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3. Regmenes de Neutro Lneas Elctricas

3. LOS REGMENES DE NEUTRO 3.1. Introduccin El rgimen de neutro incluye las diferentes posibilidades de conexin entre el neutro de un sistema trifsico y tierra. Para todo tipo de instalaciones elctricas, independientemente de su tensin y su estructura debe definirse un rgimen de neutro. Si el sistema elctrico no presenta defecto alguno, su funcionamiento no depender del rgimen de neutro empleado. En cambio, si aparece un defecto en el sistema, como un cortocircuito entre un elemento activo (sometido a tensin) y tierra, el comportamiento del sistema depender de forma sustancial del rgimen de neutro elegido, haciendo variar, entre otras magnitudes, la corriente que aparece como resultado del cortocircuito. En las instalaciones de baja tensin, hacia las cuales va enfocado este captulo, el rgimen de neutro se denomina esquema de conexin a tierra, en adelante ECT, que engloba, adems de la conexin a tierra del neutro, la conexin a tierra de las masas de los equipos receptores, es decir, los elementos de que deben estar a potencial cero debido a que son accesibles a las personas. De esta forma los ECT engloban las diferentes posibilidades con que se puede conectar a tierra el neutro de la instalacin distribuidora y las masas de las instalaciones receptoras. 3.2. Defecto de aislamiento 3.2.1. Causas de un defecto de aislamiento La existencia de un aislamiento eficaz garantiza la seguridad de las personas y los bienes y la continuidad de suministro, impidiendo la conexin elctrica o la aparicin de un arco elctrico entre un conductor o cualquier dos elementos a distinto potencial. Para asegurar la existencia de aislamiento se utilizan materiales aislantes, como los que se estudiarn en el captulo 4, gases (incluido el aire), o el vaco. El aislamiento debe garantizar una separacin mnima entre los elementos, definida por la rigidez dielctrica del material aislante y por la tensin nominal de la instalacin. Por otra parte, el aislamiento debe tener un comportamiento adecuado frente al envejecimiento, que es la causa ms comn de un defecto del aislamiento. Las agresiones ms usuales que son causantes de defectos de aislamiento son las siguientes: Un dimensionado incorrecto de la instalacin, o una eleccin inadecuada de los materiales que componen la instalacin. Un deterioro de los aislantes durante la instalacin. Sobretensiones debido a una maniobra o un agente atmosfrico. Sobretensiones debido a un defecto en otra instalacin. El envejecimiento de los aislantes, debido a diversas causas, dependiendo del tipo de material aislante, como: En los materiales aislantes slidos: Un aumento de la temperatura puede provocar un deterioro prematuro del mismo, o incluso su destruccin inmediata. En los gases: Una disminucin de la distancia de aislamiento, debido a esfuerzos electrodinmicos, originados por un cortocircuito anterior. Una fuga del gas aislante. Prdida de las propiedades aislantes del gas. En el vaco: Prdida del vaco. 3.2.2. Consecuencias de un defecto de aislamiento 3.2.2.1. Riesgos para las personas Una persona o ser vivo, cuando se somete a una tensin elctrica, permite la circulacin a su travs, en mayor o menor medida, de una corriente elctrica. Este fenmeno se conoce como electrizacin. En funcin de la corriente que circula a su travs el efecto en el ser vivo variar desde una molestia o dolor hasta la muerte por fibrilacin ventricular. La figura 3.1 muestra los efectos sobre un ser humano al circular una corriente elctrica durante un determinado tiempo. Lgicamente, cuanto mayor sea el tiempo que se somete un ser humano a una determinada corriente peores riesgos entraa. Debido a la impedancia variable del ser humano, que depende del ambiente en que se encuentre, la humedad, el estado del cuerpo, el uso de guantes y/o botas aislantes, resulta complicado evaluar la corriente que puede circular a travs de un cuerpo humano sometido a una diferencia de potencial. Esta razn, de carcter eminentemente prctico, introduce el concepto de tensin de contacto (Uc), que ser la diferencia de potencial que puede aparecer entre dos puntos del cuerpo humano. Si la tensin de contacto supera 50 V en locales secos (24 V en locales mojados) la duracin de la aplicacin de la tensin resultante como consecuencia del defecto deber limitarse mediante un dispositivo de proteccin. En la tabla 3.1 se muestran los diferentes tiempos mximos admisibles para cada tensin de contacto, en funcin del tipo de local. t(s) 10 5 2 1 500 m m 200 m 100 50 m 20 m 10 m I(A) 1 2 34

100 200 500 1m 2m 5m 10m 20m 50m 100m 200m 500m 1 2 5 10 Zona 1: Percepcin Zona 4: Riesgo de fibrilacin ventricular (parada cardiaca) Zona 2: Malestar y dolor Curva 1: probabilidad del 5% Zona 3: Contracciones musculares Curva 3: probabilidad del 50% Figura 3.1. Zonas tiempo/corriente de los efectos de la C.A. (de 15 Hz a 100 Hz) sobre las personas segn CEI 60479-1. Tabla 3. 1. Duracin mxima de mantenimiento de la tensin de contacto segn la norma UNE 20460. Locales o emplazamientos secos o hmedos UL 50 V

