiales yenvolventes en función del medioambiente, un enfoque pragmático delriesgo rayo y /o también un resumen delos riesgos de incendio.

85

I.C.1 / PROTECCIONES CONTRA LOS CONTACTOS ELÉCTRICOS

La realización de una protección adaptada pasa por la aplicación de medios y materiales y por la aplicación demedidas adaptadas para limitar, en la medida de lo posible, los riesgos vinculados a la utilización de la energíaeléctrica, en situación normal de uso, y también en situaciones de defecto o de siniestro.

ALERTARSegún las consignasprestablecidas por

Bomberos 18S.A.M.U. 15Policía 17

Servico urgenciade la empresa n°:

PROTEGERRetirar la víctima de losefectos de la corrientepor medio de la puesta

fuera de la tensión.Si la puesta fuera de latensión no es posible,prevenir al distribuidor

TODA INTERVENCIONIMPRUDENTE TIENE

EL RIESGO DEACCIDENTAR A LA

PERSONA QUE ESTAAYUDANDO A LA

VICTIMA

4 à 5 cm

4 à 5 cm

Oscilar prudentemente la cabezadetrás y levantar la barbilla de 4 a 5 cm

AYUDA

Poner en posición lateral deseguridad para ayudar a posibleevacuación de cuerpo extraño

Masaje cardiaco en casonecesario por personalformado y entrenado

Observación, escuchar,apreciar la respiración

Insuflar si posible paro respiratorio para garantizar la respiración

Asegurar la respiraciónLa víctima está inanimada y no responde.

Tórax y abdomen están inmóviles.

86

I.C EL PROYECTO > LOS PRINCIPIOS DE LA PROTECCIÓN

PROTECCIONES CONTRALOS CONTACTOS ELECTRICOS

Protección por alejamiento1

Protección por restricciónde acceso

2

Protección por separación3 Protección por aislamiento4

Al accionar un sistema o circuito eléctrico, el operador, corre el riesgo de quedar sometido a tensio-nes peligrosas por contacto eléctrico, el que según la NCH Elec. 4/84 puede ser de dos tipos: directo oindirecto. El primero se presenta cuando toca con alguna parte de su cuerpo una parte del circuito osistema que en condiciones normales está energizada. El segundo, cuando toca con alguna parte desu cuerpo una parte metálica de un equipo eléctrico, que en condiciones normales está desenergizadapero que en condiciones de falla se energiza.

La protección de las personas contra losriesgos derivados del contacto con laspartes activas de un aparato, o de unaparte de la instalación, puede obtenersede varias maneras. Se considerarásuficiente protección contra los contactosdirectos con partes energizadas quefuncionen a más de 65 V, la adopciónde una o más de los siguientes métodos:

Consiste en ubicar la parte energizadafuera del alcance de una persona.

Se considera zona alcanzable por unapersona aquella que medida desdedonde ésta pueda situarse esté a unadistancia límite de 2,50 m por arriba,1,00 m lateralmente y 1,00 m haciaabajo. En sitios o recintos en que semanipulen objetos conductores la zonaalcanzable se considera ampliada en lasdimensiones o alcance de estos objetos.

Consiste en ubicar las partes activas enbóvedas, salas o recintos similaresaccesibles únicamente a personalcalificado.

Zona alcanzable por una persona

MEDIDAS DE PROTECCION CONTRA CONTACTOS DIRECTOS1

Consiste en separar las partesenergizadas mediante rejas, tabiques odisposiciones similares de modo queninguna persona pueda entrar encontacto accidental con ellas y que sólopersonal calificado tenga acceso a lazona así delimitada.

Consiste en recubrir las par tesenergizadas con aislantes apropiados,capaces de conservar sus propiedadesa través del tiempo y que limiten lascorrientes de fuga a valores no superioresa 1 miliampere.

Las pinturas, barnices, lacas y productossimilares no se considerarán una aislaciónsatisfactoria para estos fines.

2,5 m

1,0 m1,0 m

2,5 m

2,5 m

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I.C.1 / PROTECCIONES CONTRA LOS CONTACTOS ELÉCTRICOSPROTECCION CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS

MEDIDAS DE PROTECCION CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS2

Destinada a garantizar la seguridad delas personas tras una falla de aislamiento.La protección contra contactos indirectosse basa en la asociación de medidasincluidas en la realización de lasinstalaciones respecto a los regímenes deneutro (ver página 182).

Se protegerá al operador o usuario deuna instalación o equipo eléctrico contralos contactos indirectos, limitando almínimo el tiempo de la falla, haciendoque el valor del voltaje con respecto atierra que se alcance en la parte falladasea igual o inferior al valor de seguridad(24 V para locales húmedos y 65 V paralocales secos), o bien haciendo que lacorriente que pueda circular a través delcuerpo del operador, en caso de falla,no exceda de un cier to valor deseguridad predeterminada.

La primera medida de protección contralos contactos indirectos es evitar que éstosse produzcan, lo que se lograrámanteniendo la aislación en los diversospuntos de la instalación en sus valoresadecuados.

Según la NCH Elec. 4/84 el valormínimo de resistencia de aislación seráde 300.000 ohm para instalaciones contensiones de servicio de hasta 220 V.Para tensiones superiores se aceptará unaresistencia de aislación de 1.000 ohmpor volt de tensión de servicio para todala instalación, si su extensión no excedede 100 m. Las instalaciones de extensiónsuperior a 100 m se separarán en tramosno superiores a dicho valor, cada unode los cuales deberá cumplir con el valorde resistencia de aislación prescrito.

Asumiendo que aún en una instalaciónen óptimas condiciones, ante unasituación de falla una parte metálica delequipo puede quedar energizada, sedeben tomar medidas complementariaspara protección contra tensiones de

contacto peligrosas. Estas medidas seclasificarán en dos grupos, los sistemasde protección clase A y los sistemas deprotección clase B.

Sistema de protección clase A1

Se trata de tomar medidas destinadas asuprimir el riesgo mismo haciendo quelos contactos no sean peligrosos, o bienimpidiendo los contactos simultáneosentre las masas y los elementosconductores entre los cuales puedanaparecer tensiones peligrosas; dentro deesta clase, encontramos los siguientessistemas:

• 1.1 Uso de transformadores deaislamiento

Este sistema consiste en alimentar el olos circuitos que se desea proteger através de un transformador, generalmentede razón 1:1, cuyo secundario estéaislado de tierra, debiéndose cumplir lassiguientes condiciones:

Su construcción será de tipo dobleaislación.

El circuito secundario no tendrá ningúnpunto común con el circuito primarioni con ningún otro circuito distinto.

No se emplearán conductores nicontactos de tierra de protección enlos circuitos conectados al secundario.

Las carcazas de los equiposconectados al secundario no estaránconectados a tierra ni a la carcazade otros equipos conectados a otroscircuitos, pero la carcaza de todos losequipos conectados al circuitosecundario y que pueden tocarsesimultáneamente estarán interconec-tados mediante un conductor deprotección.

El límite de tensión y de potencia paratransformadores de aislaciónmonofásicos será de 220 V y 10 KVA,para otros transformadores de aislaciónestos valores límites serán de 380V y16 KVA, respectivamente.

Este tipo de protección es aconsejablede usar en instalaciones que se efectúenen o sobre calderas, andamiajesmetálicos, cascos navales, y en generaldonde las condiciones de trabajo seanextremadamente peligrosas por tratarsede locales o ubicaciones muy con-ductoras. El empleo de este sistema deprotección hará innecesaria la adopciónde medidas adicionales.

•

•

•

Transformadores deaislamiento Legrand

Ref. 425 04

•

•

88


Transformadores de aislamiento Legrand

Conformes conla normaEuropea EN61558-2-6constituyenfuentes deseguridad de 63VA a 10 kVA

• 1.2 Uso de tensiones extrabajas

Clase II

Contrariamente a la clase I, laprotección de clase II no depende delas condiciones de instalación. Laseguridad se basa en la pequeñaprobabilidad de una falla simultáneade los dos aislamientos que constituyenel doble aislamiento. Por principio, eldoble aislamiento se obtiene durantela construcción, añadiendo al 1eraislamiento (aislamiento principal) unsegundo aislamiento ( l lamadoaislamiento suplementario).Normalmente, los dos aislamientosdeben poder probarse de maneraindependiente.Si existen partes metálicas accesibles,en ningún caso deberán estar conec-tadas a un conductor de protección.

V1 : tensión de aislamiento necesariapara el aislamiento principal

V2 : tensión de aislamiento que cumpleel doble aislamiento

• 1.3 Clase II o doble aislamiento

• 1.4 Uso de conexiones equipotenciales

En este sistema se emplea comotensión de servicio un valor de 42 V ó24 V. Su aplicación requiere elcumplimiento de las siguientescondiciones:

La tensión extra baja seráproporcionada por transformadoresde seguridad, generadores obaterías cuyas caracte-rísticas seanlas adecuadas para este tipo detrabajo.

El circuito no será puesto a tierra nise conectará con circuitos de tensiónmás elevada, ya sea directamenteo mediante conductores deprotección.

No se podrá efectuar unatransformación de alta tensión atensión extra baja.

El empleo de este sistema deprotección es recomendable eninstalaciones en recintos o lugares muyconductores y hará innecesaria laadopción de otras medidas adi-cionales.

•

•

•

Este sistema consiste en unir todas laspartes metálicas de la canalización y lasmasas de los equipos eléctricos entre siy con los elementos conductores ajenosa la instalación que sean accesiblessimultáneamente, para evitar que puedanaparecer tensiones peligrosas entre ellos.

Esta medida puede, además,comprender la puesta a tierra de la uniónequipotencial para evitar que aparez-cantensiones peligrosas entre la unión y elpiso.En las condiciones indicadas, debeninsertarse partes aislantes en los elementosconductores unidos a la conexión

equipotencial, por ejemplo, coplas ouniones aislantes en sistemas de cañerías,a fin de evitar la transferencia de tensionesa puntos alejados de la co-nexión.

Las puertas y ventanas metálicas o losmarcos metálicos que estén colocadosen muros no conductores y fuera delcontacto de otras estructuras metálicas nonecesitan conectarse a la conexiónequipotencial.

El empleo de este sistema de protecciónes reco-mendable en lugares mojados,debiendo asociarse a uno de los sistemasde protección clase B.

V2 V1 V2 V1

V2 V1 V2 V1

Parte metálicaintermedia

Carcasa exterior metálica

Superficie exterior aislante

89

I.C.1 / PROTECCIONES CONTRA LOS CONTACTOS ELÉCTRICOSMEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS

Sistema de protección clase B2

• 2.1 Dispositivos automáticos de cortepor corriente de falla asociados conpuesta a tierra de protección parainstalaciones con neutro a tierra.

•

Todas las carcazas de los equiposdeberán estar unidas a un conductorde protección, el que estará unido alneutro de la instalación.

En caso de instalaciones con empalmeen AT, el conductor de protección seconectará directamente al electrodo detierra de servicio del transformador.

En caso de instalaciones con empalmeen BT, el conductor de protección seconectará al neutro en el empalme,debiendo además asociarse el sistemade neutralización a otro sistema deprotección contra contactos indirectosque garantice que no existirán tensionespeligrosas en un eventual corte delneutro de la red de la distribución.

La sección del conductor de protecciónserá igual a la del neutro.

El conductor de protección será aisladoy de iguales características que elneutro.

En los sistemas de protección clase B seexige la puesta a tierra o puesta a neutrode las carcazas metálicas, asociandoésta a un dispositivo de corte automáticoque produzca la desconexión de la partede la instalación fallada, dentro de estaclase encontramos los siguientes sistemas:

También llamado TT (ver “Esquemas deconexión a tierra” página 182). Consisteen la conexión a una tierra de protecciónde todas las carcazas metálicas de losequipos y la protección de los circuitosmediante un disposit ivo de cor teautomático sensible a las corrientes defalla, el cual desconectará la instalacióno equipo fallado. La aplicación de estesistema requiere el cumplimiento de lassiguientes condiciones:

La corriente de falla deberá ser de unamagnitud tal que asegure la operacióndel dispositivo de protección en untiempo no superior a 5 segundos.

Una masa cualquiera no puedepermanecer en relación a una toma atierra a un potencial que exceda elvalor de seguridad (24 V localeshúmedos y 65 V locales secos).

•

• Todas las masas de una instalacióndeben estar conectadas a la mismatoma de tierra.

• 2.2 Dispositivos automáticos de cortepor corriente de falla asociados conpuesta a tierra de protección parainstalaciones con neutro flotante oimpedante.

También llamado IT (ver “Esquemas deconexión a tierra” página 182). Consisteen aplicar las mismas consideracionesdadas para 2.1, pero en el caso de nopoder lograr lo señalado en el punto (a),se deben cumplir las siguientescondiciones:

(Deberá existir un disposit ivoautomático de señalización quemuestre cuando se haya presentadouna única falla de aislación en lainstalación.

En caso de fallas simultáneas queafecten la aislación de fases distintaso de una fase y neutro, la separaciónde la parte fallada de la instalacióndebe asegurarse mediante dispositivosde corte automático que interrumpantodos los conductores de alimentación,incluso el neutro.

•

•

• 2.3 Neutralización.

También llamado TN (ver “Esquemas deconexión a tierra” página 182). Consisteen la unión de las masas de la instalaciónal conductor neutro, de forma tal que lasfallas francas de aislación se transformenen un cor tocircuito fase neutro,provocando la operación de los aparatosde protección de circuito.

La corriente de falla en el puntoasegurará una operación de lasprotecciones en un tiempo no superior5 segundos.

•

•

•

•

•

•

Para todos los sistemas de protección indicados los dispositivos de corte automáticos deben ser interruptoresautomáticos (normalmente magneto-térmicos), pero ellos por si solos, no aseguran un disparo efectivo enlas condiciones dadas debido a la existencia generalmente de elevadas impedancias de falla. Al respecto, lanormativa establece el empleo como complemento de protectores diferenciales de alta sensibilidad.

a

b

c

90


EQUIPOTENCIALIDAD DE LA INSTALACION1

Equipotencialidad de nivel 01

Protección contraperturbacioneselectromagnéticas

Si hay un campo de la electricidad en que las precauciones de instalación son tanimportantes como la performance de los aparatos, es el de la compatibilidadelectromagnética. Aquí, todo descansa en fenómenos poco habituales: altafrecuencia, superficies del “bucle”, la cohabitación... todo lo cual hay que conciliarcon la primera exigencia de distribución. Y esto no es fácil.

La protección contra la propagación delas perturbaciones electromagnéticas enlas instalaciones se apoya en dos reglasesenciales.• La equipotencialidad, que debe apli-carse necesariamente de maneraadecuada a la sensibilidad de la ins-talación.Se proponen cinco niveles de realizaciónde la red de masa.• La separación eléctrica y geométricade los aparatos (y de sus líneas) per-turbados y perturbadores puede sermenos crítica, pero no forzosamente másfácil de llevar a la práctica.Para este caso se proponen también va-rias soluciones.En lo que se refiere a los conjuntos yequipos y reglas de construcción. Verpágina 132

En lo que a la CEM se refiere, esinnegable la importancia de la red demasa para la buena marcha de losequipos, si bien su cumplimientoexhaustivo no está exento de problemastécnicos o financieros. Por ello, y la ex-periencia lo atestigua, la constitución dedicha red debe ser adaptativa. Secontemplan los cinco niveles que se citana continuación.

El nivel 0 corresponde realmente a laconexión de los equipos con conductoresde protección (cables verde /amarillo) aun punto central único. A menudo sehabla de conexión en estrella. Si bienesta técnica es apropiada en M, en altafrecuencia alcanza pronto sus límites, ya

que la impedancia de los conductoresse hace demasiado grande debido a sulongitud.Esta práctica mínima tiene tambiéncomo inconveniente el hecho decrear bucles de grandes dimensiones enlos que pueden inducirse sobretensionesconsiderables, especialmente a causa delrayo.

91

I.C.2 / PROTECCIÓN CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS


EQUIPOTENCIALIDAD DE LA INSTALACIÓN


Cuando existen aparatos que deben comunicarseconjuntamente, es muy recomendable conectarlos a unpunto de alimentación único (y por lo tanto al mismoconductor de protección). De este modo, mejora suequipotencialidad y se reducen las superficies de bucle.

En algunas publicaciones se ha hablado a veces de efectuar la conexión al conductor de protección más cercano. Sibien esta consideración puede resultar tentadora ya que limita las impedancias comunes y las superficies de bucle,resulta de hecho poco realista a la hora de su aplicación: la multiplicación de las conexiones y la dificultad dedeterminar la sección necesaria pueden comprometer la seguridad.

El nivel 1, sencillo de aplicar, económicoy a menudo suficiente, responde a laevolución de los usos.Basta con añadir una conexión equi-potencial entre las masas de los aparatosque se comunican entre sí. Esta conexiónpuede estar constituida por un conductorcorto o, mejor aún, por una estructurametálica común. Igualmente, en este casola conexión será más eficaz cuanto máscerca se haga de los conductoressensibles, sobre los que tendrá un efectoreductor.


Receptor Receptor

Estructurasconductoras


Conductores deprotección PE

Canales, armaduras,mangos,...

Placa detierra

Conexiónequipotencial

Conductoresde masa

Tuberías deagua, gas,...

Toma a tierra

Receptor Receptor




Canales, armaduras,marcos,...

Placa detierra

Toma a tierra

ConexiónEquipotencial


92



El nivel 2 se aplicará a instalaciones mássensibles, o cuando existan fuentesimpor tantes de contaminaciónelectromagnética: aplicaciones deautomatismos y de conducción deprocedimientos, redes informáticaslocales de categoría 5 (hasta100 MHz),en cuyo caso interesa sobremanerainterconectar todos los elementosmetálicos accesibles: pilares, armaduras,canales, repisas, canales, marcos depuertas y ventanas, los cuales constituyenun entramado, ciertamente imperfecto,pero que reduce notablemente lasimpedancias comunes y las superficiesde bucle.

Las cualidades deequipotencialidad de lascarcasas XL de Legrandfacilitan no solo la conexiónde las masas de los aparatosprotegidos por dichascarcasas, sino también de loselementos conductorescercanos.

¡Atención! Los cables de conexión de señales no siempre garantizan unabuena equipotencialidad: los contactos y alvéolos a 0 V (o masa) han deestar efectivamente conectados a un conductor específico que garantice laconexión de las masas. El blindaje constituido por una trenza de cobre noofrece excelentes prestaciones en BF y las pantallas suelen estarconstituidas por una sencilla hoja de poliéster metalizado. ¡Solamente loscables de energía con chapa metálica garantizan en efecto una conexiónequipotencial, siempre que la continuidad al nivel de los extremos estéplenamente garantizada! Las aplicaciones locales de informática (PC,impresoras...), los terminales telefónicos analógicos o digitales, losaparatos de radio, los terminales de Internet, los buses de mando y controly globalmente todos los sistemas de poca amplitud y de frecuencia nosuperior a 1 MHz funcionan generalmente con el nivel 1 de red de masa.

Receptor Receptor





Placa detierra

Toma a tierra

ConexiónEquipotencial


Borneprincipalde masa


+

93

I.C.2 / PROTECCIONES CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS


Receptor Receptor



Conductores



Conductorde masa


deprotección PE

Conexión en fondode excavación si es posibleToma de tierra

Anillo elevado

Anillo bajo

Suelo conductor

Potencia Informática

Potencia Informática

Una sola tierra

EQUIPOTENCIALIDAD DE LA INSTALACIÓN

Un edificio debe tener unasola toma de tierra.

Debe prohibirse formalmentecualquier prescripción detomas de tierra separadas entérminos de tierra propia, detierra informática. La tierraúnica constituye una refe-rencia de potencial. Multiplicarel número de tierras esarriesgarse a que existandiferencias de potencial entrelos diferentes circuitos (porejemplo, en caso de rayo).

El nivel 3 contempla el concepto de en-rejado por islotes. Ciertos equipos mássensibles, o que deben asegurarsedebido a su precio o a la necesidad desu disponibil idad, requieren unaprotección específica contra los camposde alta potencia irradiados por los cablesde energía o por el rayo. En tal caso, elnivel de equipotencialidad de losaparatos y de su entorno ha de serexcelente. A título de ejemplo, podemoscitar las salas informáticas y los servido-res, los chasis de distribución, losconmutadores de elevado caudal, loscontroles de vídeo y en general lasaplicaciones de frecuencia superior a100 MHz. También puede ser necesariala creación de un islote enrejado cuandoel edificio no posee una estructuraconductora suficiente (construccióntradicional de albañilería).

Un enrejado apretado y localizado puede estar constituido por un sueloconductor y un anillo periférico del local (hoja de cobre de 20 mm deanchura como mínimo) situado en la parte inferior. Si la altura hasta eltecho es superior a 3 m, se podrá instalar también un anillo elevado. Esevidente que todas las masas citadas en el nivel 2 deberán estar conectadasa este enrejado del islote mediante conexiones lo más directas posibley constituidas por trenzas u hojas de cobre o, en su caso, por conductoresflexibles con una sección mínima de 25 mm 2 .En la medida de lo posible, se impedirá el acceso al anillo en toda su longitud(instalación vista o en canal), y los pasamuros deberán estar aislados a finde protegerlos contra la corrosión.Si existen dos islotes yuxtapuestos, las redes enrejadas de cada uno deellos se interconectarán en varios puntos. Los enrejados de islotes seconectarán a las estructuras accesibles del edificio.En cualquier caso, la eficacia de la protección contra el rayo exige una buenaconexión de la red de masa con el suelo a través de una toma de tierra debuena calidad (< 10 Ω ), constituida en la medida de lo posible por un anilloen fondo de excavación.


94



Receptor

Anillo

Receptor




Canales, armaduras,marcos,....


Conductorde masa

Conexiones lomás corta posible

Conexiones en fondode excavación


Toma de tierra

La realización de redes demasas ha sido objeto denumerosas obras, entre lasque destacamos «Cablea-dos de edificios profe-sionales», FranceTelecom.,1994.El documento EN 50174-2indica reglas de plani-ficación y puesta en prác-tica de instalaciones en elinterior de edificios paralos sistemas decableado detecnologías de la infor-mación.

Los conductores de protección (verde / amarillo) deben estándimensionados y conectados de forma que garanticen la protecciónde las personas. Nunca deben sustituirse por conexiones de la red demasa, cuya misión es mejorar la inmunidad CEM. En estas últimasconexiones no debe utilizarse la doble coloración verde / amarillo.Actualmente, el marcaje de las conexiones de masa todavía no estánormalizado pero, a priori, tiende a generalizarse el uso del colornegro.

En el nivel 4, los dispositivos para elenrejado de islote (nivel 3) se extiendena todo el edificio.En cada piso se deberán constituir anillosperiféricos; todas las estructurasconductoras, lar armaduras del hor-migón, las bajadas de pararrayos (encaso de protección por caja enrejada yvarillas de captura), se conectarán entresí, al igual que los conductores de tierrade los dispositivos de protección contrasobretensiones, los de conexión a tierrade las antenas y todos los conductoresde conexión equipotencial. El conjuntodel enrejado realizado se conectará alanillo de fondo de excavación en todala periferia. La resistencia de la toma detierra será la menor posible (< 1 ). Estasdisposiciones se aplican en zonas conriesgo de caída de rayos y/o cuandolos equipos a proteger son especialmentesensibles.


95

I.C.2 / PROTECCIÓN CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

SEPARACION ELECTRICA DE LAS ALIMENTACIONES2

SEPARACIÓN ELÉCTRICA DE LAS ALIMENTACIONES

La primera regla de sentido común es portanto no alimentar con la misma líneaaparatos que pueden per turbarsemutuamente, por ejemplo aparatosperturbadores (motores, puestos desoldadura...) y aparatos sensibles (radio,informática...).

Fuente deperturbación

Víctima

M

M

La alimentación común de los equipospermite que las perturbaciones circulenentre ellos. Es lo que se denominaacoplamiento galvánico o porimpedancia común.

¡Atención! Esta práctica de las ali-mentaciones separadas (aparatos enestrella) presenta el inconveniente dedisminuir la equipotencialidad de losaparatos entre sí cuando esta última sóloestá garantizada por los conductores deprotección (nivel 0 de equipotencialidad).Por lo tanto, se reservará a los aparatosque no hayan de comunicarse entre sí.En el caso de equipos muy sensibles oaltamente perturbadores, podemosvernos obligados a separar realmentelas alimentaciones.

Podemos encontrarnos con esta dis-posición cuando ciertas partes de lainstalación (que deben funcionar de formasegura) están alimentadas por unondulador o por una fuente de seguridad.La práctica más frecuente consiste dehecho en alimentar los aparatos sensibles(generalmente también los menospotentes) con un transfomador deaislamiento.

M

M

La separación de circuitos portransformador está funda-mentalmente destinada agarantizar la proteccióncontra contactos indirectos(véase el capitulo I.B.2),aunque también puede uti-lizarse el transformador comofiltro de alimentación.

96


SEPARACIÓN GEOMÉTRICA3

SecundarioVsVe

Pantallas conectadas Tierra Transf.conectada

Primario

Secundario

VsVe

Pantallas conectadas Tierra Transf.conectada

Primario

10

MHz 30

0

-20

-40

-60

-80

-1000.009 0.02 0.04 0.06 0.1 0.2 0.4 0.6 0.01 2 4 6 8 10

10

MHz 30

0

-20

-40

-60

-80

-1000.009 0.02 0.04 0.06 0.1 0.2 0.4 0.6 0.01 2 4 6 8 10

Características de atenuación de los transformadores

Las prestaciones de filtrado de un transformador se expresan mediante la relación de atenuación(en dB) de las perturbaciones entre las bobinas primaria y secundaria.En modo diferencial (con un punto conectado a tierra)

En modo común

Las características de atenuación de los transformadores están fundamentalmente ligadas a las capacidadesparásitas entre el primario y el secundario, entre el primario y el circuito magnético y entre el secundario y elcircuito magnético. Dependen en gran parte de elementos físicos tales como la permitividad entre capas(características de los aislamientos) y de aspectos dimensionales (forma y altura de las bobinas, superficiesenfrentadas). La instalación de una o varias pantallas entre primario y secundario mejora la atenuación.En modo común (la gran mayoría de las perturbaciones), el nivel de filtrado es generalmente excelente hasta unafrecuencia de 1 MHz, incluso más en el caso de transformadores de pequeña potencia (algunos centenares de VA).Las prestaciones de atenuación disminuyen con la potencia, por lo que es preferible alimentar varios aparatossensibles mediante transformadores pequeños que alimentar todo el conjunto con uno solo más grande.

M

Conexión de masa

M M

d

Del mismo modo que la separación eléc-trica de las alimentaciones forma partede las soluciones básicas, es necesarioque esta separación sea geométrica afin de limitar los acoplamientos entre laslíneas perturbadoras y las perturbadas.En la práctica, la separación de líneasplantea el problema de la creación debucles de gran superficie que puedenconstituir a su vez fuentes de tensionesinducidas bajo el efecto de camposmagnéticos.Por otro lado, hay que evitar que al tratarde reducir la superficie de los bucles laslíneas queden demasiado cerca unas deotras.

Separación geométrica

97

I.C.2 / PROTECCIÓN CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICASSEPARACIÓN GEOMÉTRICA

Línea de alimentación

Conductor de protección

Conductor demasa

Conductor dedatos

Debemos ser prudentes para evitar un alejamiento excesivo (varios metros) de los conductores de un mismosistema. Siempre es preferible que todos los conductores (masa, datos, alimentaciones) discurran con «una ciertaproximidad».

Fundamentalmente, deberán tomarse precauciones para contrarrestar la proximidad entre las corrientes fuertes(alimentación) y las débiles (datos). Con ese fin, se prescribe el respeto de distancias mínimas (véanse los esquemasadjuntos) o la utilización de conductores blindados.

Proximidad a una fuente deperturbaciones

(motor, fluorescentes,...)

Circulación vertical Circulación horizontal Cruce deconductores

30 cm5 cm

30 cm 90

El acoplamiento entre conductores depende de varios factores:- la frecuencia de la señal perturbadora- la longitud del recorrido común- la distancia entre conductores.La naturaleza de los conductores influye directamente en elacoplamiento:- par trenzado para limitar la componente inductiva- pantalla o blindaje para limitar la componente capacitiva.Los conductores apantallados o blindados (tipo FTP o SFTP) norequieren distancias mínimas de separación. Es muy convenientecolocar los conductores no blindados (tipo UTP) lo más cerca posiblede las masas para aprovechar el efecto reductor.

Las normas Europeas EN50174-2 (UTEC 90-48 - 180-2)y NFC 15-100 (capítulo 444)presisan la separación físicarelativa a la coha-bitación decorrientes fuertes y débiles.Las gamas de bandejas DLP sonparticularmenteadecuadas para tales exi-gencias, permitiendo lacompartimentación entrelos diferentes circuitos.

+

98


LA PROTECCIÓN EN LOS DIFERENTES AMBIENTES1

La corrosión atmosférica1

Protección contrala corrosión

La herrumbre corroe el hierro, la piedra se deteriora, el vidrio se obscurece...el envejecimiento y el final son ineludibles para las obras humanas.Pero entre pirámides y chozas, hay un espacio de esperanza devida en el cual las realizaciones de este siglo deben poder inscribirse.

Determinar una protección adaptada alos materiales contra la corrosión necesitaen primer lugar, el conocimiento delmedio de instalación y los problemaspropios a éste: interior, exterior, seco,húmedo, rural, industrial...Los problemas suplementarios ligados ala actividad también pueden existir:agresiones químicas, golpes, gasescorrosivos, lavados...Finalmente la elección tecnológica, cuyocosto deberá verse con respecto al valordel objeto a proteger y de la durabilidaddeseada para el objetivo de rendimientode esta protección: decorativa, temporal,duradera, muy duradera e inclusoinalterable.

Podemos considerar que está relacionadacon tres factores:- La humedad del aire y el riesgo potencialde condensación.- La presencia de contaminantes (cloruros,sulfatos)- La presencia de gases corrosivosdisueltos (dióxido de azufre, hidrógenosulfurado, gas carbónico...).Estos tres factores: agua, agenteconductor y agente oxidante, van apermitir la creación de células decorrosión electrolítica o electroquímica.Siendo el agua el elemento de soporte,podemos considerar que en la atmósferaseca (≤ 50% de humedad relativa) elriesgo de corrosión será prácticamentenulo.Al contrario, el riesgo será elevado ( esdecir, muy elevado) en las zonas húmedascon polución (regiones urbanas oindustriales) o húmedas “conductoras”(regiones marítimas)Entre las zonas secas y las zonas

húmedas, la duración prevista de vidade una misma protección puedefácilmente variar en una relación 10: 5años ó 50 años...También debemos hacer notar que lasinstalaciones protegidas de la lluvia(tejados, hangares, garajes) y nocalefaccionadas, están prácticamentesometidas a las mismas condiciones deagresiones corrosivas que en el exterior:gas y polución están presentes y el aguaes provista por la condensación.En las instalaciones interiores, el riesgoes innegablemente más débil, desde elmomento en que los locales estáncalefaccionados regularmente(residencias, oficinas) por tanto no esnecesario prever revestimientos muyresistentes del tipo galvánico o sistemasde multicapas de pintura.Sin embargo, la naturaleza de laactividad y la presencia humana son dosfactores que no podemos omitir: laactividad puede ser a la vez, fuente dehumedad (lavados frecuentes porejemplo) y de polución o de contamina-

99

I.C.2 / PROTECCIÓN CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICASLA PROTECCIÓN EN LOS DIFERENTES AMBIENTES

La corrosión acuática2

Zona de corrosión

I.C.3 / LA PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN

El fenómeno se amplía cuando el oxígeno es renovado regularmentepor la agitación o las variaciones de nivel (anegamiento).

ción (química, laboratorios, agro-alimenticia, cocina, piscina cubierta...)La presencia humana, por el agua de larespiración, por la generación de ácidosorgánicos (láctico, úrico...) y por losriesgos de desgaste ( en las zonas depaso constante y de manipulación), esun elemento agravante del deterioro quedebemos considerar en los lugarespúblicos.

Si el agua y la electricidad son “pococompatibles”, siempre hay momentos enque numerosas instalaciones sonsumergidas de manera continua o

La naturaleza del agua, dulce , dura osalada tienen una influencia importanteen la corrosión, al igual que sucomposición química, su oxigenación, sutemperatura, su agitación o movimientos( salpicaduras, zonas de anegamientos).Los medios de protección pueden ser deltipo galvánico (depósito de un tratamientometálico) o barrera (depósito de unacapa orgánica estanca) o la combinaciónde las dos.Para los tratamientos metálicos, el zincutilizado en las aguas frías, cubriendo elsarro (calizas), más bien neutros o

alcalinos (pH > 6), se desaconsejará enlas aguas calientes o con tendenciaácida; se preferirá entonces el aluminio.La zona de corrosión preferencial se sitúageneralmente al límite aire-agua o elfenómeno es ampliado por la presenciadel oxígeno del aire y del disuelto en lasprimeras capas de agua.En el agua de mar temperada, lavelocidad de corrosión del zinc alcanza10 a 20 µm/año. De esto se desprendeque, para obtener una protecciónduradera (10 a 20 años) o muy duradera(más de 20 años), será necesario aplicarrevestimientos de zinc (galvanizaciónen caliente) de 150 mm de grosor al lomenos en el primer caso o 250 mm enel segundo caso.

Reducción del oxígeno:O2 → OH-

Oxidación del hierro:Fe → Fe2+ → Fe3+

Formación de herrumbreFE (OH)3

accidental y que muchos elementosmecánicos destinados a soportar lasinstalaciones (pilares, postes, pórticos,zócalos...) están sumergidos temporal ocontinuamente.

100


La corrosión telúrica(en el suelo)

3

La aplicación de recubrimientoscombinados zinc/aluminio (porproyección térmica o utilización deelementos pre-tratados) permitenormalmente una mejor resistencia.Con el fin de evitar ataques localesdebidos a la falta de grosor o a lasdiscontinuidades del revestimiento y entambién como el objetivo de facilitar unmantenimiento posterior, se aconsejaaplicar un tratamiento llamado "derelleno" con base metálica (proyección

térmica de zinc, pintura rica en zinc) ocon base orgánica (epóxido).El refuerzo de la protección podrá serhecho por la aplicación de revestimientosestancos gruesos tales como pinturasbituminosas.En función de la duración de vida previstade la obra, habrá siempre interés enprever un mantenimiento regular antes deque se produzcan ataques irreversibleso difícilmente reparables que corren elriesgo de comprometer la durabilidad.

Las construcciones metálicas en contactocon el suelo se someten a fenómenos decorrosión propios que dependen de lanaturaleza del suelo, de su contenido enminerales y en elementos orgánicos, dela humedad y la cantidad de oxígeno.Los suelos calcáreos o arenosos (fuerade las arenas marinas) son menoscorrosivos que los suelos arcillosos ohumíferos.Los primeros son con tendencia alcalina(pH > 7) y los segundos con tendenciaácida (pH < 7).Los revestimientos a base de zinc no sonaconsejables en suelo demasiado ácido,se preferirán los a base de aluminio.Los suelos que hayan sido perturbados(terraplenes) son menos homogéneos yla corrosión puede ser más importante.La presencia de bolsas de aire(nombradas células de ventilacióndiferencial) crea zonas de corrosiónquímica con la humedad presente.

