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Cuaderno de aplicaciones técnicas nº 3
Sistemas de distribución y protección
contra contactos indirectos y defectos
a tierra

Sistemas de distribución y protección contra
contactos indirectos y defectos a tierra
Índice
1 Introducción....................................... 2 6.2.2 Bloques diferenciales para interruptores
automáticos en caja moldeada Tmax .... 28
2 Deﬁniciones principales........ 3 6.2.3 Relés electrónicos PR… de interruptores
automáticos en caja moldeada y de basti-
3 Protección contra dor abierto con protección diferencial
defecto a tierra integrada .............................................. 29

6.2.4 Relé diferencial con transformador
3.1 Aspectos generales ................................ 5 externo ................................................. 30

4 Clasiﬁcación de los 6.3 Solución con la función G ..................... 31
sistemas de distribución 6.4 ¿Función de protección G o protección
eléctrica diferencial? ........................................... 33

6.4.1 Aplicaciones típicas de los
4.1 Sistema TT.............................................. 6 interruptores diferenciales ................... 33
4.2 Sistema TN ............................................ 6 6.4.2 Aplicaciones típicas de los interruptores
automáticos en caja moldeada y de bastidor
4.3 Sistema IT .............................................. 7
abierto equipados con función G contra
4.4 Conclusiones .......................................... 7 defecto a tierra ..................................... 34

5 Protección contra 6.5 Sistemas de protección avanzada contra
defecto a tierra........................................ 34
contactos indirectos 6.5.1 Aspectos generales .............................. 34
5.1 Efectos de la corriente sobre el 6.5.2 Source Ground Return ......................... 35
organismo ............................................... 8
6.5.3 Protección de defecto a tierra restringida ...35
5.2 Protección contra contactos indirectos por
desconexión automática del circuito ..... 10 7 Selectividad de las
5.3 Protección contra contactos indirectos protecciones contra
en sistemas TT ..................................... 13
defecto a tierra ............................... 37
5.4 Protección contra contactos indirectos
Anexo A:
en sistemas TN .................................... 16
Sistemas de distribución en corriente continua ....... 39
5.5 Protección contra contactos indirectos
Anexo B:
en sistemas IT ...................................... 20
Protección contra contactos directos ..................... 40
6 Soluciones ABB para Anexo C:
Protección contra contactos indirectos sin desconexión
la protección contra automática del circuito ........................................... 42
defecto a tierra Anexo D:
Protección combinada contra contactos directos e
6.1 Aspectos generales............................. 22 indirectos............................................................... 44
6.2 Dispositivos de protección diferencial ... 23 Anexo E:
Consideraciones sobre el neutro y el conductor
6.2.1 Interruptores automáticos de carril DIN de protección ........................................................ 46
System pro M y System pro M compact
con protección diferencial ..................... 23 Glosario ................................................................ 51

1

1 Introducción
El defecto a tierra, provocado por una pérdida de Este documento se divide en tres partes principales:
aislamiento entre un conductor de baja tensión y una
1 Introducción

pieza conductora expuesta, representa un problema de los sistemas de distribución, disposiciones sobre
diseño para la planta que podría provocar daños en las protección, etc.)
instalaciones eléctricas y, sobre todo, poner en peligro • soluciones ABB para la protección contra defecto
al personal; de hecho, dicho personal podría entrar en a tierra y contactos indirectos
contacto con una pieza conductora expuesta que nor- • discriminación de las protecciones contra defecto a
malmente no está en tensión pero que, debido a la falta, tierra.
podría presentar un potencial a tierra peligroso.
Además, para completar este documento, se facilitan
El objetivo de este documento técnico es ofrecer al algunos anexos que analizan exhaustivamente aspectos
lector la información necesaria relativa a los principales adicionales de la protección contra descargas eléctricas,
aspectos normativos acerca de la protección contra en particular la protección contra contactos indirectos, la
defectos a tierra y contactos indirectos, aclarar los protección combinada contra contactos directos e indi-
problemas relevantes e ilustrar la solución propuesta rectos, consideraciones sobre el conductor de protección
por ABB. y neutro, etc.

2 Sistemas de distribución y protección contra contactos indirectos y defectos a tierra

2 Deﬁniciones principales
- • Pieza en tensión: conductor o pieza conductora

mentales para comprender mejor el contenido de este destinada a excitarse en funcionamiento normal,
incluyendo un conductor neutro, pero por convención
60050 - Vocabulario Electrotécnico Internacional: no se trata de un PEN.
• Pieza en tensión peligrosa: una pieza en tensión que,
• Tensión de contacto (efectiva): tensión entre piezas
en ciertas condiciones, puede provocar una descarga
conductoras al tocarlas una persona o un animal de
eléctrica peligrosa.
forma simultánea.
• Pieza conductora expuesta: una pieza conductora
• Tensión de contacto supuesta: tensión entre piezas
del equipo que puede tocarse y que normalmente
conductoras accesibles de forma simultánea al no
no está en tensión, pero que puede estarlo cuando
estar tocándolas una persona.
falla el aislamiento básico2.
• Tensión a tierra nominal de un sistema:
• Contacto directo: contacto eléctrico entre personas
y piezas en tensión.
- la tensión nominal en sistemas trifásicos con neutro ais-
• Contacto indirecto: contacto eléctrico entre personas
lado o neutro puesto a tierra a través de una impe-
y piezas conductoras expuestas que han pasado a
dancia;
estar en tensión en condiciones de defecto.
- la tensión entre fase y neutro correspondiente a la
• Alcance de la mano: zona de accesibilidad al contacto
tensión nominal en sistemas trifásicos con neutro
conectado directamente a tierra;
personas suelen situarse o moverse y los límites que
- la tensión nominal en sistemas monofásicos, o sis-
pueden alcanzar con la mano, en cualquier dirección,
temas trifásicos, sin puntos conectados a tierra;
sin ayuda.
- la mitad del valor de la tensión nominal en sistemas
• Piezas accesibles simultáneamente: conductores o
monofásicos, o sistemas trifásicos, con punto inter-
piezas conductoras que puede tocar simultáneamen-
medio conectado a tierra.
te una persona.
Tabla 1

sistemas trifásicos con neutro aislado
o neutro conectado a tierra a través Un
de una impedancia
Une = Un

sistemas trifásicos
con neutro conectado directamente a tierra
Un

Un (1)
Une = = U0
√3

sistemas monofásicos, o sistemas CA
sin puntos conectados a tierra
Un
Une = Un

sistemas monofásicos, o sistemas CA
sin punto intermedio conectado a tierra Un /2
Un
U
Une = n
2

1
U0 indica la tensión entre fase y neutro
2
Una pieza conductora que puede pasar a estar en tensión simplemente por estar en contacto
con una pieza conductora expuesta no se considerará una pieza conductora expuesta.

Sistemas de distribución y protección contra contactos indirectos y defectos a tierra 3

• Corriente de fuga a tierra: corriente que, en ausencia • Conductor PEN: conductor que combina las funciones

