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Coordinación Selectiva de Conductores y Disyuntores para Corrientes de Corto Circuito ICC

Mariluz Alfaro J; Álvaro Hidalgo M.

INTRODUCCIÓN

GENERALIDADES

Planificación

Diseño

Operación

Estudios minuciosos

CONDUCTOR

CONCEPTOS GENERALES:

1. CONDUCTOR ELÉCTRICO:

Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad.

DISYUNTOR

CONCEPTOS GENERALES

2. DISYUNTOR ELÉCTRICO:

Es un interruptor automático que corta el paso de corriente eléctrica si se cumplen determinadas condiciones. Sirve para proteger a las personas y a los dispositivos eléctricos.

Icc

CONCEPTOS GENERALES:

CORRIENTE CORTO CIRCUITO:

Fenómeno eléctrico que ocurre cuando dos puntos entre los cuales existe una diferencia de potencial se ponen en contacto entre sí, caracterizándose por elevadas corrientes circulantes hasta el punto de falla.

CONDUCTOR ELÉCTRICO

CONDUCTOR ELÉCTRICO

CALIBRE

CALIBRE

Define el tamaño de la sección transversal del conductor.

Expresión: mm2 ó AWG, pero para los conductores con un área mayor de 4/0, se hace una asignación de su área en pulgadas (CM).

CAPACIDAD

CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN

Ampacidad: Es su capacidad de conducción continua de corriente bajo condiciones específicas.

SELECCIÓN

CRITERIOS DE SELECCIÓN

A. Se debe tener en cuenta las consideraciones eléctricas, térmicas, mecánicas y químicas.

B. La selección del calibre o tamaño del conductor requerido para una aplicación, se determina mediante:

  • Corriente requerida por la carga
  • Caída de tensión admisible
  • Corrientes de cortocircuito

La verificación del tamaño o sección transversal del conductor se puede efectuar mediante:

  • Capacidad de corriente: se deben considerar las características de la carga, requerimientos del NEC, efectos térmicos de la corriente de carga, calentamiento, pérdidas por inducción magnética y en el dieléctrico. Cuando la selección del tamaño del cable se hace en base a este criterio, se recurre a tablas normalizadas donde para distintos valores de corriente se especifica la sección mínima del conductor a emplear.

EJEMPLO

EJEMPLO PRÁCTICO

CURVA DE DAÑO DE UN CONDUCTOR

... a continuación

PROTECCIÓN ELÉCTRICA

Constituye el equipo más importante que se incluye en un SEP.

DISYUNTOR ELÉCTRICO

CARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICAS

  • Confiabilidad
  • Selectividad
  • Absoluta
  • Relativa
  • Rapidez
  • Exactitud
  • Sensibilidad

ELEMENTOS

ELEMENTOS PROTECTORES

  • Relés: electomecánico, electrónico digital, numérico.
  • Fusibles: De distribución, limitador de corriente, electrónico.
  • Seccionadores: Cuchillas giratorias, deslizantes, columnas giratorias, pantógrafos.
  • Interruptores termomagnéticos
  • Interruptores de potencia: se clasifican por su medio de extición del arco (inyección de aire, Hexafluoruro de azufre, aceite, vacío), por tipo de mecanismo (resorte, hidráulico), por ubicación de las cámaras (tanque muerto, tanque vivo)
  • Transformadores de corriente
  • Enlaces de Comunicaciones
  • Fuentes de alimentación auxiliar
  • Cableado de control

CURVAS

CURVAS DE INTERRUPTORES

Dependiendo de la aplicación existen diferentes curvas de operación, con ambas regiones de protección: contra sobre corriente (inversa) y contra cortocircuito (rápida o instantánea).

  • In: corriente nominal - corriente a la cual se refieren las características construtivas del interruptor y el valor unitario de las características de intervención.
  • I: corriente real.
  • Ir: Corriente de regulación
  • If: Corriente de funcionamiento - mín valor de sobrecorriente que hace intervenir certeramente al interruptor dentro del tiempo convencional.
  • Inf: Corriente de no funcionamiento - máx valor de sobrecorriente que no dispara al interruptor dentro del tiempo convencional.
  • Im1: mín valor de sobrecorriente (CC) - hace intervenir la bobina para el disparo.
  • Im2: mín valor de sobrecorriente (CC) - hace intervenir certeramente a la bobina para el disparo.
  • t(s): tiempo en segundos.

CURVA DE DISPARO DE UN INTERRUPTOR

  • Proporcinada por el fabricante
  • Curvas de límite

La curva de disparo lo representa el tiempo que tarda el interuptor en función de la intensidad de corriente que lo atraviesa (no es absoluta ya que se encuentra en función de la In).