Los fenómenos de corrosión en el agua, son quizás aún más complejosen el agua dulce que en el agua salada por lo que los medios de proteccióndeben elegirse juiciosamente. Se recomienda el consejo de expertos.

Podrá referirse a los documentos extranjeros especialmenteconfeccionados:NF EN ISO 11306 "Exposición y evaluación de los metales y aleacionesen la superficie del agua de mar"A05-611 "Protección catódica de los refuerzos del hormigón – obrasenterradas y sumergidas"A05-655 "Medida y neutralización de las influencias eléctricas debidasa las corrientes vagabundas de origen industrial"

101

I.C.2 / PROTECCIÓN CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS I.C.3 / LA PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN

El establecimiento de las tomas de tierra

Por definición en contacto con el suelo, las tomas de tierra requieren precauciones especiales para garantizar sudurabilidad.Los materiales utilizados deben a la vez ser buenos conductores, conservar una superficie conductora y resistirfinalmente a la corrosión para cuidar su integridad física. El hierro no protegido no se admite al igual que los metalesligeros (aluminio (1)).Los metales recubiertos de una envoltura de plomo son utilizables así como el acero galvanizado (estacas, flejes (2)).Finalmente se recomienda el cobre (cables, flejes).Riesgos de corrosión especiales e importantes deben temerse en los terrenos recorridos por corrientes permanentes(circuito de vuelta de tracción por ejemplo). Las tomas de tierra serán objeto de estudios específicos.

Las tomas de tierra pueden ser establecidas por conductores ocultos horizontalmente (trincheras, cierres a fondo deexcavación), por placas finas (flejes) enterradas verticalmente, por unas o más estacas conectadas ocultadasverticalmente.Cada método presenta calidades e inconvenientes pero es posible utilizarlos conjuntamente para hacer bajar el valorde la toma de tierra.Los conductores ocultos horizontalmente pueden constituir un encintado sobre todo el perímetro del edificio, favorableen términos de CEM y de conexión de los pararrayos (grandes superficies de influencia). Colocados en la construcción,no requieren nivelación específica pero hacer el relleno de las trincheras con cuidado, sin esfuerzo mecánico y contierra arable susceptible de retener la humedad; evitar piedras, arenas, cementos y distintos residuos de obra. Lasplacas finas permiten aumentar la superficie de contacto de la toma de tierra en los terrenos poco conductores perorequieren la excavación de trincheras.Por último, las estacas permiten el establecimiento de toma de tierra, sin trabajos, y sin modificar la estructura delsuelo. Su longitud puede permitir alcanzar capas del suelo de más baja resistencia. Los efectos de la sequía o de lahelada que puede aumentar peligrosamente la resistencia de tierra pueden ser evitados por estacas profundas (3 m).

(1) La alúmina formada en superficie es aislante(2) Prever un grosor de zinc suficiente (> 100 µm) en suelo con tendencia ácidas (arcillas). Evitar en suelos ácidos (turbas).

La corrosión en el hormigón

La alcalinidad del hormigón prohíbe su contacto directo con el aluminio o los revestimientos a base de aluminio. Untratamiento estanco y continuo debe entonces aplicarse sobre el metal.La utilización de refuerzos o el sellado de elementos zincados (o galvanizados) se recomiendan si el hormigón sigueestando muy seco (fuera de agua, en capa o pintado) o si no es contaminado por cloruros (agua de mar).

Los revestimientos de zinc pasivos o cromatados son también preferibles ya que limitan el comienzo de la corrosión.La corrosión de los refuerzos en acero desnudo en el hormigón es objeto de normas de puesta en vigencia precisas(vínculos, distancias de las caras externas). La corrosión puede ser detenida o también retrasada por medios hidrófugos(membranas, pinturas) que impiden la penetración del agua, del oxígeno y de los cloruros o por protecciones catódicasmás o menos elaboradas: ánodos hechos con trenzas de titanio, de capas conductoras, de pinturas con grafito ometalización del zinc.

La circulación de corriente eléctrica espontánea (polarización galvánica) o aplicada (por un generador externo) dirigela corrosión del refuerzo en acero sobre el ánodo que se sacrificará.

LA PROTECCIÓN EN LOS DIFERENTES AMBIENTES

102


Formas, estorbos yaccesibilidad de las piezas

1

LA CONCEPCIÓN PRACTICA DE LOS ELEMENTOS A PROTEGER2

Las instalaciones eléctricas requieren amenudo realizar y poner en ejecuciónobras metálicas destinadas al soporte delos conductores (garfios, escuadras...), ala fijación de las cajas y armarios(pórticos, postes...) y a muchas otrasfunciones que son necesarias de adaptaren cada caso. Las siguientes reco-mendaciones, datos como consejo, notienen valor contractual frente a laresistencia a la corrosión; llamansimplemente la atención sobre algunasprecauciones elementales que hay quetener.

Según el método de protección elegido(baño de galvanización, proyeccióntérmica, pintura al cepillo o pintura apistola...) las partes concebidas deberánpermitir una manipulación y un accesofáciles. En la medida de lo posible, loscuerpos huecos deberán poder ser

alcanzados por la protección: entradade zinc, evacuación de gases y drenajepara la galvanización, dimensionesmáximas del cuerpo hueco para la pinturaa pistola.Para los cuerpos huecos inaccesibles(tubos, perfiles), la corrosión internapuede prácticamente limitarse vol-viéndolos completamente estancos porsoldadura continua. Atención, en casode protección por galvanización, eltaponado total no deberá hacerse hastadespués del tratamiento (riesgo deexplosión), tapones u obturadoresflexibles pueden utilizarse. Las piezas nodeberían presentar zonas de retenciónsusceptibles de acumular agua ycontaminación. Esto debe comprobarseespecialmente para los intervalosestrechos.Si deben armarse superficies planas, serápreferible proteger separadamente antesdel montaje; penetraciones posteriorespor capilaridad siempre puedenproducirse.

Los juegos entre piezas deberán tener encuenta los grosores de tratamiento y, enparticular, de galvanización. Eso esespecialmente verdadero para las partestraslapadas que deben trabajarse amáquina o elegirse con una toleranciasuplementaria.Las aristas vivas son la principal causade esbozo de corrosión. Por una parte,los tratamientos y pintura se depositanen cantidad más escasa, y por otra parteson sensibles a las agresiones mecánicas.Utilizar de preferencia seccionesarqueadas o dobladas y redondear todoslos ángulos vivos (pulir, amolar) antes deltratamiento de superficie.

Corrosión de un cuerpo hueco mal protegido

Aristas vivas y tornillos son la sede amenudo de las salidas de corrosión

Corrosión debida a la retención entre partesunidas y no apretadas

103

I.C.3 / PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓNLA CONCEPCIÓN PRÁCTICA DE LOS ELEMENTOS A PROTEGER

Agujeros dedrenaje de loscondensadores

Cuerpos huecosprotegidos(galvanizadospor ejemplo)

Tapones deestanqueidad

Zonas deretención

Corte para elescurrimientodel agua

Agujero dedesgasificación

esbozo decorrosión Chapa doblada y

conexión borde aborde plana

soldadura deángulo

o

Ejemplos prácticos

Elemento de pórticoCuerpo hueco no protegido

Instalación de un refuerzo:realizar un cordón de solda-dura continuo o depositar uncordón de estanqueidad entrelas dos piezas

Soportes y refuerzos

Montaje de perfiles: los agujeros dedesgasificación son indispensables para lagalvanización en caliente (galvanización)

Evitar las zonas de recubrimiento... preferir la soldadura borde a borde

evitar los ángulos vivos... preferir las soldaduras de ángulo o los ángulos doblados

104


Entramado aislante

Tornillo o remache aislante ocompatible galvánicamente

Preparación de la superficie2 Soldaduras y montajes3

El estado de preparación deberácorresponder a las exigencias deltratamiento de protección aplicado.En todos los casos, las superficiesdeberán estar limpias, secas, libres depolvo y manchas. Deberá efectuarse undesengrasado aseado. Los solventes, noaconsejados por su toxicidad, podrán sersustituidos por soluciones acuosasalcalinas (lavaza de soda) seguidas devarios enjuagues y de un cuidadososecado.Se retirará toda forma de herrumbre. Losrastros de herrumbre adherentes podránser lijados o químicamente convertidospor tratamiento. Estos consejos se refierenesencialmente a una preparaciónmanual; resultados superiores sonobtenidos por tratamientos de superficiesindustriales (fosfatación, cromatación...)pero requieren de medios más pesados.

Aunque estén realizadas por soldadura,por tornillos, por remaches, las unionesentre elementos son muy a menudo fuentede corrosión por varias causas. Lasoperaciones de soldadura, excepto si sehacen bajo atmósfera controlada (argón)aportan y queman mucho oxígeno, correnel riesgo de desarrollarse zonas decorrosión preferenciales en lassoldaduras. Si se efectúan algunassoldaduras después del tratamiento desuperficie, esto que se desaconseja, seráimprescindible restaurarlo (zinc a frío enaerosol, pintura rica en zinc...).Los montajes crean muy a menudo zonasde retención o volúmenes cerrados en loscuales las protecciones son difíciles deaplicar pero dónde se acumulan el aguay los agentes.

Las fabricaciones (perforaciones, enpar ticular) para la instalación deremaches o pernos son causas tambiénde iniciación de corrosión: destrucciónlocal de los tratamientos (raramenterestaurados en los agujeros), creación devirutas y polvo difíciles de eliminar y muyreactivas a la corrosión, ángulos vivos eincluso rebanados sobre los bordestrabajados a máquina.Por la yuxtaposición de metalesdiferentes, los montajes pueden crearpares electrolí t icos especialmentedesfavorables (aluminio/acero, zinc/inox, cobre/zinc...). Una reflexión quedebe considerarse también para laquincallería utilizada: tornillos (acero,inox, latón...) remaches (cobre, aluminio,acero...) discos...

Recomendaciones para montajes de los metales

Las recomendaciones dadas serán más importantes mientras la atmósfera seamás húmeda o corrosiva.

La norma ISO 8501-1propone distintos modelosque permiten determinar elestado de preparación visualde una superficie después deoperaciones de descalami-nado, chorro con gravilla oarenado.La norma ISO 8503-1permite determinar el perfilde superficie buscada.

Naturaleza de los Naturaleza de las piezas de montaje (1)

elementos que debenarmarse Recomendado Posible No aconsejable

Acero Inoxidable Acero Inoxidable Latón riquelado Acero zincadoCobre Aluminio

Acero desnudoLatón estañado

Acero Desnudo Latón Cobre Acero inoxidableAcero estañado Aluminio

Latón estañadoCobre Cobre Acero estañado Acero zincado

Latón desnudo Acero zincado bicromatado AluminioLatón riquelado Acero inoxidableLatón estañado

Acero Zincado Acero zincado Acero estañado Acero inoxidableo Galvanizado Acero zincado Latón riquelado Cobre

bicromatado Latón

(1) materiales más corrientes para la fabricación de los tornillos, remaches, discos y quincallería.

105

I.C.3 / PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓNESTIMACIÓN DE LA DURACIÓN DE VIDA PROVISIONAL

ESTIMACION DE LA DURACION DE VIDA PROVISIONAL3El término mismo de duración de vida espoco seguro por lo tanto, es importanteprecisar bien si designa:- la duración antes del primermantenimiento- la duración antes de las primerasreparaciones importantes- la duración antes del cambio deelementos- la duración antes del estado de ruina.

Contratos y garantías a menudo no sonbastante explícitos sobre este punto.Está claro que la duración de los sistemasde protección, pinturas y tratamientos desuperficie es muy dependiente de lacalidad, la preparación y la realizacióninicial y a la continuación de lascondiciones precisas de exposición a lascuales dificultades suplementarias puedenañadirse (choque, manipulación,abrasión, agentes corrosivos parti-culares...).

Desprendimiento de la pintura deacabado debido a una incompatibilidadentre las capas

Desprendimiento radial de la película depintura a raíz de un choqueEste tipo de fenómeno accidental puededisminuir notablemente la duración de vidade la protección

Duración de vida provisional

"antes del primer mantenimiento"designa la duración antes de las primeras pequeñas reparaciones (retoques sobre ángulos, raspadura y rellenosobre algunas ampollas, re pintado de algunos elementos (tornillos por ejemplo). Las operaciones de limpieza, desacar la espuma, dependiendo del mantenimiento corriente, ni se refieren las reparaciones vinculadas a un ataqueaccidental

"antes de las primeras reparaciones importantes"designa la duración al término de la cual será necesario volver a poner generalmente la pintura sobre la totalidado parte de la obra. Éste encontrará entonces su destino inicial y una nueva duración de vida que será necesarioprecisar

"antes del cambio de elementos"designa la duración antes de la sustitución normal o prevista (partes de desgastes) de algunos elementos. Ánodossacrificados (de zinc o magnesio) pueden estar incluidos en tal operación

"antes del estado de ruina"designa la duración más allá de la cual se considera que la obra no garantiza ya su función correctamente y ya no esreparable.

106


Sistema de pintura

La superposición de capas de pintura no debe hacerse sin precauciones. Argamasas y pigmentos ,algunas deentre ellas, son incompatibles. Por esto, los fabricantes pusieron a punto "sistemas de pintura" adaptados a losdistintos usos.

Capa primaria: se aplica directamente sobre el metal, su papel es inhibir el proceso de corrosión y garantizarla fijación de las capas siguientes (impresión fosfatada sobre acero, pintura reactiva o mano de fondo antioxidantesobre galvanizado...)

Capa intermedia: garantiza la conexión entre la capa primaria (si existe) y la capa de terminación. A menudose encarga de pigmentos o coadyuvantes destinados a reforzar su impermeabilidad y su carácter anticorrosivo(polvo de zinc, aluminio...)

Capa de terminación: debe resistir a los agentes del medio ambiente (UV, agua, gas...) y a las dificultadesmecánicas. Debe ser lo mas estanca y continua posible. La multiplicación de las capas de terminación es puessiempre ventajosa para el comportamiento del sistema.

La película seca de pintura nunca es perfectamente estanca y el grosor total debe ir creciendo con la agresividaddel medio, por ejemplo: 70 µm en interior seco, 180 µm en exterior urbano y 250 µm en exterior marino.

El siguiente cuadro da "con carácter orientador" algunos ejemplos de tratamientos de superficie o recubrimientosy sistemas de pinturas por un período de tiempo de vida objetivo de 10 años antes del primer mantenimiento.

Tratamiento y recubrimientos en función de las condiciones de exposición

Designación de las abreviaturas:Zn xxB o Zn xxC: galvanización electrolítica de grosor mínimo xx en µm según los valorespreferenciales la norma NFA 91010, cromatación B (blanco) o C (irisada amarilla verde o bicromada) según NF A 91472EZxx: electro zincado de grosor nominal xx en µm.Zxxx: galvanización en caliente con peso de capa xxx en g/m 2 doble faz.

(1) Acabado a base de resina gliceroftálico en interior y a base de poliuretano en exterior

Condiciones de esxposición Tratamientos de superficie Recubrimirntos y sistemas de pintura (1)

(véase la página 61 - 62)

Exterior Marino Z > 70 µm 2 capas primarias en zinc (50 µm)+ 2 capas intermedias (60 µm)+ 2 capas de terminación (150 µm)

Exterior industrial Z > 100 µm 2 capas primarias ricas en zinc (50 µm)+ 2 capas intermedias (60 µm)+ 2 capas de terminación (150 µm)

Exterior urbano Zn 20 C 1 capa primaria rica en zinc (30 µm)Z 350/Z 450 + 1 capa intermedia (30 µm)(25 a 30 µm) + 2 capas de terminación (120 µm)

Exterior rural Zn 15 C 1 capa primaria rica en zinc (30 µm)Z 275/Z 350 + 2 capas de terminación (120 µm)(20 a 25 µm) Z 140 + capa primaria (30 µm)

+ 2 capas de terminación (120 µm)Interior agresivo Zn 15 C Z 140 + capa primaria (30 µm)

Z 200/Z 275 + 2 capas de terminación (120 µm)(15 a 20 µm)

Interior húmedo Zn 10 C Ez 5 + 2 capas de terminación (120 µm)Z 140 (10 µm) Z100 + 1 capa primaria (30 µm)

+ 1 capa de terminación (50 µm)Interior seco cEz 5 EZ 2,5 + 1 capa de terminación

Zn 5C 1 capa primaria (20 µm)Zn 10B + 1 capa de terminación (50 µm)Z 100

107

I.C.3 / PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓNLA PROTECCIÓN EN LOS DIFERENTES AMBIENTES

El sistema de pintura de los armarios Altis y XL-A, de grosor total 90µm, tiene resultados a los menos equivalentes a un sistema clásicode grosor total 200 µm.

Tipos de corrosión

Las normas ISO 14713 (recubrimientos de zinc y aluminio) eISO 12944-2 (anti corrosión de las estructuras en acero por sistemas depintura) establecen una clasificación de la corrosión del medio basada enla velocidad de disolución del zinc: pérdida de masa o de grosor por añode exposición.

Al ejemplo de las chapas perfiladas opre pintadas, utilizadas para laelevación y la cobertura de losedificios, los sistemas de protección(tratamiento al zinc + pintura)activados en procesos industrialespermiten una excelente durabilidad.Por el contrario, el ponerlo en pinturade superficies zincadas y además lassuperficies galvanizadas requierenprecauciones para evitar eldesprendimiento total de la películade pintura.

Recubrimientos de pintura sobre el acero zincado o galvanizado

Desprendimiento típicode las películas depintura depositadassobre el acerogalvanizado.

El zinc es un metal que sigue siendo muy reactivo. Las capas de recaudación deben ser perfectamente estancas paraevitar la penetración del agua y del oxígeno.Se aconseja esperar que el zinc se apacigüe (véase página 68) y esté cubierto de una pátina natural antes de pintarlo.El comportamiento de la pintura sobre galvanización puede ser comprometido por la presencia de plomo antiadherentepor naturaleza. Ésta puede ser vista por el polvo de la superficie.En todos los casos, se recomienda la aplicación de una capa primaria específica sobre zincado o galvanizado. Segúnlos fabricantes, se hará con o sin avivamiento de superficie.

Tipos de corrosión Pérdida de masa Pérdida de grosor

(g/m2) (µm)

C5 M muy elevado (marina) > 30 y > 60 > 4,2 y > 8,4

C5 I muy elevado (industria) > 30 y > 60 > 4,2 y > 8,4

C4 elevado > 15 y > 30 > 2,1 y > 4,2

C3 medio > 5 y > 15 > 0,7 y > 2,1

C2 escaso > 0,7 y > 5 > 0,1 y > 0,7

C1 muy débil > 0,7 > 0,1

+

108


LAS PRUEBAS DE CORROSIÓN4

Los métodos de prueba1

Las posibilidades de exposición a lascondiciones reales del medio ambiente,los medios de medirlos y de registrarlosy sobre todo el tiempo necesario hacenque la búsqueda de pruebas aceleradasrepresentativas siempre han estadopresente en el estudio de los mecanismosde corrosión.Se sabe que la exposición de losmateriales o la utilización de los productosprueban éstos en función de factoresmúltiples y complejos: geometría,porosidad, estado de super ficie,adherencia, manchas, abrasión, agentequímicos, frecuencia y procedimiento delimpieza, exposición solar, variaciones detemperatura y humedad... Para eso, esprimordial elegir una prueba aceleradaque simula mejor a la exposición realpero por la misma razón, es inútil pensarque la prueba acelerada seráperfectamente representativa de ésta.

En cuanto a pruebas ace-leradas de la corrosión, laprudencia incita a menudo adecir que no existe relacióndirecta entre los resultadosobtenidos y el comporta-miento real de los productossujetos a las condiciones deutilización sino que malosresultados permiten predecirun comportamiento mediocre.

El enfoque de las pruebas de corrosiónes sobre todo comparativo. El análisis delos resultados se hace por informe consoluciones previas, conocidas y probadaso por la elección entre dos soluciones enuna prueba simultánea.

La calificación de un sistema de tratamiento o recubrimiento debería,preferiblemente, hacerse sobre productos enteros y completos paratener en cuenta los fenómenos de corrosión debidos a la acumulaciónde agua, a los pares galvánicos o al confinamiento húmedo. En la práctica,se utilizan a menudo probetas por tanto, es necesario estar conscientedel límite de su representatividad.

Se cuenta al menos una veintena. Algunasrecurren a un único agente de agresión(sal, ácido, gas) generalmente encombinación con la humedad, mientrasque otros se basan en secuencias quealternan los períodos de exposición(niebla salina, luego ultravioleta, luegohumedad, luego dióxido de azufre... porejemplo). Estos segundos tipos,nombrados pruebas compuestas quierenser más representativos, pero suinterpretación es aún más difícil.Numerosas pruebas han sido y son aúndesarrolladas por las automotoras(General Motors, Scab Prueba, Volvoprueba, prueba Hoogovens).

Se exploran varias vías de investigación para unmejor conocimiento de la corrosión y su simulaciónen laboratorio:- "el enfoque metalúrgico" que se refiere al estudioestructural y analítico de los productos de corrosióny la interfaz metal/capa de pasividad- el desarrollo de "monitores de corrosión"constituidos de distintos metales asociados encondiciones determinadas (electrolito, tem-peratura, duración...) de los cuales se mide laproducción de corriente galvánica- estudios sobre un enfoque termodinámico de losequilibrios película húmedad atmósfera a lasuperficie del metal.El tema corrosión está en permanente actualidad.

una de las zonas de envejecimientonatural de los envolventes Legrandcon estación meteorológica deregistro.

109

I.C.3 / PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓNLAS PRUEBA DE CORROSIÓN

Si la rapidez de las pruebas de simulación es indispensable en eldesarrollo y en el control de la calidad, la exposición en atmósfera realin situ establece indudablemente las respuestas más seguras. ¡Desdeluego que toman tiempo, pero los años pasan rápidamente!

Las principales pruebas de corrosión

La prueba a la niebla salina (BS): es la prueba más ampliamente utilizada y también el que tiene las aplicacionesmás extensas.Resultante de la norma americana ASTM B 117 y recogidas por las normas NFX 41-002, CEI 60068-2-11 (pruebasKa) e ISO 9227 (pruebas NNS), consiste en la pulverización de una solución salina (5% de NaCl) en una habitaciónmantenida a 35°C y a una saturación de humedad. Los resultados se obtienen en algunas horas para los sistemasmenos protectores y hasta varios centenares de horas para los más potentes.

La niebla salina se adapta especialmente para evaluar las calidades de adherencia de las pinturas, y para probar lacorrosión de los aceros inoxidables y los recubrimientos de anodización del aluminio. Se utiliza también para losrecubrimientos de zinc, níquel, cromo sobre los minerales, pero la interpretación debe ser prudente ya que puedenproducirse los fenómenos de relleno. Las pruebas ASS (niebla salina acética) y CASS (niebla salina círica) tambiéndescritas por la norma ISO 9227 (NF A 05-101) son alternativas de la prueba de base. La primera se utiliza paraaumentar la severidad de la prueba, más especialmente sobre los no ferrosos o incluso los plásticos, la segunda seutiliza para los depósitos de cobre/níquel/cromo.

La prueba al dióxido de azufre (SO2): basada en un mecanismo de ataque ácido, esta prueba tiene la ventaja dedesarrollar aspectos de corrosión similares a los que se observan sobre partes que sufren la exposición atmosféricaindustrial. La interpretación debe seguir siendo muy prudente ya que la prueba es agresiva (formación de ácidosulfúrico) y no considera a los numerosos otros agentes (óxido nitroso, cloro, amoníaco, halogenuros...) presentesen la atmósfera. La prueba al dióxido de azufre se describe en la norma ASTM B 605, en la norma DIN 50018 (pruebaKoesternich), a ISO 3231, NF T 30-055 y CEI 6068-2-42 (prueba Kc). Algunas diferencias pueden tenerse en cuentaentre estas normas, en particular, sobre la duración de exposición y su periodicidad, continua o alterna o laconcentración en gas. Las pruebas al dióxido de azufre se utilizan sobre los depósitos de estaño/níquel sobre losminerales y no ferrosos, en particular, para los materiales de contacto eléctrico (pruebas KC a muy baja concentraciónde CEI 60068-2-60). Las pruebas SO2 son útiles para detectar muy rápidamente las imperfecciones o discontinuidadesde la superficie por la aparición de picaduras. Ponen en relieve también una posible contaminación del aceroinoxidable por minerales.

Las pruebas en atmósferas húmedas:Encuentran una amplia aplicación para todos los recubrimientos destinados a usos interiores o en lugares húmedosalbergados dónde el agua puede condensarse.Numerosas alternativas de estas pruebas existen según los productos, con o sin la adición de agentescomplementarios y según las modalidades de prueba. Se pueden citar las pruebas sin interrupción (CEI 60068-2-3y 60068-2-56), las pruebas cíclicas (CEI 68-2-30) o las pruebas compuestas (CEI 68-2-38) con alternancias de calor,humedad y frío.La acción corrosiva de tales pruebas permanece generalmente limitada, pero pueden afectar algunas características(aislamiento) o deteriorar materiales orgánicos (pinturas, plásticos).

NOTA: Las indicaciones normativas de este cuadro son de origen internacional.

110


La duración de exposición enprueba

2

A pesar de la dificultad de estableceruna relación directa con las condicionesreales, es necesario establecer unagradación en la severidad de la pruebadestinada a reflejar la agresividad de losdistintos medios de utilización: laduración de exposición se considerageneralmente como parámetro de ajuste.Las normas de pruebas no estipulanduraciones de prueba; éstas deberían serfijadas por las normas de productos.Recomiendan simplemente valorespreferenciales, por ejemplo: 2 h, 6 h,24 h, 48 h, 96 h, 168 h, 240 h, 480h, 720 h, 1000 h, para la niebla salina.

La duración de exposicionesrefleja también los valoresobjetivos de comportamiento yel nivel de calidad contempladopor los fabricantes.

Prueba a la niebla salina

Prueba al dióxido de azufre

Prueba en atmósfera húmeda

Valores indicativos de duración de pruebas aplicables en función de lascondiciones de exposición

Condiciones de Niebla salina Dióxido de azufre

de exposición (prueba Ka) (prueba) Kc

Exterior marino 2000 h

Exterior industrial severo 1000 h 1000 h

Exterior industrial 1000 h 500 h

Exterior urbano 500 h 250 h

Exterior rural 250 h

Interior húmedo agresivo 500 h 168 h

Interior húmedo

Condensación frecuente 168 h 96 h

Interior seco

Condensación temporal 48 h

Interior seco 24 h

111

I.C.3 / PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓNLAS PRUEBA DE CORROSIÓN

e

La interpretación deresultados

3Criterios de medida e interpretación de los resultados deben precisarsepara la prueba elegida con la duración de exposición, el estado de laspartes que deben probarse y las condiciones de muestreo.

La naturaleza de la prueba y duraciónde exposición no son suficientes para fijarlos resultados que deben obtenerse:muchas condiciones son demasiadovagas sobre este punto, dejando laliber tad a la sensibil idad o a lainterpretación de cada uno.

- La aparición de "herrumbre blanca"Esencialmente destinada a evaluar lascapas pasivas de los tratamientos a basede zinc, aluminio o cadmio, la apariciónde herrumbre blanca se evalúa enporcentaje de superficie deterioradadespués de pruebas de exposición a laniebla de 6 a 168h.

- La aparición de "herrumbre roja"Permite evaluar la calidad de las capasde protección catódicas como el zincaplicado sobre el hierro. El resultado seexpresa en porcentaje de superficieatacada después de aplicación de laprueba.

- El grado de picadurasSe caracteriza por el número de lesionesdel revestimiento por unidad desuperficie. La medición se realiza segúnlos patrones de la norma internacionalISO 1462. Esta medida está destinadaa los revestimientos anódicos comoníquel, cromo sobre fierro, por ejemplo.

- El grado de mohoEste método de evaluación puedeutilizarse para los tratamientos anódicoso catódicos pero se adapta sobre todoa los recubrimientos de pinturas. Lavaloración del grado de moho RI 0 a RI5 se hace según los tópicos de la normainternacional ISO 4628/1 (NF T 30-071).

- El grado de abolladuraSe caracteriza por el número de ampollas

y sus dimensiones aparecidas sobre unasuperficie (porosidad, discontinuidaddes,insuficiencias de grosor o malapreparación). Los patrones tipos sonigualmente descritos en la normainternacional ISO 4628/1 (NFT 30-071).

- El grado de desconchaduraAplicable a las pinturas que se quitanpor películas. Los criterios de valoraciónson dados por la norma internacional ISO4628/5 (NF T 30-080).

- El grado de maquilaValoración cualitativa bastante difícil(norma Francesa NF T 30-081).

- A partir de una herida, la propagaciónde la muestra probada se excluyepreviamente con una punta (apoyo).Después de la exposición a la prueba,niebla salina en general, la propagaciónde la corrosión es evaluada por laanchura de metal puesto al desnudo apartir de la cruz.El medio de desprendimiento delrecubrimiento no adherente debeprecisarse (cinta adhesiva, airecomprimido, raspador...). Este criterio esdifícil pero representativo de condicionesreales de heridas o choques.

Ejemplos de tópicos-tipo extraídos de la norma ISO 4628

Grado de moho

Grado de abolladura (ampollas de dimensión 5)

RI 1 RI 3 RI 5

Grado 3 Grado 5 Grado 4

112


LA ESTIMACION DE RIESGOS Y LASCONSECUENCIAS

1

Protección contra el rayoPor naturaleza, energético e inesperado, el choque de rayo tiene a menudoconsecuencias dramáticas para las instalaciones eléctricas.Y aunque los métodos no son completamente infalibles, la evaluación de los riesgosy de sus consecuencias es indispensable.

Los pararrayos, contra los efectos directos,y los limitadores de sobretensión contralos efectos indirectos estos ofrecen unaprotección eficaz si son elegidosjuiciosamente y han sido instaladoscorrectamente; planteamiento que debepasar cuanto antes por una consideraciónde la concepción para integrar lasexigencias: longitudes de líneas, tomasa tierra, redes equi-potenciales...

Preliminar a la instalación de dispositivosde protección contra el rayo, laestimación del riesgo se basa en elanálisis de varios criterios:

- La probabilidad de fulminación de lazona- El método de propagación del choquede rayo- La topografía del lugar- La naturaleza de los materiales quedeben protegerse y su sensibilidad propia- El costo de las consecuencias de la nodisponibilidad de los equipos.

La instalación de pararrayos de punta corre el riesgode aumentar los efectos indirectos: debeacompañarse, entre otros, de la instalación depararrayos de línea.

La guía Española UTE C 15-443 (julio de 1996) encurso de revisión, proponía un método deevaluación del riesgo basado en una fórmulaempírica de cálculo que permitía determinar elfactor F de exposición al riesgo: F = Ng (1 + 2 BT + HTA +δ)

Ng: densidad de fulminación localBT: longitud de la línea aérea que abastece lainstalación en km (más allá de 0,5 km, BT = 0,5)HTA: factor vinculado al tipo de red que abasteceel puesto. Tomar 1 aérea , 0 subterráneaδ: coeficiente que tiene en cuenta la situación dela línea aérea y la de los edificios de valor 0 a 1.

Un segundo factor G vinculado a lasconsecuencias es calculado por la fórmula: G = S + M + I

S: factor (de 1 a 3) a vinculado a la sensibilidaddel materialM: factor (de 1 a 3) a vinculado al precio delmaterialI: factor (de 1 a 3) a vinculado al costo de la no-disponibilidad de los equipos.

En función de los valores calculados de F y G laguía recomienda la instalación o no de unlimitador de sobretensión. Si son necesarios, sucapacidad (corrientes de descarga) se determinasegún el valor de F. Para las instalaciones decomunicación, un análisis complementario segúnel Anexo A1 de la misma guía puede efectuarse.El factor de exposición al riesgo, aquí nombradoH, reanuda el valor del factor F anteriormentedeterminado al cual se aplican algunasponderaciones en función de la situación de lalínea aérea y la resistencia del suelo. Se calculaun factor G de consecuencias según los mismoscriterios.

113

I.C.4 / PROTECCION CONTRA EL RAYOLA ESTIMACIÓN DEL RIESGO Y DE LAS CONSECUENCIAS

Por principio, si se aconseja un limitador de sobretensión sobre laalimentación en energía, se aconseja él disponer también en las líneasde comunicación.

Basada en un enfoque simple y realista,el planteamiento Legrand descrito acontinuación permite determinarfácilmente el nivel de protección quedebe preverse a la cabeza de lainstalación.Este nivel de protección se califica de:- estándar («)- elevado (««)- muy elevado («««)

Se determina según 2 criterios:- el nivel de exposición del lugar (consultaral servicio de metereología más cercano)- la situación de la instalación:- situación del edificio- naturaleza de la red de alimentación- presencia de un limitador desobretensión de puntaEl planteamiento descrito sólo se refierea la protección en el origen de lainstalación.

Protecciones complementarias puedenresultar necesarias en función de suamplitud (longitudes de línea) y lasensibilidad de los materiales que debenprotegerse (informática, electrónica...)En el caso donde se instalan varioslimitador de sobrete, se recomiendanalgunas normas muy precisas decoordinación que deben ser aplicadas(ver página 127)

Niveles de protección que deben preverse a la cabeza de una instalación

Aunque la presencia de un limitador de sobretensión no se recomienda expresamente, el costo de su instalaciónsería, en todos los casos, muy inferiores al de los daños que generarían un posible choque de rayo.

La elección debe hacerse según el criterio más vinculante, el que preconiza el nivel de protección más elevado.

Situación de Densidad de fulminaciónla instalación 1 choque/2 km2/año 2 choques/2 km2/año 4 choques/2 km2/año

Situación del edificioConstrucción densa « ««Construcción dispersa « «« ««Construcción aislada « «« «««en montaña, cerca deun plano de agua osobre una punta «« ««« «««

Red de alimentaciónAérea « «« «««Subterránea « ««

Presencia de un pararrayos ««« ««« «««

«

«

«

114


El modelo electrogeométrico

1

D

D

D

Zone protegida

LA PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DIRECTOS2

Después de la evaluación del riesgo defulminación y sus posibles consecuenciasen términos económicos, la elección delos dispositivos de captura del rayo(pararrayos) va a requerir un estudio deimplantación consustancial a cada lugar.En este enfoque, el objetivo serácomprobar que el rayo tenderápreferencial "a caer" sobre puntosprecisos y predeterminados y no sobreotras partes de los edificios u obras.Para esto, se uti l iza un métododenominado "electro geométrico" quedefine la zona esférica "teóricamente"protegida por un pararrayos en funciónde la intensidad de la corriente dedescarga del 1er arco. Cuanto máselevada es esta corriente, más probablees la captura y más amplia es la zonaprotegida.