de cualquier defecto, circula hacia tierra o la pieza de un conductor de protección y un conductor de
conductora expuesta. neutro.1
• Corriente residual: suma vectorial de las corrientes • Disposición de conexión a tierra: todas las conexiones
eléctricas de todos los conductores en tensión, en un y los dispositivos eléctricos que intervienen en un sis-
punto determinado del circuito eléctrico. tema, una instalación o equipo de conexión a tierra.
• Armario protector: armario eléctrico que rodea los equi- • Corriente de defecto: corriente que circula a través de
pos para impedir el acceso, desde cualquier dirección, un punto determinado de defecto debida a un defecto
a piezas en tensión peligrosas. de aislamiento.
• Barrera protectora: pieza que ofrece protección contra • Defecto a tierra: aparición de una ruta conductora
contacto directo desde cualquier dirección de acceso accidental entre un conductor en tensión y la Tierra.
habitual. • Persona capacitada: persona con la educación y la
• Obstáculo protector: pieza que impide el contacto di- experiencia que le permiten percibir los riesgos y evitar
recto no intencionado, pero que no impide el contacto los peligros propios de la electricidad.
directo por una acción deliberada. • Persona instruida: persona asesorada o supervisada
• Aislamiento básico: aislamiento de piezas en tensión adecuadamente por personal con conocimientos sobre
peligrosas que ofrece protección básica. electricidad que puede percibir los riesgos y evitar los
• Aislamiento adicional: aislamiento independiente peligros propios de la electricidad.
aplicado además del básico para protección contra • Persona formada: persona con la educación y la
defectos. experiencia relevantes (persona capacitada) o con
• Aislamiento doble: aislamiento que comprende el ais- la formación adecuada que le permiten percibir los
lamiento básico y el adicional. riesgos y evitar los peligros propios de la electricidad,
• Aislamiento reforzado: aislamiento de piezas en ten- en relación con operaciones determinadas efectuadas
sión peligrosas que ofrece cierto grado de protección
contra descargas eléctricas equivalente al aislamiento tanto, el término “formada” es un atributo relativo a:
doble. - el tipo de operación;
• Suelos y paredes aislantes: suelos y paredes de salas - el tipo de instalación en la que, o cerca de la cual,
con una resistencia tan elevada que la corriente residual deben efectuarse operaciones;
está limitada a valores que no son peligrosos. - las condiciones ambientales y de contingencia, y
• Tierra de referencia: parte de la Tierra que se considera -
conductora, cuyo potencial eléctrico se adopta como do.
cero por convención. • Persona común: persona no capacitada ni instruida.
• Electrodo de tierra: pieza conductora, que puede estar
-
migón o coque, en contacto eléctrico con la Tierra.
• Resistencia de conexión a tierra: resistencia entre el
colector principal de tierra (o nudo) y la Tierra.
• Electrodo de tierra independiente: electrodo de tierra
ubicado a tal distancia de los demás electrodos de
tierra que su potencial eléctrico no se ve afectado

Tierra y otros electrodos de tierra.
• Conductor de protección (PE): prescrito como medida
de protección contra los contactos indirectos para la
conexión de alguna de las siguientes partes:
- piezas conductoras expuestas;
- nudo de tierra principal;
- electrodo de tierra;

1
El símbolo PEN se obtiene de la combinación del símbolo PE (de conductor de protec-
ción) con el símbolo N de conductor de neutro.


3 Protección contra defecto a tierra

3.1 Aspectos generales • arcos eléctricos localizados

3 Protección contra defecto a tierra
y sobrecalentamientos subsi-
La pérdida de aislamiento entre conductores normal- guientes;
mente en tensión y piezas conductoras expuestas puede
generar un defecto, lo que normalmente se denomina
defecto a tierra.
Las causas principales de la pérdida de aislamiento • perturbaciones en los sistemas
son: de telecomunicaciones;

• deterioro temporal de las pro-
piedades dieléctricas (grietas
en las gomas aislantes, etc.);
• fenómenos de erosión de los
electrodos de tierra.

• rotura mecánica (p. ej. corte de
un cable en el suelo por parte
de una excavadora);

Los efectos principales de la corriente de defecto a tierra
son los siguientes:
• entornos especialmente agre- 1. La corriente de defecto a tierra empieza como un arco
sivos (presencia de polvo, hu- localizado en el punto en que ha fallado el aislamiento;
medad, contaminación, etc.); este arco se caracteriza por un nivel de corriente bas-
tante moderado, del orden de decenas de miliamperios.
2. Posteriormente, el defecto evoluciona más o menos
rápidamente para convertirse en un defecto entre tierra
• sobretensiones de origen at-
y fase verdadero. Si los dispositivos de protección no lo
mosférico o debidas a conmu-
interrumpen rápidamente, este defecto puede acabar
taciones eléctricas;
afectando a todas las fases, creando un cortocircuito
trifásico con contacto a tierra.

• acción de roedores. Por lo tanto, la primera consecuencia de la corriente de
defecto a tierra es el daño provocado a la planta, ya sea
debido a las moderadas corrientes de arco iniciales que,

de sobreintensidad, pueden continuar durante períodos
elevados de tiempo e iniciar un incendio, o bien debido
al cortocircuito que se desarrolla después de que se haya
• excitación de piezas conducto-
puesto en peligro la integridad de toda la planta.
ras expuestas;

Otra consecuencia importante de la corriente de defecto
a tierra es el peligro para el personal provocado por el
contacto indirecto, es decir, tras el contacto con piezas
conductoras expuestas que se han excitado accidental-
mente debido a un deterioro del aislamiento.


4 Clasiﬁcación de los sistemas de distribución eléctrica
El alcance del defecto a tierra y las consecuencias de Figura 2: Defecto a tierra en un sistema TT

tocar piezas conductoras expuestas en tensión están

IK
L1
L2
del sistema de alimentación y los tipos de conexión a L3
tierra del sistema. N

Por consiguiente, para seleccionar el dispositivo ade-
cuado para la protección contra defectos a tierra, es
necesario conocer el sistema de distribución de la ins-

los sistemas eléctricos empleando una combinación de RB RA
dos letras. IK
La primera letra indica la conexión del sistema de ali-
mentación con la tierra1:
• T = conexión directa a tierra de un punto, normalmente En este tipo de instalaciones eléctricas, el neutro suele
el neutro, en sistemas CA; estar distribuido y su función es hacer que la tensión de
• I = todas las partes en tensión aisladas de tierra o un fase (p. ej. 230 V) esté disponible para la alimentación de
punto, normalmente el neutro, conectados a tierra a las cargas monofásicas de instalaciones civiles.
través de una impedancia.
La segunda letra indica la relación entre las piezas con- 4.2 Sistema TN
ductoras expuestas de la instalación y tierra:
En sistemas TN, el neutro está conectado a tierra
• T = conexión eléctrica directa entre las piezas
directamente, mientras que las piezas conductoras
conductoras expuesta y tierra;
expuestas están conectadas a la misma conexión a
• N = conexión eléctrica directa entre las piezas
tierra del neutro.
conductoras expuestas y el punto conectado a tierra
Los sistemas eléctricos TN pueden dividirse en tres
del sistema de alimentación.
tipos dependiendo de si el neutro y los conductores de
Las letras posteriores, si las hubiere, indican la dispo-
protección están separados o no:
sición de los conductores de protección y neutro:
• S = cable de protección y neutro realizados por 1.TN-S: el conductor neutro N y el conductor de pro-
conductores independientes tección PE están separados (Figura 3)
• C = cable de protección y neutro combinados en un
Figura 3: Sistema TN-S
único conductor (conductor PEN).
L1
L2
nuación se describen los tipos principales de sistemas L3
de alimentación. N
PE
1
La conexión a tierra de un punto al nivel del transformador MT/BT es necesaria para evitar la transfe-
rencia de tensiones peligrosas al suelo, p. ej. tensiones debidas a un defecto entre bobinados de MT
y BT. En sistemas IT, se recomienda encarecidamente el uso de transformadores especíﬁcamente
construidos para evitar la transferencia de tensiones peligrosas a personas y equipos.