CURVA DE DISPARO DE UN INTERRUPTOR

CURVA DE DISPARO DE UN INTERRUPTOR

Los límites de disparo por efecto electromagnético pueden ser distintos y esto da lugar a que existan distintos tipos de curvas. Las curvas más usuales y sus aplicaciones son:

  • TIPO A: Protección de líneas que alimentan a semiconductores (no contemplada aún en la norma). Im entre 2 y 3 veces el valor del calibre (In).
  • TIPO B (antes L): Protección de receptores sin sobrecargas importantes en el funcionamiento. Protección de líneas de gran longitud, generadores y personas. El valor de Im está entre 3 y 5 veces el In (UNE-EN-60898).
  • TIPO C (antes U-UNE 20.347): protección de líneas en instalaciones domésticas donde existan distintos tipos de receptores, incluso iluminación. Una vez en servicio, soportan puntas de corriente de cierta consideración. La intensidad de disparo magnético (Im) es entre 5 y 10 In (UNE-EN-60898).
  • TIPO D: Receptores con fuertes puntas de arranque como los motores, transformadores, etc. Im entre 10 y 14 In (UNE-EN-60898).
  • TIPO G: Uso general. Cuando las sobrecargas son mínimas, desconectan más rápido que los anteriores. Im entre 5 y 8 In (UNE-20.347).
  • TIPO H: Uso general. Cuando las sobrecargas son excesivas, desconectan más rápido que los anteriores.
  • TIPO K: Protección de receptores como en la curva D, pero detectan sobrecargas por efecto térmico menores. Protección de semiconductores entre 10 y 14 In (EN-60947.2).
  • TIPO S: Im en 15 veces In (CEI 947).
  • TIPO Z: Protección de circuitos electrónicos. Im entre 2,4 y 3,6 In (UNE-EN60947.2).
  • TIPO ICP-M: Protección de instalaciones como interruptor de control de potencia (ICP) o uso general, como la curva C (UNE-20317). Im entre 5 y 8 In.

Consideraciones:

  • In del interruptor debe ser un poco superior a la In del circuito que protege.
  • Vn del interruptor igual a la del circuito que protege.
  • Corte omnipolar
  • Conocimiento del valor de cortocircuito
  • De acuerdo al uso

SELECCIÓN

CRITERIOS

Para elegir un magnetotérmico hay que analizar tres características básicas:

1) CURVA DE FUNCIONAMIENTO.

2) CALIBRE.

3) PODER DE CORTE.

Resumen para selección

ESTUDIO DE CORTO CIRCUITO

CORTO CIRCUITO

IMPORTANCIA: Determina la corriente de falla disponible en varias ubicaciones a través de todo el sistema eléctrico, y si el equipo está clasificado adecuadamente para la corriente de falla.

ORIGEN

ORIGENES DEL CC

  • 1. Por mejoramiento o perforación del aislamiento: debido a calentamientos. Excesos prolongados, ambiente corrosivo o envejecimiento natural.
  • 2. Por problemas mecánicos: rotura de conductores o aisladores por objetos extraños o animales, ramas de árboles en líneas aéreas e impactos en cables subterráneos.
  • 3. Por sobretensiones debidas a descargas atmosféricas, maniobras o defectos
  • 4. Por factores humanos: falsas maniobras, sustitución inadecuada de materiales, etc.
  • 5. Otras causas: vandalismos, incendios, inundaciones, etc.

CLASIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN

Simétricas:

  • Cortocircuito trifásico
  • Cortocircuito trifásico a tierra

Asimétricas:

  • Corto circuito bifásico
  • Cortocircuito bifásico a tierra
  • Cortocircuito monofásico

En sistemas eléctricos trifásicos:

  • Cortocircuito trifásico equilibrado.
  • Cortocircuito entre dos fases aislado (sin conexión a tierra)
  • Cortocircuito monofásico fase-tierra y fase-neutro.

CONSECUENCIA

CONSECUENCIAS POR CC

Son variables dependen de la naturaleza, duración (tiempo de falla), punto de instalación afectado y magnitud de corriente. De manera general se se tienen las siguientes:

  • 1. En el punto de defecto: la presencia de arcos con interior, fusión de los conductores, principio de incendio y riesgo para las personas.
  • 2. Para el circuito o equipo defectuoso:
  • 2.1. Esfuerzos electrodinámicos, con deformación de los juegos de barras, deslumbramiento de los cables, rotura de aisladores, averías en bobinados de transformadores o maquinas eléctricas rotativas.
  • 2.2. Esfuerzo térmico, con sobrecalentamiento con riesgo de deterioro de los consumidores.
  • 3. Para el resto de la instalación: disminución de la tensión durante el tiempo de eliminación del defecto, puesta fuera de servicio de una parte de la instalación, perturbaciones en los circuitos de control y comunicaciones.

PREVENCIÓN

PREVENCIÓN DE FALLAS DE CC

  • Aislamiento adecuado de acuerdo a la tensión de trabajo y a la localización de los elementos.
  • Coordinación
  • Entrenamiento
  • Mantenimiento adecuado
  • Desconexión rápida

EJEMPLO

EJEMPLO PRÁCTICO

FIN

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