Se considera que la punta de latraza líneas (o cursor)representa el centro de unaesfera ficticia, de radio D. Estaesfera se acompaña la marchaaleatoria del traza líneas.El enfoque del primer elementoen contacto con esta esferadeterminará el punto deimpacto del rayo: un árbol, untecho, el suelo o un pararrayossi está dispuesto uno.Más allá de los puntos detangencia de esta esfera, laprotección ya no estágarantizada por el pararrayos.

Principio general del modelo electro geométrico

El rayo teórico (D) de la esfera esdefinido por la relación:D = 10 x I2/3 con D en metros e I en kA

D (m) 15 29 46 96 135 215 I (kA) 2 5 10 30 50 100

Para una protección óptima que integra los valores probables de corrientesde rayo más escasas (nivel de protección I), se considera una esfera de 20m (I = 2,8 kA).

El modelo electro geométrico debe adaptarse en función del dispositivode protección: pararrayos de tronco simple, jaula enmallada, hilo tensocuyos volúmenes protegidos se definen en la norma Francesa NF C 17-100 (CEI 61024-1). Ésta define cuatro niveles de protección en función dela probabilidad de captura.

Para los pararrayos activos con dispositivo de cebo, es necesarioreportarse a las documentaciones de los fabricantes así como a la normaNF C 17-102 (Francia).

Niveles de protección según NFC 17-100 (Francia)

Nivel I II III IVProbabilidades decaptura (%) 98 95 90 80Corriente mini de captura (kA) 2,8 5,2 9,5 14,7Distancia de cebo máximo D (m) 20 30 45 60

115

I.C.4 / PROTECCION CONTRA EL RAYOLA PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DIRECTOS

Punta delpararrayos

Conductor dependiente

Toma atierra

La eficacia del tronco simplees elevada sobre los golpes derayo importantes, pero selimita sobre los edificios degran altura que puedenfulminarse lateralmente.Una protección complemen-taria por cintura metálicapuede ser necesaria.

Tienen por objetivo proteger las obrascontra los golpes de rayo directos. Alcapturar el rayo y al pasar a la tierra lacorriente de descarga de ésta, evitan losdaños vinculados al impacto mismo delrayo y a la circulación de la corrienteasociada.

Los pararrayos se clasifican en cuatrocategorías.- Los pararrayos de tronco simple (o deFranklin) están constituidos por una punta,de uno (o de varios) conductores dependiente y de una toma a tierra.

- Los pararrayos con dispositivo de ceboRepresentan una evolución del troncosimple. Se equipan con un dispositivo decebo que crea un campo eléctrico en supunta que favorece la captura del rayo yque mejora su eficacia.Varios pararrayos pueden instalarse sobreuna misma estructura. Éstos debenentonces ser interconectados así comosus tomas a tierra.

- Los pararrayos de jaula enmallada.La jaula enmallada está constituida poruna red de conductores dispuestos fueradel edificio para circunscribircompletamente su volumen. Esta redpuede completarse de troncos de captura(0,3 a 0,5 m de altura) regularmentedispuestos sobre los puntos destacadosdel edificio (cimas, canales...).El conjunto de los conductoresinterconectados se conecta a la red detomas a tierra (fondo de excavación) porvarios conductores de pendiente.El nivel de protección es definido por el

Los pararrayos de punta2

tamaño de las mallas. Por ejemplo, paraun nivel de protección I (esfera de radioD = 20 m) la malla no debe superar 5m.

- Los pararrayos de hilos tensos.Este sistema se utiliza en las partes dealgunos edificios, zonas dealmacenamiento exteriores, líneaseléctricas (hilo de guardia)...El modelo electro geométrico de la esferaes aplicable.

Completan las disposiciones de dimensión de la malla de los edificios contralos campos electromagnéticos irradiados a los cuales deben interconectarse(véase equipotencialidad de nivel 4 página 94)

Los pararrayos de jaula enmallada

En presencia de un pararrayos, un pararrayos de tipo 1 debe instalarse ala cabeza de la instalación. Puede ser sustituido por pararrayos de tipo 2instalados en el origen de cada una de las instalaciones derivadas, en elmismo edificio (edificio de apartamentos)

116


El plan de protección: lassuperficies de captura

3

Cuando el lugar que debe protegerseestá constituido por varios edificios o quesu amplitud no puede estar cubierta porun único disposit ivo de captura(pararrayos), es necesario establecer unplan de protección de los lugaresyuxtaponiendo las distintas superficies decaptura teóricas.La cobertura total de un lugar sigue siendodifícil si éste está constituido por obrasde alturas diferentes.El plan de protección superpuesto a laimplantación de los lugares permiteimaginar las zonas no cubiertas, perosobre todo debe ayudar a una verdaderareflexión que integra:- La probabilidad de fulminación por ladeterminación de los puntos de impactosprivilegiados (vueltas, chimeneas,antenas, farolas, mates...)- La sensibilidad de los equipamientosalbergados por los edificios (comuni-caciones, informáticas, autómatas...)- El riesgo potencial vinculado a laactividad o a la naturaleza de losmateriales almacenados (incendio,explosión...)Por último, no se olvidará que lasconexiones múltiples entre los edificios(redes informáticas, tele vigilancia,comunicaciones, alarmas, y energía)pueden convertirse en vectores de

perturbaciones bajo el efecto del campoelectromagnético del rayo o bajo el delgradiente de potencial generado en elsuelo.Las protecciones de estas conexionespueden ser de dos órdenes:- el blindaje o faradización que va,además de la protección contra los

campos, esencialmente a consistir enmantener la equipotencialidad de laconexión (conductor de masa unido,trenzado, pantalla conductora...)- el desacoplamiento galvánico que vaa separar eléctricamente los edificios(auto acopladores, fibras ópticas,transformadores de separación...).

En este sitio (ficticio) se constata que las zonas sensibles: fabricación,almacenamiento, tratamientos... fueron protegidos efectivamente porpararrayos o por jaula enmallada y que dos zonas no lo fueron, ya que seconsideraron de escaso riesgo: la recepción y el estacionamiento. Una reflexiónmás a continuación pone de manifiesto que los faroles luminosos delestacionamiento pueden fulminarse y transmitir el choque de rayo a lainstalación y que la recepción que alberga el auto conmutador telefónico y laantena de búsqueda de las personas (BIP) representa una zona a la vezvulnerable y sensible.La estación de bombeo se encuentra teóricamente protegida por los pararrayosde los silos que es mucho más alta. Una situación que sólo debe no hacer olvidaren este caso, que la fulminación lateral es posible.

El plan de protección debeconsiderar los edificios y lasobras que deben protegersecontra los choques directosdel rayo, pero debe tambiéntener en cuenta los elementoso las zonas no construidascuya fulminación puedeinducir efectos destructivos.

Tratamientoefluentes

Recepción

Autocom

Antena

Muelles

Almacenamiento

Fabricación

Estacionamiento

Bombeo

SiloSilo

Chimenea

Faroles

117

I.C.4 / PROTECCION CONTRA EL RAYOLA PROTECCION CONTRA LOS EFECTOS DIRECTOS

Los conductores dependientes

4

Pararrayos

Conductor dependiente

Conduits y circuitos conductores

Cebo

Red de masa interna

Conductora de unión equipotencial

Conexión equipotencial general

Terminal principal de tierralongitud l

Garantizan la conexión entre el propiopararrayos (tronco, jaula, hilo) y la tomaa tierra.Son sometidos a corrientes intensas y porlo tanto deben ser de sección suficiente,de forma plana, y seguir el recorrido máscorto posible. No deben presentar, niaumento, ni codos vivos. Los conductorespueden ser equipados de contadores dechoques de rayo.

Interconexión de los conductores de pendiente con las redesde masa de los edificios.

En los edificios que son de varios pisos, se recomienda conectar al (o los)conductor (es) de pendiente del pararrayos a las redes de masa de cadapiso. Si esto no se hace, la diferencia de potencial que aparece entre elconductor de pendiente y las masas internas podría producir un cebo através de las paredes del edificio.En efecto, la circulación de la corriente de rayo HF corre el riesgo degenerar una muy importante subida en potencial del conductor dependiente (varios centenares de kV) a causa del aumento de suimpedancia en alta frecuencia (ver página 142).

Se aconseja multiplicar losconductores de pendiente conel fin de disminuir lascorrientes en cada uno ellosy los efectos térmicos,electrodinámicos inductivosasociados. Las pendientesdeben conseguir un circuitode tierra enmallado yequipotencial.

Toma a tierra de pararrayos

Las consecuencias en la instalación de los efectos inducidos por lacirculación de la corriente de rayo en los conductores de pendiente puedenminimizarse:- multiplicando el número de pendientes con el fin de dividir la corrientey limitar sus efectos inducidos- garantizando la interconexión de los conductores de pendiente con lasredes de masas a todos los niveles del edificio- constituyendo redes de masa equipotenciales que integranverdaderamente todos los elementos conductores incluso los inaccesibles:conductos de fluidos, circuitos de protección, refuerzos del hormigón,estructuras metálicas... ver página 90- evitando colocar los conductores de pendiente cerca de locales o aparatossensibles (informático, telecomunicación...)

118


La red de tierra5

Impedancia de la toma de tierraZ (Ω)

Estanca

Estrella a 2 brazos

Pata de ganso

10

100

105 106 f (Hz)

Constituye un elemento esencial de la protección contra el rayo:por una parte, todas las masas, ellas mismas interconectadas,deben ser conectadas; por otra parte, deben estar encondiciones de pasar la corriente de rayo evitando la subidade potencial de la propia red de tierra y del suelo circundante.Aunque deba ser suficientemente escaso (< 10Ω), el valor dela resistencia en baja frecuencia de la toma a tierra importamenos que su forma y su dimensión en lo que se refiere a laconducción de la corriente de rayo de alta frecuencia.Generalmente, cada pendiente debe conseguir una toma atierra que puede estar constituida por conductores (tres comomínimo) dispuestos como patas de ganso ocultos al menos a0,5 m de profundidad o por estacas de tierra, dispuestaspreferiblemente en triángulo. Las modalidades y longitudes deconductores ocultos se definen en la norma NFC 17-100(Francia).

Interés de la consideración de la proteccióncontra el rayo a partirdesde su concepción

Puede ser difícil reconciliar la implantación óptimadel pararrayos, la circulación del conductor dependiente y su conexión a la red de tierra. De ahí laimportancia de una consideración de la protecciónante el rayo desde el principio del proyecto.

Instalación en la construcción

Las pendientes de los pararrayos se conectandirectamente al cierre de fondo de la excavación.Patas de ganso en los puntos de unión mejoran laimpedancia en alta frecuencia.

Instalación posterior

La inaccesibilidad al cierre de fondo de excavaciónimplica la realización de interconexiones difíciles ygran longitud.

La red de tierra debe ser única.Deben prohibirse circuitos distintos eindependientes (informático, pendiente depararrayos) lo que no excluye tomas a tierra(electrodos) múltiples si están muy inter-conectadas.

Las tomas a tierra se conciben generalmente para pasar las corrientes dedefecto en baja frecuencia. La resistencia de los conductores ocultos, inclusosi son de gran longitud es desdeñable ante la resistencia de la toma a tierra(algún mili ohms a comparar a algunos ohmios).Entonces de un choque de rayo, la corriente que debe pasarse es de naturalezaHF (> 1 MHz) y la impedancia de la toma a tierra implica entonces uncomponente inductivo preponderante. Para limitar este efecto, la geometríade la toma a tierra debe adaptarse: la experiencia pone de manifiesto que lapata de ganso es la mejor disposición.Como por los conductores de pendiente, uniones y conexiones debenefectuarse con conductores planos.

Terminal principal de tierra

Cierre de fondode excavación

Pararrayos

Cierre de fondode excavacióninaccesible

Terminal principalde tierra

Interconexionesentre lastomas a tierra

119

I.C.4 / PROTECCION CONTRA EL RAYOLA PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS INDIRECTOS

LA PROTECCION CONTRA LOS EFECTOS INDIRECTOS3

Principios generales1

El principio de la protección contra losefectos indirectos del rayo consiste enimpedir que la energía perturbadora, oincluso destructiva, puede alcanzar losaparatos y equipos. Para ello, trescondiciones son necesarias.- limitar la subida de potencial de lainstalación derivando la corriente haciael potencial de referencia bajo (red demasa y tierra), es el papel de lospararrayos- evitar la aparición de sobre tensionespeligrosas entre los aparatos mismos yentre los circuitos de protección y lasdistintas masas metálicas, es el papel dela red de masas equipotencial- minimizar los efectos de induccióndebidos a los campos generados por elpropio impacto del rayo y por losconductores de pendiente de lospararrayos en todos los cierresconductores (líneas eléctricas de energíay comunicaciones) y también estructurasde los edificios; es la localización

Se designa por efectos indirectos, lasconsecuencias de un choque de rayo quepuede haber tenido lugar sobre la propiaobra, y también a la distancia o en laslíneas a las cuales se conecta.Se considera que la corriente de rayo ysus efectos pueden alcanzar la instalaciónpor tres métodos de acceso:- todas las líneas eléctricas (energía,telecomunicaciones, televisión...)entrando o saliendo del edificio- el suelo, a raíz de su subida depotencial, mediante las masas, la red detierra y los conductores de protección,- todos los cierres conductores (estructurasdel edificio...), redes internas (energía,telecomunicación...) que pueden ser lasede de tensiones inducidas bajo elefecto del campo magnético generadopor la corriente de rayo.

pertinente de los equipos y de sucableado lo que permite limitar lastensiones inducidas.Cualquiera sea el método de acceso, laenergía del choque del rayo va atraducirse en una señal impulsadacaracterística de tensión y corriente cuyosvalores serán en función incluso de laestructura de la instalación y del sitio encuestión. La elección de los niveles depruebas se establece a partir de estascondiciones.El choque de rayo entregado por ungenerador especial, llamado híbrido,generalmente está simulado por unaseñal combinada o compuesta, detensión 1,2/50 µs y de corriente 8/20µs (pararrayos de tipo 2) según ladefinición de la norma internacional CEI60060-1.La 1° cifra designa el tiempo de subida(duración del frente) y la segunda calculael tiempo de bajada de la señal a lamitad de su valor (véase página 53).

Ondas de corriente 10/350 sonuti l izadas por los l imitadores desobretensión muy a alta energía (tipo 1)o bien se aplica una onda de tensión10/700 (CCITT) para las líneas y losaccesos de los circuitos detelecomunicación a larga distancia.

120


La elección de poner una protección por limitadores de sobretensión, debe basarse en la adecuación entre el valorpotencial de la tensión de choque y el valor de la sobre tensión que debe superarse para la clase de instalación.La tensión de choque definida por la norma internacional CEI60664-1 es en función de la tensión de alimentación ydel sitio en la instalación en cuestión.

(1)designa en situación controlada, una instalación donde las sobre tensiones transitorias son reducidas (> Uimp) por una protección enla propia línea o al origen de la instalación (ejemplo: red aérea protegida).(2) La situación natural se considera para las instalaciones donde el riesgo esnaturalmente escaso. La protección pararrayos generalmente no se juzga necesaria (ejemplo: red enteramente subterránea). Valoresmás bajos (valores no normalizados) del comportamiento de los aparatos pueden aceptarse en esta situación(NF C 15-100 capítulo 443-3).

La clase de instalación (5 clases) es definida por la norma internacional CEI 61000-4-5.Los equipos deben haber sido calificados para las tensiones de choques que corresponden a sus condiciones deinstalación.

(1) 6 kV aconsejada

Clasificación según la marca CEI 61000-4-5

Clase Tensión de Condición de instalaciónchoque máximo

0 25 V Bien protegidos: se equipa a todos los conductores de llegada de pararrayos. Los materialesse conectan a una red de masa poco influida sobre por las perturbaciones. El materialelectrónico está dotado con su propia alimentación. En general, sala o instalación especial.

1 500 V Parcialmente protegidas: condiciones similares a la clase 0 pero dónde maniobras deconmutación pueden producir sobre tensiones.

2 1 kV De cableado separado: la alimentación eléctrica se separa bien de los otros circuitos. La redde masa de los circuitos de energía se someten a las perturbaciones de la instalación o elrayo.

3 2 kV De cableado común: los cursos de los conductores de energía y señales son paralelos. Elmaterial electrónico protegido y el material eléctrico se conectan a la misma red dealimentación. La red de masa se somete a perturbaciones importantes.

4 4 kV De interconexión por cables exteriores y cableado común entre conductores de energía yseñales. La instalación se conecta a la red de masa del circuito de energía. La red dealimentación es común a todos los circuitos.

5 4 kV (1) De conexión en líneas aéreas. El material eléctrico y electrónico se somete a las perturbacionesde las líneas pero éstas se proporcionan de una protección primaria. No existe red de masao dispositivo conveniente de puesta a tierra.

X x kV Condiciones específicas que deben definirse.

Valores prescritos de comportamiento a los choques para los materiales en red 230/400 V

Categoría en Situación en Tipo y características Uimp (kV)sobre tensión la instalación de los materiales Situación Situación

controlada(1) natural (2)

IV Orígenes/conexión Materiales instalados aguas arriba del tablero de distribución:contadores, 6 4 medidores, cortacircuitos y cortacircuitos de cabeza (AGCP)...

III Distribución/repartición Materiales que pertenecen a la instalación fija: equipo, cortacircuitos, tomas corriente, canalizaciones, cajas de enchufes, 2,5 o materiales de uso industrial conectados a residencia: motores, hornos...

II Cargas/aparatos Materiales de utilización destinados a conectarse: herramientas y aparatos 2,5 1,5 domésticos

I Especiales/protegidos Materiales sensibles de comportamiento reducido implica circuitos electrónicos. 1,5 0,8 Una protección próxima o integrada puede ser deseable

121

I.C.4 / PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO

La protección pasiva2

La inmunidad a los choques de rayodeclarado de un componente nogarantiza la del equipo al cual se integray no supone de sus condicionesinstalación.Por lo tanto, es indispensable una visiónglobal.

El riesgo vinculado a los efectos indirectos del rayono es nunca completamente nulo. El costo excesivode las protecciones, y las pérdidas potenciales, esdesdeñable y reembolsado al 1er accidente. Perolos pararrayos no son una panacea si se ponen enuna instalación mal concebida.La mejor protección pasará por las precaucionestomadas en la estructura y la puesta en marcha deésta (protección pasiva).

Los términos de estructura y puesta en marcha de la instalacióndesignan:- la equipotencialidad que es realizada por la red de masa ycuyos cinco niveles se proponen (véase página 90),- la separación eléctrica de las alimentaciones entre los circuitosllamados "sensibles" y los circuitos de potencia (véase página95).- La separación geométrica de los circuitos destinada a limitarlos acoplamientos por diafonía entre los conductores de estoscircuitos (véase página 96).Nota: la existencia de cierres de acoplamiento sensibles alcampo electromagnético generado por el rayo revela aspectosdimensionales (superficie del cierre sujeto al campo) ygeométrica (curso de los conductores) y debe distinguirse delconcepto de distancia de cohabitación entre los propiosconductores (distancia de separación).- los esquemas de conexión a tierra (o regímenes de neutro)cuyo tipo tiene una influencia sobre el comportamiento de lainstalación (véase página 195) y por consiguiente sobre laelección de los pararrayos.

Red de masa o toma a tierra

La normalización utiliza el término de dispositivo de puesta a tierra para designar, sin distinguirlos, a la vez losconceptos de redes equipotenciales y toma de tierra.Contrariamente a los prejuicios, el valor de la toma de tierra no tiene una influencia significativa para la protecciónpararrayos. Es incluso posible establecer tal protección en su ausencia (véase página 195). En la práctica, no sepuede impedir la subida local del potencial del suelo al cual se conecta la toma de tierra. En efecto, su impedanciatiende mucho a aumentar bajo el efecto de la corriente de choque de rayo (forma de onda con impulso y elevadafrecuencia).Es pues a la red de masa que corresponderá mantener un potencial de referencia bajo, sensiblementeequipotencial sobre toda la amplitud de la instalación y es a esta red que será necesario conectar los pararrayos(ver página 198).

=

Nivel de riesgo categoríade sobre tensión

Protección pasiva: estructurae instalación

Nivel de protecciónde los materiales y

equipos (inmunidad a lastensiones de choque)

Protección activa: pararrayos

+ +

LA PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS INDIRECTOS

122


El campo electromagnético irradiado

La corriente de descarga del rayo por impacto directo o transportado por el conductor de pendiente de un pararrayosgenera un campo cuyos componentes eléctricos y magnéticos alcanzan valores considerables: varios kV/m y variasdecenas de micro teslas (µT).Todos los conductores reciben estas radiaciones, formando una antena más o menos adaptada, que se conviertenen la sede de corrientes inducidas. Es sobre todo sobre los conductores que materializan cierres de gran superficie(véase página 59) que el efecto de la inducción magnética (campo H) es preponderante.

El campo generado por la corriente i (varios kA) en la pendiente del pararrayos se acopló sobre el cierre formadopor los conductores en el edificio generando una tensión V de varios kV.Este reducido fenómeno, se produce también para un impacto distante, incluso a varios centenares de metros.Como ejemplo una corriente de rayo de 10 kA a 100 m generará una sobre tensión de 600 V en un cierre de 30 m2.La misma corriente de rayo en la pendiente de pararrayos (situada a 3 m) generará una sobre tensión superior a 15kV.En el 1er caso, la sobre tensión puede absorberse sin demasiados daños, en el segundo será indudablementedestructiva.Ésta es la ilustración que muestra la presencia de un pararrayos sólo es posible si se instalan algunos pararrayosen la instalación.

Acoplamiento inductivo de un únicoconductor sobre un cierre: la tensión Vvale:V = M x di dtM es un coeficiente que caracteriza elacoplamiento en función de las distanciasL1 y L2, de la superficie del cierre y lapermeabilidad magnética del medio. Enla práctica, se considera que el plan delcierre está ortogonal a la corriente i (porlo tanto L1 = L2) y que la distancia esgrande con relación a la dimensión delcierre.

U

H

U

L1

L2

i

V

Cierre deacoplamiento

2,5m

12m 3m

100m

i

123

I.C.4 / PROTECCIÓN CONTRA EL RAYOLA PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS INDIRECTOS

Principio de la protecciónpor rayos

3

Receptor

UimpUp

Clase de instalación de los equipos (tensión de choque de rayo)

Régimen de neutro

Amplitud de la instalación (cierres)

Separación geométrica de los circuitos

Separación de la alimentación de los circuitos sensibles

Nivel de equipotencialidad

5 (6 kV ) 4 (4 kV) 3 (2 kV) 2 (1 kV) 1 8500V) 0 (25 V)

TT IT TN

enorme (lugar) gran (edificio) Pequeña (casa)

no separados (acoplamiento) separados blindados (poco acoplamiento)

misma alimentación alimentación separada fuente separada

0 1 2 3 4malla totalconductores de protección conductores de masa conexiones equipotenciales malla isla

La tensión de impulso Uimp, debida alchoque de rayo, corre el riesgo depropagarse en una instalación con susefectos destructivos.El limitador de sobretensión va entoncesa comportarse como un verdaderocortocircuito para la mayor parte de laenergía sobre la red de masaequipotencial. La toma a tierra va a llevarde inmediato el potencial a 0V con undecalage temporal debido a suimpedancia. Para tener eficacia, ellimitador de sobretensión debe serconectado con los conductores máscortos posible (como para un cortocircuito

voluntario).En efecto, la corriente de descarga, dealta frecuencia, es rápidamente reducidapor la impedancia de los conductoresinsertos en el circuito del pararrayos.En la práctica, se recomienda que lalongitud total del circuito limitador desobretensión no exceda 0,5 m. Unaexigencia no siempre fácil de cumplir,pero que el uso de las masas disponiblesen proximidad ayudan a satisfacer.

La protección pasivaLógica de configuración: estructura y puesta en marcha de la instalación

La protección pasiva es definida por conceptos independientes cuyo valor, para algunas, es cualitativo y difícilde apreciar con precisión: alcance de la instalación, separación de los circuitos, nivel de equipotencialidad. Ellógico grama siguiente debe pues leerse como un indicador del nivel de la protección pasiva:- buena cuando un máximo de criterios está en la zona verde,- mala cuando una mayoría está en rojo,- y media en los casos intermedios (niveles anaranjados o niveles verdes y rojos presentes juntos, por ejemplorégimen TN para un lugar enorme).

124


UI1

Ud

UI2Lt

UI3

Up

Utreceptor

Norma de los 0,5 m

En teoría, en un choque de rayo, la tensión Ut aplicada al receptor es igual a la tensión de protección Up del limitadorde sobretensión (por su I max) pero en la práctica ésta es más elevada.En efecto, debemos añadir, las caídas de tensión debidas a las impedancias de los conductores de conexión dellimitador de sobretensión y de su dispositivo de protección:

Ut = UI1 + Ud + UI2 +Up +UI3

Como ejemplo, la caída de tensión en 1 m de conductor recorrido por unacorriente a impulso de 10 kA durante 10 µs alcanzará 1.000 V

∆u = Lx

di: variación de corriente 10000 Adt: variación de tiempo 10 µsL: inductancia de 1m de conductor = 1 microhenryValor ∆u que debe añadirse a la tensión Up

La longitud total Lt debe ser la más corta posible; en la práctica serecomienda no sobrepasar 0,5 m.En caso de dificultad, la utilización de conductores amplios y planos (trenzas aisladas, barras flexibles aisladas)puede resultar útil (ver página 142).

didt

Capacidad del pararrayos Sección (mm2)

estándar: Imax 15 kA 6

elevada: Imax 40 kA 10

alta: Imax 70 kA 16

Sección mínima de los conductoresde conexión de los pararrayos Contrariamente a los prejuicios, no es indispensable conectar el

limitador de sobretensión al terminal principal de tierra cuando estádemasiado distante. La conexión a la unión equipotencial local máscercana y la más accesible resulta más eficaz respetando la norma del0,5 m. (véase página 198 "Estructura de la red de protección").

La sección mínima recomendada de los conductores de conexión tomaen cuenta el valor máximo de la corriente de descarga y lascaracterísticas del dispositivo de protección de final de vida(disyuntores DX) (véase página 128). Es ilusorio aumentar esta secciónpara compensar una distancia de conexión demasiado grande.En alta frecuencia, el aumento de la impedancia de los conductores estádirectamente vinculado a su longitud (véase página 142).

125

I.C.4 / PROTECCIÓN CONTRA EL RAYOLA PROTECCION CONTRA LOS EFECTOS INDIRECTOS

Limitador de sobretensión de alta capacidad(40 kA), a la cabeza de un armario deautomatismo industrial: la placa llena demontaje (acero galvanizado) garantiza laconexión equipotencial y la conexión a tierra.

La utilización de un repartidor Lexic permiteconectar fácilmente un limitador de sobre-tensión para la protección de un grupo decircuitos.

Los elementos de los chasis, montantes yrieles, de los envolventes XL, poseen una con-ductibilidad que garantiza la continuidadequipotencial necesaria para la conexión delborne de tierra de los limitador desobretensión, aquí un modelo de altacapacidad 70 kA.

La utilización de las masas de otros envolventes que XL/XL-A o de rieles, en particular, en aluminio, para laconexión de los limitadores de sobretensión no debe hacerse sin validación previa.En caso de duda, es entonces preferible conservar un conductor de hilo para una conexión al borne o al colectorde los conductores de protección.

La utilización de las masas con fines de conexión equipotencial de loslimitadores de sobretensión debe por supuesto acompañarse deprecauciones de construcción y puesta en marcha (véase página 134).La continuidad de las masas de las dotaciones XL/XL-A fue objeto demedidas de eficacia y equivalencia de sección eléctrica (véase página 593)que permite utilizarla como conductor PE y también para la conexión delos limitadores de sobretensión. Por otra parte, se debe tener en cuentaque además de ser fácilmente accesibles y respetar la norma de los 0,5 m,las masas de las dotaciones XL/XL-A presentan una impedancia en altafrecuencia mucho más escasa (inductancia típica < 0,01 µH/m) que las deun conductor.

126


La elaboración de una buena protecciónpor limitador de sobretensión debeabsolutamente tener en cuenta la longitudde las líneas que abastecen a losreceptores que deben protegerse. Enefecto, más allá de una determinadalongitud d, la tensión aplicada al receptorpuede, por fenómeno de resonancia,superar ampliamente la tensión delimitación prevista.El riesgo de resonancia está vinculado alas características de la instalación(conductores, redes de masa) y el

Las longuitudes protegidas4 aumento de la sobre tensión potencialestá vinculada al valor de la corriente dechoque.Las normas de longitud máximaspreconizadas están incluidas pues en el

determinado empirismo el que se puedebasar en tres claves de entrada:- posición del pararrayos- constitución de la red de masa- sección de los conductores.

Algunas configuraciones de cableado pueden crear acoplamientos entre los conductores aguas arriba y aguas abajodel limitador de sobretensión favoreciendo así la propagación de la onda del rayo en la instalación.

Conductores aguas arri-ba y aguas abajo conec-tados sobre el terminaldel pararrayos con cursocomún.

Conductores conectadossobre el mismo borne perobien separados (limitadorde sobretensión decircuito).

Conductor de vuelta delborne de tierra dellimitador de sobreten-sión cercano a los con-ductores de entrada.

Conductores de conexióndel limitador de sobre-tensión separados y losmás cortos posibles(pararrayos cabeza).

A pesar de la parte absorbida por el limitador desobretensión, la corriente de rayo I residual sobreel circuito, sigue siendo a impulso. Su aumento,debido a la resonancia va a traducirse en subidasimportantes de las tensiones Ud, Uc y Urm.La tensión aplicada al receptor puede duplicarse enestas condiciones.

Más allá de una determinada longitud d, el circuito protegido por el limitador de sobretensión va a entrar en resonanciacuando inductancia y capacidad sean iguales:La impedancia del circuito se reduceentonces a su resistencia.

C: capacidad que representa la cargaLd: inductancia de la línea de alimentaciónLrm: inductancia de la red de masa

Ph

PE

PhN

PE

Ph

N

PE

N

Ph

PE

CUimp

Ld

Ud

Urm

Lrm

Uc

d

I

(L ω = - 1Cω

)

Longitud de línea máxima entre el limitador de sobretensión y el aparato que debe protegerse

(1) protección aconsejada para a punto de utilizar si la distancia es superior

Constituciónde una redde masa

conductor PE

malla/equipotencial

Sección de los conductoresdoméstica

(cable de hilo)industrial

(grandes cables)doméstica

(cable de hilo)industrial

(grandes cables)

Posición del pararrayos a la cabeza de la instalación no a la cabeza de la instalación

< 10 m 10 m 10 m (1) 20 m (1)

10 m 20 m 20 m (1) 20 m (1)

127


La coordinación de loslimitadores de sobretensión

5

A menudo se hace necesaria lainstalación de varios limitadores desobretensión cuando la distancia entreel limitador de sobretensión y el materiales demasiado grande y también cuandoel nivel de supresión del limitador desobretensión de cabeza no es suficiente,lo que sucede en cuanto se trata deproteger materiales sensibles. Para losmateriales muy sensibles, un tercer nivelllamado de proximidad, es inclusonecesario. Esta disposición de varioslimitadores de sobretensión requiere sucoordinación para que cada uno de entreellos absorba de manera óptima laenergía y limite lo más posible lapropagación del choque de rayo en lainstalación. La coordinación de loslimitadores de sobretensión es unconcepto complejo que debe ser objetode estudios y pruebas. Los fabricantesaconsejan distancias mínimas entre loslimitadores de sobretensión o lainterposición de inductancias dedesacoplamiento.

Limitadores de sobretensión primario y secundario deben coordinarsepara que la energía total que debe disiparse (E1 + E2) se distribuya sobrecada uno de ellos en función de su capacidad de flujo. La distancia d1permite desacoplar los limitadores de sobretensión evitando así que unaparte demasiado importante de la energía pase directamente al limitadorde sobretensión secundario con el riesgo de destruirlo. Una situación que,de hecho, depende de las características de cada uno de los pararrayos.Dos limitadores de sobretensión idénticos (por ejemplo Up: 2 kV e Imax:40 kA) pueden instalarse sin exigencia de distancia d1: la energía sedistribuirá por igual sobre los dos pararrayos. Pero dos limitadores desobretensión diferentes (por ejemplo Up: 2 kV/Imax: 40 kA y Up: 1 kV/Imax: 15 kA) deberán alejarse al menos 10 m para evitar que el segundolimitador de sobretensión esté demasiado exigido.

Norma empírica

En ausencia de indicación, tomar d1 (en metros) al menos igual al 1%de la diferencia entre Up1 y Up2.Por ejemplo:Up1 = 2,5 kV y Up2 = 1,4 kV ⇒ Up1- Up2 = 1100V ⇒ d1 = 11m mínimo.Up1=1,4 kV y Up2 = 1 kV ⇒ Up1- Up2 = 400V ⇒ d1 = 4m mínimo.

Coordinación de los limitadores de sobretensión

Los módulos de coordinaciónLegrand Ref. 039 62/63permiten coordinar doslimitadores de sobretensiónen un mismo tablero (hasta 63A), sin tomar en cuenta lasdistancias entre éstos.Es necesario instalar 1módulo por conductor activodel circuito que debeprotegerse

d < 2 m

módulosde coordinación

+

E1 E2

Up1

Limitador desobretensión primario

Limitador desobretensión secundario

d1Up2

128


Constitución de loslimitadores de sobretensióny del régimen de neutro

6

La instalación de limitadores de sobretensión no debe perjudicar a la continuidad de servicio, lo que sería contrarioal objetivo que se persigue. Éstos deben pues instalarse, en particular, en cabeza de instalación doméstica oasimilada en régimen TT, de acuerdo con un dispositivo diferencial retrasado modelo S.Una precaución que no debe hacer olvidar que para elevados choques de rayo (> 5 kA), el diferencial correrá elriesgo sin embargo de desconectar.

Final de vidaLos limitadores de sobretensión debenprotegerse contra los efectos térmicos ylos cortocircuitos.Después de cada golpe de rayo, lacorriente de fuga aumenta ligeramente.Con el tiempo, el componente devaristancia envejece y se recalienta.Un dispositivo de desconexión internopone el pararrayos fuera del circuito enfinal de vida; un indicador o un contactomuestra el estado de desconexión paraproceder al cambio del módulo.El valor Imax caracteriza la corriente queel limitador de sobretensión puede hacerpasar.Más allá de este valor, se destruirá conun cortocircuito.Por ésta razón, un disyuntor externo, enserie con el limitador de sobretensión,deberá instalarse según las indicaciones.Todos los limitadores de sobretensiónLegrand deben ser protegidos pordisyuntores DX 6.000 calibre 20 A paralas capacidades normales y elevadas yDx-h 10000 calibre 40 A para losmodelos de alta capacidad.

La constitución de los limitadores detensión (número y posición de losdispositivos limitadores) enfunción de losregímenes de neutro, es comúnmenteobjeto de reglas admitidas (véase cuadrosiguiente.