4.1 Sistema TT
En sistemas TT, el neutro y las piezas conductoras ex-
puestas están conectados a electrodos de tierra eléctrica- 2.TN-C: el conductor de protección y neutro están
mente independientes (Figura 1); por lo tanto, la corriente de combinadas en un único conductor, llamado PEN
defecto a tierra vuelve al nudo de alimentación a través (Figura 4)
del suelo (Figura 2).
Figura 4: Sistema TN-C
Figura 1: Sistema TT
L1
L1
L2
L2
L3 L3
N PEN

RB RA


3.TN-C-S: el conductor de protección y el neutro están 4.3 Sistema IT
combinados parcialmente en un único conductor PEN

y separados parcialmente PE + N (Figura 5). Los sistemas IT no tienen piezas activas conectadas a
tierra directamente, pero pueden tener piezas en ten-
Figura 5: Sistema TN-C-S
sión conectadas a tierra a través de una impedancia de
L1 valor elevado (Figura 7). Todas las piezas conductoras
L2
expuestas, por separado o en grupo, están conectadas
L3
N a un electrodo de tierra independiente.
PEN PE Figura 7: Sistema IT

L1
L2
L3
TN-C TN-S

Rt

En sistemas TN, la corriente de defecto a tierra vuelve al
nudo de alimentación a través de una conexión metálica
La corriente de defecto a tierra vuelve al nudo de ali-
directa (conductor PE o PEN) sin afectar prácticamente
mentación a través de la conexión a tierra de las piezas
al electrodo de tierra (Figura 6).
conductoras expuestas y de las capacidades parásitas
Figura 6: Defecto a tierra en un sistema TN a tierra de los conductores de línea.
IK
L1 Figura 8: Defecto a tierra en un sistema TT
L2
L3 L1
PEN L2
(TN-C) IK PE N (TN-S) L3
IK

C3 C2 C1

Rt
IK

4.4 Conclusiones
Sistema de Valor típico de las
distribución Aplicación principal corrientes de defecto Observaciones
TT instalaciones domésticas y 10 100 A Los sistemas de distribución TT se utilizan
similares; cuando es imposible garantizar la distribución
industrias pequeñas con del conductor de protección (PE), y cuando es
fuente de alimentación BT aconsejable dejar que el usuario se encargue de
la protección contra contactos indirectos.
TN industrias e instalaciones valores similares a los del Los sistemas de distribución TN son los sistemas
grandes con fuente de defecto monofásico a través de los cuales la alimentación se distribuye
alimentación MT a usuarios que tienen su propia subestación
transformadora; en estos casos, el conductor de
protección puede garantizarse fácilmente.

IT industrias química y petro- A ÷ 2 A en función del tamaño Este tipo de sistema resulta ser especialmente
química, es decir, plantas de la instalación; en caso de adecuado en los casos en los que debe ga-
para las cuales la con- defecto a tierra doble, la corriente rantizarse la continuidad del servicio, ya que
tinuidad del servicio es de defecto adopta valores típicos la presencia de un primer defecto no provoca
fundamental de los sistemas TT o TN en fun- corrientes elevadas y/o corrientes peligrosas
ción de la conexión a tierra de las para las personas.
piezas conductoras expuestas


5 Protección contra contactos indirectos

5.1 Efectos de la corriente las consecuencias de traumatismos provocados

sobre el organismo - : el efecto más peligroso se
Los peligros físicos debidos al contacto con una pieza debe a la superposición de las corrientes externas
en tensión son provocados por el paso de corriente a
través del organismo. Estos efectos son: descontroladas, provocan alteraciones del ciclo
cardíaco. Esta anomalía puede convertirse en un
- tetanización: los músculos afectados por el paso fenómeno irreversible, porque persiste incluso
de la corriente se contraen involuntariamente, cuando el estímulo ha cesado;
y es difícil soltar las piezas conductoras que se - quemaduras: se deben al calentamiento derivado,
han agarrado. Nota: normalmente, las corrientes por efecto Joule, de la corriente que pasa por el
muy elevadas no inducen tetanización porque, organismo.
cuando el organismo entra en contacto con La norma IEC 60479-1 “Efectos de la corriente sobre se-
ellas, la contracción muscular es tan sostenida que res humanos y ganado” es una guía relativa a los efectos
los movimientos musculares involuntarios suelen de la corriente que circula por el organismo, que debe
alejar a la persona de la pieza conductora; -
- paro respiratorio: si la corriente circula a través de dad eléctrica. En un diagrama de tiempo-corriente, esta
los músculos que controlan el sistema respiratorio, norma muestra cuatro zonas (Figura 1) con las que se
la contracción involuntaria de estos músculos
altera el proceso respiratorio normal, y es posible alterna (15 – 100 Hz) que atraviesa el organismo. Estas
zonas se detallan en la Tabla 1.

Figura 1: Zonas de tiempo-corriente de los efectos de la corriente alterna sobre el organismo

Tabla 1: Efectos de la corriente alterna sobre el organismo

Zona Efectos
1 normalmente ninguna reacción

2

3

4
cardíaco, paro respiratorio y quemaduras graves al aumentar la corriente y el tiempo de exposición.


La norma IEC 60479-1 también muestra un diagrama es la tensión que, debido a un defecto de aislamiento,

análogo para la corriente continua. está presente entre una pieza conductora y un punto
Las curvas de la Figura 1 no pueden aplicarse fácilmente
Representa el valor máximo de tensión de contacto
para la seguridad de las personas. Por lo tanto, una vez efectiva; por lo tanto, se tiene en cuenta la condición
se conoce la impedancia del cuerpo humano, es posible más desfavorable a garantía de la seguridad.
-
sibles aplicando la ley de Ohm. A partir de la curva de seguridad de la Figura 2, se deduce
La impedancia eléctrica del organismo que se ofrece al que, para todos los valores de tensión por debajo de 50
paso de la corriente que circula entre sus dos extremos
es muy variable. La norma IEC 60479-1 proporciona tolerancia es de 5 s.
distintos valores de la impedancia como una función de Figura 2: Curva de seguridad de tiempo-tensión
la tensión de contacto y del recorrido de la corriente.
Teniendo en cuenta los valores preventivos de la impe-
dancia descritos en el diagrama de la norma, es posi-

UT = RTI
ubicación seca; en ambientes particulares, la resisten-
cia de contacto del organismo hacia tierra se reduce
y, por consiguiente, los valores de tensión tolerables

RT Por lo tanto, si la protección contra contactos indirectos
se obtiene a través de la desconexión automática del cir-
cuito, es necesario asegurarse de que este corte se lleva
a cabo en cumplimiento de la curva de seguridad
de tiempo-tensión en cualquier sistema de distribución.
En la práctica, no es fácil evaluar por adelantado la
-
La tensión de contacto supuesta UT es la tensión que está presente ción de la planta; además, tras la creación de la plan-
- ta, la evaluación de este tipo de tensión es bastante
cientemente alejado.
métodos convencionales que permiten determinar los
ble obtener la curva de seguridad de tiempo-tensión. tiempos de disparo de los dispositivos de protección,
Esta curva proporciona algunas indicaciones respecto no en función de la tensión de contacto efectiva, sino
al tiempo durante el cual el organismo puede resistir la en función de la tensión nominal de la instalación para
corriente de defecto, en función de la tensión de contacto sistemas TN y de la tensión de contacto supuesta para
supuesta UT (Figura 2). La tensión de contacto supuesta sistemas TT.


5.2 Protección contra contactos indirectos por provocar el disparo del interruptor automático. Como se
explica más adelante en este documento, es necesario

desconexión automática del circuito
que el dispositivo de protección esté coordinado con el
La norma IEC 60364 dispone la desconexión automática sistema de distribución y la modalidad de conexión a
de la alimentación para la protección contra contactos tierra de las piezas conductoras expuestas, de modo que
indirectos. se garantice que no persistan las tensiones de contacto
El dispositivo de protección desconectará automática- peligrosas en las piezas conductoras expuestas después
mente la alimentación para que, en caso de un defecto del defecto.
entre una pieza en tensión y una pieza conductora La Figura 3 muestra un ejemplo del recorrido de la
expuesta o un conductor de protección la tensión de corriente de defecto a tierra en un sistema con el neutro
contacto supuesta superior a 50 V CA (25 V en entornos y las piezas conductoras expuestas conectados a dos
electrodos de tierra independientes (sistema TT), y la
curva de disparo de un interruptor automático magne-
en contacto con piezas conductoras accesibles simul- totérmico de tipo Tmax T1B160 R125.
táneamente. Figura 3
Esta medida protectora requiere coordinación entre la Recorrido de la corriente a tierra
conexión a tierra del sistema y las características de los
dispositivos y conductores de protección.

Los dispositivos adecuados para la desconexión
automática de la alimentación y capaces de detectar las
corrientes de defecto a tierra son:
• interruptores automáticos con relé magnetotérmico;
• interruptores automáticos con relé electrónico basado
en microprocesador;
• interruptores automáticos con relé electrónico basado
en microprocesador con protección integrada contra
defecto a tierra (función G); Curva de disparo Tmax T1C160 In160
• interruptores automáticos magnetotérmicos electróni-
cos con relés diferenciales integrados;
• interruptores diferenciales puros;
• relés diferenciales.

A continuación se facilita una descripción de estos dis-
positivos de protección.