Tensin de contacto prevista [V] >Ra, adems, la corriente de defecto resulta dbil, no peligrosa y la instalacin puede mantenerse en servicio. Comportamiento ante el segundo defecto Cuando aparece un segundo defecto y no se ha eliminado el primero, pueden darse tres situaciones diferentes: El defecto afecta al mismo conductor activo: los efectos de este segundo defecto son los mismos que en el caso del primero. El defecto afecta a dos conductores activos diferentes: si todas las masas estn interconectadas, el segundo defecto tiene los mismos efectos que un cortocircuito (a travs del CP). El comportamiento de la instalacin elctrica es similar a un defecto en un ECT TN. Se deben instalar por esta razn, dispositivos de proteccin contra cortocircuitos. En caso de que uno de los dos defectos est sobre el neutro, la corriente de defecto y la tensin de defecto son menores que si los dos defectos estuvieran sobre las fases. Esto ha llevado a que, en este caso, las normas autoricen un tiempo de funcionamiento de los dispositivos de proteccin contra cortocircuitos ms largo. El defecto afecta a dos conductores activos diferentes pero no todas las masas estn interconectadas: el comportamiento del ECT, respecto al fallo de aislamiento (Id, Ud), es similar al de un esquema en TT, ya que la corriente de defecto pasa por la respectiva toma de tierra de cada instalacin. Para las masas puestas a tierra, individualmente o por grupos, cada circuito o cada grupo de circuitos debe de estar protegido por un interruptor diferencial, debido a que esta corriente, no muy elevada, puede perfectamente no activar los Dispositivos de Proteccin Contra Cortocircuitos. La instalacin puede o no seguir siendo segura, pero aparece una corriente de defecto ms alta (del orden de amperios), reestablecindose el riesgo de incendio. En todo caso resulta del todo indeseable la aparicin de un segundo defecto de aislamiento. Por esta razn, todas las medidas complementarias van orientadas hacia una deteccin y localizacin del primer defecto, as como un servicio tcnico cualificado y disponible para poder repararlo con la mayor premura posible. Los dispositivos que deben instalarse complementariamente en este ECT, se basan en la identificacin de forma inmediata de la existencia de un defecto, se denominan Controladores Permanentes de Aislamiento. Adicionalmente se pueden complementar con Dispositivos Localizadores de Defecto, que tienen como misin detectar la parte de la instalacin sometida a defecto. Por otra parte, la desconexin de la instalacin en caso de segundo defecto es imprescindible, por lo que se hace necesaria la instalacin de dispositivos de proteccin contra cortocircuitos, en caso de que solamente exista una nica red de tierra para toda la instalacin, y un interruptor diferencial en cabecera de cada parte de la red que tenga tierras independientes. El ECT IT tiene como principales aplicaciones los sistemas donde se quiera garantizar la continuidad del servicio porque una prdida del suministro elctrico constituira un riesgo inminente para las personas, como por ejemplo en quirfanos u otras zonas de atencin especial en hospitales. Otra posible aplicacin es en industrias en las que una parada en el proceso productivo tenga un coste excesivo, en comparacin con el coste de la instalacin de este ECT y la contratacin de un servicio tcnico especializado. Adems, tambin se usa en instalaciones, con especial riesgo de incendio o explosin como minas en las cuales puedan aparecer gases inflamables. Conviene destacar que este ECT suele coexistir con otros ECTs, tratando de proteger solamente aquellas instalaciones ms sensibles y de limitar su uso para reducir as el nmero de defectos. 3.4.4. Eleccin del ECT ms adecuado Los tres ECT estudiados anteriormente, as como sus diferentes variantes, se consideran igual de seguros para las personas si estn bien diseados y mantenidos. En cambio, existen otros parmetros que, si son tenidos en cuenta, harn que el encargado del diseo de la instalacin se decante por uno u otro ETC. El ECT IT es el esquema ms seguro para los bienes y es el que garantiza una mayor continuidad de suministro, pero tambin es el ms costoso, y requiere una atencin permanente por personal especializado. Adems, resulta ilusorio elegir un ECT IT en instalaciones viejas, a la intemperie o muy extensas, donde la resistencia de aislamiento sea baja, o para proteger instalaciones en las que la existencia de corrientes de fuga sea inherente al correcto funcionamiento de las mismas. De igual forma sera imposible plantear la instalacin en IT, en instalaciones domsticas, donde no se cuenta con ningn tipo de apoyo tcnico. De igual forma sera inadecuado instalar un ECT TN, en instalaciones donde exista un importante riesgo de incendio, o donde la aparamenta utilizada no soporte corrientes de cortocircuito elevadas. Por otra parte cualquier ECT en el que se instale un interruptor diferencial protege contra contactos directos, aunque el interruptor diferencial puede dispararse intempestivamente en caso de corrientes de fuga que no supongan defecto. Por ltimo, conviene recordar que los ECT pueden coexistir en la misma instalacin, y que esta medida es una garanta de seguridad y de continuidad de suministro.

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