Es esencial verificar que los pararrayos puestos en marcha seancompatibles con el régimen de neutro. Los regímenes compatiblesestán dados por cada uno de los pararrayos Legrand.

(1) si neutro distribuido(2) ver a continuación

Sin embargo, deben tomarse precauciones ya que las condiciones de las sobretensiones de modo común (fases/neutro), pueden variar en función del sitio de laprotección en la instalación (protección primaria, secundaria o terminal) y característicaspropias de esta instalación.Así pues, la protección fases/neutro en régimen TT se justifica cuando el neutro de laparte del distribuidor se conecta a una toma de escaso valor (algunos ohmios) mientrasque la toma a tierra de la instalación es de algunas decenas de ohmios. El circuitode vuelta de la corriente corre el riesgo entonces de hacerse por el neutro de lainstalación más bien que por la tierra.La tensión U de modo diferencial, entre fase y neutro podrá crecer hasta un valorigual a la suma de las tensiones residuales de cada elemento del pararrayos, o seaal doble del nivel de protección en modo común.

Un fenómeno similar puede producirse en TN-S si los dos conductores N y PE seseparan o son mal equipotencializados. Nos arriesgamos a que la corriente tomecomo camino de vuelta al conductor de neutro en vez de tomar el conductor deprotección y la red de masa.

Presencia mínima de dispositivos limitadores de sobretensión

TT

(1)

Dispositivos limitadoresRégimen deneutro fases/tierra neutro/tierra fases/neutro

IT

TN - C

TN - S (2)

(2)

(2)

N

L1

L2

L3

5 Ω 50 Ω

Recuento

Distribuidor Instalación

U

Ph

N

129


Puede definirse un modelo teórico de protección óptimo, aplicable a todos losregímenes de neutro, aunque en los hechos, los limitadores de sobretensión asocianprácticamente siempre protección de modo común y protección de modo diferencial(excepto en modelos IT o TN-C).

La protección de la cabeza (enseñanzaprimaria) de instalación permite derivar a la redequipotencial y a la tierra la mayor parte de laenergía incidente (sobre tensión de modo comúntransportado por la red de energía)

La protección de circuito (secundario) completa laprotección anterior por coordinación y limita lassobre tensiones de método diferencial nacidas dela configuración misma de la instalación.

La protección de proximidad (terminal) garantizala supresión final de las sobre tensiones de métododiferencial, más peligrosas para los aparatos(véase página 196. aunque el terminal estéintegrado lo más a menudo posible a lospararrayos, la eficacia de una protección deMétodo común (fase/tierra y neutro/tierra) eslimitado generalmente en el ámbito terminal porla longitud de los conductores de protección.

Nivel utilizaciónNivel distribución/reparticiónProtección de cabeza

N

L3

L2

L1

Protecciónde cabeza

Protecciónde circuito

Protecciónde proximidad

La protección activaLógica de configuración: localización de los pararrayos

Un limitador de sobretensión debe siempre instalarse lo más cerca posible del material que debe protegerse,pero una protección terminal , sola, no está en condiciones de limitar suficientemente la energía.Un limitador de sobretensión colocado a la cabeza de la instalación , permite solamente derivar la mayorparte de la energía pero no protege toda la instalación y los materiales que se conectan allí.La protección de circuito , complementaria a la protección de cabeza, asegura una protección dependiente dela amplitud de la instalación y la naturaleza de los riesgos (exposición/sensibilidad de los materiales).Una protección limitador de sobretensión eficaz requiere generalmente la combinación de varios limitadoresde sobretensión.

Elección números, tipo y posición de los pararrayos página 296

Nivel de protección (ver página 113)Sensibilidad delos materiales Estandar Elevado Muy elevado

Muy sensible(informática, electrónica)

Sensible(electrodomésticos)

Poco sensible(motores, calefactores)

1 3

1

1

1 3

1 2

1

1 2 3

1 2 3

1 2

+ + + +

+ + +

+

2

31

130


Cerca del choque del rayo, una sobre tensión, llamada aumento de tierra, se propaga de la tierra hacia la red, o através de la instalación (con efectos destructivos), o por cebo de los pararrayos. En este último caso, la instalaciónse protege, pero otras instalaciones abastecidas por la misma red no lo son inevitablemente. La sobre tensión V, quese propaga, puede entonces causar cebos secundarios destructivos entre conductores activos y forma, en instalacionesmás distantes cuya tierra se hace referencia a un diferente potencial.Este tipo de fenómeno puede constatarse en las instalaciones de los edificios próximos a una iglesia cuyo campanariose fulminó.Para limitar las consecuencias de tales fenómenos siempre difíciles de prever, sería necesario:- equipar de limitadores de sobretensión todas las instalaciones abastecidas por una misma red BT- volver equipotenciales todas las redes de masa mediante tomas a tierra interconectadas. Una solución realizablesobre edificios agrupados (fábricas), pero ilusorio en el sector habitacional.Debemos tener en cuenta que el conductor neutro, regularmente puesto a tierra asegura una determinadaequipotencialidad de la red, pero ésta no se extiende a la instalación aunque las tomas a tierra estén separadas(régimen TT). Una distribución en régimen TN sería a este respecto más favorable.Agreguemos finalmente que, aunque estén protegidas naturalmente contra los efectos directos, las redes dedistribución subterráneas pueden también inducir aumentos de tierra.

La abreviatura imp (del inglés impulso) se utiliza para designar las características de impulsión de tensión Vimp y decorriente Iimp. Para los limitadores de sobretensión, se recomienda ajustarse a la norma Francesa NF C 61-740(EN 61-643-11).La sigla SPF designa de manera sintética el "Sistema de Protección Rayo" que incluye toda la instalación exterior(limitadores de sobretensión) e interior (pararrayos) que protege una obra o una estructura.

El aumento del potencial de tierra

El rayo que cae sobre un pararrayos o incluso directamente sobre el suelo, causa un aumento local del potencial detierra. Éste se propaga entonces a las instalaciones vecinas mediante sus tomas a tierra y sus redes de masa, y a lasinstalaciones más distantes mediante la red de distribución.

Cebosecundario

Aumentode tierra

Subida de potencial local de la tierra

V

Instalación Instalación

Instalación

131


Si las instalaciones eléctricas se refieren a una red de masa conectada auna tierra local, las instalaciones telefónicas generalmente se refieren auna "tierra alejada" cuyo potencial no está influenciado por el de la "tierraeléctrica".Entonces de un choque de rayo, aparecerá una sobre tensión entre lasmasas de la instalación y la línea telefónica, con peligro para el usuariodel teléfono. El riesgo existe en cualquier parte que sea fulminada la red,telefónica o la de energía.La solución consiste en los casos extremos en separar galvánicamente lared de teléfono o simplemente instalar pararrayos específicos cuyosbornes de tierra deben estar bien conectados a la red de masa de lainstalación.

La separación eléctrica de los circuitos sensibles

Los transformadores de separación de circuito permiten aislar galvánicamentelos circuitos sensibles en una gama de frecuencia bastante bajo (≤ 100 kHz)para los modelos sin pantalla, y hasta frecuencias más elevadas (1 a 30 MHz)para los modelos con pantalla.

Atención: la protección por separación eléctrica no debe conectar lasmasas del circuito separado de un conductor de protección (véase página86).Se dan algunos ejemplos de resultados de atenuación de lostransformadores (página 96).

Transformadores de comando y deseparación de circuitos con pantalla

el transformador debecolocarse lo más cercaposible del aparato quedebe protegerse.

Los pararrayos Legrand Ref. 038.28 paralíneas analógicas y Ref. 038 29 para líneasnuméricas son muy indicados para lasaplicaciones telefónicas (a pedido)

TIerra alejada

Primario Pantalla Secundario Carga sensible

132


Reglas de construcción

Las reglas descritas a continuaciónsintetizan las exigencias de las normasinternacional EN 60204-1, EN 60439-1,CEI 1140 y las recomendacionesconstructivas del buen hacer.Se consideran masas todas las partesmetálicas directamente accesibles por elusuario, aunque estén recubiertas depintura o de otro revestimiento, salvo sidemuestran poseer cualidades de aisla-miento reconocidas y probadas con elespesor depositado (ejemplo: películapegada).El concepto de masa se extiendeigualmente a todas aquellas partesmetálicas inaccesibles por el usuariopero accesibles a un operario, aunqueesté calificado, incluso tras el desmon-taje, en la medida en que sus posicio-nes o dimensiones presenten un riesgode contacto no despreciable (ejemplos:rieles, pletinas, soportes de aparatos,…),así como aquellas partes metálicasintermedias inaccesibles pero en contactomecánico con masas, en la medida enque puedan propagar un potencial(ejemplo: transmisión de un mecanismo).Las partes totalmente inaccesibles (alusuario y a los operarios), las masas quepor sus pequeñas dimensiones (menos de50 x 50 mm) no pueden estar en contacto

con el cuerpo (salvo si pueden agarrarsecon los dedos o caben en la mano), losnúcleos de contactores, electroimanes,…no se consideran masas y pueden noestar conectados a un conductor deprotección.

Estructuras a conectar

Los fabricantes en general, y Legrand en particular, asumen la responsabilidad de la construcción delos aparatos y equipamientos.La conformidad con normas internacionales, el aspecto reglamentario, los medios y las indicacionesde puesta en marcha y de uso acompañan todos los productos. Pero la buena elección de éstos conrelación a las condiciones reales, su posible preparación, su cohabitación, su integración eninstalaciones a menudo complejas están en los conocimientos técnicos de los profesionaleselectricistas. Y allí, numerosas normas no se escriben...

REGLAS DE CONSTRUCCION DE ENVOLVENTES DE CLASE I1

3.1

2.3

1

2.1

2.2

3.2

133

I.C.5 / REGLAS DE CONSTRUCCIÓNREGLAS DE CONSTRUCCIÓN DE ENVOLVENTES CLASE I

Conexión del conductor deprotección

1

Tabla I (según tabla 10.22 de la NCH Elec. 4/84)

Conexión del conductor de protecciónBorne principal: borne conectado al (alos) chasis o a la estructura principal,destinado a la conexión del conductorde protección de la línea de alimenta-ción. Debe estar situado cerca de losbornes de entrada.Este borne debe calibrarse para recibirun conductor de protección de la sec-ción definida en la tabla I y marcarsecon el símboloLa reconexión bajo un mismo punto deapriete no está autorizada. En caso ne-cesario, se colocarán dos bornes inde-pendientes. A excepción de las barrascolectoras de los conjuntos de potenciadestinadas a su conexión mediante ter-minales, un simple orificio roscado o unalengüeta para clavija soldable no seconsideran suficientes. No es admisiblela necesidad de rascar la pintura o deretirar un revestimiento.

Equipotencialidad de masas2

2.1 – Continuidad de masaspor construcción

Deberá estar bien protegida contradeterioro mecánico y químico. Lacompatibilidad electroquímica entremetales se comprobará según lo indi-cado en el cuadro de la página xxx.El desmontaje de un elemento no deberáimplicar discontinuidad en la conexión.A tal efecto, las masas no deberán estarconectadas «en serie».En la medida de lo posible, la conexióneléctrica deberá depender de la fijaciónmecánica (por ejemplo, utilizando unmismo tornillo), de modo que la segundafunción no pueda desempeñarse sin laprimera.Se recomienda la redundancia de los

puntos de conexión. En lo que se refierea las tapas, placas y piezas similares, seconsideran suficientes las fijacionesmetálicas, tornillos, pasadores, remaches,siempre que se haya eliminado todo restode pintura y que no haya ningún equipoeléctrico (sin su propio conductor deprotección) fijado a dichos puntos.Los sistemas de garras, clavos, arandelasde picos, remaches acanalados queatraviesan el revestimiento de superficie,deben comprobarse según el ensayo decontinuidad del punto 4.

2.2 – Continuidad de masasmediante conductores deconexión equipotencial

Cuando las masas (puerta, pantalla deprotección, panel de cierre,…) nosoportan ningún material o equipo, laconexión equipotencial de dichas masasdebe efectuarse mediante un conductorcon una sección mínima de 2,5 mm 2 siestá protegido mecánicamente (conductorde un cable multiconductores, conductoraislado con funda de protección,conductor fijado a lo largo de todo surecorrido…). Esta sección será de 4 mm2 si el conductor de conexión no estáprotegido o si está sometido a maniobrasrepetidas (apertura de una puerta, mani-pulación).Las conexiones de este conductordeberán tener un contacto fiable con las

masas conectadas (pintura eliminada,protección contra la corrosión y elaflojamiento); la comprobación de lacontinuidad se efectuará según lasmodalidades del punto 4.NOTA: las conexiones equipotencialesefectuadas con conductores songeneralmente independientes de lasfunciones mecánicas y, por lo tanto,podrían quedar sin conectar después deuna operación de mantenimiento. Paralimitar dicho riesgo, las conexionesestarán lo más cerca posible de lasfijaciones e irán marcadas de modoinequívoco:conductores con doble coloración verde/amarillo, o marcadas en cada uno desus extremos con dichos colores y con elsímbolo cerca de las conexiones

2.3 – Conexión de equipos

Cuando haya aparatos o equipos fijadosa las masas y, especialmente, cuandoéstas sean amovibles (puertas, paneles,placas…), el equipo fijado deberáconectarse directamente con unconductor de protección si éste posee unborne previsto al efecto. La sección deeste conductor se determinará en funciónde la de los conductores de fase quealimentan el aparato en cuestión segúnlo indicado en la tabla I. Los bornes paralos conductores PE no deben desempeñarotras funciones, por ejemplo de fijaciónmecánica.

Las masas deben estar eléctricamenteconectadas entre sí a fin de que no puedacrearse ningún potencial peligroso entremasas simultáneamente accesibles. Dichacontinuidad puede obtenerse medianteel propio método de construcción outilizando conductores de conexiónequipotencial.

1,5

Sección nominal de los conductoresactivos mm2

Sección nominal del conductor deprotección mm2

2,5

6

1,5

2,5

2,54

10 6

4

16

25

35

50

70

95 hasta 185

400 o más

240 hasta 300

6

10

10

16

16

25

35

50

134


Utilización de las masascomo conductor deprotección

3

Tipo de riel (o perfil)según la norma EN 60715

Sección equivalente en cobre(conductor PE)

perfil sombrero TH 35 x 5,5

perfil asimétrico G 32

perfil sombrero TH 35 x 15normalizado grosor 2 mm.

perfil sombrero TH 35 x 7,5

10 mm2

35 mm2

16 mm2

50 mm2

perfil sombrero TH 35 x 15Legrand no normalizado grosor 1,5 mm.

Llamado riel Omega35 mm2

Los bornes Viking garantizan con el riel una conexión de excelente calidad, de una resistencia del orden de 1mΩ. Las partes seconciben para resistir a los esfuerzos mecánicos y no presentan dificultades internas. Están protegidos contra la corrosión.La conductibilidad de los rieles de apoyo utilizados se ajusta a las reglas de determinación de las normas internacionalesNF C 15-100 y CEI 947.7.2. Y certificada por el informe LCIE 285380.Los bornes Viking sólo son desmontables del riel con la ayuda de una herramienta y no pueden interrumpirse.Los bornes Viking para conductores de protección se estudiaron específicamente y se probaron para el uso definido. Se ajustan a lanorma internacional CEI 947.7.2, UL 1059, UL 467, CSA 22-2.Es importante destacar que la utilización de un perfil de acero, como conductor PEN, no está permitido por las normas internacionalesCEI 947.7.2 § 7.1.7 y CEI 364 § 543.2.5.En otros términos la circulación permanente de una corriente entre el (los) conductor (es) y el riel de acero está prohibida. Estaaplicación sólo se admite sobre rieles de cobre o de aluminio.Por esto, ninguna intensidad nominal (I permanente) se indica sobre estos bloques.

Sabiendo que pueden ser interconectados perfectamente por su montaje y conectados por los bloques Viking adaptados,los rieles de fijación (riel DIN en lenguaje corriente) pueden utilizarse como conductor de protección.

Equivalencia de sección de los rieles de apoyo en acero utilizadoscomo conductores de protección

Se permite esta utilización siempre ycuando se respeten ciertas precauciones.Sin embargo, cabe distinguir laaplicación localizada o puntual (punto3.1) de la aplicación general osistemática (punto 3.2), según laimportancia del uso de dicha medida.Las masas utilizadas como conductoresde protección deberán presentar unaconductancia suficiente y equivalente ala que resultaría del empleo deconductores de cobre.Esta característica se comprobará me-

diante los ensayos del punto 4(comprobación de la continuidad) y delpunto 5 (comprobación del com-portamiento ante cortocircuitos).Las eventuales conexiones entre losdiferentes elementos deberán protegersedel deterioro mecánico,químico yelectrodinámico. El riesgo de desmontajede un elemento que pueda provocar lainterrupción del circuito de proteccióndebe limitarse por alguno de lossiguientes procedimientos:– asociando una función indispensablea la conexión eléctrica de modo que elaparato o equipo no pueda funcionarnormalmente, o que aparezca comoincompleto en un sencillo examen visual

El uso de rieles y de bornesViking verde/amarillo facilitala llegada de los conductores,pero permite, también, que laconexión de los “limitadoresde sobre tensión” se haga “auplus court” para respetar lasreglas de los 0,5 metros (verpágina 124).

+

135


Tabla II (EN 60439-1)

Corriente nominal de uso (A) Sección mínima del conductor de equipotencialidad (mm2)

Ie < 25 2,525 < le < 3232 < le < 6363 < le < 80

80 < le < 160160 < le < 200200 < le < 250

46

10162535

– limitando el número de piezas queconstituyen el circuito de protección a unasola, en el caso de una aplicaciónlocalizada de esta medida (punto 3.1)– utilizando únicamente la estructura o elchasis principal del aparato o del equipo,en el caso de una aplicacióngeneralizada (punto 3.2).

3.1 – Utilización localizada de una masacomo conductor de protecciónEsta medida se aplica generalmentecuando uno o varios aparatos que nodisponen de borne de conexión para unconductor de protección propio (ejemplo:pilotos luminosos con base metálica,órganos metálicos de maniobra…) estánfijados a un elemento como puede seruna carcasa, panel, puerta… Ademásde las reglas generales ya definidas,deberán tomarse las siguientes pre-cauciones:– el contacto eléctrico entre el elementosoporte y el aparato (o aparatos) debetratarse a fin de garantizar su fiabilidad(eliminación de la pintura, proteccióncontra la corrosión, apriete continuo…)– la conexión equipotencial com-plementaria

entre el elemento soporte y el circuitoprincipal de protección (tanto constituidopor masas como por conductores) debedimensionarse en función de la corrientemáxima, igual a la suma de las corrientesde cada aparato fijado, según loindicado en la tabla II.El valor de la corriente de cortocircuito(punto 5) se limitará a la que correspondaa la alimentación del aparato fijado máspotente.

3.2 – Utilización generalizada de masascomo conductor de protecciónEsta medida puede aplicarse cuando sedispone de una estructura conductoracontinua de dimensiones suficientes comopara efectuar la interconexión de las otrasmasas y de los conductores de conexiónequipotenciales. Por lo tanto, debenpreverse dispositivos de conexión omedios de conexión en consecuencia,incluso para los aparatos que pudieraninstalarse posteriormente (por ejemplo, enel caso de conjuntos de armarios).

• 3.2.1La sección equivalente S deberá permitirla conducción de

una eventual corriente de cortocircuito,calculada sobre la base de la corrientemáxima limitada por el dispositivo queprotege la alimentación del equipo, asícomo del tiempo de corte de dichodispositivo.

S: sección del conductor de protecciónen mm2I: valor eficaz de la corriente de falla en At: tiempo de funcionamiento del dis-positivo de corte en segK: coeficiente dependiente de lastemperaturas admisibles, del metal quelo compone y del aislamiento.

Generalmente, puede considerarse unvalor de K=50, correspondiente a unincremento de temperatura del acero de80 °C.

S = ------KI2t

NF C 15-100 (Francia) capítulo 543-2

No está permitido el uso de elementos metálicos comoconductores de protección, o de equipotencialidad:- caminos de cable y análogos- canalización de fluidos (agua, gas, calefacción...)- elementos estructurales del edificio- cables portadores de conductores

• 3.2.2Si no se conoce el eventual bucle de fallao, lo que es lo mismo, el dispositivo deprotección (lo que ocurre generalmentecon los armarios y cajas que se venden«vacíos), deberá comprobarse que la sec-ción conductora equivalente del materialcomponente es al menos igual a la delconductor de protección de cobrenecesario para la potencia instalada(véase la tabla I).En la práctica, se podrá comprobar lasección equivalente al cobre del materialutilizado mediante la fórmula:S material = n x S cobre (válidaúnicamente para condiciones detemperatura y de instalación similares).Con n = 1,5 para el aluminio, n = 2,8para el hierro, n = 5,4 para el plomo yn = 2 para el latón (CuZn 36/40).

136


Comprobación de lacontinuidad de las masas

4

La resistencia del circuito de protecciónse verifica entre el borne principal deconexión del conductor de protección ycualquier masa del aparato o del equipo.La medición se lleva a cabo utilizando elmétodo voltímetro amperímetro o unmicro-ohmiómetro, haciendo pasar unacorriente alterna de 50 Hz durante almenos 10 s.La resistencia debe medirse (o calcularse)para un valor de corriente de 25 A y nodebe ser superior a 0,05 Ω.NOTA: estos valores no tienen en cuentaeventuales exigencias de equipo-tencialidad ligadas a la compatibilidadelectromagnética (ver página 141).

Comprobación delcomportamiento antecortocircuito

5

5.1 – Conductores de protección y masasutilizadas como talesEstos se someten a una corriente decortocircuito definida en función de lassiguientes modalidades:– o bien basándose en la solicitacióntérmica I2t limitada por el dispositivo deprotección, aplicando un valor Icwdurante un segundo igual a(punto 3.2.1)– o bien aplicando un valor igual al dela solicitación térmica máxima admisiblepor el conductor de protección necesariopara el equipo, o la parte afectada,cuando no se conoce el dispositivo de

protección (punto 3.2.2). La corriente deensayo Icw durante 1s es entonces iguala (ver página 223).

5.2 – Masas accidentalmente bajotensión como consecuencia de laseparación de un conductorAunque la probabilidad de que estosuceda es baja, debe tenerse en cuentaen aquellos equipos alimentados con unared en régimen de neutro TN o IT que noposean protección diferencial com-plementaria.En caso de falla entre fase(s) y la partemetálica conectada al conductor deprotección, se puede generar lacirculación de una corriente decortocircuito limitada únicamente por losdisposit ivos de protección contra

I2t

K2S2

I2t

sobreintensidades. (Bajo el régimen IT,este riesgo sólo se presenta en la 2º fallasobre otra fase y la corriente de cor-tocircuito es inferior a la del régimen TN).En tales aplicaciones, deberá com-probarse que las masas en cuestión, asícomo las conexiones equipotenciales ysu conexión al conductor de protección,son capaces de dejar pasar la corrientede falla limitada por el aparato deprotección para el caso de una corrienteigual al 60% de la Icc trifásica que sesupone.El valor de la solicitación térmica I2tlimitada permitirá determinar la corrientede prueba I igual a durante 1 seg.A título indicativo, se pueden tomar losvalores de ensayo Icw de la tabla IIIsegún la corriente de falla fase/PE.

Tabla III

Corriente de falla fase/PE (kA)

3Corriente de ensayo Icw (A) Aparato de cabeza

610152035

200250700100020003800

modular In < 63 Amodular 63 < In < 125A

caja moldeada 125 < In < 400Acaja moldeada In > 400A

caja moldeada In < 1000A

caja moldeada In < 125A

137


Compatibilidad electroquímica de losmetales

6

Un límite máximo de 300 mV se considera aceptable paralimitar el fenómeno electroquímico entre dos metales (zona verdede la siguiente tabla). Este valor puede incrementarse hasta400 mV en condiciones secas permanentes (zona azul).

Esta tabla debe considerarse como una ayuda para la elección de soluciones. No permite prejuzgar completamenteel comportamiento real, que será influido también por numerosos otros factores: composición del electrolito, pH,aspecto de corrosión químico, cantidad de agua, temperatura, oxigenación del medio... (ver página 64).

Oro

Inoxidable 18/8

Plata

Níquel

Cobre

Latón

Estaño

Plomo

Acero 25% Ni

Duraluminio

Fundición

Cuproaluminio

Aluminio

Acero

Alumag

Cadmio

Hierro

Cromo

Aluzinc

Zinc

Magnesio

Oro

Inox

idab

le 1

8/8

Pla

ta

Níq

uel

Cob

re

Lató

n

Est

año

Plo

mo

Ace

ro 2

5 %

Ni

Dur

alum

inio

Fun

dici

ón

Cup

roal

umin

io

Alu

min

io

Ace

ro

Alu

mag

Cad

mio

Hie

rro

Cro

mo

Alu

zinc

Zin

c

Mag

nesi

o

100 220 300 440 470 670 710 800 810 820 870 960 965 970 970 975 1070 1095 1270 1820

100 100 180 320 350 550 590 680 690 700 750 840 845 850 850 855 950 975 1150 1700

220 100 80 220 250 450 490 580 590 600 650 740 745 750 750 755 850 875 1050 1600

300 180 80 140 170 370 410 500 510 520 570 660 665 670 670 675 770 795 970 1520

440 320 220 140 30 230 270 360 370 380 430 520 525 530 530 535 630 655 830 1380

470 350 250 170 30 200 240 330 340 350 400 490 495 500 500 505 600 625 800 1350

670 550 450 370 230 200 40 130 140 150 200 290 295 300 300 305 400 425 600 1150

710 590 490 410 270 240 40 90 100 110 160 250 255 260 260 265 360 385 560 1110

800 680 580 500 360 330 130 90 10 20 70 160 165 170 170 175 270 295 470 1020

810 690 590 510 370 340 140 100 10 10 60 150 155 160 160 165 260 285 460 1010

820 700 600 520 380 350 150 110 20 10 50 140 145 150 150 155 250 275 450 1000

870 750 650 570 430 400 200 160 70 60 50 90 95 100 100 105 200 225 400 950

960 840 740 660 520 490 290 250 160 150 140 90 5 10 10 15 110 135 310 860

965 845 745 665 525 495 295 255 165 155 145 95 5 5 5 10 105 130 305 855

970 850 750 670 530 500 300 260 170 160 150 100 10 5 0 5 100 125 300 850

970 850 750 670 530 500 300 260 170 160 150 100 10 5 0 5 100 125 300 850

975 855 755 675 535 505 305 265 175 165 155 105 15 10 5 5 95 120 295 845

1070 950 850 770 630 600 400 360 270 260 250 200 110 105 100 100 95 25 200 750

1095 975 875 795 655 625 425 385 295 285 275 225 135 130 125 125 120 25 175 725

1270 1150 1050 970 800 735 600 560 470 460 450 400 310 305 300 300 295 200 175 550

1820 1700 1600 1520 1380 1350 1150 1110 1020 1010 1000 950 860 855 850 850 845 750 725 550

Ambito de compatibilidad electroquímica de los metales (en el agua al 2% de NaCI)

138


CONSTRUCCION DE CONJUNTOS DE CLASE II2

Carcasas de clase II A1

Únicamente las envolventes realizadascon material aislante pueden acogersea la denominación «protección poraislamiento total»: se las designa con laclase II A.Esto no excluye que carcasas metálicaspuedan igualmente pretender aportar unnivel de seguridad equivalente al de laclase II. A estas carcasas se las designacon la clase II B.Por el contrario, una carcasa aislante nopertenece obligatoriamente a la clase II.Por ejemplo, puede estar realizada enclase I si las partes metálicas, o losaparatos que contiene, están conectadosa un conductor de protección.

1.1 – Continuidad de laprotección aislanteLa carcasa debe estar diseñada de talmanera que ninguna tensión de fallapueda transmitirse al exterior. Debeaportar un grado de protección igual almenos a IP 3XD en situación de ins-talación.Esta continuidad de protección debeigualmente estar garantizada en las carasinaccesibles (por ejemplo, cajaempotrada) si existe riesgo de contacto,incluso fortuito (conductor suelto), con unelemento exterior conductor tal como unaestructura metálica o construcción deobra. En este caso par ticular, laprotección se comprobará desde elinterior del producto hacia el exterior conun grado igual a IP 3x (ó 2xC) comomínimo.Este nivel de protección podrá limitarsea IP 2x (riesgo de penetración deanimales) si se aplican medidas queeviten cualquier tipo de desplazamientode los conductores (punto 2.2).

Clase II Ade carcasa aislanteNo se toma ningunadisposición en particular

Clase II Bde carcasa metálicaLos materiales que no sonde clase II se separanmedianteun aislamientocomplementario

Clase I con una parte enclase IILa parte situada antes de losdispositivos DR estáfabricadacon materiales declase II y/o unaislamiento complementario

DB: automático de conexión no diferencialDR: dispositivo de corriente diferencial residualDP: dispositivo de protección contrasobreintensidades (fusibles, automáticos)

DP DP

DR

DP

DR

DB

DP

DP DP

DR

DP

DR

DB

DP

DP DP

DR

DP

DR

DB

DP

Disposiciones según capítulo 558 de la norma NFC 15 - 100 (Francia)

139

I.C.5 / REGLAS DE CONSTRUCCIÓNCONSTRUCCIÓN DE CONJUNTOS DE CLASE II

Si la carcasa va a ser atravesada porpartes conductoras, cual quiera que seansus dimensiones (mandos de aparatos,cerrojos, bisagras, remaches, fijacionesmurales…), estas últimas deberán estarpreferentemente aisladas en el interior dela carcasa a fin de que no puedanquedar bajo tensión como consecuenciade una falla. Los tornillos aislantes nodeben poder ser sustituidos por tornillosmetálicos si esto perjudica al aislamiento.

1.2 – Chasis y partes metálicas internasNo deben estar conectados al conductorde protección ni en contacto eléctrico conpartes que atraviesen la carcasa. Debecolocarse la marca de manera visible enel interior y el exterior de la carcasa.Si por razones funcionales fuesenecesaria una conexión a tierra (CEM),dicha conexión no se marcaría con ladoble coloración verde/amaril lo(generalmente se utiliza el negro), sinoque el borne o los bornes se marcaráncon TE o con el símbolo . Deberánañadirse las explicaciones complemen-tarias correspondientes (modo de empleo,documentación técnica). Para aquellosconjuntos en los que exista riesgo deconexión inesperada al conductor deprotección (chasis, barra, colector…), ouna conexión posterior (mantenimiento,evolución de la instalación…), secolocará una advertencia del tipo:«Atención, conjunto de doble aislación.Masas no conectadas al conductor deprotección».Los chasis y las partes metálicas delinterior de la carcasa deben considerarsepotencialmente peligrosos, incluso paraun operario calificado, en caso de falladel aislamiento principal de los apara-tos que soportan o en caso de que sesuelte un conductor. En la práctica, dichoriesgo puede limitarse incorporandoúnicamente aparatos de clase I I(incluyendo placas de bornes, repar-tidores…), o presentando un aislamientoequivalente con relación a dichos chasisy partes metálicas (asimilables en tal caso

a masas accesibles), y tratando lacirculación de los conductores como sedescribe en el punto 2.2.

La clase II B puede obtenerse mediantedispositivos constructivos (punto 2.1) omediante aislación complementaria de lainstalación (punto 2.2).

2.1 – Disposiciones constructivasLa cara interna de la carcasa estárecubierta con un revestimiento aislantecontinuo hasta la penetración de losconductores. Barreras aislantes rodeantodas las partes metálicas en la quepudiese producirse un contacto fortuito.Los aparatos, conexiones y todos losmateriales instalados, garantizan dis-tancias de aislación y líneas de fuga entrela carcasa y las partes peligrosas (partesactivas, conductores y borne PE, partesmetálicas separadas solamente por unaaislación funcional) en cualquier cir-cunstancia, accidentes incluidos (des-prendimiento de un conductor, aflo-jamiento de los bornes, desplazamientobajo el efecto de un cortocircuito).

2.2 – Aislación complementaria de lainstalaciónEsta disposición puede utilizarse paracajas y armarios metálicos instalados enorigen (T.G.B.T) y, más especialmente,para la parte comprendida entre el origende la instalación y los bornes de salidade los dispositivos diferenciales quegarantizan la protección de las salidas.La normalización prevé la posibilidad deconseguir una seguridad equivalente ala de la clase II dotando a los aparatosde un aislamiento complementario al dela instalación: separadores aislantes,aislamientos de las guías de soporte…Esos dispositivos teóricos son difíciles deinstalar y, frecuentemente, poco indus-triales.

Carcasas de clase II B2

Por lo tanto, es también preferible en estecaso incorporar exclusivamente ma-teriales de clase II, limitándose eltratamiento del aislamiento a los cablesy conductores.A menos que estos últimos sean de claseII, deberán disponerse en conductos ocanaletas aislantes. Pueden ser suficientessistemas tales como guías de cables,abrazaderas o incluso trenzado mediantebridas, siempre que la fijación queaseguran pueda evitar cualquier contactofortuito con la carcasa. El mantenimientode las zonas próximas a las conexionespuede efectuarse mediante protectores debornes apropiados. Los sistemas convarios puntos de conexión simultáneo(peines) se consideran como inmóviles.

140


Conductores deprotección (PE)

3 Comprobación de laspropiedades dieléctricas

4

Si uno o varios conductores de pro-tección, así como sus bornes, estánprotegidos por la carcasa, deberán estarcompletamente aislados de las partesactivas, partes metálicas y chasis.Incluso en el caso de que los aparatossituados en la carcasa tengan bornespara conductor PE, estos últimos nodeberán estar conectados.Esta medida no se opone a que con-ductores de equipotencialidad conectenlas masas de los aparatos entre sí porrazones funcionales, siempre quedichos enlaces no estén conectados alconductor de protección. Si hubieseque instalar un borne de masa exterior,deberá identificarse inequívocamentemediante el símbolo , completadocon el símboloLos conductores de protección y susbornes estarán protegidos como las parteactivas y, por lo tanto, deberán presentarun grado de protección IP xxB (ó xxAcon protector de bornes si > 16 mm2 )cuanto la tapa de la carcasa esté abierta.Podrá ser necesaria la instalación detapas para limitar los riesgos de contactomutuo con conductores provistos de unaislamiento principal (conductores decableado) y/o los riesgos de contactofortuito con un conductor desprendido.

Por construcción, las características deaislamiento de las carcasas no deberíanverse afectadas por las solicitaciones deservicio capaces de disminuirlas (choquese impactos mecánicos, lluvia, chorreo deagua, contaminación y depósitos ocasio-nalmente conductores, corrosión…).Los ensayos de aislación consisten enaplicar las siguientes tensiones.• Tensión de ensayo de frecuenciaindustrial (umbral de detección 10 mA):1mn a 3.750 V para las carcasas contensión de aislación < 690 V, 1mn a5.250 V para las carcasas con tensiónde aislación < 1.000 V.• Tensión de ensayo de choque(onda 1,2/50 (µs), 3 veces por cadapolaridad:6 kV para las carcasas con tensión deaislación < 690 V8 kV para las carcasas con tensión deaislación <1.000 V.Las tensiones de ensayo se aplican:– entre una lámina metálica que mate-rializa la superficie de acceso exteriory todas las partes interiores de la carcasaconectadas entre sí (partes activas, chasisy partes metálicas, tornillos, inserciones,dispositivos de cierre y conductores deprotección).