Interruptores automáticos con relé magnetotérmico
Las protecciones garantizadas por los interruptores au-
tomáticos equipados con relé magnetotérmico son:
• protección contra sobrecargas;
• protección contra cortocircuitos;
• protección contra contactos indirectos.
La protección contra sobrecarga viene dada por el relé Como muestra el diagrama, al suponer una corriente
térmico con curva a tiempo inverso, es decir, cuanto de defecto a tierra de 940 A, el interruptor automático
mayor es la corriente de sobrecarga, más corto es el se desconectará en un máximo de 5 s (valor leído en la
tiempo de disparo. curva con la tolerancia mayor).
La protección contra cortocircuito viene dada por el relé
magnético con una curva de disparo a tiempo indepen- Interruptores automáticos con relé electrónico basado
diente, es decir, con un tiempo de disparo independiente en microprocesador
de la corriente de cortocircuito. Las protecciones proporcionadas por los interrupto-
La protección contra contactos indirectos puede habi- res automáticos equipados con relés electrónicos son
litarse a través del relé térmico y el relé magnético, ya completamente análogas a las proporcionadas por los
que la corriente de defecto a tierra implica como mínimo interruptores automáticos con relé magnetotérmico.
una fase; si esta corriente es lo bastante elevada, puede Las funciones de protección implementadas por el relé


electrónico basado en microprocesador permiten imple- La posibilidad de ajustar un umbral magnético bajo (a
mentar la protección contra sobrecarga (protección L),

aprox. 750 A) permite conseguir un tiempo de disparo
cortocircuito (protección S e I) y contactos indirectos. correspondiente al disparo magnético (algunas decenas
Figura 4
de milisegundos), lo que es considerablemente más rá-
pido que el tiempo que puede obtenerse en las mismas
condiciones con un interruptor automático magnetotér-
mico del mismo tamaño.

Interruptores automáticos con relé electrónico basado
en microprocesador con protección integrada contra
defecto a tierra (función G)
La versión avanzada de los relés electrónicos basados
en microprocesador ofrece, además de las funciones de
protección contra sobrecarga (L) y cortocircuito (S e I),
una función de protección dedicada - llamada función
G - contra defecto a tierra.
La función de protección G puede evaluar la suma vec-
torial de las corrientes que circulan por los conductores
Los relés electrónicos permiten obtener un ajuste preciso en tensión (las tres fases y el neutro). En un circuito en
tanto de los tiempos de disparo como de los umbrales buenas condiciones, esta suma equivale a cero pero, en
de corriente, de modo que se satisfagan plenamente los presencia de un defecto a tierra, una parte de la corriente
requisitos de la instalación. de defecto volverá a la fuente de alimentación a través
La Figura 5 muestra el mismo ejemplo que en el caso del conductor de protección y/o tierra sin afectar a los
anterior, pero como dispositivo de protección se ha conductores en tensión.
instalado un interruptor automático de tipo Tmax T2S160
PR221DS-LS/I In160 con relé electrónico. Si la corriente es superior al valor de disparo ajustado
Figura 5
para la función G, el interruptor automático se dispara-
Recorrido de la corriente a tierra rá en el tiempo de ajuste correspondiente. La Figura 6
muestra el principio de funcionamiento.
Figura 6: Principio de funcionamiento de la función G

L1
En caso de un circuito en
L2
buenas condiciones, la L3
suma vectorial de las cor- N
rientes en los circuitos en
tensión (fases + neutro)
es cero:

I = IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0
Curva de disparo T2S160 PR221DS-LS/I In160
RB RA

L1
Si se produce un defecto
L2
a tierra, una parte de la L3
corriente de defecto vuelve N
a la fuente de alimentación
a través del suelo y la suma
vectorial de las corrientes
será distinta de cero:
I = IL1 + IL2 + IL3 + IN 0
I I4 umbral de disparo de RB RA
la función G


Interruptores automáticos electrónicos o magnetotérmi- • tipo A: el disparo se garantiza en caso de corrientes
cos con relé diferencial integrado

residuales alternas senoidales y de corrientes re-
Los interruptores automáticos con relé diferencial inte- siduales unidireccionales pulsantes;
grado combinan el relé diferencial y el relé de protección • tipo B: el disparo se garantiza en caso de corrientes
contra sobreintensidades en un único aparato, y disparan residuales continuas, aparte de corrientes residuales
debido a corriente de fuga a tierra y también a sobrecar- alternas senoidales, así como corrientes residuales
ga/cortocircuito. unidireccionales pulsantes.

El principio de funcionamiento del relé diferencial consis- Tabla 2: Tipos de dispositivos de protección diferencial
te en detectar la corriente de defecto a tierra a través de
Funcionamiento
un transformador toroidal que incluye todos los conduc-
correcto de los
tores en tensión y el neutro, si está distribuido. dispositivos de pro-
Forma de la corriente
residual tección diferencial
Figura 7: Principio de funcionamiento del relé diferencial Tipo
AC A B
F N

CA senoidal + + +

CC
+ +
pulsante

R
T CC uniforme +

I

• tipo sin retardo
En ausencia de un defecto a tierra, la suma vectorial de
• tipo S con retardo.
las corrientes I equivale a cero; en caso de un defecto
a tierra, si el valor I excede la corriente nominal de dis-
paro residual I , el circuito en la parte del secundario
del toroide envía una señal de mando a una bobina de
disparo dedicada, y provoca el disparo del interruptor
automático.

-
rruptores diferenciales de acuerdo a su sensibilidad a los
tipos de corriente de defecto:
• tipo AC: el disparo se garantiza en caso de corrientes
residuales alternas senoidales;


Interruptores diferenciales puros dinarse con el tipo de conexión a tierra para desconectar
Los interruptores diferenciales puros sólo están equipa-

la alimentación rápidamente si la tensión de contacto
dos con un relé diferencial y, por lo tanto, únicamente alcanza valores dañinos para el organismo.
garantizan la protección contra defecto a tierra. Deben Suponiendo 50 V (25 V para ambientes particulares), el
acoplarse con fusibles o interruptores magnetotérmi- límite de la tensión de contacto en las piezas conductoras
cos para la protección contra solicitaciones térmicas y expuestas, deberá ser:
dinámicas.
RA 50 o RA 50
Su principio de funcionamiento es el mismo que se ha
Ia In
descrito anteriormente.
donde:
1
Relé diferenciales RA ;
Los relés diferenciales, llevan a cabo la función de de- Ia es la corriente que provoca el funcionamiento au-
tección de la corriente de defecto a tierra a través de tomático del dispositivo de protección en 5 s, leída
un toroide independiente, que debe instalarse de forma en la curva de disparo característica del dispositivo
externa en los conductores en tensión del circuito. Si la (en A); cuando el dispositivo de protección facilita
protección contra sobrecorrientes, la norma CEI
un contacto que se utiliza para dar órdenes al mecanismo
de disparo de un interruptor automático. • si se trata de un dispositivo con curva de dispa-
Se trata de dispositivos utilizados en plantas industria- ro a tiempo inverso, la corriente misma efectuará
les, en que las condiciones de la instalación son espe- la desconexión en 5 s;
cialmente restrictivas, como por ejemplo interruptores • si se trata de un dispositivo con curva de disparo
automáticos ya instalados o especio limitado en la celda instantánea, la corriente mínima provocará la
del interruptor automático. apertura del interruptor automático;
Su principio de funcionamiento es el mismo que se ha I es la corriente nominal residual de funciona-
n
descrito anteriormente. miento del interruptor diferencial en 1 s (en A).