Aplicada sobre toda la superficie exterior,incluyendo la cara trasera, la láminametálica se empuja eventualmente conuna palanca de ensayo normalizada,debiendo estar igualmente conectada alos tornillos o elementos de fijación de lacarcasa.– entre todas las partes interiores de lacarcasa conectadas entre sí (partesactivas, chasis y partes metálicas,tornillos, inserciones, dispositivos decierre…,) y los conductores de proteccióny sus bornes.NOTA: cuando las partes interiores o suubicación no están claramenteidentificadas (armarios y cajas sumi-nistrados «vacíos», cajas, canales,conductos…), pueden materializarsemediante una lámina metálica aplicadaa la cara interna, llenando con bolasconductoras el volumen interior, aplicandouna pintura conductora, o mediantecualquier otro sistema representativo.Los ensayos no deben provocarcontorneo, saltos de arco ni perfo-raciones.

141

I.C.5 / REGLAS DE LA CONSTRUCCIÓNPRECAUCIÓN DE CONSTRUCCIÓN DE LOS CONJUNTOS CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

PRECAUCIONES CONSTRUCTIVAS DE LOS CONJUNTOS CONTRA PERTURBACIONESELECTROMAGNETICAS

3

En materia de compatibilidad elec-tromagnética, las precauciones que setomen para la instalación de los aparatosson tan importantes como las propiascaracterísticas de dichos aparatos.Las normas que se describen a con-tinuación deben aplicarse en la rea-lización de los conjuntos de aparatos yno cabe pensar en solucionarcorrectamente un problema de CEM sidichas normas no se respetan.

La equipotencialidad consiste en lacreación de una referencia de potencialcomún a varios elementos. No debeconfundirse con la conexión a tierra,necesaria para la seguridad de laspersonas.El propio concepto de masas distingueentre seguridad y CEM.• Bajo el punto de vista de la normativa,designa los elementos metálicosaccesibles de los materiales que pudiesenser peligrosos como consecuencia de unafalla. Lo que resulta peligroso es ladiferencia de potencial entre dos masas,una de las cuales puede ser la tierra.• En el marco de la CEM, este conceptoes mucho más amplio y todos loselementos metálicos, incluyendo losinaccesibles, formen parte o no de losmateriales (estructuras, chasis,armaduras…), que deban estarreferenciados con el potencial común, seasimilan a masas.Los técnicos en electrónica conocen bieneste concepto y vienen aplicándolo desdehace mucho tiempo al diseñar sus tarjetasy en la conexión de chasis, utilizandopantallas y cables blindados.

Equipotencialidad1

Actualmente, la mayoría de las normas de productos incluyen losrequisitos de la CEM (directiva CEE / 89 /336) y la conformidad con losmismos se autentifica con la marca CE. Si las características de unaparato aislado son justificables mediante ensayos, las de un conjuntode aparatos lo son mucho menos y las de una instalación completamenos aún. Dicho de otro modo, los ensayos no pueden simular ladiversidad de todas las instalaciones y de las características específicasde su entorno.Por lo tanto, la presunción de conformidad se basará en gran parte enlas precauciones tomadas durante la instalación: las aplicables a lainstalación en su totalidad se describen en el capítulo I.C.2 (redes demasas, separación eléctrica, separación geométrica) y estos mismosprincipios aplicados a los conjuntos son los que se describen en elpresente capítulo I.C.2

Equipotencialidad… o distribución de las perturbaciones

Si no existe ningún conductor de masa que conecte los equipos (esquema1), una perturbación que afecte al equipo A (por ejemplo, una sobretensión)no afectará al equipo B o, en todo caso, lo hará de forma muy atenuada, loque podría ser considerado positivo en sí mismo. Sin embargo, estasituación habrá inducido una diferencia de potencial entre los equipos, lacual podrá decodificarse como una señal de mando o una variación de valor,o como de cualquier otro tipo no deseable.Por el contrario, si los dos equipos son perfectamente equipotencialesgracias a la instalación de un conductor de masa (esquema 2), estaperturbación se equilibrará, disminuyendo frecuentemente su nivel. Elincremento de potencial será el mismo en los dos equipos y no habrá falla.Ejemplo de la prueba diaria de este concepto de equipotencialidad:el automóvil. Integra funciones que utilizan una gran diversidad de señales(alta tensión para el encendido, alta frecuencia de bajo nivel para la radio,señales digitales de la gestión de la alimentación, sensores analógicos decaudal, de temperatura, corrientes muy elevadas para el arranque,corriente continua de la batería, corriente alterna del generador…) conuna «profusión» de perturbaciones (sobretensiones, interrupciones decorriente, parásitos de los colectores del motor, descargaselectrostáticas…) y todo ello sin que su buen funcionamiento se veaafectado.¡ Pero todos estos elementos tienen un punto común, unareferencia: la masa del vehículo (y eso sin toma de tierra). Y todo el mundoconoce las molestas consecuencias de una mala masa, aunque sólo sea deun intermitente.

U U = 0A B A B

Esquema 1 Esquema 2

142


La mayor dificultad reside en el hechode que las diferentes conexionesgalvánicas (alimentación, conductor deprotección…) proporcionan una buenaequipotencialidad en baja frecuencia (loque puede comprobarse con los ensayosde continuidad para la seguridad de laspersonas), pero su eficacia se vuelveilusoria cuando aumenta la frecuencia.El cálculo de la impedancia de losconductores de masa es delicado, ya queel concepto de equipotencialidad es

únicamente un valor relativo en cuanto a la impedancia de los circuitos que debenhacerse equipotenciales y al ámbito de la frecuencia en cuestión.En un circuito de impedancia media 100 Ω una conexión de 1Ω garantiza, enefecto, un cierto concepto de equipotencialidad. Esta misma conexión, en un circuitode baja impedancia de 0,1Ω no sería de ninguna utilidad.

Cálculo de la impedancia de un conductor a alta frecuencia (AF)Z =2πf L

La impedancia aumenta proporcionalmente con la frecuencia f (en Hertz) y la inductancia L (en henrios) del conductor,directamente ligada a la longitud M de este último.La inductancia lineal (efecto de self) de un elemento conductorrectilíneo es aproximadamente de 1 µH/m. Puede descender hasta valoresde 0,1 a 0,5 µH/m para conductores anchos y muy cortos (láminas,trenzas), en donde la relación M/d es < 5.Hay que señalar igualmente que si los conductores se enrollan (bucles o espiras), la inductancia lineal puedeaumentar hasta 10 µH/m, lo que implica una impedancia aún mayor. Por el contrario, si el conductor de retorno estámuy cerca del de ida (horquilla), la inductancia lineal se divide por 3. De ahí el interés que existe en agrupar en unmismo recorrido los conductores de alimentación, los de protección y, eventualmente, de hacer que los conductoresde masa vayan lo más cerca posible de las masas a las que están conectados.

Influencia de la forma de los conductores en el valor relativo de la inductancia

La CEM implica nuevos requisitos prácticos de instalación que van más allá de las prácticas habituales. Es muyrecomendable utilizar todos los elementos metálicos disponibles, armaduras, estructuras, chasis, armarios deequipos, multiplicando las conexiones mediante conductores cortos o, mejor aún, mediante ensamblaje directo,para que el valor de la conexión equipotencial descienda, principalmente en AF.Se utilizarán preferentemente conductores anchos y lo más cortos posible (láminas o trenzas) y se situarán lomás cerca posible de las masas.En la práctica, su longitud no debería ser mayor de 1 m en aplicaciones industriales corrientes (f < 1 MHz) ni de0,5 m en aplicaciones de transmisión de datos (f < 100 MHz). Deberá limitarse la utilización de conductoresredondos con frecuencias inferiores a 10 MHz.Las corrientes de AF circulan fundamentalmente por la superficie de los conductores, recibiendo el nombre deefecto pelicular. Su espesor en milímetros es:

A título de ejemplo: δ = 0,0066 mm a 100 MHz.

Orden de magnitud de los valores de impedancia de algunos conductores

Conductores a 1 MHz

Maya cuadrada de 20 cm en lámina de cobre 20 x 1

20 cm de lámina de cobre 20 x 1

20 cm de trenzado plano

1 m de hilo conductor

0,001 Ω

0,1 Ω

0,5 Ω

5 Ω

a 100 MHz

0,1 Ω

10 Ω

50 Ω

500 Ω

M

d

M

B

C

M

r

L = K x M (log 2 x M / r ) L = K x M (log 2 x M / B + C )

δ =µr x ρrF x

0,066 (con F en MHz)

143

I.C.5 / REGLAS DE LA CONSTRUCCIÓN

Los valores de equipotencia-lidad comúnmente admitidosson del orden de: < 5 mΩ porcontacto de conexión, y <20mΩ entre cualquier puntodeuna estructura de dimensio-nes < 2 m.Las mediciones realizadassobre todos los elementosconstructivos, estructura ychasis, de las carcasas XL yXL-A, ponen de manifiestoniveles muy superiores.

El propio diseño de las carcasas Legrandevita recurrir a soluciones complejas ycaras.En cuanto a los tableros y conjuntos demecanismos para la obtención deequipotencialidad:• La utilización de la estructura metálicapermite crear una referencia de potencialfiable.• Todos los sistemas de montaje de losequipos proporcionan una excelentecontinuidad con esta referencia.• La utilización de placas de montaje yde chasis galvanizados permitegarantizar un contacto directo con losequipos que poseen un chasis metálicoconductor.• La utilización de tornillos especialespara AF, con arandela de contacto ref.367 75/76, así como las tuercas clipde picos ref. 347 48/49, permitegarantizar un excelente contacto sobrelas superficies pintadas y tratadasmediante agujereado del revestimiento.

(1) Los puntos de medición están situados en el centro de los montantes y de los travesaños.

Valores de equipotencialidad de un armario XL(1)

Valores típicos de resistencias de contacto

Tornillo con rosca sobre placa maciza 0,2 a 0,3 m Ω

Tornillo autorroscante sobre placa maciza

Contacto metal/metal sobre placa galvanizada

Tornillo con arandela de contacto sobre pintura

Tuerca-clip sobre montantes Altis pintados

Tornillo y arandela plana sobre tratamiento zincado bicromatado

0,3 a 0,4 m Ω

0,2 a 0,25 m Ω

0,3 a 0,5 m Ω

0,4 a 0,6 m Ω

0,6 a 0,8 m Ω

PRECAUCIÓN DE CONSTRUCCIÓN DE LOS CONJUNTOS CONTRA LAS PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

Valores de equipotencialidad de un armario Altis/X-A(1)

+

PuntosR/A 0,58R/B 0,61R/C 0,64R/D 0,39R/E 0,74R/F 0,79R/G 0,66R/H 0,65R/I 0,63R/J 0,80R/K 0,65

RA

D C

B

E

G

H

K J

I

R m Ω

Puntos R ( m Ω )R/A 0,97R/B 0,61R/C 0,65R/D 0,79R/E 0,61R/F 0,71

R

A

D C

B

E

F

F

144


Separación de las barrasde potencia

2

Contrariamente a lo que cabría esperar,las fuentes principales de campomagnético en los conjuntos no estánconstituidas por productos de «funciónmagnética» (transformadores, contac-tores…), sino por las líneas de ali-mentación de energía constituidas porcapas de cables o juegos de barras.La circulación de corrientes permanentesde valor elevado crea camposmagnéticos a la frecuencia de red (50Hz), cuya intensidad es proporcional ala corriente e inversamente proporcionala la distancia (disminuyendo en l/r).Por lo tanto, pueden crearse f.e.m.inducidas en cualquier bucle conductorque intercepte dichos campos.

En la práctica, la medida de la impedancia en AF no puede realizarse sobreelementos conductores instalados.Por lo tanto, debe realizarse una simulación efectuando la medición enbaja frecuencia, pero debido a los pequeños valores que deben medirsees necesario utilizar un micro-ohmetro «de cuatro cables». Este métodopermite independizarse de las resistencias de los hilos y de las pinzas demedición, así como de su contacto. Los valores de estos elementos puedenllegar a ser considerables en relación con el elemento a medir. Unamedición con ohmetro de dos cables sobrevaloraría completamente elvalor real.

Partiendo de una fuente de tensión U, un generador suministra una corriente devalor I y de forma determinada ( ~ o — ). Un voltímetro mide la caída de tensión Uxen los bornes Rx de la resistencia que va a medirse e indica el resultado Rx x Ux/l.El resultado es independiente de las otras resistencias del bucle de corriente (RLresistencias de los hilos de medición, RC resistencias de los contactos de medición)al tiempo que la caída de tensión que provocan con Rx sigue siendo inferior a latensión que puede suministrar la fuente U.

Los campos permanentes detectados alcanzan valores muy superiores alos niveles prescritos por las normas genéricas de inmunidad (EN 50082-1/2), que indican respectivamente 3 A/m en entorno residencial y 30 A/men entorno industrial. De hecho, estos valores se aplican al entornoexterior, mientras que los valores en el interior de los tableros son muchomás elevados.

Cabe señalar que, en régimen de cortocircuito, estos valores puedenaumentar considerablemente durante el tiempo necesario de interrupción.

Intesidad(A)

H a 10 cm delcentro del juegode barras (A/m)



90

160

400

630

1600

165

300

750

1200

3000

35

65

160

260

650

10

15

45

65

170

Rc

RL RL RL

Ux

I

U

RL

Rx Rc

Micrómetro

Hilos demedición

Bornes demedición

145


Blindaje de las carcasas3

A igual distancia, el valor del campo essuperior en el sentido de la cara anchade las barras.Los grupos de barras (varias barras enparalelo por polo) no modificansensiblemente esta distribución.A igual corriente, la radiación de un juegode barras trifásica es aproxi-madamentela mitad de la de un juego de barrasmonofásica, lo que confirma laimportancia de un agrupamiento regulary simétrico de los conductores (ver página576).La presencia de una barra neutra reduceconsiderablemente la radiación global.El lado de la barra neutra está claramentemenos expuesto.

Aspecto indicativo de las líneas deigual campo en torno a las barras

En entornos especialmente perturbadosy cerca de fuentes de radiación electro-magnética de alta potencia (emisores,hornos de arco, alimentaciones,variadores…), el buen funcionamiento dealgunos aparatos puede verse afectado.En algunos casos, la utilización de car-casas blindadas puede aportar unasolución que mejore la inmunidad dedichos aparatos, pero hay que serplenamente conscientes de que estaopción sólo será verdaderamente eficazsi se han aplicado las medidas de basede la CEM.

El conocimiento de los valores reales de exposición en los tablerosconstituye un elemento importante en el diseño de los productos. Lasgamas de productos Lexic integran este requisito con características quevan mucho más allá de los mínimos exigidos en las normas.Por regla general, y más aún al aumentar la potencia, se recomiendarespetar algunas reglas de distanciamiento entre aparatos y barras:- ninguna distancia preconizada (fusibles, interruptores sin diferencial,conexiones…)- 30 cm como mínimo (magnetotérmicos, incluidos diferenciales, relés,aparatos de medición, transformadores…)- 60 cm como mínimo (electrónica digital, sistemas de buses, telemandos,interruptores electrónicos…).Igualmente, deberá respetarse en lo posible la orientación preferente(lado del canto de las barras y proximidad de la barra de neutro).

La utilización de carcasas blindadas solo deberá contemplarse una vezaplicados los siguientes principios básicos de instalación:- en cuanto a la instalación (ver la página 90), mediante la realización deuna red de masas apropiada, la separación de las alimentaciones y elalejamiento geométrico de los elementos perturbadores y perturbados- en cuanto a los conjuntos y tableros (ver página 141), medianteconexiones equipotenciales de calidad y el alejamiento de las fuentes depotencia.Si los problemas persisten, deberá contemplarse primero la utilizaciónde una carcasa metálica (armario Altis, XL-A, caja Atlantic, Atlantic Inox),cuyas prestaciones estándar son ya elevadas (de unos 20 dB en una ampliabanda de frecuencias), antes de pasar, en una última etapa, a las versionesblindadas.


+

146


Eficacia del blindaje del material

El efecto de blindaje de una pared es un fenómeno complejo ligado a la interacción de las ondas electromagnéticascon el material. Las fórmulas de cálculo se derivan de las ecuaciones de Maxwell.

Las características de blindaje diferirán en función de los materiales y de la frecuencia.Las bajas frecuencias, predominantemente campos magnéticos, serán fundamentalmente detenidas por absorcióny requerirán materiales férricos de elevado espesor.Las altas frecuencias, campo eléctrico, serán reflejadas por los materiales buenos conductores (cobre, aluminio,zinc…).Eficacia del blindaje (E) = (A) + (R)Suma de pérdidas por absorción (A) y pérdidas por reflexión (R)

e: espesor del material en mmF: frecuencia en Hzµr: permeabilidad magnética relativaρr: conductividad relativa con relación al cobre

Determinación experimental de la eficacia del blindaje de un material

ρrµrF

R = 10 x log ( )

1 3

2

4 3 Parte de la onda absorbida por la materia y disipada en forma de calor

2 Parte de la onda detenida por reflexión

1 Onda incidente aplicada a la pared

4 Parte de la onda transmitida

E (dB µV/m)70

60

50

40

30

20

10

10 1000100Frecuencia (MHz)

0

-10

Materialde blindajesometidoa ensayo

Antena de emisión Antena de recepción

Sintetizador+ amplificador Receptor

A = K1 e Fµrρr

147


La eficacia del blindaje de una carcasacompleta es mucho más compleja dedeterminar a causa de la influencia deaber turas, juntas, piezas que laatraviesan, forma y dimensiones.En la práctica, primero se determina elnivel de emisión o de recepción delequipo (o de una antena de referencia)sin carcasa N1 , y después con carcasaN2 . La diferencia entre las dos medidasexpresa el nivel de atenuación.La atenuación es la diferencia en formade relación entre N1 y N2 :

A = en amplitud.

La utilización del logaritmo permiteexpresar esta magnitud en decibeles:

N2

en potencia.

N1

A(dB) =20 log )(N1N2

Niveles de atenuación

Curvas de atenuación típicas

Relación delos niveles de

atenuación N1/N2

2

3

10

30

Valorexpresado

en dB

6

10

20

30

60

80

1.000

10.000

100.000 100

La instalación puede hacer que el nivel de blindaje desciendanotablemente. La eficacia del blindaje desciende con la primera fuga(abertura, paso de cables).Las fugas son especialmente sensibles en alta frecuencia y a menudodifíciles de detectar.La continuidad del blindaje requiere un contacto continuo de lassuperficies sin interposición de pintura, por ello las juntas metálicas deblindaje son costosas, delicadas de instalar y frágiles con el uso.Las grapas u otros dispositivos que sólo garantizan contactos puntualesentre paneles, puertas y estructuras, carecen de eficacia.


NivelRecibido N2

NivelRecibido N1

Carcasa

8070605040302010

0,1 1 0,10,050,01 0,5 5 50 5000,1 1000

8070605040302010

Frecuencia

Campo H Campo E

Ate

nuac

ión(

dB

)

8070605040302010

8070605040302010

0,1 100,050,01 0,5 5 50 50010 100 1000

Frecuencia

Campo H

Campo E

Ate

nuac

ión(

dB

)

148


Los materiales constitutivosde los envolventes

1

NORMAS DE CONCEPCION Y ELECCION DE LOS ENVOLVENTES ENFUNCION DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

4

Los polímeros

Si la primera norma es garantizar, paratodas las instalaciones, que lascaracterísticas de las envolventes ymateriales convienen con respecto a lasdificultades del medio ambiente, esnecesario distinguir:- las envolventes consustanciales aalgunos aparatos e intrínsecamentevinculado a éstos (cajas de corte, bloquesautónomos, teclados...)- las envolventes de uso universal (cajas,armarios...) destinados a recibir muydistintos equipos (comando, señalización,potencia, automatismos...) y todas lasfunciones que están vinculadas(cableado, conexiones...)En el primer caso, no habrá realmenteelecciones sobre el envolvente puesto queéste se adaptará a las condiciones másprobables de uso del aparato, lo queimplica también que para condicionesinusuales o más severas, medidas deprotección complementarias podrán sernecesarias.En el segundo caso, en la elección dela envolvente estará incluido en elplanteamiento que deberá a la vezintegrar necesidades dimensionales (tiposde materiales, potencia, numerosassalidas...) y de las dificultades vinculadasa las condiciones de medio ambiente(tipo de locales, medio corrosivo,presencia de agua, de polvo...).

La diversidad de los materialesdisponibles en la oferta de envolventesLegrand permite responder a todas lascondiciones ambientales de instalación.A base de materias sintéticas o de metal,he aquí las principales características:

Se utilizan para los envolventes depequeña y media dimensión (cajasmodulares por ejemplo).Las materias básicas utilizadas (policarbonato, poli estireno, polipropileno...)son objeto de formulaciones químicasespecíficas (coadyuvantes anti UV,retardadotes al fuego, plastificantes antichoques...).Estos materiales pueden utilizarse engamas de temperatura habituales (20°Cà + 70°C) y en medios húmedos omoderadamente agresivos.

Cajas Plexo, para todas lasaplicaciones que requierenestanqueidad y protección a la vez,contra la agresividad y lacorrosividad ambiental.

Cualquiera sea la elección deun envolvente siempre exigeuna reflexión particular paraasegurarse de su adecuacióna su medio real de utilización.

Los polímeros técnicos permiten reconciliar exigenciasmecánicas, dimensionales, de resistencia a las

agresiones y al aislamiento eléctrico.

149

I.C.5 / REGLAS DE LA CONSTRUCCIÓNNORMAS DE CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

El poliéster reforzado defibras de vidrio

El poliéster reforzado de fibras de vidriopresenta, además de sus calidades deaislamiento eléctrico, una elevadaresistencia a los agentes químicos ycorrosivos, combinada a excelentesresultados mecánicos. Sus calidades deresistencia al fuego y su temperaturamáxima de utilización sin interrupción(85°C) le permiten numerosos usos.

Cajas poliéster Marina, perfectamenteadaptadas a los ambientesagresivos (borde de mar).Reciben chasis lo que permite elequipamiento modular

El acero revestido depoliester

Los poliésteres pre-impregnados (en inglés SMC: Sheet MoldingCompound) se presentan en forma de tejidos de vidrio impregnado enresina catalizada.Se forman a presión en un molde que tiene una forma exterior y una contraforma interior, luego se calientan para polimerización. El tiempo depuesta en marcha es bastante largo y los medios industriales son pesados.

Moldeado por compresión de las cajasMarina

El acero revestido de poliéster permitemúltiples empleos: en locales terciarios eindustriales secos o húmedos (armariosXL/XL-A) o en exterior rural urbano oindustrial (cajas Atlantic, Alt ismonobloques) con dificultades decorrosión normales.Presenta una excelente resistencia a loschoques, a las rayas y al desgastemecánico en general. La gama deutilización térmica es muy amplia y vade - 40°C a + 100°C (140°C en punta).El comportamiento ante la corrosión delos recubrimientos de poliéster esexcelente, pero requiere un controlindustrial ya que la calidad de lostratamientos de superficie de preparación(fosfatado, cromado) es esencial. Es dela misma naturaleza que las resinas: elpoliéster puro presenta los mejoresresultados mientras que el epóxipo sedeteriora al ultravioleta.

Armario Altis,acero revestido de poliéster

150


El poliéster reforzado defibras de vidrio

Las pinturas termoestablesen polvo (a base de resinaspoliéster o epoxi) se depo-sitan sobre la parte que debepintar por atracción electro-estática.El polvo, cargado anterior-mente por un generador demuy alta tensión, se aplicacon pistolas robotizadas. Laparte pintada se transfiere acontinuación a un horno depre gélido por infrarrojos yluego, a un horno de cocciónfinal a 200° C en donde lapelícula de pintura adquieresu cohesión y su adherencia.

Al top de la protección, presenta lascalidades de resistencia más elevadas.Se utilizará, en ambiente interior oexterior, para los medios industriales másagresivos (químicos, petróleos,siderurgias...) y también y por supuesto,para las aplicaciones marinas (borde demar, plataformas...).

Espolvoreado de los envolventes

Principio de pintura electroestática

Acero inoxidable 304 L (o 316 L) combinado aun índice de protección IP 66: la cajaAtlantic Acero inoxidable ofrece la mejorrespuesta posible

El acero inoxidable, tiene también unaresistencia excepcional a las bacterias ya los microorganismos (mohos, setas) quelo hace estar presente en todasactividades agroalimentarias, farma-céuticas, hospitalarias o de laboratorios.Tener en cuenta también que contraria-mente al acero, no presenta debilita-miento a baja temperatura.Las cajas Atlantic Acero inoxidable seprobaron a - 80°C.

De larga data, en donde Legrand fue parte muy a menudo innovadora,el recubrimiento de poliéster y los tratamientos de superficie aplicadosa las dotaciones XL, Altis y Atlantic les garantizan una resistenciaexcepcional.

+

Mezcla aire-polvo

Generadorde altatensión

Aire de fluidificación

Vena de aire

iones libres

Respiradero

Aire dedosificacióna polvo

Aire de atomización

Tubo para el polvo

Pieza para hacerpolvo conectadaa la masa

Linea de campoelectroestático

Electrodo

Partículascargadas

Partículas nocargadas

151

I.C.5 / REGLAS DE LA CONSTRUCCIÓNNORMAS DE LA CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

Los distintos aceros inoxidables

Se distingue esencialmente a tres familias:- los aceros martensíticos al cromo con elevadas características mecánicas, sus aplicaciones son muy amplias y vandesde lo doméstico (cuchillos, grifos...) a la industria vanguardista (extracción petrolífera, nuclear...), sucomportamiento ante la corrosión varía según los tranquilizantes utilizados- los aceros ferrosos al cromo, con un precio menos elevado, de fabricación más clásica pero su comportamientoante la corrosión es limitado aún cuando se utilizan algunos matices aditivos para hacer cubas o tubos de escape- los aceros austeníticos de cromo-níquel cuya resistencia a la corrosión es la característica esencial. Los acerossiguientes (designación americana AISI) son los utilizados en esta familia:- 303: resistencia idéntica a 304 pero sensibles al medio ácido (industrial) o con cloro (marino)- 304: buena resistencia ante los medios naturales y moderadamente agresivos, en presencia moderada de cloruroso ácidos (límites en el sector agroalimentario: vinos, mostaza...)- 304 L: excelente resistencia ante todos los medios naturales incluido urbanos, el contenido "bajo carbono" ≤ 0,03%garantiza la resistencia a la corrosión inter cristalina- 316: mejor resistencia que el 304 pero no garantizada contra la corrosión inter cristalina- 316 L: excelente resistencia en los medios químicos ácidos y clorados.

En función de las empresas siderúrgicas, pueden existir diferencias bastante sutiles en la composición de los aceros.Por regla general, el nombre AISI es el que cubre la tolerancia más amplia. Así el matiz 316 L cubre cincodesignaciones francesas cuyo contenido en cromo varía de 17 al 18 %, en níquel de 11 al 14% y en carbono de 0,01 a0,03 %. La nueva norma europea EN 10088-2 reanuda la designación numérica (werkstoffnu) de la norma alemanaDIN 17440/41 así como la designación de la composición química.Debería permitir una comparación directa.

austeniticoal azufre

E.E.U.U./AISI 303

S 30300

X8CrNIS 18-9

E.E.U.U./UNS

Europa:design. numérica

Europa/EN 10088-2 (1995)

Alemania/werkstoffnu

Francia/NF A35-573 (1990)

Francia:design. habitual

Suecia/MNC 9008(1985)

1.4305

303 S 21

1.4305

SIS 2346

SUS 303 Se

304

S 30400

austenitico

X5CrNi 18-10

1.4301

303 S 31

Z7 CN 18-09

Z6 CN 18-09

SIS 2332

SUS 304

austeniticoal molibdeno

304 (L)

S 30403

X2CrNi 19-11

1.4306 o 1.4307

304 S 11

Z3 CN 18-10

Z2 CN 18-10

SIS 2352

SUS 304 L

austeniticobajo carbono

316

S 31600

X5CrNiMo 17-12-2

1.4401

316 S 19

austenitico almolibdeno bajo

carbono

316 (L)

S 31603

X2CrNiMo 17-12-2

1.4404

316 S 11

Z7 CND 17-11-02 Z3 CND 17-12-02

Z8 CND 17-11 Z2 CND 17-12

SIS 2347 SIS 2348

SUS 316 SUS 316 LSuecia/JIS G4304(1987)

UK / BS1554(1990)

Z8 CNF 18-09

1.4301 1.4306 1.4401 1.4404

152


Las condiciones deagresividad de losmedios: las atmósferas

2 La atmósfera industrial

Fuera de las condiciones climáticaslocales (véase página 61), esindispensable comprender las carac-terísticas específicas del lugar deinstalación.La contaminación, la contaminación dela atmósfera natural es causada por losefluvios químicos de las actividadesindustriales, por los agentes de losvehículos de motor y calefactores ytambién por los aerosoles salinos de losbordes de mar.Otras sustancias: esporas, mohos...pueden también transportarse en laatmósfera.No hay pues una sino varias "atmósferas",con la dificultad real que hay paradesignar y cuantificar los agentes activosdel medio ambiente que sean químicos,o biológicos además por supuesto de losagentes climáticos. Las "atmósferas" queson de naturaleza y composiciónvariable, queda claro que la elección deun producto y de sus características,guardará siempre una parte empírica endonde la experiencia será esencial aúncuando se puedan dar algunas normasgenerales para las acepciones habitualesde atmósfera industrial, marítima,tropical...

Se encuentran en cantidad variable a losagentes siguientes:- óxidos nitrosos,- óxidos de carbono,- hidrocarburos,- derivados del azufre: dióxido de azufre(SO2) e hidrógeno sulfurado (H2S)- del cloro,- del amoníaco,- del ozono,- halogenuros de hidrógeno (bromuros,fluoruros, yoduros).Las zonas con fuerte contaminaciónindustrial son muy corrosivas. Los óxidos

de azufre (actividad industrial ycalefacción) y los óxidos nitrosos(transpor tes) son los principalesprecursores de las lluvias ácidas.Combinado con agua, el cloro es unelemento también corrosivo de losminerales y aceros inoxidables mientrasque el amoníaco es causal de ataquede las aleaciones cuprosas. Todos loshalogenuros, incluso de escasaconcentración, son extremadamentecorrosivos.Todos los elementos cuya agresividadaumenta por la temperatura y lahumedad.

La "taza de acidez fuerte "

Para considerar el efecto corrosivo de una atmósfera con tendencia ácida (tipo industrial o urbano), se puedeefectuar una aproximación con la "taza de acidez fuerte " del lugar en cuestión. Este dato puede obtenerse en losservicios meteorológicos u organismos locales de vigilancia de la contaminación.Tazas medianas de menos de 50 µg/m3 se encuentran en los lugares sin polución o con poca contaminación (nivel1), tazas de 50 a 100 µg/m3 en los lugares con contaminación (nivel 2) y tazas superiores a 100 µg/m3 en loslugares con mucha contaminación (nivel 3). Correlaciones a priori pueden hacerse entre estos niveles y elcomportamiento ante la corrosión de los envolventes en exterior.Las cajas Altantic y los armarios Altis pintados se adaptan a una exposición permanente de nivel 1 y momentáneade nivel 2.Los envolventes Marina o Atlantic Acero inoxidable 304L se adaptan a la exposición permanente de nivel 2 ymomentánea de nivel 3. La exposición permanente de nivel 3 nos impone un inox 316 L.

153


La atmósfera marina

La atmósfera tropical

Se caracteriza por la presenciaconstante de humedad y de agentesquímicos como los cloruros de sodio ymagnesio, y los sulfatos.Los cloruros son un peligro importante decorrosión por picaduras.Toda discontinuidad del revestimientoprotector se traducirá en un ataqueprofundo del metal subyacente. Por lotanto es primordial sólo utilizar si esposible más que materiales difícilmenteatacables (acero inoxidable, aluminio,materiales plásticos o compuestos).La utilización del hierro sólo es posiblecubriéndolo y aislándolo completamentedel medio ambiente: tratamiento espesocomo la galvanización o sistema depintura con varias capas renovadaspermanentemente (punta de cascos debuques).

Entre los elementos que más influyen sobreel funcionamiento y la durabilidad delmaterial eléctrico instalado en climatropical, se toman en cuenta:- la temperatura- la humedad y el fenómeno decondensación- los mohos y los microorganismos- los insectos y las termitas- la radiación solar- los vientos, el polvo y la arena quetransportan.La humedad es la causa principal dedegradación a mediano y largo plazo:

Las dificultades de la atmósfera marina son variables y los efectos decorrosión son esencialmente debidos a las brumas.Éstas pueden ser directas (salpicaduras) o transportadas por el viento.Por esto, la exposición al viento es un elemento muy importante deconsiderar en borde de mar. De hecho es durante las malas estaciones(lluvias, tempestades) que el ataque corrosivo se da más marcado.

pérdidas de aislamiento, corrosión,bloqueo de los mecanismos. Losfenómenos se acentúan por la formaciónde rocío (mucho más abundante) sobretodo cuando se produce en recintoscerrados.Junto con las condiciones favorables dehumedad y temperatura, los mohos sedesarrollan mucho más bajo los climastropicales. Aparecen sobre los materialesorgánicos (maderas, materias plásticas,telas...) y también sobre las superficiesmetálicas si éstas se cubren de polvo delcual pueden alimentarse. Producto de sucrecimiento pueden entonces dañar eltablero.

Las instalaciones en clima tropical, y, en particular, ecuatorial, plantean problemas complejos y múltiples. Sepodrá recurrir a pinturas o barnices fungicidas (mohos), a insecticidas locales (termitas) o a protecciones adaptadas(rejas contra la fauna). Pero en todos los casos, una buena ventilación de los materiales es indispensable paralimitar las proliferaciones bacterianas, los efectos de corrosión por confinamiento y las degradaciones de losaislantes por absorción de humedad. Se recomienda la utilización de disecadores de resistencias calientes (gelde sílice) y de ventiladores.

También difíci les a prever, lasdegradaciones causadas por los insectosen general, y las termitas en particular,pueden ser muy importantes, en particular,en el suelo (cables bajo tierra).

NORMAS DE LA CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

154


Éstas entran en la categoría "interiorhúmedo" y no representan una atmósferacomo tal. Sin embargo presentanexigencias particulares útiles de recordar.Los envolventes de los materiales puedencubrirse con una contaminación desuper ficie en forma de polvo, desalpicaduras, de depósitos nutritivos o degrasas volátiles condensadas.Los mohos pueden entonces obtener suselementos nutritivos y deteriorar lassuper ficies subyacentes si son denaturaleza orgánica (pinturas, plásticos,maderas...).Las superficies deberán a la vez noalimentar la flora y permitir una limpiezafácil, de ahí la imposición lógica delacero inoxidable.