5.3 Protección contra contactos indirectos Por todo lo mencionado anteriormente, queda claro que
el valor de resistencia RA es considerablemente distinto al
en sistemas TT utilizar interruptores automáticos en lugar de dispositivos
diferenciales, ya que el orden de magnitud de la corriente
Un defecto a tierra en un sistema TT afecta al circuito
en el denominador de la relación anterior es distinto. El
representado en la Figura 8. párrafo siguiente ilustra lo que ya se ha dicho, subrayan-
do los distintos valores que puede adoptar RA en relación
Figura 8
IK con los dispositivos de protección utilizados.
L1
La elección del dispositivo automático a efectos de
L2 protección contra defecto a tierra y contactos indirectos
L3 deberá efectuarse coordinando adecuadamente el tiem-
po de disparo con el valor RA. En sistemas TT, pueden
N
utilizarse los siguientes dispositivos para la protección
contra contactos indirectos:
• interruptores automáticos con relés magnetotérmi-
cos;
• interruptores automáticos con relés electrónicos;
• dispositivos de protección diferencial.
Protección contra contactos indirectos realizada por
RB RA interruptores automáticos con relés magnetotérmicos.
IK El uso de un interruptor automático equipado con un relé
magnetotérmico para la protección contra contactos
indirectos en un sistema TT hace que sea bastante
La corriente de defecto circula a través del bobinado complicado cumplir con la resistencia RA de la la puesta
secundario del transformador, el conductor de fase, la a tierra.
resistencia de defecto, el conductor de protección y las
resistencias del electrodo de tierra (RA de la planta del 1
La resistencia del electrodo de tierra RA está en serie respecto a la del conductor de
protección, que es insigniﬁcante si se compara con la resistencia RA; por consiguiente,
usuario y RB del neutro). En conformidad con la norma en la fórmula es posible tener en cuenta solamente la resistencia del electrodo de tierra
IEC 60364-4, los dispositivos de protección deben coor- de la planta del usuario.


En realidad, para estos interruptores automáticos, la automáticos con relés magnetotérmicos, sólo pueden
corriente que provoca el disparo en 5 s o instantánea utilizarse cuando es posible implementar una puesta a

suele ser un múltiplo de la corriente nominal; por consi- tierra con un valor de resistencia muy bajo, con frecuencia
inferior a la unidad.
necesario emplear electrodos de tierra con valores de Debe prestarse una atención especial a la función de
resistencia por debajo de la unidad, que difícilmente son protección G (protección contra defecto a tierra con
asequibles en la práctica. retardo regulable) disponible para los relés electrónicos
Como ejemplo, supongamos que se facilite protección más avanzados. Hay que recordar que esta protección
empleando un interruptor automático de la serie ABB puede evaluar la suma vectorial de las corrientes que
Tmax T1B160 In125. circulan por los conductores en tensión (las tres fases
Empezando en condiciones de frío, que constituyen el y el neutro). En un circuito en buenas condiciones esta
peor de los casos posibles para los relés térmicos, la suma equivale a cero pero, en presencia de un defecto
curva de disparo muestra que la corriente a la que se a tierra, una parte de la corriente de defecto volverá a la
desconecta el interruptor automático en 5 s es de unos fuente de alimentación a través del conductor de protec-
750 A (Figura 9). Así: ción y tierra, sin afectar a los conductores de fase. Si la
RA 50 = 0.06 corriente es superior al valor ajustado para la función G,
750 el interruptor automático disparará en el tiempo ajustado
en el relé electrónico.
efectuarse una puesta a tierra con resistencia RA Al utilizar la función de protección G, la relación que
debe cumplirse para implementar la protección contra
defectos a tierra es:
Figura 9 RA 50
I4
donde I4 es el valor en amperios del umbral de disparo de
la función de protección G. Puesto que este valor puede
ajustarse entre 0,2 y 1 In (según el tipo de relé), es fácil
comprender cómo, al utilizar la función G, se obtendrá
un valor RA mayor que en el caso del uso exclusivo de
las funciones contra sobrecorrientees (L, S e I).
Por ejemplo, teniendo en cuenta la habilitación de la
protección contra contacto indirecto G en el interruptor
automático de tipo Tmax T4N250 In 100 A equipado con
relé electrónico de tipo PR222DS/P LSIG (Figura 10),
resulta que las protecciones de fase no pueden garantizar
una coordinación adecuada con la puesta a tierra, ya
Por otra parte, al utilizar el mismo aparato equipado
que la corriente de disparo en 5 s con los ajustes de la
con un relé diferencial de tipo ABB SACE RC221
con corriente residual I = 30 mA, debe obtenerse el de tierra RA
siguiente valor de resistencia:
RA 50 = 1666.6 Figura 10
0.03
Como se explicará más adelante, el uso de un dispositivo
de protección diferencial permite efectuar una puesta
a tierra con un valor de resistencia a tierra que puede
obtenerse fácilmente, mientras que los interruptores
automáticos se utilizarán siempre que existan valores
bajos de resistencia a tierra RA.
Protección contra contactos indirectos por interruptores
automáticos con relés electrónicos
Para los relés electrónicos, pueden seguirse las indica-
ciones facilitadas para los casos anteriores, así como en
lo referente a las funciones L (protección contra sobre-
carga), S (protección contra cortocircuito selectivo) e I T4N 250 PR222DS/P-LSIG In100
(protección contra cortocircuito con disparo instantáneo). L: I1=1 In t1=3 s
Los relés electrónicos permiten efectuar un ajuste pre-
ciso, tanto en términos de tiempos como de umbrales S: t=const I2=6,4 In t2=0,05 s
de corriente, pero, como en el caso de los interruptores I: OFF


Al utilizar la función de protección G ajustada en 0,2×In, La Tabla 3 muestra los valores máximos de la resisten-

el umbral de corriente más allá del cual el interruptor au- cia de tierra que pueden ser aceptables con corrientes
tomático se dispara en 5 s es de 24 A (valor que incluye residuales (I n en relación con la tensión de contacto
máxima de 50 V).
máxima de tierra RA In RA
Tabla 3
Figura 11 [A] [ ]
0.01 5000
0.03 1666
0.1 500
0.3 166
0.5 100
3 16
10 5
30 1.6

En una planta eléctrica con una puesta común a tierra
T4N 250 PR222DS/P-LSIG In100
y con cargas protegidas por dispositivos con distintas
corrientes de disparo, debe tenerse en cuenta el peor
G: I²t=const I4=0,2 In t4=0,1 s caso posible en relación con el dispositivo con la mayor
corriente de disparo para coordinar todas las cargas con
En las aplicaciones para las cuales es imposible realizar
-
una puesta a tierra con un valor RA bajo, es necesario
ciones protegidas parcialmente a través de dispositivos
adoptar otras medidas para la protección contra con-
contra sobrecarga y parcialmente a través de dispositivos
tactos indirectos (véase el Anexo C); en estos casos la
de protección diferencial, dado que la resistencia RA de
función G no garantiza la protección contra contactos
la puesta a tierra se calculará a partir de la corriente del
indirectos, aunque garantiza una protección parcial con-
dispositivo contra sobrecarga que garantiza el disparo
en 5 s, y dado que se trata de la corriente de disparo de
que podrían provocar sobrecalentamiento y riesgos de
mayor valor nominal entre los dos tipos de dispositivo,
incendio.
todas las ventajas derivadas del uso de relés de protec-
Protección contra contactos indirectos realizada por ción diferencial se anulan.
dispositivos de protección diferencial. De lo anterior se desprende que, en un sistema TT, es
El principio de funcionamiento del dispositivo de pro- aconsejable proteger todas las cargas a través de in-
tección diferencial consiste básicamente en detectar la terruptores diferenciales combinados con la puesta a
corriente de defecto a tierra a través de un transformador tierra, para gozar de la ventaja de una interrupción ade-
toroidal que incluye todos los conductores de fase y el cuada cuando se produzca el defecto y de una puesta
neutro, si está distribuido. En ausencia de un defecto a tierra fácil de implementar.
a tierra, la suma vectorial de las corrientes I equivale Conclusiones
a cero; en caso de un defecto a tierra, si el valor de I En resumen, en sistemas TT las normas permiten el
excede el umbral de disparo, llamado I , el circuito en el uso de:
secundario del toroide envía una señal a un dispositivo
de apertura dedicado y provoca el disparo del interruptor - en dispositivos con características de disparo a
automático. tiempo inverso, la corriente de disparo Ia debe
Además de la coordinación con la puesta a tierra, para ser la corriente que provoca el disparo en 5 s;
seleccionar la corriente nominal de funcionamiento re- - en dispositivos con características de disparo
sidual I , también debe tenerse en cuenta la corriente instantáneo la intensidad de disparo Ia debe ser
de fuga a tierra total de la instalación en condiciones la corriente mínima que provoca el disparo
normales de funcionamiento y, para evitar disparos no instantáneo;
deseados, esta corriente no debe exceder 0,5×I . -
En cumplimiento con la relación para la protección contra do que la corriente de disparo I es la corriente
contacto indirecto, el uso de interruptores diferenciales nominal de funcionamiento residual del interruptor
permite obtener un valor RA considerablemente más ele- diferencial con un retardo máximo permisible de un
vado del obtenido utilizando interruptores automáticos. segundo.