Existen pruebas que permiten comprobar la susceptibilidad de una seriede mohos consustanciales a los climas tropicales (aspergillus niger,penicilium luteum, trichoderma viride...)Estando presentes los riesgos correspondientes, estas pruebas debenser efectuadas por un laboratorio especializado.El consejo y la asistencia de organismos especializados pueden sernecesarios.

Las cajas Atlantic Inox y losarmarios Altis Inox recibenun tratamiento de pulido finalmuy fino (aspereza ≤ 0,3 µm)lo que permite una limpiezaóptima de las superficiesconformes a las más altasexigencias de higiene. Suíndice de protección IP 66 seadapta al lavado conmanguera en los localesalimentarios. Su junta deestanqueidad en poliuretanofue objeto de pruebas decompatibilidad alimenticiacon elementos bajo forma depolvo y pastosa.

Las aplicacionesagroalimentarias

+

155


Las aplicaciones nucleares

Además de las exigencias de resistenciaa la corrosión que dependen del lugarde instalación, interior, bajo refugio,exterior y para las cuales los criterios deelección de la tabla página 158 sonutilizables, los materiales y los envolventesutilizados en locales nucleares debenajustarse a exigencias específicas:- prueba de comportamiento anteaccidente por pérdida del refrigeranteprimario según NFT 30-900 (Francia),- prueba de evaluación de susceptibilidada la contaminación y aptitud a ladescontaminación según NF T 30-901(Francia),- prueba de comportamiento ante lasradiaciones ionizantes segúnNF T 30-903 (Francia).

La dirección del equipamiento de Electricidad de Francia estableció unmanual para los trabajos de recubrimiento. Cada sistema de proteccióntiene un índice por una codificación que incluye:- tres mayúsculas con las que se indica el medio de utilización (nuclear ono, atmósfera, suelo, ácidos, agua de mar...)- tres números arábigos que indican la función según la naturaleza de lasuperficie que debe cubrirse (decorativo, protección...)- un número romano que indica el destino del recubrimiento (locales,estructuras, albañilerías...).Usaremos mucho este documento para conocer las exigencias exactas decada clasificación.

Numerosos sectores laborales(purificación de las aguas, ingeniería civil, metalurgia, estructura...) hicieronmanuales específicos para sus necesidades. Muchos de ellos se han establecido sobre la base de solucionestesteadas y probadas (preparación de superficie, grosor y numerosas capas...) y así estos documentos dan mása menudo soluciones prácticas que las que exigen resultados medidos.Los tratamientos de superficie y pinturas aplicadas a los envolventes Legrand están a la vanguardia de latecnología industrial. Entonces son a menudo diferentes de los sistemas ya conocidos aunque sus rendimientossean iguales o superiores.Se puede por ejemplo afirmar que el sistema de pintura de los armarios Altis y XL-A: chapa de acero galvanizadaZ140 + tratamiento/pacificación al cromo + espolvoreado poliéster, de grosor total 90 µm tiene resultados a lomenos igual a un sistema clásico de pintura húmeda de tipo chorro con granos de deshechos + capa primaria alfosfato de cinc + capa intermedia + capa de terminación de grosor total 200 µm. Se recomienda la consulta a losservicios técnicos de Legrand cuando son necesarias comparaciones de resultados.


156


La elección del envolvente3

La perpetuidad de una instalación depende en primer lugar dela buena elección de los materiales y envolventes destinados aprotegerla de las agresiones externas. Aunque no se precisesiempre lo suficiente, el conocimiento del medio en que está lainstalación final es esencial (ver las características principalesen el cuadro a continuación). En función de éste, lascompatibilidades y los límites a las agresiones físico-químicaspodrán comprobarse para cada material. Los índices deprotección IP e IK permitirán comprobar los niveles de protecciónhabituales polvo, agua, y choques mecánicos.

Propiedades del recubrimiento de los envolventespintados XL-A, Altis y Atlantic (Francia)

ColoresEnvolventes: grises silex RAL 7032 841-GLZócalos: gris oscuro RAL 7021 841-GLOtros colores: - azul AFNOR 2525 NF X 08-002 a pedido

- naranja AFNOR 2130 NF X 08-002 a pedido-180 colores RAL a pedido

Aspecto: textura satinada (que brilla un 60 %)Grosor nominal: exterior 80 µm, interior 60 µmLibre de TGIC y de amianto

Características mecánicasAdherencia: clase 0 a 1 según NF T 30-038Resistencia a los choques: 1 kg a 0,5 m según NF T 30-017Doblado: mandril de tornero Ø 6 mm según NF T 30-040Moldeado: profundidad 8 mm según NF T 30-019Rayado: punta Ø 0,5 mm bajo 1,5 kgPerforación: Ø 20 mm, exfoliación < 1 mm

Resistencia a la corrosiónPrueba a la niebla salina: 1000 h siguientes NF X 41-002Prueba al dióxido de azufre (18,5 g/m3): 500 h sin interrupción segúnNF T 30-055Grado de moho RI 1 y grado de abolladura 0 (según NFT 30-071) admitidadespués de las pruebas

Resistencia a la temperatura : 100°C en contínuo, 150°C en 3 horas,200°C en pic

Resistencia a los UV : Excelente (según prueba NF T 51-056)

Resistencia a los agentes químicos: Excelente por regla generalexcluido los solventes fuertes (cetonas, alifáticos, clorados...) referirsea las fichas técnicas para más detalles

Resistencia al fuego: Clasificación M0 según NF P 92-507Poder calórico superior a 2,1 MJ/m2 según NF P 92-510

Humedad y polvo...Altis IP 55 en un tallerde tallado de piedras

Material

Indice IP

MedioElección de

armario

Compatibilidad

Protección

157


Propiedades de los aceros inoxidables de losenvolventes Atlantic y Altis Inox

Acero austenitico con bajo contenido en carbono 304 L (Z3 CN18-10 según NFA 35-573). A pedido, acero austenitico al molibdeno316 L (Z3 CND 17-12-02)

Estado de superficie:Pulido grano 180 (según NF E 05-015), de aspereza media Ra:0,25 a 0,35 µm compatible con las exigencias dedescontaminación alimenticia de las superficies

Resistencia a los agentes químicos:Excelente resistencia a la corrosión en los medios naturales(atmósferas rurales y urbanas)Resistencia elevada ante los ácidos acéticos, cítricos, lácticos

304 L: resistencia limitada en presencia de cloruros (borde de mar),solventes tratados y algunos ácidos diluidos: clorhídrico, sulfúrico.Algunas reservas sobre algunos usos agroalimentarios (vinos, mostaza)y en caso de lavado repetido al hipoclorito de sodio (agua de lejía)

316 L: excelente resistencia en todos los medios alimentarios y ennumerosos medios químicos ácidos: fosfóricos, orgánicos, sulfúricospuros, nítricos... Buena resistencia en presencia moderada de clorurosy derivados de cloruros en concentración limitada.

Propiedades del poliéster con de fibra de vidrio de los envolventes Marina

Resina de poliéster pre impregnado de fibra de vidrio

Características mecánicas:Resistencia elevada a los choques IK 10 según NF EN 50102Gran estabilidad dimensionalResistencia a los agentes químicosMuy buena resistencia a las soluciones salinasBuena resistencia a los solventes alcoholes e hidrocarburos alifáticosBuena resistencia a los ácidos no oxidantes (acético, cítrico, úrico...)Resistencia limitada a los ácidos oxidantes (nítricos, perclóricos, sulfúricos, fluorhídricos...)Resistencia limitada a los solventes tratados, a las cetonas y a las basesResistencia a la temperatura: -40°C a +85°C en continuo (+ 100°C en punta)Resistencia al fuego: 960°C con auto extinción < 5 s según CEI 60695-2-1

Casco sobre la puerta, recubrimiento total enparte superior y canales sobre todas lasaperturas (puertas y los paneles) permitengarantizar el IP 66 sobre los armarios Altis Inox


158


Exterior marino

Exterior rural

Exterior industrialy urbano s/refugio

Exterior rurals/refugio

Interior húmedoy agresivo

Envolventes de distribucióncon plastrón

La clasificación de los diferentes medios ambientes propuestos en el cuadro de arriba se puede simplificarcon 3 niveles para las instalaciones interiores, 2 niveles para las instalaciones bajo refugio y 3 niveles para lasinstalaciones exteriores.Si son necesarias condiciones más especiales, podrá ver la norma CEI 60721-3-3, "Utilización de puesto fijoprotegido contra las inclemencias", que contempla 8 niveles de 3K1 (locales cerrados climatizados entemperatura y humedad) hasta 3K8 (locales abiertos, sin control, sujetos a nieve y a lluvia).Para las instalaciones no protegidas contra las inclemencias, la norma CEI 60721-3-4 contempla 5 niveles de4K1 a 4K4L.Estas clasificaciones se completan con condiciones complementarias: B (biológicas), C (químicas), S y M(mecánicas).

Con puerta y junta de estanqueidadCon Kit de estanqueidadAconsejado usar con techoPosibilidad versión 316 L para exposiciónextrema, o agente agresivo especial

12

3

4

Interior húmedo

Interior seco

Envolvente Legrand Cajas Plexo

Exterior industrialy urbano

XL 100 XL 135/195

2

1

2

XL 400/600

2

XL -A 250 XL - A400/600/800

Elección de los envolventes

159

I.C.5 / REGLAS DE CONSTRUCCIÓNNORMAS DE CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

Envolventes que pueden recibirmarcos modulares con plastrón

Envolventes universales sinplastrón

La confección y el armadode los envolventes

4

Fabricación del acero y elpoliéster

Aunque está simplificada por numerososaccesorios (fijaciones murales, sobrepostes, sobre zócalos...) y por el servicio"Legrand" a la medida (colores,perforaciones, pre equipamientos,montajes...) el armado de las calotas,cajas y armarios requiere en la mayoríade los casos un trabajo de adaptación:- para la instalación misma de los equiposprotegidos en el envolvente (perforación,recortes, aducciones de los cables,desgloses...)- para la implantación y la fijación in situ(pared, poste, pórtico, pasarela...)- para las condiciones exactas del medioambiente (exposición, refugio, pro-yecciones, exigencias de higiene...).

Las precauciones que deben tomarseserán diferentes en función del material,pero se puede afirmar que todo trabajode fabricación debe ir seguido de unarestauración de la protección si elenvolvente está destinado instalarse en

una atmósfera diferente a interior seco.Se utilizan generalmente herramientasconvencionales:- los taladros y perforaciones en acerorápido para los agujeros de pequeñosdiámetros (≤ 13 mm.), destinados a lafijación por tornillo, remachado metal oplástico, paso de los comandos delaparato...- Sacabocados (tipo greenlee®) seutilizan mucho para los diámetros y lasluces (de alrededor de 15 a 60 mm)destinados a la fijación de las prensaestopas, de las unidades de mando(botones) y señalización (indicadores) delas caras de los distintos aparatos(contadores, teclado...)- la sierra de corte vertical o la cortadorapara los grandes recortes (desglose,caras de automatismos, aparatos depotencia, consolas de programación,controladotes diversos...)

Cajas Atlantic Cajas Marina AtlisMonobloc

AtlisEnsamblable

Altis InoxensamblableMarina Altis Inox

monobloc

3 4

4 3

4 4

Cajas AtlanticInox

3

de las condiciones de agresividad del medio

160


Retoque manual de los bordes de chapa aldescubierto: recomendada para una utilizaciónposterior en medio húmedo o corrosivo

Recorte neto, ausencia de accidentes,conservación del recubrimiento,aunque es una evidencia, la calidad deltrabajo está vinculada a la calidad delas herramientas y a su afilado.Evitar el trabajo con la cortadora deángulo que quema la pintura, destruyelos tratamientos de superficie y generalimaduras que se convierten en fuentesde corrosión y defectos.

Perforación con sacabocadosGreenlee®

Recorte de una caja Atlanticcon la sierra de corte verticalcon protección previa porpegamento

Recorte de una cajaMarina con diamante

Las operaciones de fabricación descubren elmetal que se recomienda proteger si el envolventedebe someterse a la humedad y posteriormentea condiciones agresivas.Los tornillos y los roscados pueden ser protegidospor una gota de "freno-red" que permitirá a lavez protección, firmeza y estanqueidad.Los bordes de chapa recortada (salvo inox)pueden protegerse con un retoque con bombade pintura o mejor con una aplicación de pinturaantioxidante.

Recorte de una caja Marinacon sierra- campana

161

I.C.5 / REGLAS DE LA FABRICACIÓNNORMAS DE LA CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

El trabajo del Inox

Ideas recibidas: atención

El imán no se pega: es un buen inox!...Efectivamente los aceros inox auténticos son a-magnéticos y figuran entrelos más resistentes a la corrosión, pero los martilleos locales (plegado,estampado) pueden suprimir esta característica sin que la resistencia seamodificada. Sucede lo mismo con algunos aceros ferrosos, que aunquemagnéticos, tienen elevadas propiedades anti corrosión : tubos de escape,conductos...

Las virutas de corte son fuentes de corrosión pero pueden tambiéncrear defectos en los aparatos.El polvo generado por el trabajo del poliéster es irritante para lasvías respiratorias.En todos los casos, es necesario prever una eliminación aseada de losresiduos de corte por aspiración.

El acero inoxidable es muy sensible a lapresencia de partículas ferrosas quecontaminan su superficie. Éstas puedentener varios orígenes: herramientas decorte que sirven para el acero, amoladoa proximidad, operaciones de soldadurano descontaminadas... e inclusosimplemente ponerlo sobre una máquina.¡Da la impresión que el acero inoxidablese va a oxidar!El trabajo del acero inoxidable,perforación, recorte y el mismo plegadosólo debe hacerse con herramientasreservadas para este uso. La utilizaciónde prensa metálica que no sea inox debeprohibirse y preferir el cepillo de nylon.La incrustación de la partícula ferrosa enel inox es difícilmente evitable: por tanto,es necesaria una operación dedescontaminación. Se efectúa por lavadoo si es posible por remojo en ácido nítricodiluido al 50 %. El ácido nítrico espeligroso, en especial, por su riesgo deexplosión con numerosas sustancias.

Pastas desoxidantes estables, listas parasu empleo, son utilizables para laspequeñas superficies pero la mejorpráctica pasa por la precaución.

Trabajo del inox conla cortadora

Inox oxidado porcontaminación

Las cajas Atlantic Inox sesuministran, libres de todacontaminación ferrosa. Serealizan en talleres reser-vados con herramientasdedicadas. Las soldaduras sedescontaminan y las super-ficies internas se limpian conmicro esferas de vidrio.Posibles rastros de herrum-bre deberían buscarse en lasoperaciones después dedesembalar...

+

162


La instalación en salas lim-pias y en los locales conmedio ambiente controlado

Bajo el término de salas limpias seagrupan genéricamente locales distintoscomo:- salas blancas- salas de contaminación controlada- salas de empolvamiento controlado- salas micro biológicamente controladas.Estas salas están destinadas a permitirdistintas actividades tales como la microelectrónica, la química fina, lafabricación de par tes para laaeronáutica, para la espacial, la micromecánica.Las actividades agroalimentarias(cocinas, industrias lácteas, restauracióncolectiva....) requieren también, porsupuesto, salas limpias así como lafarmacia (fabricación de losmedicamentos, cosmetología...) o lamedicina (salas de operaciones,oftalmología...)En función de las actividades, lasexigencias se referirán, a conceptos derenovación de aire (difusión, barrido,producción), polvo y partículas admisibles(número y tamaño por volumen), calidadbacteriológica, empolvamiento de lassuperficies (salas blancas) y de la higieneen la utilización (sector agroalimentario).La naturaleza misma de los materialesempleados, su estado de superficie y susformas son esenciales para evitar lasretenciones y acumulaciones y facilitar lalimpieza

En todos los casos, procederá refiriéndose a los textos aplicables para la instalación estudiada, entre los cualesse puede citar:- NF EN ISO 14644: "salas propias y medio ambiente controlado aparente"- NFU 60-010: "normas de construcción para garantizar la higiene en la utilización"- NFS 90-351: "procedimientos de control y recepción de las salas de operaciones"

El ultra limpieza: salas blancas para el control de los microprocesadores

Las instalaciones eléctricas o los equipos eléctricos de máquinas queestán en las zonas de repercusiones y posteriormente en las zonasalimentarias deben respetar las reglas de fabricación e higiene aplicadasen los materiales agroalimentarios (norma internacional NFU 60-010):- todas las superficies deben ser fácilmente accesibles- los elementos cuya limpieza requieren desmontaje deben retirarsefácilmente y sin herramienta- las superficies no deben presentar asperezas y su estado debe ser almenos igual a N8 (Ra = 3,2 µm) según norma internacional NFE 05-051(Rugotest visotactil).- la continuidad de las superficies, los ángulos interiores, los montajes ylos ajustes deben tratarse para evitar toda retención que sea difícil delimpiar- los tornillos con impresiones huecas (torx, cruciformes...) debenevitarse- para las máquinas colocadas en el suelo y no movibles, una junta deestanqueidad debe evitar toda infiltración entre los zócalos fijos y elsuelo.

163

I.C.5 / REGLAS DE LA FABRICACIÓNNORMAS DE LA CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

La supervisión interna de lasenvolventes

La puesta bajo presión permanente delvolumen interno de las envolventespermite oponerse a la penetración delaire ambiente cuando éste está muycontaminado, corrosivo o cargado depolvo.La presurización puede ser realizada poraire comprimido y aflojado paraenvolventes pequeñas, pero es una fuentecostosa y cuya producción permanecelimitada.Será necesario tener muy en cuenta quefugas permanentes son inevitables: sedeben a los distintos montajes, a lasjuntas, a las fijaciones, a las entradas deconductores, a los indicadores ycomandos, y son globalmenteproporcionales a las dimensiones

Cajas Atlantic Inox,armarios monobloques yensamblables Altis Aceroinoxidable (a pedido):Una gama completa deenvolventes concebidospara responder a lasdificultades de higiene delsector agroalimentario

La presión interna puede medirse con un manómetro a escala adaptada otambién más fácilmente con un tubo de agua (eventualmente coloreada).La presión interna en el envolvente tiene por valor la diferencia de alturaentre las columnas de agua interior y exterior con la equivalencia siguiente: 1 mbar = 10mm de agua = 100 PA (Pascales)Una presurización habitual de 3 mbar corresponde pues a un DP de 30 mmde agua

Para cualquier instalación de envolventes a presión, es necesario precisarel objetivo y las características que se necesitan ante los agentes técnicosLegrand con el fin de tomar disposiciones constructivas específicas si esnecesario.

EnvolventesProducción/volumen del

envolvente

Cajas Atlantic

Cajas Marinas

Armarios monobloques1 puerta Atltis (estándar o inox)

10 m3/h/m3

no presurizables

Armarios monobloques1 puerta Atltis (estándar o inox)

10 m3/h/m3

25 m3/h/m3

paso estanco(prensa estopas)

exterior interior

∆P

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El repintado de losenvolventes

Por criterios de adaptación estética opara la necesidad de proteccióncomplementaria para medios bienespecíficos, puede ser necesario aplicaruna o varias capas suplementarias sobrelos envolventes metálicos o plásticos. Tressoluciones son posibles pero no daninevitablemente los mismos resultados.

- El repintado directo:Como consecuencia de sus elevadaspropiedades de resistencia de superficiey de anti suciedad, el acabado poliésterRAL 7032 es difíci l de pintardirectamente.Sólo las pinturas de poliuretanos bicompuestos para aplicaciones aautomóviles o industriales permiten unarecaudación directa después dedesglaseado ligero con papel abrasivoal agua (grano 240 a 400). En lapráctica, estas pinturas son aplicablessolamente con pistola. El repintadodirecto de las cajas Marina (poliésterSMC) tiene las mismas dificultades.

- El repintado con una capa intermedia:También nombrada "apresto" o"impresión" se engancha directamentesobre las bases de los envolventes(pintura poliéster, poliéster SMC) y permitela adherencia de las pinturas (o sistemasde pintura) más corrientes: caucho yderivados tratados o isómeros, aceites,alkyde, alkydes modificados (uret, epoxi),poliuretanos, epóxicos, poliéster.

- El repintado sobre apresto en fábrica:A pedido, los envolventes Atlantic y Altispueden suministrarse con una capaanticorrosión gris claramente RAL 7035mate especialmente elaborada paraproporcionar una excelente protección yuna base de enganche que permita todaslas posibilidades de acabado: decelulosa y derivados, de acrílico ymetacrílicos, caucho y derivados, aceitesmodificados, alhydes cortos y medios enaceite, alkydes modificados (epoxi, uret,si l icona), poliuretanos, epóxicos,poliéster, silicona, silicona modificada.

El recubrimiento por pinturas"display", alkydes glicero-ftálicos y dispersionesacuosas (vinílicos o deacrílico) no son aconsejables.El apresto de fábrica permitela aplicación de los sistemasde pintura homologados"Puentes y calzadas","Marina nacional", FED,SNCF...)

Legrand propone un "aprestopara pintura al modo" quepermite un excelente engan-che de todos los tipos depinturas sobre todos losenvolventes incluido inox.

180 colores RAL disponiblesA PEDIDO para personalizar los envolventes Atlantic y Altis con unacalidad y resultados idénticos al color básico RAL 7032

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I.C.5 / REGLAS DE CONSTRUCCIÓNNORMAS DE LA CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

La fijación de los envolventesy de los equipos

Los dispositivos de fijación debengarantizar la interfaz entre el apoyo y elproducto soportado: deben resistir a lasdificultades mecánicas (choques,vibraciones, movimientos, carga...definidos en el capítulo I.B.2 § 4 a 7) ya la vez garantizar la durabilidad delapoyo.Si estas dificultades parecen naturales yhabituales, de hecho son ampliadasampliamente por varios factores queconstituyen todos los ingredientes paradesencadenar fenómenos de corrosiónquímica o electrolítica:- los materiales de apoyos son muydistintos: madera, cemento, yeso, hierro,inox, aluminio- las fijaciones son zonas de contactoeléctrico y continuidad de potencial- las zonas de fijación pueden crearretenciones localizadas- finalmente las operaciones de montajepueden haber dañado los tratamientos,en particular, sobre los tornillos y lasaristas vivas.

Los zócalos de armarios sufren a menudo choques (pies, carros de manejomecánico) a los cuales se añaden las operaciones de mantenimiento delos suelos (barridos, lavado al chorro) que son tantos factores dedegradación repetitivos.Para una resistencia óptima los zócalos de los armarios Altis se realizanen acero galvanizado pintado. Para condiciones extremas, es posible subirlos armarios RAL 7032 sobre los zócalos Altis inox. Todos los zócalospueden ser atados al suelo por pasadores sellados, directamente o pormedio de las fijaciones desplazadas Ref. 34 549.

Las patas de fijación para cajas

- Ref. 364.01: Zamak pintado poliéster RAL 7032 con embellecedor determinación para las cajas Atlantic sirve para todos los medios- Ref. 634.04: Chapa de acero recortada tratada Dacromet para lasaplicaciones interiores y exteriores bajo refugio- Ref. 364.02 y 364.05: Poliamida cargado con fibra de vidrio para las cajasMarina- Ref. 364.06: acero inoxidable para cajas Atlantic Inox (también puedenutilizarse sobre las cajas Atlantic).

Evitar el empleo de patas defijación inox en los soportesen aluminio (par galvánico).Para éstos preferir laspatas en Zamak Ref. 364.01o en material aislante Ref.364 02/05.

Patas de fijación Ref. 364.01:resistencia a la corrosión muyelevada y aislamiento galvánicopermiten su uso universal

Los kits de fijación sobre poste Ref. 36446/49 (a pedido) están formados por dostransversales en acero galvanizado fijadospor encintado con un fleje inox.La herramienta Ref. 364.45 permite unasujeción eficaz y adaptada

16 mmØ max 14 mm

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La instalación bajo tejado, refugio y techoen los lugares muy expuestos a la lluvia(terrazas de edificios, paredes que dana los vientos dominantes, regiones confuertes precipitaciones...) una protecciónsobre los envolventes aportará unagarantía complementaria significativacontra las penetraciones de agua

La instalación bajo tejado,refugio y techo

La acumulación de distintosresiduos (hojas, insectos...) yla permanencia de aguaestancada en los bordes delas puertas pueden, con eltiempo, comprometer laestanqueidad por capila-ridad.Cuando un mantenimientoregular no es posible oprevisto, se recomendará ladisposición de un techo.

Las variaciones importantes detemperatura exterior implican inexo-rablemente fenómenos de ciclos deevaporación/condensación, las canti-dades de agua acumuladas dentro delos envolventes pueden convertirse enconsiderables y causar fallas eléctricas(véase página 170) además de lasdegradaciones por la corrosión.Sistemas de des-humidificación y, enparticular, las resistencias de calefacciónlimitan ampliamente este fenómeno.

La prevención de la humedaddentro de los envolventes

Las cajas Atlantic y los armariosmonobloques pueden equiparse detechos hechos referencia. El cuadro deelección de la página 157 aconseja eluso (nota l) para las exposiciones másdifíciles.Tener en cuenta también que laedificación de refugios o tejados contrala lluvia permiten la utilización exteriorde los armarios ensamblables XL-A y Altis.

El desbordamiento (d) del tejado deberácalcularse de tal modo que el agua noesté precipitando sobre la envolvente.Deberá considerarse un ángulo mínimode 60° bajo el viento.

En atmósfera tropical húmeda (llamada también ecuatorial), laprevención de los riesgos vinculados a la humedad será esencial:instalación bajo refugio, desglose y desecación del aire interno, engrasede las bisagras y cerraduras, estanqueidad perfecta de las entradas deconductores serán la norma.

Un agujero de drenaje de los condensados puede arreglarse en la parteinferior de los envolventes. Las cajas Atlantic poseen un agujero conun obturador que debe retirarse. Se taladrarán las cajas Marina y deAcero Inox. Aireadores ref 365 78/79 permiten la puesta en la presiónatmosférica del interior del envolvente conservando al mismo tiempoel índice de protección

Ø 31 30

23 12

29

15

50

Ø 54 40

75

d

60°

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I.C.5 / REGLAS DE CONSTRUCCIÓNNORMAS DE CONCEPCIÓN Y ELECCIÓN DE LOS ENVOLVENTES EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES

La reparación de las superfi-cies dañadas o accidentadas

Es evidente, mientras más rápido se hagala reparación, más se limitará lapropagación de los daños. Un proverbiode sensatez que se aplica igual a losenvolventes pintados que a los que sonde poliéster. Toda saltadura de pintura,raya o choque profundo que descubre elmetal subyacente corre el riesgo, ademásdel daño estético, de dar nacimiento aun lugar de corrosión y a largo plazo auna propagación más o menosimportante.Las superficies dañadas serán raspadasy se retirará toda la pintura no adherente.Se hará una aplicación primaria anti-corrosión (a base de cinc o aluminio)antes del retoque con una pintura determinación. Si los daños son importantesy la chapa de acero es atacada por elóxido, deberá hacerse un pulimientoamplio de la superficie antes de lapintura.

La durabilidad de los equipamientos pasa por su vigilancia y sumantenimiento. Los ataques accidentales no forman parte de lascondiciones de garantía (véase página 105). De ahí la importancia deponer remedio lo antes posible para no comprometer la durabilidad dela obra o de los equipos

Los aerosoles para retoque RAL 9002, RAL 7032...permiten la reparación de pequeñas superficiesdañadas. No tienen cualidades antioxidantes.Los solventes de los aerosoles son especialmentepotentes (de celulosa). Si es necesario, se aplicaránalgunas capas primarias específicas anti corrosión.

Los ataques del poliéster cargado con fibra de vidrio de los envolventesMarina deben también repararse cuanto antes.El desgarramiento de la capa de superficie descubre la matriz y lasfibras de vidrio; éstas son higroscópicas y la humedad entra en lamateria que corre el riesgo de deteriorarse más y más. Resinas dereparación para automóvil (tipo Sintofer) pueden utilizarse. En casonecesario un poco de pintura en la parte alcanzada podrá hacerse.

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Las situaciones en el origen de incendios eléctricos se conocen:deficiencia, mala utilización, malevolencia, o incluso causasextranjeras. Pero no es necesario hacer la amalgama entre lasfuentes representadas por los aparatos receptores yconsumidores (calefacción, motores, alumbrado, máquinas...)y aquéllas constituidas por los elementos fijos de la instalación(cajas, canalizaciones, equipos...).Los segundos se supervisan un poco o no se supervisan.Generalmente se les oculta o son inaccesibles. El aspiradorque humea, se ve y se desconecta, pero ¿ la caja en el armarioo los cables en el techo?En cuanto se inicie, la gravedad del siniestro dependerá decondiciones externas al material que habrá sido la causa:cantidad y naturaleza de materiales próximos que podránalimentar al fuego y propagarlo, medios de detección, deconfinamiento, de extinción y condiciones de alerta y deevacuación.

Si es capital limitar el riesgo de incendio en lafuente, es también esencial controlar lasconsecuencias próximas cuanto antes.

Primera evidencia, los materiales deben funcionar en lascondiciones para las cuales están previstos; el cumplimientode condiciones ambientes normales es imprescindible.La temperatura es la causa principal de envejecimiento de losmateriales y de los aislantes, de los conductores, de loscontactos, de las conexiones...Los materiales para uso doméstico y similares están previstosgeneralmente para una temperatura ambiente de 30°C; losmateriales industriales lo están para 40°C.Excepto materiales específicos, eso significa que más allá deestas condiciones el riesgo de falla aumenta y también el deincendio.

¿Qué ambiente?

Si la temperatura del local o el lugar deinstalación debe por supuesto considerarse, esnecesario sobre todo asegurarse de la del microambiente que constituyen volúmenes cerradoscomo los armarios, las cajas, las canalizaciones,los conductos, los envolventes técnicos, losclósets, los techos... sin olvidar la influencia de laproximidad de fuentes de calor como radiadores,máquinas, conduits... Por lo tanto, la temperaturaambiente que debe considerarse es la delvolumen reducido en el cual se sitúan losaparatos.

Las dimensiones de las canalizaciones deben calcularse segúnlas normativas (véase sección II A). Deben aplicarse loscoeficientes reductores determinados por las condiciones deinstalación, los grupos de conductores, la temperatura ambiente.La naturaleza de los aislantes debe adaptarse a las condicionesambiente: temperatura y también distintas agresiones,mecánicas, químicas... (ver página 566).Los aparatos deben elegirse para el uso previsto, deben ajustarsea las normas que les son aplicables y deben instalarse en lascondiciones que corresponden (posición, protección...). Losaparatos de protección (fusibles, disyuntores...), los de conexión(bornes), de conmutación (interruptores, contactores...) poseencurvas de ruptura en función de la temperatura ambiente(derating) que son imprescindibles de respetar. Son dadas porlos fabricantes.Los envolventes deben ser de dimensiones suficientes respectoa la potencia instalada y a los materiales incorporados. Enefecto, la temperatura de funcionamiento de estos últimosdepende en gran parte de la capacidad de disipación de losenvolventes que los protegen (véase capítulo II.E.3 "la estimacióndel balance térmico").

Las condiciones de funcionamiento1

Ambiente, micro ambiente,temperatura ambiente

Canalizaciones, aparatos, envolventes

PRECAUCIONES DESTINADAS A MINIMIZAR LOS RIESGOSY LAS CONSECUENCIAS DE UN INCENDIO

5

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I.C.5 / REGLAS DE CONSTRUCCIÓN

Humedad, factores de degradación química,corrosión

Los locales técnicos que contienen fuentes importantes de calor(transformadores, tableros de potencia) deben ser ventiladosampliamente es decir enfriados o climatizados si lastemperaturas son extremas . Los armarios, los extractores, losenvolventes técnicos, y todos los espacios cerrados debenpropiciar las mismas precauciones. Atención, la ventilación delos locales eléctricos no debe disminuir los cortafuegos de lasparedes cuando éstos son exigidos. Según sea el caso, válvulascortafuegos serán necesarias.

La tendencia a la reducción de los volúmenes implicaun confinamiento de los materiales eléctricos queaumenta la temperatura de su micro ambiente ydeteriora sus condiciones de funcionamiento.Es indispensable una ventilación correcta paralimitar la temperatura y para evitar los efectosdañinos de la humedad.Si es necesario, dispositivos suplementarios debeninstalarse: ventiladores, climatizadores, torretas deextracción... Entonces se aconseja que esténcontrolados y supervisados con un reporte delestado de funcionamiento.

Los perjuicios debidos a la humedad pueden ser de ordenmecánicos, químicos y eléctricos. Son, a la vez, materialesaislantes y materiales conductores: variaciones dimensionales,reblandecimiento o debilitamiento, favorecimiento de lacorrosión, de la flora y de un punto de vista eléctrico, disminuciónde las resistencias de aislamiento superficiales (condensación,absorción, escurrimiento) o transversales (absorción, difusión).Estos fenómenos empujados hasta sus límites, o combinadoscon contaminaciones o con depósitos en superficie, puedenimplicar distensiones dieléctricas e iniciar un cortocircuito condesarrollo de un arco y sus consecuencias.Pero pueden también desarrollarse mucho más lenta einsidiosamente favoreciendo la circulación de una corriente dedefecto muy escasa (se habla entonces de descargas parciales)que circula recalentando localmente el material aislante queprogresivamente se deteriora, libera gases "de destilación" ypuede terminar inflamándose espontáneamente.

El seguimiento de los valores de aislamiento de lasinstalaciones (ver páginas 50 y 644) y la protecciónpor dispositivos diferenciales de sensibilidadmedia (300 mA) o de alta sensibilidad (30 mA)permite la detección de corrientes de defecto entrepartes activas y masas (pero no entre partesactivas) y participa en la prevención del riesgo deincendio.

Ventilación delocales eléctricos

PRECAUCIONES DESTINADAS A MINIMIZAR LOS RIESGOS Y LAS CONSECUENCIAS DE UN INCENDIO

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Causas eléctricas de fallas2

La humedad actúa sobre los materiales segúnvarios métodos a menudo combinados osimultáneos.La condensación, que es la precipitación de vaporde agua sobre una superficie cuya temperaturaes inferior a la del punto de rocío del aireambiente; el agua pasa entonces del estadogaseoso al estado líquido (véase página 72).La absorción, que se caracteriza por laacumulación de moléculas de agua en unmaterial. Este proceso en general es aceleradopor la temperatura, se desarrollacontinuamente hasta su estabilización.La adsorción, que designa un fenómeno deadherencia de las moléculas de vapor de aguasobre una superficie de temperatura superior alpunto de rocío. Está vinculada a la naturaleza yal estado mismo de esta superficie.La difusión, causada por diferencias de presiónparciales causan apuros en los materiales.Por último, el escurrimiento, que a escalamacroscópica, es el desplazamiento delas moléculas de agua a través de rajaduras,porosidades o grietas. Además de lasprecipitaciones directas, la condensación es lafuente principal.