5.4 Protección contra contactos indirectos En la práctica, la norma divide los circuitos en dos

en sistemas TN tipos:
• circuito terminal: se trata de un circuito que suele ali-
Un defecto a tierra en un sistema TN afecta al circuito mentar equipos;
representado en la Figura 12. • circuito de distribución: se trata de un circuito que
alimenta un cuadro de distribución al que están co-
Figura 12

IK -
L1 gas, como:
L2
L3
PEN • un equipo utilizado portátil o manual;
(TN-C) IK PE N (TN-S) • un enchufe.
En la norma, la probabilidad de que se produzca un de-

portátil o un enchufe se considera superior, ya que las
tensiones mecánicas a las que se someten son mayores;
de la misma manera, es más probable que una persona
pueda entrar en contacto con la pieza conductora ex-
puesta de un equipo portátil o manual que con la pieza
conductora expuesta de un circuito de distribución (p. ej.
el bastidor metálico de un cuadro de distribución). Éste
afecta a la puesta a tierra y, básicamente, se forma a es el motivo de las disposiciones de la norma: cuanto
más alta es la tensión entre fase y tierra del sistema en
través de la conexión en serie de los conductores de fase
con el conductor de protección (PE o PEN). A partir de las consideraciones anteriores, la norma
Para proporcionar protección para sistemas TN con contempla lo siguiente:
disparo automático del circuito, en conformidad con • los tiempos de disparo de la Tabla 4 para circuitos
la norma IEC 60364-4, deberá cumplirse la condición -
siguiente: chufes;
• tiempos de disparo no superiores a 5 s para circuitos
Zs Ia U
donde: para circuitos de distribución;
ZS es la impedancia del bucle de defecto que comprende
la fuente, el conductor en tensión hasta el punto del
defecto y el conductor de protección entre el punto
del defecto y la fuente (en ohmios);
U0
Ia es la corriente que provoca el funcionamiento au-
tomático del dispositivo de protección en el tiempo
indicado en la Tabla 4 como una función de la tensión
nominal U0 o, para circuitos de distribución (y en otras
condiciones indicadas en las normas), dentro de un
tiempo convencional no superior a 5 s; si se facilita
protección a través de un interruptor diferencial, Ia es
la corriente nominal de funcionamiento residual I .

Tabla 4
U0 Tiempo de disparo
[V] [s]
120 0.8
230 0.4
400 0.2
>400 0.1


Como ya se ha indicado, la norma también admite tiem- de los casos, la protección contra contactos indirectos

puede garantizarse a través de interruptores automáti-
que alimenten equipos estacionarios. No obstante, si en cos, siempre que la corriente que provoca el disparo en
-
les que alimentan enchufes o equipo portátil, es posible defecto.
que, debido a un defecto del equipo estacionario, las
El siguiente ejemplo (Figura 13) tiene el objetivo de ve-
piezas conductoras expuestas del equipo portátil o del
equipo alimentado a través de enchufes pasen a estar
en tensión.

Esta tensión se eliminaría en 5 s, mientras que la norma re- la corriente de defecto de los conductores PE/de fase
queriría el disparo en 0,4 s (para U0 equivalente a 230 V). respecto a la pieza conductora expuesta en cuestión es
Para mantener un tiempo de disparo de 5 s en circuitos superior a la corriente que provoca la disparo en 0,4 s.

Figura 13
portátiles o enchufes, es necesario proporcionar conexión
equipotencial entre el cuadro de distribución y las pie-
zas conductoras externas; en la norma IEC 60364-4-41
413.1.3.5 se facilita información adicional.

La elección del dispositivo automático a efectos de
protección contra defectos entre los conductores
PE - fase y contra contactos indirectos deberá efectuarse
coordinando adecuadamente los tiempos de disparo con
la impedancia del bucle de defecto.
En sistemas TN, un defecto a tierra total en la parte de BT
suele generar una corriente similar a la de un cortocircui-
to, y la corriente de defecto a tierra que circula a través
del conductor (o conductores) de fase y el de protección
no afecta en absoluto a la puesta a tierra.
La relación puede expresarse como:
U0
Ia = IkLPE
Zs
donde IkLPE es la corriente de defecto entre los conduc-
tores PE - fase. Por lo tanto, es posible indicar que la

la corriente de disparo Ia del dispositivo de protección (en
0,4 s, para U0=230 V, o 5 s en condiciones particulares)
es inferior a la corriente de defecto entre los conducto-
res PE/de fase (IkLPE) en la pieza conductora expuesta a
proteger. En el ejemplo que nos ocupa, la corriente que provoca el
En sistemas TN, pueden utilizarse los siguientes disposi- funcionamiento del automático en un tiempo de disparo
tivos para la protección contra contactos indirectos: no superior a 0,4 s es inferior a la corriente de defecto de
• interruptores automáticos con relés magnetotérmi- los conductores PE/de fase, que es de 3 kA.
cos; Protección contra contactos indirectos realizada por
• interruptores automáticos con relés electrónicos; relés electrónicos.
• dispositivos de protección diferencial (sólo TN-S). Para los relés electrónicos, pueden seguirse las mismas
indicaciones que en el caso anterior para las funciones
Protección contra contactos indirectos realizada por relés de protección L (contra sobrecarga), S (contra cortocir-
magnetotérmicos cuito retardada) e I (contra cortocircuito instantánea).
Como se ha explicado anteriormente, en sistemas de Por supuesto, los relés electrónicos permiten efectuar
distribución TN las corrientes de defecto a tierra resultan unos ajustes precisos tanto en términos de tiempos de
ser bastante elevadas debido al bajo valor de impedancia disparo como de umbrales de corriente.
del bucle de defecto; por consiguiente, en la mayoría La función G contra defectos a tierra mejora las condicio-


nes de protección, ya que permite hacer frente a todas las Si, en la misma instalación, la corriente de defecto entre

situaciones en que la impedancia del bucle de defecto fase y PE hubiera sido muy baja, por ejemplo equivalente
toma valores tan reducidos que las protecciones de fase a 0,25 kA, habría sido imposible utilizar las protecciones
no pueden disparar en los tiempos contemplados por la de fase para la protección contra contactos indirectos,
norma, o bien es necesario ajustar las funciones S e I a porque la corriente mínima de la función S que provoca el
valores altos para la selectividad. Al utilizar la función G, disparo en 0,4 s es I2=1,2×250 más la tolerancia, es decir,
la condición a cumplir para obtener protección contra 330 A (valor inferior a la corriente IkLPE). Además, unos
contactos indirectos se convierte en: ajustes demasiado reducidos para la protección contra
defectos entre fase y PE podrían afectar a la selectividad
Zs I4 U
de las protecciones contra sobrecarga y cortocircuito.
donde I4 es el valor en amperios del ajuste de la función Por lo tanto, en este caso la función G se utilizará con
de protección contra defecto a tierra. Puesto que este los ajustes mostrados en la Figura 14:
valor puede ajustarse entre 0,2 y 1 In (según el tipo de
Figura 15
relé), es fácil comprender cómo, al utilizar la función
G, se puede proporcionar protección contra contactos
indirectos para valores de impedancia del bucle de de-
fecto mayores (p. ej. en caso de cables más largos).
El ejemplo siguiente (Figura 14) muestra los ajustes
posibles de un interruptor automático Tmax T4N250
In 250 A equipado con un relé electrónico de tipo
PR222DS/P LSI.
Figura 14

T4N 250 PR222DS/P-LSI In 250 A
L: I1=0,8 In t1=9 s
S: t=const I2=6,4 In t2=0,25 s
I: I3=12 In

G: I4=0,2 In t4=0,1 s

T4N 250 PR222DS/P-LSI In 250 A
En sistemas TN-S, la función G permite solucionar to-
L: I1=0,8 In t1=9 s das las situaciones en que las protecciones de fase no
S: t=const I2=6,4 In t2=0,25 s pueden aportar la protección necesaria.
I: I3=12 In
Hay que tener en cuenta que en sistemas TN-C es im-
posible utilizar la función G en una línea que alimenta
una carga trifásica más neutro. De hecho, el relé basa-
En particular, el umbral I2 de la función S se ha ajustado do en microprocesador no sería capaz de detectar la
para eliminar el defecto en menos de 0,25 s. No obstan- corriente de defecto a tierra, ya que, en tales condiciones,
te, este valor representa solamente uno de los posibles la suma de las corrientes en los conductores de fase y
ajustes, puesto que la función I también podría utilizarse en el neutro sería siempre cero, porque la corriente de
para la protección contra contactos indirectos. defecto pertenece al conductor neutro, que también

es el conductor de protección PEN (debe consultarse de un transformador toroidal que incluye todos los con-

el párrafo siguiente para obtener una explicación más ductores en tensión y el neutro, si está distribuido.
detallada). En un sistema TN-S, la corriente de defecto a tierra vuelve
Protección contra contactos indirectos realizada por a través del conductor de protección PEN sin afectar
dispositivos de protección diferencial. al toroide (Figura 17); en este caso, la suma vectorial
El uso de interruptores diferenciales mejora todavía más de las corrientes es distinta de cero y, si es superior al
las condiciones de protección, en particular cuando no umbral ajustado, puede provocar el funcionamiento del
dispositivo de protección diferencial.
una línea muy extensa en la cual una impedancia con- Figura 17: Dispositivo de protección diferencial en sistemas TN-S
siderable limita la corriente de cortocircuito; ello puede L1 L1
persistir durante períodos lo bastante prolongados como L2 L2
L3 L3
para incrementar la temperatura y provocar incendios. N N
Para explicar todo lo anterior, la Figura 16 muestra un PE PE

Ik
330 m de longitud y protegido por un interruptor au-
tomático magnetotérmico de tipo Tmax T1N160 In 80
A. Debido a la alta impedancia del cable, el valor de la I = ILI + IL2 + IL3 + IN = 0 I = (ILI + Ik) + IL2 + IL3 + IN = Ik
corriente del defecto entre fase y PE equivale a 0,5 kA. En un sistema TN-C, la corriente de defecto a tierra vuelve
Con este valor, el interruptor automático se desconecta
a través del conductor de protección PEN, con lo que
en aproximadamente 1,4 s, lo que no cumple los tiempos
vuelve a circular por el toroide1 (Figura 18); en este caso,
de disparo requeridos por la norma. En este caso, el
la suma vectorial de las corrientes sigue siendo cero, y
interruptor diferencial permite la detección de la corriente
por lo tanto el dispositivo de protección diferencial no
de defecto y el disparo en tiempos cortos, en cumpli-
miento de los requisitos de la norma. podrá desconectarse.
Figura 18: Dispositivo de protección diferencial en sistemas TN-C
Figura 16
L1 L1
L2 L2
L3 L3
PEN PEN
Ik

I = ILI + IL2 + IL3 + IN = 0 I = ILI + IL2 + IL3 + IN - Ik+ Ik = 0

Por otra parte, en el mismo sistema, si el conductor
neutro no atravesara el toroide, la presencia de una

para provocar el disparo no deseado del dispositivo de
protección diferencial, aunque el circuito no estuviera en
condiciones de defecto.
Conclusiones
En resumen, en sistemas TN las normas permiten el
uso de:
- interruptores automáticos , capaces de desconectar
el circuito en tiempos dependientes de la tensión
nominal o no superiores a 5 s en condiciones es-
Además, los interruptores diferenciales no pueden utili-
zarse en sistemas TN-C, ya que las funciones de protec- - dispositivos de protección diferencial.
ción y el neutro los facilita un único conductor PEN que En sistemas TN-C, la desconexión del neutro y el uso de
evita el funcionamiento de estos dispositivos. dispositivos de protección diferencial o de dispositivos
Para comprender todo lo anterior, es necesario recordar con un principio de funcionamiento similar (función G
el principio de funcionamiento de un interruptor diferen- contra defectos a tierra) no son posibles.
cial, que detecta la corriente de defecto a tierra a través 1
De hecho, el toroide incluye todos los conductores en tensión (fase y neutro).


5.5 Protección contra contactos indirectos se produzca un segundo defecto, con lo que se evita el

disparo de la fuente de alimentación.
en sistemas IT
Como se muestra en la Figura 19, la corriente de defecto sistema de distribución limitando las ventajas de una
a tierra en un sistema IT circula por las capacitancias red aislada de tierra. En particular, pueden producirse
parásitas a tierra del conductor de línea hacia la fuente dos situaciones en caso de un primer defecto a tierra
de alimentación. Por este motivo, el primer defecto a (Figura 20):
tierra se caracterizará por un valor tan bajo que evite 1.cuando las piezas conductoras expuestas del equipo
el disparo de la protección; las tensiones de contacto están conectadas a tierra individualmente, el sistema
derivadas serán muy bajas. IT se convierte en un sistema TT;
Figura 19 2.cuando las piezas conductoras expuestas del equipo
L1 están interconectadas mediante un conductor prote-
L2 gido conectado a tierra colectivamente, el sistema IT
L3 se convierte en un sistema TN.
IK
Figura 20
C3 C2 C1 L1
L2
L3
IK

Rt
IK

En conformidad con la norma IEC 60364-4, la desco-
nexión automática del circuito en caso de un único
defecto a tierra1 no es necesaria, siempre que se cumpla Rt Rt

la condición siguiente: IK

Rt Id UL IT TT
donde: L1
Rt L2
L3
piezas conductoras expuestas;
IK
Id es la corriente de defecto, en A, entre un conductor
de fase y una pieza conductora expuesta
UL es de 50 V para instalaciones ordinarias (25 V para

Si se cumple esta condición, después del primer defecto,
la tensión de contacto en la pieza conductora expuesta
es inferior a 50V y tolerable por el organismo durante

seguridad (Figura 2).
Rt
En instalaciones con sistema IT, se facilitará un dispo-
sitivo de monitorización del aislamiento para indicar la IT TN
presencia de una anomalía tras ocurrir un primer defecto. Un
dispositivo de monitorización de aislamiento que cumple
la norma IEC 61557-8 es un dispositivo que monitoriza Las normas contemplan que, en caso de un segundo
constantemente el aislamiento de una instalación eléc- defecto, la alimentación se desconectará de acuerdo a
trica. Tiene el objetivo de indicar cualquier reducción las siguientes indicaciones:
a) cuando las piezas conductoras expuestas están
para determinar la causa de esta reducción antes de que conectadas a tierra en grupos o individualmente, las
1
En la norma, esto se denomina primer defecto a tierra; la aparición de dos defectos
condiciones para la protección son las indicadas para
simultáneos en dos fases distintas se denomina defecto a tierra doble. sistemas TT.