Que se sitúen ya sea dentro de los aparatos, en su conexión(bornes) o en las conexiones de la instalación, los maloscontactos pueden tener distintos orígenes: la corrosión, ladeformación de los materiales, el envejecimiento, y elaflojamiento...En la práctica, es la sinergia de estos distintos elementos, causay consecuencia a la vez, la que consigue la situaciónpotencialmente peligrosa de malos contactos.En el mejor de los casos, la continuidad eléctrica se para, enel peor de los casos el calentamiento aumenta poco a pocohasta el arrebato térmico, la ignición espontánea de losmateriales aislantes, la propagación a los elementos vecinos...e incluso el incendio.

Los malos contactos

Los malos contactos representan la causa másperniciosa de incendio de origen eléctrico. Suevolución puede ser muy larga y pasarcompletamente inadvertida.

En los conjuntos de distribución la accesibilidad directa, odespués del desmontaje de elementos, sigue siendo posible yacciones de vigilancia (termografía, detección) o mantenimiento(re apriete, cambio de las partes) pueden efectuarseregularmente.El capítulo III.E.2 recuerda también algunas precauciones parala conexión de los conductores.Estas facilidades son mucho menos verdaderas en lasinstalaciones fijas que se ocultan completamente.Es la razón por la cual los conductores no deben tener ningunaderivación ni conexión cuando estos atraviesan muros, paredes,entretecho, vacíos de construcción o lugares donde no hayacceso (NF C 15-100 (Francia), capítulo 526). Se aceptasólo el caso de las conexiones enterradas, las uniones selladasy las conexiones de sistemas de calefacción por cielo o porpiso.

La humedad también favorece los fenómenos de corrosión delos metales, de los elementos conductores y conexiones. Ladegradación es física y mecánica pero también eléctrica: lasresistencias de los contactos pueden, en particular, aumentarhasta valores que generan calentamientos inadmisibles.Con ésta hipótesis, la vigilancia por termografía infrarroja esun medio de prevención interesante que permite la detecciónde los "puntos calientes".

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I.C.5 / REGLAS DE CONSTRUCCIÓNPRECAUCIONES DESTINADAS A MINIMIZAR LOS RIESGOS Y LAS CONSECUENCIAS DE UN INCENDIO

La sobrecarga de los conductores

La fiabilidad de las conexiones pasa sobre todo por el respetode las secciones, de la naturaleza de los conductores y corrientesadmisibles, y por una preparación y una puesta en marchacorrectas. Se recomienda expresamente la aplicación de lospares de sujeción. (Ver cuadros página 649).

La aplicación de los pares preconizados permite una sujeción óptimade las conexiones.Atención con los olvidos, es el riesgo principal.Se recomienda un marcado sistemático para imaginar un posibleaflojamiento pero sobre todo para certificar la sujeción.

Distribución homogénea de la temperatura sobre unrepartidor Ref. 374.00 de 250 A

Se ve que las barrasflexibles de conexiónganarían al espaciarse

El cliché foto testigo permiteidentificar sin ambigüedad elsitio o el producto comprobado

Una sujeción excesiva de las conexiones así comosu estrechamiento sistemático y periódico correel riesgo de implicar un aplastamiento de losconductores, su reducción de sección, el corte deunos pocos, e incluso la ruptura del conductor.En el borne, sujeciones repetidas puedentraducirse por deformaciones debido al rebalsedel límite elástico de los materiales y de caídasde presión de contacto.

Se traduce en su recalentamiento con riesgos inevitables dedegradación de los aislantes, o incluso de fusión, cortocircuitoe ignición.

La termografía infrarroja: una prueba simple que permite porejemplo detectar un calentamiento anormal de una bobina deun transformador debido a un desequilibrio de las cargas.

La prevención de los malos contactos pasa hoy por unplanteamiento más específico que se basa en la termografíainfrarroja. Limita la intervención sólo a las conexiones cuyatemperatura es demasiado elevada.

El calentamiento de los conductores está vinculadoal efecto Joule. Crece con el cuadrado de laintensidad (P = RI2t). Por ejemplo, una sobrecargadel 20% (que se podría considerar limitada) implicauna subida de temperatura del ¡45%!

Visualización dela temperatura delas conexiones deun DMX de 3200 A

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La sobrecarga del neutro

Los dispositivos de protección deben ser elegidos , calculadosy dimensionados para no sobrepasar la corriente admisible Izde la canalización protegida.Atención, la protección por fusible implica una reducción delvalor Iz (véase capítulo II.A.1).Los ajustes Ir (x In) de los disyuntores regulables debenimperativamente colocarse en función de la intensidadadmisible. Si no se puede, se recomienda calcular lasdimensiones de la canalización protegida en función del ajustemáximo (correspondiente a la intensidad nominal del aparato).Atención también al ajuste del neutro: posición N/2 en casode neutro reducido Ir/2.

Sin desmontaje de los plastrones, el infrarrojo no permitecomprobar los cableados y las conexiones. No obstantepermite detectar muy rápidamente un aparato defectuoso osimplemente sobrecargado.

Cuando medidas de «no-protección» contra las sobrecargasson aplicadas (continuidad de servicio o seguridad), lascanalizaciones deben ser dimensionadas para la corrientemáxima de sobrecarga posible (rotor de motor bloqueado,corriente de llamada permanente...)Si, para receptores dedicados, algunos circuitos son objeto deuna «exención de protección» contra las sobrecargas, serecomienda definirlos para que no estén modificados o esténderivados sin precauciones.La disposición de conductores en paralelo puede implicar unadistribución desigual de las corrientes si las disposicionesrecomendadas no son aplicadas (véase capítulo III.E.2) ygenerar la sobrecarga de algunos conductores en detrimentode otros. Una medida in situ (pinza amperimétrica) es en todoslos casos recomendada para conocer la distribución exacta.

La cámara infrarroja ofrece una visualizacióntérmica muy rápida de un sistema de dimensionesmedia o importante que implican distintoscomponentes sin instalación de sondas y sincontacto. Indudablemente es una herramienta dediagnóstico rápida para la búsqueda de fallas enmúltiples aplicaciones. Pero atención, lafiabilidad de los resultados depende ampliamentede la pertinencia de los datos (desmontaje de laspantallas, mantenimiento de las condicionesnormales de régimen térmico) y de la calidad deanálisis de los resultados (el valor indicadodepende de la emisión de las superficies).Por esta razón, habrá mucho interés en hacerclichés periódicos, para evaluar la evolución enel tiempo, y para cuantificar las divergencias detemperatura. Por otra parte, se recomiendamucho efectuar una campaña de mediciones, dereferencia, en el estado nuevo de la instalación.

La ruptura del neutro representa el riesgoindirecto de incendio por las consecuencias queella implica en el receptor que se encuentraabastecido bajo una tensión mucho más elevada(ver página 266).

Ante el riesgo de sobrecarga del neutro por corrientes armónicas(en particular, rango 3 y sus múltiplos), se recomienda efectuarla medición en cuanto se sospeche su presencia (cargas nolineales: ver página 22).

La medida de los armónicos esmuy fácil de realizar con losaparatos actuales.No es necesario desmontar niinterrumpir . Cada circuitopuede ser testeadoindividualmente. Se cuantificacada fila de armónico en valorabsoluto (en A) y en valorrelativo (en %)

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Los cortocircuitos

El rayo y la sobre tensiones

Llegadas de lo cables a las envolventes

NF C 15-100 (Francia) parte 524.2: Si el porcentajede armónicos de rango 3 y múltiplos de 3 se incluyeentre 15 y 33% en corriente, la reducción de lasección del neutro debe entonces estar prohibida.Un sobredimensionado hasta puede ser necesariosi este porcentaje es superior a 33%.

Las normas de protección de las canalizaciones contra loscortocircuitos se describen en el capítulo II.A.3.Al nivel de instalación, es importante por supuesto garantizarque por una parte:- en las condiciones de cortocircuito máximo, los valores de lasexigencias térmicas limitadas por las protecciones sean en todoslos casos inferiores a los valores admisibles por los conductores- y por otra parte que los valores más débiles de cortocircuitosen el extremo de la línea hagan funcionar bien las proteccionesen un tiempo compatible con la exigencia térmica admisiblepor los conductores.Al nivel mismo de los conjuntos y tableros de distribución, laprotección contra los cortocircuitos está incluida por supuestoen la elección de los aparatos de protección y también lasprecauciones tomadas en términos de cableado, de disposiciónde los aparatos, de robustez de las fijaciones y montajes, deaislante, de alejamiento por el montaje...

Súbitos, imprevisibles y peligrosos, los cor-tocircuitos dentro de los conjuntos se revelan amenudo muy destructivos debido a la potenciadisponible a menudo muy elevada en la cabeza dela instalación (Icc supuesto). La densidad de losmateriales y partes bajo tensión favorecen elataque progresivamente: cables arrancados queentran en contacto con las masas, fusión de losaislantes, barras torcidas, arcos que avanzan,efectos de respiración, chorros de materia enfusión...

Los suministros de cables en los armarios constituyen a la vezentradas susceptibles de transmitir el fuego al armario (fuegoexterno) o de propagarlo al medio ambiente (fuego interno).

Los cables están muy raramente en la fuente misma del incendio.Para ello, sería necesario que estén sobrecargados hasta elpunto hacer fundir su aislante y de encender materiales próximoso más aún, que estén en cortocircuito a raíz de un dañomecánico. En cambio, los cables y las canalizaciones puedenampliamente participar en la propagación del fuego si no setoman algunas precauciones constructivas. Avanzando en loslocales, los límites máximos o los envolventes técnicos, al cruzarlas divisiones, el cable se favorece de la contribución del aire,forma posibles chimeneas para los gases y humos y representauna fuente energética susceptible de causar arcos y cortocircuitossecundarios que pueden atizar la propagación del fuego.

Las sobre tensiones y las corrientes de descarga debidas alrayo pueden ser muy destructivas: distensión de los aislantes ycortocircuitos que se derivan, fusión de los conductores; losdaños del rayo son raramente benignos. Aunque en una lógicaestadística, no es obligatorio proteger las instalaciones pocoexpuestas, no es de menor importancia que la disposiciónsistemática de un pararrayos de cabeza de instalación será“un plus” en términos de prevención y protección. Y, si nuncase usa, es mejor aún...En paralelo a la instalación de pararrayos, la realización deuna red equipotencial de buena calidad, de conexiones demasas sistemáticas y de una red de tierra con influenciaadaptada al edificio (que corresponda a su superficie comoun fondo de excavación) será esencial para la limitación delas perturbaciones y para el descenso de los niveles de sobretensiones. Las modalidades de realización de las redes demasas se describen en el capítulo I.C.2 página 90 y las normasque afectan a los tableros y conjuntos página.

Las precauciones de fabricacióny cableado

3

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Circulación y disposición de las capas de cables

En la práctica, se favorecerán las entradas de cables en laparte baja de los armarios o cajas. El fuego permanecerámejor confinado en el envolvente y en caso de fuego, la zonaa nivel de suelo se expone generalmente menos.Si aducciones son necesarias en la parte alta, deberán volvera cerrarse cuidadosamente; los cables deberán ser selladospor prensaestopas o dispositivos similares (CabstopLegrand).Estas precauciones se reforzarán si el envolvente posee ala vez entradas arriba y abajo que podrían causar unaaceleración del fuego por el efecto chimenea.

Disposición de los suministros de cables en los envolventescon relación a la limitación del riesgo de propagación delfuego, desde la más favorables hasta la menos favorable

La disposición de las capas y agrupamientos de cables y delos propios cables en estas capas desempeñan un papelimportante en el desarrollo del incendio.Los cables deberán colocarse correctamente limitando sies posible los intersticios entre ellos para evitar un efecto«gavilla» que favorecería el abrasamiento.Las capas densas, apretadas y compactas son más difícilesde encender, pero como contrapartida, su disipación térmicaes menos buena, lo que puede conducir a reducir la corrienteadmisible.

Generalmente, es necesario evitar toda disposición queconstituye «chimeneas» naturales; un principio que debeaplicarse entre los propios conductores (ver dibujo anterior)pero también para las capas de cables entre ellas mismasy para las capas con los elementos circundantes (paredes,techos...).

Disposición de las capas verticales

La disposición de la capa contra la pared o paralela a lapared crea un efecto de chimenea.Es contra indicada si la distancia d no es al menos igual aL. Es preferible una disposición perpendicular

El comportamiento del fuego de las capasverticales de cables (categoría C1 nopropagadores del incendio)La comprobación de la resistencia al fuego delos cables en capas se hace según la norma CEI60 332-3 (EN 32-072) en una cabina de pruebade 4 m de altura. Los cables se fijan en unaescala vertical. Tres categorías A, B, C definenel grado de severidad según el volumen demateria orgánica puesta en juego: 7 - 3,5 - 1,5dm3 por metro de capa.La llama de un quemador se aplica en la partebaja durante 30 mn al término de los cuales laaltura de los cables quemados no debealcanzar el límite fijado en 0,4 m de la partealta de la capa.Cuando el riesgo de propagación del incendioes elevado (largos cursos verticales, torres),o que la seguridad de los establecimientos estáen juego, se recomienda utilizar cables decategoría C1.

Se recomienda colocarestas capas bajo cielo a unadistancia d1>2 L. En caso deincendio, eso evitará enparte que los cables esténen las capas de gases máscalientes.Para evitar la propagaciónde una capa a otra, serecomienda una distanciamínima d2>2L

Disposición de las capas horizontales

L

d

muromuro

d1

d2

L

175


Disposiciones consustanciales a la proximidadde las canalizaciones

Atravesar paredes

Las conducciones eléctricas no deben correr el riesgo deelevación a una temperatura nociva a causa de la proximidadde fuentes de calor (conductos de aire, agua, humo...). Encaso necesario deben interponerse pantallas

Mantener distancias suficientes para permitir unaintervención y desmontajes fáciles.Prohibir la instalación de conductores bajo los ductospropensos a condensaciones

Los cables sin halógeno

La mayoría de los cables utilizados hoy se aíslanen parte o en su totalidad con PVC (ver página 567).Estos conductores, naturalmente ignifugados porla presencia de cloro, tienen una buena resistenciaal fuego. Se les clasifica C2 generalmente (nopropagadores de la llama).Inconveniente: si caen en un fuego, liberan clorurode hidrógeno que se condensa en forma de ácidoclorhídrico, irritante y corrosivo, lo que impide suuso en algunas aplicaciones (ver página 83).La necesidad de cables clasificados C1 (de reacciónmejorada al fuego) para las capas verticales, y lade excluir el cloro, consiguió el desarrollo de cablesC1 llamados sin halógeno, cuyos ignífugos son detrihidrato de aluminio o bihidrato de magnesio.Estos cables liberan poco humo y pocos elementoscorrosivos.

Cuando cables y canalizaciones cruzan paredes, pisos,techos teniendo un grado cortafuegos que prescribe, esimprescindible que éstos encuentren su grado inicialdespués de la perforación.La obturación debe efectuarse con materiales adaptadosdel tipo cemento alta temperatura, yeso, mortero, fibramineral... se protegerán los propios cables, si es posible,sobre una distancia de 20 cm por uno y otro lado.

No utilizar espuma expansiva de poliuretano cuyaresistencia al fuego es baja.

Por principio, parar afuera e internamente la canalización.Esta última obligación puede sin embargo derogarse si lasección interior no excede 710 mm2 y si la canalización esal menos IP 33, incluida su extremo.

No existen normas precisas sobre estas disposiciones queestán incluidas en la observación de cada caso y deben sobretodo recurrir a la sensatez. Se podrá por ejemplo separarla parte potencia de la parte comando, en un mismo conjuntopor tabiques internos.

Separación, apantallado y alejamiento

Los elementos sensibles pueden ser protegidos porpantallas o encerrados en una caja específica.Deflectores metálicos o en materiales construidos puedenconcebirse para desviar las llamas o detener los humos(repercusiones de techo).Finalmente el alejamiento físico puede, si no hay espacio,constituir la mejor respuesta al riesgo de propagación. Estodebe considerarse mucho más que, el efecto de radiacióntérmica del incendio; puede encender los materialespróximos antes que las llamas mismas.

Armarios ensamblablesAltis y XL-A: una respuestaevidente en término deseparación de lasfunciones... y de los riesgos

canaleta deventilación

cables conduits

176


No confundir:

- la prueba de reacción al fuego de un material (clasificación M oEuroclasses) que cuantifica la contribución al fuego y su propagación- la prueba de resistencia de un producto (clasificación SF, PF, CF) quemide el tiempo durante el cual conserva la función que se le asigna:estabilidad, apaga llamas, cortafuego.Los resultados de estos dos conceptos no están vinculados y pueden sercontradictorios: el hierro por ejemplo se clasifica a M0 pero no resiste enestabilidad (< 1/4 h), al contrario una viga de madera clasificada M3 puedeser SF 2 h.

Ejemplo de disposiciones aplicables a la instalación de las cajas XLen locales públicos

El objetivo es aquí asegurarse de la protección contra las proyecciones de partículas incandescentes por la presencia depantallas que resisten al fuego entre las partes bajo tensión y el público. Estas pantallas pueden estar constituidas porelementos construidos o por la totalidad o parte del sobre si es de metal.Potencia ≤100 kVA ( ≤ 145 A a 400 V)Toda la gama de dotaciones XL aislantes o metálicas puede instalarse sin restricciónPotencia >100 kVA (> 145 A a 400 V) las cajas XL-A 250 (a pedido) y los armarios XL/XL-A están conformes sin otrasdisposiciones.Las cajas y armarios XL 195 responden a las exigencias asociando 2 conceptos de instalación preconizados: envolventesmetálicos y paredes construidas.Las siguientes precauciones de composición e instalación deben respetarse:

- las cajas y armarios XL 195 debenequiparse con placas metálicas Ref.092 XX o con una puerta metálicaRef. 094 XX- el fondo aislante debe instalarsecontra una pared continua construida,clasificada M0 o M1No retener instalación sobre pórtico oposte- preconizar de preferencia lainstalación de los envolventesdirectamente sobre el suelo conzócalo Ref. 093 90/81

Fijación autosoportado

- Preconizar la instalación sobre unestante metálico o construido- Preconizar, excepto instalaciónbajo límite máximo construido (amenos de 10 cm) la instalaciónsistemática de un techo metálicoRef. 093 83/86

Fijación mural

No deben utilizarse los equiposclasificados II (caras aislantes)salvo si éstos son duplicadospor paredes lateralesconstruidas (envolventeembutido en una envolturatécnica, ancho 600 porejemplo)

Clase II

A Los materiales constitutivosde los envolventes aislantesXL 100/135/195 se ajustan a laexigencia de comportamientoal fuego: hilo incandescente750°C.Todos los aparatos Legranddestinados a montarse enestas cajas (equipo Lexic,gamas DPX, DX, Vistop,repartidores, borneras,apoyos, juego de barras...) seajustan también a estaprueba.

12

3

4

5

6

7

+

7

12

6

5

12

36

4

177


Debe controlarse la extensión inmediata del fuego, dosestrategias complementarias de lucha están disponibles:- detectar, alertar y desencadenar eventualmentedispositivos de lucha automática (gases extintores,sprinkleurs, espuma...) ;- limitar o incluso eliminar los elementos que el fuego podría«devorar» y seleccionar los que se adaptan en términos dereacción al fuego (clasificaciones M y euroclasses) o deresistencia (clasificaciones SF, PF, CF).Las disposiciones descritas para las dotaciones XL (véasetabla) son suficientes.En algunos casos (instalaciones clasificadas por ejemplo),especificaciones podrán sin embargo fijar niveles mínimospara los locales eléctricos.

En un enfoque preventivo, puede aumentarse conrelación a la normativa, se recomienda considerarel riesgo de propagación que tendría un incendiode origen eléctrico sobre los materiales y loselementos circundantes: cerca de los tableros, delas canalizaciones y de las redes de canalizaciones,en los locales eléctricos, los armarios y las salidas,las circulaciones hasta los puestos de utilización.En ausencia de recomendaciones, niveles mínimos,M3 al suelo, M2 a las paredes y M1 en el techo,deberían aplicarse empíricamente en los sitiosantes citados.Siempre con el fin de limitar la propagación, eltaponado de las capas verticales y pasos entreniveles debería ser sistemático.La instalación de detectores de humos en loslocales TGBT, los cielos y techos, los envolventestécnicos de fuerte densidad en cableado eléctricodependen de la misma preocupación deprevención.

Bajo la presión de los seguros, en particular, de numerosasmejoras y aumentos del nivel de seguridad son necesarios:detección obligatoria, compartimentación, almacena-mientos exteriores, sprinklage...Cuestionarios precisos permiten calcular las primas enfunción de los riesgos considerados, en particular, conrelación a la naturaleza de los materiales circundantes; losde los pisos, las paredes y divisiones, las estructuras ytejados, de las adaptaciones interiores..Algunos materiales o elementos de construcción consideranposeer una clasificación al fuego genérico (véase tabla)- Para los productos más complejos (compuestos, por variascapas, materiales sintéticos...) o los de adaptación (tejidos,cubre pisos, recubrimientos, alfombras..), es necesarioremitirse a las características declaradas del fabricante quedebe estar en condiciones de proporcionar unas ACTAS deprueba oficiales de un laboratorio autorizado.

La extensión del fuego: la influencia de losmateriales, la carga calórica

4

Clasificación de reacción alfuego de algunos materiales

Valores genéricos con carácter orientador

Materialesminerales

Metales

Materialesa basedemadera

Materialessintéticos

Vidrio, hormigón, ladrillo, yeso,morteros de cemento y cal, piedra,pizarra, vermiculita, perlita,cerámicas ....Placa de yeso acartonadoHierro, fundición, aluminio, cobre, zinc ...

Maderas no resinosas de grosor < 14 mm.(resinosas > 18 mm.)

Maderas no resinosas de grosor > 14 mm.(resinosas > 18 mm.)

Paneles entarimados, partículas, fibras > 18 mm.Paneles entarimados, partículas, fibras < 18 mm.Entarimados maderas macizas clavadas > 6 mm.Entarimados maderas macizas clavadas < 6 mm.PVC rígidosPVC flexiblesPoli olefinas (PP o PE)ABSPTFE (Teflón)PoliésterPoliuretanos (espumas no ignifugas)Poliuretanos (espumas ignifugas)Siliconas

M0 o A1

M1M0 o A1

M3

M4

M3M4M3M4M1 o M2M2 o M4M3 o M4M2 o M4M1M1 o M4

no clasificadoM2 o M4M1 o M2

178


La evaluación de la carga calóricaLa liberación de calor es un elemento esencial del incendio.De una manera general, la duración de éste y sutemperatura aumentan proporcionalmente a la cargacalorífica cuyo valor está directamente vinculado a lacantidad y a la naturaleza de los materiales que debenquemarse.Cada uno de estos materiales es caracterizado por unpotencial calorífico expresado en mega joules por kilogramo(MJ/Kg) que representa la cantidad de calor logrado por lacombustión completa de una masa unitaria de este material(que puede ser un sólido, un líquido o un gas).

Según si el agua producida por la combustión selibera en forma de vapor o se condensacompletamente, se designa respectivamente elpoder calorífico de PCI (poder calorífico inferior) oPCS (poder calorífico superior). Los valores de PCSson dados por las pruebas y son los quegeneralmente se utilizan .

El potencial calorífico Q, presentado por un producto, esigual a: m x PCS si el producto está constituido por un únicomaterial (m: masa del producto en kg).Es igual a: m1 x PCS1 + m2 x PCS2 +... mn x PCSn si el productoestá constituido por varios materiales: cada uno ellos esafectado por la masa utilizada y por su PCS propio.La carga calorífica total Qt que se desea evaluar (la de unlocal por ejemplo, de una envergadura de almacenamiento,de un taller, de una zona sensible...) se determina añadiendotodos los potenciales unitarios presentados por los distintosproductos y materiales presentes. Qt =ΣQLa carga calorífica total puede ser ponderada por lasuperficie del local llegando a un concepto de Densidad deCarga Calorífico expresado en MJ/m2.En teoría, sólo se consideran los elementos que puedenparticipar realmente en el incendio. Así, los elementosmetálicos o los materiales que no pueden abastecer el fuegobajo una determinada temperatura o los completamenteprotegidos no se toman en cuenta.El enfoque del cálculo de la carga calorífica debe puesrecurrir a una determinada «sensatez»: contabilizarpequeños productos de escasa carga calorífica cuando lacarga principal está identificada, no es útil.

La evaluación de la carga calorífica puederequerirse en algunas industrias de riesgo, en losedificios de gran altura, en lo nuclear o bienpedidas por algunas compañías de seguros.

Atención, la carga calorífica de un incendio seaumenta ampliamente por la contribuciónposterior de muebles, equipos y distintosproductos que no siempre se contabilizan en elbalance inicial.Una omisión muy criticable ya que pueden llegara ser a la fuente del incendio: receptor eléctricodefectuoso por ejemplo o simplemente uncigarrillo sobre una silla.

Clasificación de resistencia al fuego de algunoselementos de construcción

Valores genéricos con carácter orientador

Divisiones en ladrillos yeseras esp. 5 cm+ 1 cm de yeso cara expuesta




Divisiones en ladrillos llena esp. 6 cm+ 1 cm de yeso cara expuestaDivisiones en ladrillos llena esp. 10 cm+ 1 cm de yeso cara expuestaDivisiones en hormigón esp. 5 cm+ 1,5 cm de yeso cara expuestaDivisiones en bloques huecos esp. 10 cm+ 1 cm capa de cemento cara expuestaDivisiones en bloques huecos esp. 20 cmsin capaDivisiones en cuadrados de yeso esp. 5 cmarmados con argamasa se clavaDivisiones en cuadrados de yeso esp. 10 cmarmados con argamasa se clava

C F 1 h

P F 6 h

P F 6 h

P F 6 h

P F 6 h

C F 2 h

P F 6 h

P F 4 h

P F 6 h

P F 4 h

P F 2 h

C F 1 h

C F 2 h

C F 4 h

C F 1 h 30

C F 3 h

C F 1 h

C F 6 h

C F 2 h

C F 4h

179


Algunos valores genéricos de PCS

En la medida de lo posible, es preferible dirigirse a losinformes con los datos dados por los fabricantes o por losproveedores de materiales. Si no existen, los datossiguiente, permitirán un enfoque adecuado.

En algunos locales la selección de los materiales utilizadosva mucho más allá que la estimación de la carga calorífica.Condiciones de evacuación largas (numerosas personas) odifíciles (marcha) pueden conducir a una selección drásticade los materiales: por esto, la nueva normativa (Euroclasses)de los productos de la construcción va integrando conceptosde generación y opacidad de los humos por ejemplo.A partir del principio inevitable que todos los materialesorgánicos: termoplásticos, termoestables, elastómeros,maderas y derivados de la celulosa... queman emitiendoóxido de carbono (CO), causa mortal principal en caso deincendio, en algún momento se necesitará hacer unaelección que será inevitablemente un compromiso.En función de la estrategia adoptada, esta elección podráafectar distintas fases del incendio.Así pues, elegiremos lógicamente, para luchar contra laignición, los materiales difíciles de prender (que contienenretardadores) pero su naturaleza puede volverlos peligrosossi el incendio sigue desarrollándose:

- los productos clorados (PVC, Neopreno) o halógenos (lamayoría de los plásticos ignifugados son difícilmenteinflamables, más o menos auto extinguibles pero puedengenerar humos ácidos, irritantes o narcóticos).- Las poliamidas que tienen calidades bastante similares,pueden generar, en poca cantidad, ácido cianhídrico (a másde 600°C, el HCN se transforma en óxido nitroso, (NOX).- Los estirénos (ABS, PS) generan importantes cantidadesde humos opacos.- Los productos que contienen azufre (poliéster sulfoso,sulfuro de polifenileno) se degradan en ácido sulfúrico. Lomismo pasa con los productos fluorados (Teflón), sedegradan en ácido fluorhídrico y los retardadores organo-fosforosos se degradan en ácido fosfórico.A estas exigencias de inflamación, de generación de humosy de efluvios tóxicos o corrosivos, es necesario añadir porsupuesto los conceptos “más habituales” del podercalorífico, es decir cinética de la producción energética, demantenimiento mecánico y estructural.¡Una consideración rigurosa de estos múltiples criterios leda todas las chances para terminar en una ausencia desoluciones prácticas!Un análisis más fino es necesario y las prioridades debenestar dadas, y los compromisos aceptados.Cada componente, producto y sus materialesconstituyentes deben ser analizados en términos de riesgo:con relación al inicio del incendio (prender), con relación asu función y a la necesidad de conservarla durante elincendio (por ejemplo circuitos de seguridad), con relacióna su situación física en la cadena probable de propagacióndel fuego, con relación a su contribución en términos decombustible...El conjunto de estos elementos ponderados permitiráentonces efectuar un balance preciso para cada puesto...sin olvidar que la prioridad sigue siendo la conservaciónde las vidas.

Madera. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .18 a 21 MJ/KgPVC: polivinilo cloruro. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ....... 20 MJ/KgPP: polipropileno .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..46 MJ/KgPS: polistireno .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ...41 MJ/KgPA: poliamida. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..32 a 37 MJ/KgPET: polietileno tereftalado. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ...33 MJ/KgPBT: polibutileno tereftalado. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .... . 33 MJ/KgPC: policarbonato. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..29 MJ/KgPC/ABS: policarbonato/ABS. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 31 MJ/KgABS: Acrilonitrilo butadier estireno .. .. .. .. .. .. .. .. ...36 MJ/KgNeoprén polichloropreno .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ....40MJ/KgPMMA: polimetacrilato de metilo. .. .. .. .. .. .. .. .. ....25 MJ/KgPU: poliéster + fibra de vidrio. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 5 a 20 MJ/Kg

Pintura brillante: 0,15 kg/m2. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .3,35 MJ/m2

Pintura mate: 0,65 kg/m2. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3,35 MJ/m2

Revestimientos murales. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..5 a 40 MJ/m2

Revestimientos de suelos. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .20 a 80 MJ/m2

180

I.D EL PROYECTO > ESQUEMAS DE CONEXIÓN A TIERRA

Las condiciones de conexión a tierra se han definido de manerareglamentaria con el objetivo primordial de proteger a las personasde las consecuencias de las fallas de aislación en las instalaciones. Silos diferentes esquemas de conexión a tierra proporcionan un nivelequivalente de protección contra los contactos indirectos, no ocurreforzosamente lo mismo con la seguridad de los bienes, la continuidadde funcionamiento o la compatibilidad electromagnética.

I.D

ESQUEMAS DECONEXION A TIERRA

EL PROYECTO

La elección del «régimen de neutro» no influye en el nivelde seguridad obtenido para garantizar la protección delas personas. Por el contrario, puede tener consecuenciasen la continuidad del funcionamiento, la compatibilidadelectromagnética, la protección de los bienes, los costosde instalación, el mantenimiento y la capacidad evolutiva.

Las normas extranjeras CEI 60364 y NFC 15-100 definentres esquemas de conexiones a tierra, que reciben losnombres de TT, IT y TN.La 1ª letra designa la situación de la alimentación(generalmente, el neutro del secundario deltransformador)con relación a la tierra.La 2ª letra designa la situación de las masas metálicasde los aparatos en la instalación.

181

I.D.1 / LOS DIFERENTES REGÍMENES DE NEUTRO

En una misma instalación pueden coexistir varios tipos de conexiones a tierra.Las normas de instalación se indican en el capítulo I.D.2.

Los «esquemas de conexión a tierra» indican las diferentes organizacionesposibles de la instalación eléctrica de baja tensión con relación al potencial detierra. La definición de las normas extranjeras CEI 60364 y NFC 15 - 100 se basaen esta denominación.En la práctica, e incluso aunque no sea perfectamente correcta, la expresiónque se utiliza y que conservaremos en lo que sigue es «régimen de neutro».

L3L2L1

CPI Z

T

T

T

T

N

N

PE

PEI

Transformador

Aislado oimpedante

Diferentes regímenes de neutro

182


Los diferentes regímenesde neutro

Todos los regímenes de neutro aportan una seguridad equivalente respecto del riesgo dechoque eléctrico.Para que dicha seguridad sea garantizada, se debe conocer muy bien sus condiciones depuesta en obra y de funcionamiento.

ESQUEMA TT (NEUTRO A TIERRA)1

T: neutro a tierraT: masas a tierra

En el esquema TT (el sistema másutilizado en nuestro país), el puntoneutro del secundario del transfor-mador de alimentación de lainstalación está directamente conec-tado a tierra y las masas de dichainstalación lo están a una toma detierra eléctricamente diferente.La corriente de falla está fuertementelimitada por la impedancia de lastomas de tierra, pero puede generaruna tensión de contacto peligrosa. Lacorriente de falla es generalmentedemasiado débil como para hacerreaccionar las protecciones contrasobreintensidades, por lo que seeliminará preferentemente medianteun dispositivo de corriente diferencialresidual.

RB: Toma de tierra del neutroRA: Toma de tierra de las masas

RB RA

L1

L2

L3

N

PE

Esquema TT

183

I.D.1 / LOS DIFERENTES REGÍMENES DE NEUTRO

Sensibilidad I∆n en función de la resistencia de tierra

En caso de falla del aislamiento deun receptor, la corriente de fallacircula por el circuito llamado buclede falla, constituido por la impedanciade falla en la masa del receptor, laconexión de dicha masa al conductorde protección, el propio conductor deprotección y su puesta a tierra (RA);el bucle se cierra con las bobinas deltransformador y el circuito dealimentación. Lógicamente, laimpedancia del bucle debieracalcularse por tanto a partir delconjunto de elementos en serie queconstituyen dicho bucle.

En la práctica y tal como las normas admiten, sólo se considera la resistencia de la toma de tierra de las masas RA. Lacorriente de falla se sobrevalora ligeramente, pero el margen de seguridad aumenta.Debe cumplirse la condición RA x Id < Vs. El umbral de sensibilidad I∆n del dispositivo diferencial de protección sedetermina mediante Vs

RA

I∆n <

El conductor neutro debe estarconectado a tierra antes del dispositivodiferencial. Las masas deben estarconectadas a una sola toma a tierra ybasta con un solo dispositivo diferencialprevio. Si hay circuitos conectados atomas a tierra diferentes, cadaconjunto de circuitos deberáprotegerse mediante un dispositivodiferencial propio.

La NCH Elec. 4/84 define como valor de tensión de seguridad Vs, 24 Ven locales o emplazamientos húmedos y 65 V en los secos.

En la práctica, se utilizan diferen-ciales de 100, 300, e incluso 500mA asociados a tierras inferioresa 100Ω en locales secos. Cuandola tierra es mala, se necesita unasensibilidad de 30 mA.

L1

L2

L3

N

RB RA

PE

Id

EL ESQUEMA TT (NEUTRO A TIERRA)

I∆ndiferencial

≤ 30 mA240

> 800

R Tierra(Ω)

Vs : 24 V

100 mA300 mA

1 A80

824

3 A

184


Los dispositivos diferencialesde alta sensibilidad (I∆n : 30mA) permiten garantizar laprotección contra contactosindirectos cuando las condi-ciones de establecimiento dela toma de tierra sondesfavorables (> 800 ) o, loque es igual, irrealizables.Recomendados en la alimen-tación de tomas de corrientey en condiciones de utili-

zación de alto riesgo (aparatos portátiles,instalaciones de obra, presencia de humedad…),estos dispositivos garantizan una protecciónañadida contra contactos directos e indirectos.

El esquema TT con protección median-te dispositivo diferencial es fácil deinstalar, naturalmente ofrece seguri-dad y no exige cálculos complicados.Por el contrario, puede plantear problemas de selectividad vertical o desensibilidad a las corrientes de fuga,si bien existen soluciones apropiadas:– varios niveles de diferenciales (condesfase de sensibilidad y de tiempo decorte) permiten conservar una buenaselectividad (ver página 304)– los diferenciales Hpi presentan buenainmunidad en las utilizaciones conelevada corriente de fuga (infor-mática)– como último recurso, siempre esposible utilizar un transformador deseparación de circuito.

Establecimiento de la toma de tierra

La resistencia de la toma de tierra depende de la geometría y de lasdimensiones de la misma (pica, placa), así como de la naturaleza del suelo(limo, grava, piedra).

Orden de magnitud de la resistividad ρ en Ω m

Terrenos arables grasos,compactos húmedos (arcilla, limo) 10 A 100 Ω m

Terrenos arables secos, gravas,rellenos

Terrenos pedregosos, arena seca,rocas impermeables

100 A 500 Ω m

500 A 3000 Ω m y más

Fórmulas prácticas de cálculo de una toma de tierra R (en Ω )• conductor horizontal: R = 2 ρ/L (L : longitud en m)• placa: R = 0,8 ρ/L (L: perímetro de la placa en m)• pica vertical: R = ρ /L (L: longitud de la pica en m)

La normalización admite, y es costumbre en ciertos países, que la protección esté garantizada mediante dispositivoscontra sobreintensidades. Esto genera exigencias en cuanto a los valores de toma de tierra muy difíciles de cumplir(< 0,3Ω para un calibre de 32 A por ejemplo), lo que conduce a corrientes de falla elevadas.

+

185

I.D.1 / LOS DIFERENTES REGÍMENES DE NEUTROEL ESQUEMA TN (PUESTA A NEUTRO)

ESQUEMA TN (PUESTA A NEUTRO)2T: neutro a tierraN: masas a neutro

En esquema TN, un punto de la ali-mentación, generalmente el neutro deltransformador, se conecta a tierra. Lasmasas de la instalación se conectan aeste mismo punto mediante un con-ductor de protección. El esquema reci-be el nombre de TN-C cuando lafunción del neutro es la misma que ladel conductor de protección, que reci-be entonces el nombre de PEN(Condición prohibida en Chile). Sidichos conductores están separados,el esquema se denomina TN-S(condición aceptada en Chile).La impedancia del bucle de falla esbaja (no pasa por tierra). Si se produceuna falla de aislación, ésta setransforma en cortocircuito y deberáser eliminada por los dispositivos deprotección contra sobreintensidades.

TN-S

TN-C

R

L1

L2

L3

N

PE

L1

L2

L3

PEN

R

186


En caso de falla de aislación en cualquier lugarde la instalación, el corte automático de laalimentación deberá producirse en el tiempoprescrito de corte t, respetando la condiciónZS x Ia < U0

ZS: impedancia del bucle de falla incluyendo lalínea de alimentación, el conductor deprotección y la fuente (bobina del trans-formador).Ia : corriente de funcionamiento del dispositivode protección en el tiempo prescrito.U0 : tensión nominal fase/tierra.

En las partes fijas y móviles de la instalación de distribución, se admiten tiempos inferiores a 5 s.

La determinación de las longitudes máximas de línea protegidas de los contactos indirectos,es una condición imperativa de la utilización del régimen TN.

– utilizar dispositivos de proteccióndiferencial de alta sensibilidad. Conesta última solución se pueden evitarlas comprobaciones. Permite protegerlos circuitos terminales de tomas decorriente en las que a vecesse desconocen los receptores y laslongitudes de cables.

que deben protegerse, disminuye elvalor de la corriente de falla.Si no puede alcanzarse la condición deprotección, es posible:– aumentar la sección de los con-ductores (disminución de la impe-dancia del bucle de falla)– efectuar una conexión equipotenciallocal (disminución del valor de latensión de contacto que se presume)

La validación de la protección contracontactos indirectos en el esquema TNse basa en la comprobación de lascondiciones de funcionamiento de lasprotecciones (ver capítulo II.A.4).Cuanto mayor sea el valor de la falla,más fácilmente se obtendrán las con-diciones de activación. A medida queaumenta la longitud de los cables

R

L1

L2

L3

PEN

N

187

I.D.1 / LOS DIFERENTES REGÍMENES DE NEUTROESQUEMA TN (PUESTA A NEUTRO)

! Si las cargas son exclusivamentetrifásicas, el esquema TN-S puedeser a neutro no distribuido. En talcaso, los aparatos son tripolares ylos toroides diferenciales dedetección deben excluir alconductor PE.Por principio, un esquema TN, enel que el neutro no esté distribuido,se considera como un esquemaTN-S.Se recomienda una atención per-manente para evitar confundirlocon un esquema TN-C.

Se recomienda instalar interconexiones regulares (desmontables en lasmediciones) entre el conductor PE y el conductor N: al nivel de la fuente(punto neutro del transformador), antes del dispositivo general deprotección (en el TGBT), antes de los dispositivos de protección de loscircuitos de utilización (cuadros divisionarios) y en el punto de utilización(base de toma de corriente).

En caso de rotura o corte del conductor PEN, las masas de la instalación podrían alcanzar el potencial de la tensiónUo. Por esta razón, el conductor PEN no debe poder ser interrumpido por ningún dispositivo (seccionamiento,protección, paro de emergencia). De acuerdo con esta misma preocupación por la continuidad, la sección mínima nopodrá ser inferior a 10 mm 2 en cobre y a 16 mm 2 en aluminio.

La seguridad ligada a la limitación delaumento del potencial de las masas sebasa en el esquema TN sobre la conexiónal conductor de protección, por lo que esimportante asegurarse de que elpotencial se mantiene lo más cercaposible del de tierra.Por lo tanto, se recomienda conectar elconductor PE o PEN a tierra en tantospuntos como sea posible; como mínimo,al nivel de los transformadores dealimentación del tablero general(conexión equipotencial principal) y alnivel de cada edificio, incluso de cadagrupo de circuitos de utilización.

L1

L2

L3

N

PE

Nota: esta disposición es aplicable sólo en países dende no es necesario elcorte del neutro.

La detección de corrientes de defecto a tierra por toroide diferencial estáprohibido en esquema TN-C.Sin embargo una detección de sobreintensidad en el conducto PEN, que provocael corte de los conductores de fase (pero no la del PEN), puede realizarsecolocando un toroide homopolar en la conexión neutro/PEN del transformador,esta detección es tanto más necesarios cuanto que sea pequeña la sección delPEN en relación a los conductores por fase.

R

L1

L2

L3

PEN

R

L1

L2

L3

PEN

Incremento depotencial

Roturainterrupci n

188


ESQUEMA IT (NEUTRO AISLADO O IMPEDANTE)2

I: neutro «aislado» o »impedante»T: masas a tierra

En el esquema IT, la alimentación dela instalación está aislada de tierra,oconectada a ella con una impedanciaZ elevada. Esta conexión se lleva a cabogeneralmente en el punto neutro o enun punto neutro artificial.Las masas de la instalación estáninterconectadas y conectadas a tierra.En caso de alguna falla del aislamiento,la impedancia del bucle de falla eselevada (viene determinada por lacapacidad de la instalación conrespecto a tierra o por la impedanciaZ).En la primera falla, el incremento depotencial de las masas permanecelimitado y sin peligro. La interrupciónno es necesaria y la continuidad estáasegurada, pero debe buscarse y eli-minarse la falla para lograr un servi-cio competente.Con ese objeto, un controlador per-manente de aislación (CPA) vigila elestado de aislamiento de la instalación.Si la primera falla no es eliminada seañade una segunda, se transforma encortocircuito, el cual deberá sereliminado por los dispositivos de pro-tección contra sobreintensidades.

L1

L2

L3

N

PEImpedancia

Z

Limitador desobretensión

CPI

Esquema IT

El controlador permanente de aislación (CPI)

El CPI está permanentemente inyectando una corriente continua(algunos volts) entre la tierra y un punto de la red. Por lo mismo, laparte capacitiva de la impedancia no es medida. La corriente resultantees la suma de las corrientes de fuga de las tres fases y caracteriza laaislación de la instalación. Un umbral de señalización (regulado a lamitad del valor normal) o un “acusador” permanente del valor deaislación permite seguir y mantener la instalación. En esta, dede habersólo un CPI, su tensión de uso debe considerar si hay o no presencia deneutro (por ejemplo, 250 V con neutro y 400 V sin neutro).

189

I.D.1 / LOS DIFERENTES REGÍMENES DE NEUTROEL ESQUEMA IT (NEUTRO AISLADO O IMPEDANTE)

La corriente de la primera falla está limitadapor la suma de las resistencias de las tomasde tierra de la alimentación (RB), de lasmasas (RA) y de la impedancia (Z). En elejemplo adjunto:

La condición de no interrupción se cumplegarantizando que la corriente no incre-mentará las masas hasta un potencialsuperior a la tensión de seguridad Vs. Por lotanto, tendremos:

En el ejemplo:Las masas no alcanzarán una tensiónpeligrosa y se permite la no interrupción.Al sobrevenir la 2ª falla, afectando a otrafase, a la misma masa, o a una masa diferente,se constituye un bucle con las masas de losreceptores en falla, los conductores deprotección y los conductores de alimentación.Dicho bucle genera la circulación de unaelevada corriente de cortocircuito, cuyascondiciones de eliminación son las delesquema TN o TT.

Cabe señalar que esta situación de doble falla es totalmente independiente de la situación de neutro conrespecto a tierra, aislado o impedante.El valor de la corriente de doble falla IT suele ser inferior al que podría tener en TN. Las longitudes de líneaprotegidas se reducen en la misma proporción.En caso de falla, el potencial del neutro podrá incrementarse hasta alcanzar el potencial de la fase enfalla(tensión simple). El potencial de las otras fases tenderá a incrementarse hacia el valor de la tensión delínea. Por ello, se aconseja no alimentar aparatos entre fase y neutro bajo el esquema IT y, por lo tanto, nodistribuir el neutro.

1 era falla:no hay peligro para las personas

2ª falla: cortocircuito

En el esquema IT, las masas puedenestar conectadas a tierra individual-mente, por grupos, o todas interco-nectadas conjuntamente.En cualquier caso, es necesario com-probar que se cumple la condiciónRA x Ia<Vs para la resistencia de la

tierra RA de las masas consideradas(siendo Ia la corriente de activación deldispositivo de protección).Es preferible la interconexión y la cone-xión a una sola toma de tierra.Si aparece una doble falla, las condi-ciones de protección a aplicar y a

comprobar serán las del esquema TTsi las masas están separadas, y las delesquema TN si todas ellas estáninterconectadas. Véase la determi-nación de las condiciones de pro-tección en el capítulo II.A.4.

Id =Uo

RA +RB+Z=

23030+10+2000

= 0,112 A

RA x Id < Vs

30 x 0,112 = 3,36 V.

230 V ImpdanciaZ (2000 Ω)

RB(10 Ω)

RA(30 Ω)

L1L2L3NPE

Id

Id

230 V ImpedanciaZ (2000 Ω)

L1L2L3NPE

190


Regímenes de neutrode grupos electrógenos

Grupo portátil para instalación temporal (de tierra)

Grupos portátiles parainstalaciones temporales

1 Grupos móviles parainstalaciones temporales

2

Los grupos electrógenos presentan características que deben tenerse en cuentaen la protección contra los contactos eléctricos.Los grupos móviles no pueden estar conectados a tierra y su conexión medianteun cable flexible constituye un elemento frágil.En general, los grupos tienen niveles de cortocircuito mucho menores que lostransformadores (del orden de 3 In en lugar de 20 In, como dato orientativo).Debido a ello, las condiciones de activación necesarias para la protección contracontactos indirectos pueden no estar garantizadas por los dispositivosdimensionados para el funcionamiento con una fuente normal.

Estos grupos, de potencia superior a10 kVA, alimentan instalaciones másextensas (obras, picaderos, carpas…).Las masas del grupo están conec-tadas a las de los aparatos de usomediante un conductor de protección.La protección contra contactoseléctricos está garantizada medianteun dispositivo diferencial I∆n 30 mA.Si existen requisitos de selectividaddiferencial entre los circuitosalimentados, pueden aplicarse lasreglas descritas en la página 303.La imposibilidad de establecer unatoma de tierra fiable obliga a adoptarun esquema TN-.S.La corriente de falla se cierra con laconexión de las masas. El neutro puedeser o no distribuido.

Limitados a pocos kVA, alimentandirectamente un pequeño número dereceptores (puesto en un mercado,quiosco, alimentación de herra-mientas portátiles…).Las masas del grupo deben estarconectadas a las de la instalaciónmediante un conductor de protección.Cada circuito de salida debe estarprotegido mediante un dispositivodiferencial I∆n 30 mA.

Si el grupo posee una o varias tomasde corriente sin diferencial de pro-tección, deberá instalarse uno porcircuito a una distancia inferior a 1 m.Si el grupo electrógeno es de clase II,no se efectúa la conexión de las masas,sino que es obligatorio instalar uno ovarios diferenciales para la proteccióncomplementaria contra contactosdirectos, especialmente en el cableflexible de conexión.

PE

G

1 m comomáximo

Conectores o enchufes

Instalación temporal

191

I.D.2 / REGÍMENES DE NEUTRO DE GRUPOS ELECTRÓGENOS

Esquema de principio de la alimentación de varios edificios

Grupos móviles parainstalaciones fijas

3 Grupos fijos parainstalaciones fijas

4

Si el grupo constituye unafuente de alimentación deseguridad, el esquema utili-zado deberá ser el IT.

La instalación y aplicación de los grupos están regidas por una precisa reglamentación relativa a los locales,evacuación e índices de contaminación de los gases de escape, así como al ruido admisible.Conviene consultarla con ayuda de los constructores y organismos competentes.

¡Atención! En los regímenes TN o IT, la protección contra contactos indirectos puede no estar garantizada(valor de Icc demasiado bajo).En las instalaciones destinadas a ser realimentadas por un grupo móvil, se colocará una indicación cerca delpunto de conexión, con la leyenda: «Potencia mínima del grupo a instalar: x kVA».

La realimentación temporal de unainstalación fija en lugar de la red o dela alimentación habitual solo deberealizarse tras un corte. Puedenutilizarse un automático en cabeza, uninterruptor o un inversor, salvo si estáncondenados en la posición de abiertos.Sea cual sea el régimen de neutro dela instalación fija, es necesariointerconectar las masas (TT, IT), elpunto neutro del grupo y las masas del

grupo (TN) a las masas de lainstalación existente.Si no se cumplen las condiciones deprotección (Icc mín.), se utilizarándispositivos diferenciales. El toroide sesituará en todos los conductoresactivos (fase + neutro), o en elconductor de conexión del puntoneutro del alternador a la tierra de lainstalación (TT o TN-S).Esta solución no es aplicable en TN-C.

Si el grupo constituye una fuente desustitución, deberá utilizar el mismorégimen de neutro que la fuentenormal.Se comprobarán las condiciones deprotección contra contactos indirectosy de activación para los cortocircuitosmínimos (véanse los capítulos II.A.3,II.A.4, II.A.5), así como para lospresuntos cortocircuitos en régimenTN o IT.

G

Instalación móvil

N

Conectores o enchufes

Instalación fija

L1

L2

L3

PE

192


Elección del régimende neutro

La elección de un régimen de neutro implica obligaciones y objetivos a menudocontradictorios. Cualquiera sea el caso, el esquema elegido deberá cumplir con eltotal de condiciones dadas en la seguridad de las personas, los bienes y laadecuada compatibilidad electromagnética.

CUADRO PRACTICO RECAPITULATIVO1

Detección de una corrien-te de falla con paso por tie-rray corte de la alimenta-ción mediante dispositivode corriente diferencial.

- Sencillez (pocos cálculospara la instalación)- Ampliación sin cálculo delongitudes- Corrientes de falla débiles(seguridad contra incendio)- Escaso mantenimiento(salvo pruebas periódicasde los diferenciales)- Seguridad de las personasen caso de alimentación deaparatos portátiles o deconexión a tierra deficiente(con diferenciales de 30 mA)-Funcionamiento con fuen-te de Icc presuntamentereducida (grupo electró-geno)

- No existe selectividad encaso de automático único encabeza de la instalación-Necesidad de diferencia-les en cada salida parapoder obtener la selecti-vidad horizontal (costo)- Riesgo de activacionesrepentinas(sobretensiones)- Interconexiones de lasmasas a una sola toma detierra (instalaciones exten-sas), o necesidad de dife-rencial por grupo de masas- Nivel de seguridad de-pendiente del valor de lastomas de tierra.

-Debe preverse un pararra-yos si la distribución va a seraérea-Posibilidad de conectar latoma de tierra de la alimen-tación y la de las masas sihay un transformador AT/BTprivado (comprobar poderde corte de los diferencia-les)-Necesidad de gestionar e-quipos con corrientes defuga elevadas (separación,islotes)-Importancia de la instala-ción y de la duración de lastomas de tierra (seguridadde las personas)- Prever comprobacionesperiódicas de los valores delas tierras y de los umbralesde activación de los diferen-ciales.

Régimen TT

Principio general ComentariosVentajas Inconvenientes

193

I.D.3 / ELECCIÓN DEL REGIMEN DE NEUTRO

Principio general ComentariosVentajas Incon venientes

Principio general ComentariosVentajas Incon venientes

La corriente de falla setransforma en corriente decortocircuito interrumpidapor los dispositivos de pro-tección contra sobreinten-sidades.Las masas se mantienen alpotencial de tierra.

- Costo reducido (las pro-tecciones se utilizan paralas corrientes de falla y lassobreintensidades)- La toma de tierra no in-fluye en la seguridad de laspersonas- Baja susceptibilidad a lasperturbaciones (buena equi-potencialidad, neutro conec-tado a tierra)- Poco sensible a corrientesde fuga elevadas (aparatosde calefacción, de vapor,informáticos).

- Corrientes de falla ele-vadas (generación de per-turbaciones y riesgos deincendio, especialmente enTN-C)- Necesidad de cálculos delínea precisos- Riesgos en caso de am-pliaciones, renovaciones outilizaciones no controladas(personal competente).

- La comprobación de lascondiciones de proteccióndebe efectuarse:- en el diseño (cálculo)- a la puesta en marcha- periódicamente- en caso de modificaciónde la instalación- La comprobación prácticarequiere un material deensayo específico (medi-ción de la Icc en extremo delínea)- El uso de diferencialespermite limitar las corrien-tes de falla (comprobar elpoder de corte) y disminuirlos riesgos no previstospor los cálculos (rotura deconductores de protección,longitudes de línea concargas móviles…).

Régimen TN

La limitación de la corrientede 1era falla a un valor muybajo, disminuye el incre-mento de potencial de lasmasas. Por lo tanto, no haynecesidad de corte.

- Continuidad del servicio(sin cortes en la 1era falla)- Corrientes de 1era falla muybajas (protección contraincendio)- Corriente de falla pocoperturbadora- Funcionamiento con fuen-tes de Icc presuntamentereducida (grupo electróge-no)- Alimentación de recep-tores sensibles a corrientesde falla (motores).

- La señalización del 1erfalla es obligatoria y debebuscarse inmediatamente- Teniendo en cuenta susriesgos, debe evitarse lasituación de 2º falla- Protección con pararrayosindispensable (riesgo de in-cremento del potencial detierra)- Es aconsejable limitar laextensión de las instala-ciones IT a lo estrictamentenecesario.

- Costo de la instalación(neutro protegido, CPA,protección sobretensiones)- Costo de explotación(personal competente, lo-calización de fallas)- Sensibilidad a las pertur-baciones (mala equipoten-cialidad con tierra)Riesgos en la 2º falla:- Sobreintensidades de cor-tocircuito- perturbaciones (incre-mento del potencial detierra)- aparición de una tensióncompuesta (si el neutroestá distribuido)

Régimen IT

CUADRO PRACTICO RECAPITULADO

194


Régimen de neutro aconsejado

TT

TN-S

IT

Naturaleza de los receptores y condiciones de utilización

- Numerosos aparatos móviles o portátiles- Instalaciones con frecuentes modificaciones- Instalaciones de faena- Instalaciones antiguas- Locales con riesgo de incendio

- Equipos electrónicos informáticos- Equipos con auxiliares (máquinas-herramienta)- Equipos de mantenimiento (puentes-grúa, grúas…)- Aparatos con débil aislamiento (aparatos de cocción, de vapor…)

- Locales con riesgo de incendio- Instalaciones de control de mando con numerosos sensores- Instalaciones con requisitos de continuidad (médicas, bombas, ventilación…)- Aparatos sensibles a las corrientes de fuga (riesgo de destrucción de bobinados)

Naturaleza y características de la instalación

Régimen de neutro aconsejado

- Red de distribución pública TT

- Red extensa con tomas de tierra mediocres- Alimentación con transformadores de baja Icc- Grupo electrógeno (instalación temporal)- Red por líneas aéreas

- Red perturbada (zona con rayos)- Red con corrientes de fuga importantes

- Grupo electrógeno (alimentación de seguridad)

- Grupo electrógeno (alimentación temporal) TN-S

IT

TN

TT

Los siguientes cuadros de elecciónproporcionan reglas generales, quepueden no ser aplicables en ciertoscasos.

195

I.D.3 / ELECCIÓN DEL REGIMEN DE NEUTROREGIMEN DE NEUTRO Y CEM

REGIMEN DE NEUTRO Y CEM (COMPATIBILIDAD ELECTRO-MAGNÉTICA)2

La elección del «régimen de neutro» influye directamente en la «compatibilidad electro-magnética» de lainstalación:- las consecuencias de una descarga de rayo dependen en parte de la situación de la alimentación con respecto atierra, definida por la 1ª letra (I o T).- la transmisión de las perturbaciones conducidas o emitidas de alta frecuencia depende de la conexión de lasmasas de la instalación y de su equipotencialidad, lo que se define con la segunda letra (T o N).

Descarga de rayo <——————> Potencial de referencia – conexión a tierraPerturbaciones conducidas <——————> Red de masas

Las distancias de transporte de la energía requieren una referencia de potencial común, que pueda ser accesibledesde la fuente hasta la utilización y dar salida a perturbaciones tales como el rayo. ¡Únicamente la tierra estádisponible!

Instalación y alimentación separadas (red de distribución pública)

Localmente, no se necesita la tierra para la equipotencialidad de una instalación. Es la red de masa la que garantizadicha equipotencialidad. Así pues, cuando la fuente de energía está cerca o es autónoma (baterías, paneles solares,grupo electrógeno,…), la conexión alimentación/instalación por tierra no es necesaria. La protección solo puederealizarse mediante «conexiones equipotenciales locales» no conectadas a tierra. En caso de caída del rayo, prin-cipal riesgo, toda el potencial de la instalación aumenta por igual y, por lo tanto, sin daños. Las estacionesmeteorológicas en altitud, los emisores aislados, utilizan este principio.

Instalación autónoma

La tierra no es necesaria para garantizarla equipotencialidad de la instalación

La tierra sirve de referencia deequipotencialidad entre la fuentey la instalación

Fuente

Aparato

Equipo

Instalación

196


Modo diferencial, modo común

En modo diferencial, la perturbación que va a acoplarse a la línea generará una corriente Imd y, por lo tanto, unatensión Umd entre los conductores de ida y vuelta de la línea. Esta tensión puede ser suficiente para modificar elnivel de la señal transmitida normalmente y provocar un error de control (línea de transmisión), o una destruccióndel equipo en el caso de una perturbación energética como el rayo (línea de energía).

En modo común, el aumento de potencial Umc es el mismo en los dos conductores de la línea y se hace con relacióna una referencia externa, generalmente la tierra. La corriente de modo común Imc tiene el mismo sentido en losdos conductores.Por regla general, las perturbaciones de modo diferencial son las más molestas ya que exigen característicasfuncionales propias de los productos (niveles de medida, umbrales de activación, alimentación de energía…).Por su parte, y aunque puedan ser de un nivel superior, las perturbaciones de modo común exigenfundamentalmente los aislantes de los productos que, por motivos de seguridad, están ampliamente dimensionados.Para limitar los efectos y facilitar el filtrado, siempre interesa transformar las perturbaciones de modo diferencialen perturbaciones de modo común. El trenzado, por ejemplo, es un medio muy sencillo y universalmente utilizadopara los cables de datos.

PNPE

PNPE

Imd

Umd

Imc

Umc

El “verdadero modo común” se caracteriza por la circulaciónde la pertubación en todos los conductores. Su retorno sucedepor los distintos acoplamientos capacitivos o galvánicos conotros aparatos, por ejemplo la sobretensión de rayos en lacabeza de la instalación es de “verdadero modo común”. Estano se detiene por un transformador.

197

I.D.3 / ELECCIÓN DEL REGIMEN DE NEUTROREGIMEN DE NEUTRO Y CEM

Ventajas e inconvenientes de los regímenes de neutro en relación con la CEM

- El potencial del neutro es fijo- Las corrientes de falla son débiles

- Las tomas de tierra «fuente» y «utilización» están separadas y no son perfectamente equipotenciales, en tantoen cuanto la impedancia de la toma de tierra «utilización» puede ser elevada.

- El conductor PE no es una referencia de potencial fiable, lo que implica la necesidad de conexiones equipotencialescomplementarias.

- Asimetría en caso de caída de rayo que provoque sobretensiones de modo diferencial.

- Potencial de tierra de la «utilización» no fijado con relación a la fuente y, consecuentemente, tampoco el de lasmasas.

- Incremento del potencial de tierra (impacto directo del rayo) o tras la 1era falla: pérdida de referencia para losaparatos electrónicos.

- Circulación de corrientes permanentes por acoplamiento capacitivo entre conductores activos y tierra.

- Una sola referencia de potencial «fuente» y «utilización». La tierra no se utiliza como conductor. Buenaequipotencialidad de masas.

- Baja impedancia del circuito de protección debido a la necesidad de conducir corrientes de falla importantes.

- Normas de instalación y materiales específicos (5 cables).- Posible envío de perturbaciones al neutro si la equipotencialidad no está bien asegurada entre el neutro y el

conductor PE, o si sus recorridos son diferentes (de ahí la necesidad de conexiones regulares).- Corrientes de falla elevadas.- Asimetría en caso de caída de rayo que provoque sobretensiones de modo diferencial.

NOTA: el esquema TN-C no es recomendable a causa de la circulación de fuertes corrientes de falla por el conduc-tor PEN.

Comúnmente se admite que el régimen TN-S representa el mejor compromiso en materia de CEM. Las limitacionesde este esquema pueden paliarse fácilmente utilizando como complemento pararrayos que combinen modoscomún y diferencial.La utilización en cada circuito de salida de automáticos diferenciales compatibles con las corrientes de fuga, limitalas corrientes en caso de falla.

+

• Esquema TT

• Esquema IT

- Las corrientes de falla son débiles.- Buena protección contra el rayo conducido (sobretensiones de modo común), pero riesgo de arco sobre la

impedancia de neutro, lo que hace necesario un protector de sobretensiones.

• Esquema TN-S

+

+

-

-

-

198


La estructura de la redde protección

Los conductores de protección constituyen siempre "los hilos conductores" de esta red,pero su complejidad va aumentando con las necesidades de las tecnologías de lainformación, de las protecciones pararrayos, de las redes locales... con el riesgo demezclar un poco los vocabularios. Un pequeño recordatorio léxico quizá no es inútil ...

Símbolos

Tierra, símbolo general.

Conductor de protección doble coloración verde/amarilloConexión a la tierra para un papel de protección contra los choques eléctricos.

Papel funcional de la tierra que no incluye necesariamente la protección contra los choques eléctricos.

Masa, conexión eléctrica de los marcos, punto de referencia de tensión.

Conexión equipotencial.

Masa no conectada a un conductor de protección. Si una conexión funcional es necesaria (conexión de lasmasas por ejemplo), utilizar el símbolo.

Aparato a doble aislamiento obtenido por construcción, o juntos a doble aislamiento (dicho a aislamientototal), obtenido por instalación.

Cajas XL:la interconexión de las masas porconcepción facilita en gran medida laconexión de los conductores de protecciónde los circuitos de utilización

Conductores de conexión equipotencialconectados a una barra colectora o

"terminal principal de los conductoresde protección"

199

I.D.4 / LA ESTRUCTURA DE LA RED DE PROTECCIÓN

Esquema de red de protección (véase definiciones páginas siguientes)

Estructuraconductoralocalconectadaa la tierra

Conexión equipotenciallocal

Conexión equipotencialsuplementaria

conexiónequipotencialno conectadaa la tierra

Conexiónequipotencialsuplementaria

Estructura conductoralocal conectada a la tierra

Conductorde masa

Conductor detierra funcional

Canalización metálica

TGBT

Conductor deproteccióndel transformador HT/BT

Conductor delas masas HT

Puesta a la tierra delos pararrayos

Conexión equipotencial general

Borne principal de tierra

Dispositivo de seccionamiento para medida

Conductor de tierra

Conductores de conexiónequipotencial principal

Conductores de conexión equipotencialprincipal general

Borne principal o colectorde los conductoresde protección

Conductor principal de protección

Material declase II

Estructura del ed

Puesta a tierra

Conductoresde protecciónde los circuitos

200


Definiciones

Toma a tierra. Conjunto de los elementos conductores en contacto con el suelo. La toma de tierra se estableceen función de las condiciones locales (naturaleza del suelo) y el valor deseado de resistencia.

Conductor de tierra.Conductor aislado que garantiza la conexión con la toma a tierra, generalmente no aislado, conuna sección mínima de 25 mm2 revestido en cobre y 50 mm2 en acero galvanizado.

Dispositivo de seccionamiento.Insertado en el conductor de tierra, la apertura de este dispositivo permite la medida de latoma a tierra.

Terminal principal de tierra.Conexión eléctrica entre el circuito de tierra y la conexión equipotencial general. Puede formarparte integral de este último o del dispositivo de seccionamiento.

Conexión equipotencial generalSituada en el origen de la instalación y/o en el punto de penetración de cada edificio, conecta elconjunto de los conductores de tierra, la conexión equipotencial principal y los distintosconductores de protección.

Conductor de conexión equipotencialprincipal general

Conecta los elementos metálicos de la construcción, las canalizaciones, las estructuras, a laconexión equipotencial general. La sección debe ser igual a la del conductor principal deprotección con un mínimo de 6 mm2 (10 mm2 en aluminio) y un máximo de 25 mm2 (35 mm2 enaluminio).

Conductores de conexión equipo-tencial principal

Conectan los elementos conductores cerca del TableroGeneral Baja Tensión al borne de los conductores de protección. La sección debe ser igual a ladel conductor de protección con un mínimo de 6 mm2 (10 mm2 en aluminio) y un máximo de 25mm2 (35 mm2 en aluminio).

Conductor principal de protecciónConductor que conecta el borne principal de tierra al borne principal de los conductores deprotección. Su sección se determina según las normas indicadas en este capítulo (elección ocálculo).

Terminal principal o colector de losconductores de protección

Se sitúa en el Tablero General Baja Tensión. Su elección o su determinación se efectúan segúnlas normas indicadas en este capítulo.

Conductor de protección de loscircuitos

Se determinan en función de la intensidad de cada circuito de utilización según las normasindicadas en este capítulo (elección o cálculo).

Conexiones equipotencialessuplementarias

Permiten garantizar la continuidad de los circuitos de proteccióna) entre masas: la sección está a lo menos igual a la del más pequeño conductor de protecciónde las dos masas que deben conectarse.b) entre masas y partes conductoras: la sección es al menos igual a la mitad de la sección delconductor de protección de la masa que debe conectarse.Nota: En los dos casos, un mínimo de 2,5 mm2 es necesario si la conexión se protegemecánicamente y de 4 mm2 si no se protege (hilo flexible).Estas normas son aplicables a los paneles inamovibles y a las puertas de los armarios XL yXL-A cuando ningún aparato se fija allí.Si se fijan algunos aparatos o si existen riesgos particulares de contactos indirectos sobreestas masas (atravesar comandos, ausencia de plastrón...), la oferta Legrand de trenzas flexiblespermite responder a todos los casos de instalación.

Conexión equipotencial local

Si en régimen de neutro TN o IT, la longitud de los circuitos aguas arriba de los circuitosterminales no se conoce o es demasiado importante, se realiza una conexión equipotenciallocal en cada tablero que abastece los circuitos terminales. Su sección debe ser a lo menosigual a la mitad de la sección del conductor de protección que abastece el tablero, con unmínimo de 6 mm2 (10 mm2 en aluminio), y un máximo de 25 mm2 (35 mm2 en aluminio).

Conductor de protección deltransformador AT/BT

La sección se determina en función de la naturaleza del conductor, de la potencia deltransformador y del tiempo de reacción de la protección AT. En la práctica, su sección es idénticaa la del conductor principal de protección.

Conductor de masas de Alta Tensión Si la instalación es abastecida por un puesto de entrega, la sección utilizada es igual a 25 mm2

(35 mm2 en aluminio). En casos de diferente alimentación, la sección debe calcularse.

Puesta a tierra de los pararrayosEstá destinada a pasar las corrientes de defecto causadas por la eliminación de las sobretensiones. Estos conductores deben ser lo más cortos posibles y reservados para este uso.La sección mínima se elige según las indicaciones de los fabricantes: 4 a 16 mm2 en general

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I.D.4 / LA ESTRUCTURA DE LA RED DE PROTECCIÓN

Definiciones (sigue)

Conductores de masaconstituidos por trenzas Ref.34797 (30 mm2)

Conductor de tierra sin función deseguridad

Garantiza, por razones funcionales o de nivel de perturbaciones, la conexión con la tierra. Utilicelos dos colores verde/amarillo sólo si el conductor garantiza también la función de protección.Los términos "tierra sin ruido" o "tierra propia" no deben usarse.

Conductor de masaConductor para uso funcional solamente: referencia de potencial (masas electrónicas), su secciónse elige entonces en función de la intensidad real.Compatibilidad electromagnética: elegirá alos conductores lo más cortos y más amplios posibles para disminuir su impedancia en altafrecuencia.

Conexión equipotencial no conectadaa tierra

Conexión específica a algunas aplicaciones restringidas medios aislados (plataforma depruebas...). Se conectan todas las masas y elementos simultáneamente accesibles. Las seccionesse toman idénticas a las de las conexiones equipotenciales suplementarias.

Material de clase II Las masas de este material no deben conectarse a un conductor de protección.

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Para una verdadera "cultura de masas":reanudación de blindaje por collarinesfijados con "Fixomega" Ref. 36469, (apedido) perfecta identificación de loscircuitos sobre bornes Viking.

Conexión de los conductores deprotección por bornes Viking verde/amarillo: el riel se utiliza como colector(véase página 134)

at legrand

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