b) cuando las piezas conductoras expuestas están La norma IEC 60364-4 indica que, si no es posible
interconectadas con un conductor de protección co-

cumplir los requisitos del punto b) al utilizar dispositivos
lectivamente, se aplican las condiciones de un sistema de protección contra sobreintensidad, la protección de
TN; en particular, deben cumplirse las condiciones cada carga alimentada debe proporcionarse mediante
siguientes: un interruptor diferencial; por lo tanto, a través de tales
cuando el neutro no está distribuido interruptores, también es posible mejorar las condiciones
de protección en sistemas IT, siempre que estos sistemas

las cuales la continuidad del suministro sea un requisito
cuando el neutro está distribuido fundamental, o en instalaciones en que la interrupción
del servicio pueda provocar situaciones peligrosas para

casos, la planta estará equipada con un dispositivo que
donde: monitorice constantemente el aislamiento, y que indi-
U0 es la tensión nominal entre fase y neutro; que con señales auditivas o visuales cualquier posible
U es la tensión nominal entre fases; defecto a tierra en la red o cualquier defecto del equipo
Zs es la impedancia del bucle de defecto que comprende alimentado.
el conductor de fase y el conductor de protección del
circuito;
Z’s es la impedancia del bucle de defecto que comprende
el conductor neutro y el conductor de protección del Conclusiones
circuito; En resumen, en sistemas IT las normas:
Iaes la corriente de funcionamiento del dispositivo de - no requieren la desconexión automática de la
protección en los alimentación del circuito cuando se produce un
la Tabla 5 o en 5 s, según el tipo de circuito (se aplican defecto;
- dictan la desconexión automática de la alimen-
el Capítulo 5.4). tación del circuito si se produce un segundo defecto
Tabla 5
cuando el primero no se ha eliminado, aplicando
Tensión nominal disposiciones análogas a los sistemas TT o TN, en
de la instalación tiempo de disparo [s] función del tipo de conexión a tierra de las piezas
U0/U neutro no distri- neutro
[V]
conductoras expuestas;
buido distribuido - requieren monitorización del aislamiento a tierra
120/240 0.8 5 de la red, de modo que se indique la aparición de
230/400 0.4 0.8 cualquier defecto.
400/690 0.2 0.4
580/1000 0.1 0.2

La norma sugiere no distribuir el conductor de neutro

de cumplir la condición descrita para la impedancia del
bucle de defecto doble Z’s. De hecho, en presencia de
un conductor de neutro distribuido, la impedancia debe
s
en caso de un defecto doble entre las fases; de esta
-
tad para la coordinación con el dispositivo automático
que debe disparar para garantizar la protección contra
contactos indirectos.
Además, y sobre todo en instalaciones industriales
bastante complejas, la presencia del neutro distribuido
puede implicar el riesgo de una conexión accidental
en cualquier punto a tierra, lo que elimina las ventajas
ofrecidas por los sistemas IT.


6 Soluciones ABB para la protección contra defecto a tierra
- Relé electrónico con función G PR222DS/P,
6.1 Generalidades PR223DS/P LSIG para interruptores automáticos
6 Soluciones ABB para protección contra defecto a tierra

Como ya se ha visto en los capítulos anteriores, en la mayoría Tmax T4, T5, T6 con corrientes nominales de 100
de los sistemas eléctricos se habilita una protección segura A a 1000 A;
- Relé electrónico con función G de tipo PR331,
sobreintensidad y contra defectos a tierra, sumadas a PR332 LSIG para el interruptor automático Tmax
T7 con corrientes nominales de 800 A a 1600 A;
Aparte de la protección contra contactos indirectos, esta - Relés electrónicos PR332 y con protección diferencial
-
integrada para el interruptor automático de tipo Tmax
da contra defectos a tierra de valor reducido en que la
T7 con corrientes nominales de 800 A a 1600 A.
prevención de peligros de incendio es completamente
necesaria. Tabla 2: Interruptores automáticos en caja moldeada de tipo Tmax
La elección adecuada de los dispositivos de protección con protección diferencial y contra defectos a tierra
también debe permitir la selectividad entre las proteccio- PR331
nes contra defectos a tierra, y contra sobrecorrientes. PR222 PR223 PR332 PR332
In [A] RC221 RC222 RC223 LSIG LSIG LSIG LSIRc
Para cumplir los requisitos de una protección adecuada
contra defectos a tierra, ABB ha diseñado las siguientes T1 16 ÷ 160 • • - - - - -
categorías de producto: T2 10 ÷ 160 • • - - - - -
- Interruptores automáticos de carril DIN (Tabla 1) T3 63 ÷ 250 • • - - - - -
- Interruptores magnetotérmicos diferenciales (interrup- T4 100 ÷ 320 - • •1 • • - -
tores diferenciales con protección integrada contra T5 320 ÷ 630 - • - • • - -
sobreintensidades) de la serie DS9 con corriente no- T6 630 ÷ 1000 - - - • • - -
minal desde 6 A hasta 40 A. T7 800 ÷ 1600 - - - - - • •
- Bloques diferenciales de tipo DDA 200 para combinar 1
Sólo para T4 250
con los interruptores automáticos magnetotérmicos de
la serie S200 con corriente nominal de 0,5 A a 63 A; - Interruptores automáticos de bastidor abierto (Tabla 3)
- Bloques diferenciales de tipo DDA 60, DDA 70, DDA
- Relé electrónico PR331, PR332, PR333 LSIG para
90 para combinar con los interruptores automáticos
el interruptor automático Emax X1 con corrientes
magnetotérmicos de la serie S290 con corriente nominal
nominales de 630 A a 1600 A;
de 80 A a 125 A;
- Interruptores automáticos de bastidor abierto equi-
- Bloques diferenciales de tipo DDA 560, DDA 570, DDA
pados con relé electrónico PR121, PR122, PR123
590 para combinar con los interruptores automáticos
LSIG para interruptores automáticos Emax E1 a E6
magnetotérmicos de la serie S800 con corriente nomi-
con corrientes nominales de 400 A a 6300 A;
nal de 6 A a 63 A;
- Relés electrónicos PR332 y PR333 con protección
- Interruptores diferenciales puros de tipo F200, con
diferencial integrada para el interruptor automático
corriente nominal de 16 A hasta 125 A.
Emax X1 con corrientes nominales de 630 A a 1600 A;
Tabla 1: Interruptores automáticos magnetotérmicos System pro M
con protección diferencial - Relés electrónicos PR122 y PR123 con protec-
ción diferencial Rc integrada para los interruptores
DDA DDA DDA DDA DDA DDA DDA automáticos Emax E1 a E3 con corrientes nominales
In [A] 200 60 70 90 800 570 590
de 400 A a 3200 A;
S200 0.5 63 • - - - - - -
S290 80 125 - • • • - - - Tabla 3: Interruptores automáticos de bastidor abierto de tipo Emax
S800 con protección diferencial Rc y contra defectos a tierra G
10 125 - - - - • • •

PR331 PR121
- Interruptores automáticos en caja moldeada (Tabla 2) PR332 PR332 PR122 PR122
- Bloque diferencial RC221, a acoplar con los interrup- PR333 PR333 PR123 PR123
tores automáticos Tmax T1, T2, T3 con corrientes In [A] LSIG LSIRc LSIG LSIRc
nominales de 16 A a 250 A; X1 630 ÷ 1600 • • - -
- Bloque diferencial RC222, a acoplar con los interrup- E1 400 ÷ 1600 - - • •
tores automáticos Tmax T1, T2, T3, T4, T5 con E2 400 ÷ 2000 - - • •
corrientes nominales de 16 A a 400 A; E3 400 ÷ 3200 - - • •
- Bloque diferencial RC223, a acoplar con el interrup- E4 1250 ÷ 4000 - - • -
tor automático Tmax T4 con corrientes nominales E6 3200 ÷ 6300 - - • -
de hasta 250 A;


- Relés diferenciales con transformador externo: La gama DS 9.. cumple con todos los requisitos de protec-
- RCQ: relé diferencial electrónico para frente ción de circuitos monofásicos, ofreciendo en dos módu-

cuadro; los la oportunidad de escoger entre tres poderes de corte
diferentes, cinco valores de disparo por corriente
residual distintos y, para cada uno de ellos, la posibili-
protección diferencial industrial. dad de escoger entre protección diferencial de tipo A
o tipo AC.
La gama DS 9.. consta de tres series:
6.2 Dispositivos de
• DS 941 con poder de corte de 4,5 kA
protección diferencial
• DS 951 con poder de corte de 6 kA
6.2.1 Interruptores diferenciales • DS 971 con poder de corte de 10 kA.
magnetotérmicos de carril DIN System La protección contra sobrecargas y cortocircuitos se
pro M y System pro M Compact realiza mediante el mismo componente magnetotér-
mico que en la gama de interruptores automáticos
Familia de interruptores combinados DS9.. magnetotérmicos S9...; para más información, véase
La gama de interruptores diferenciales magnetotérmicos el catálogo técnico.
de la serie DS 9.., de ABB unipolares con neutro, satis- Para todas las familias, están disponibles todos los
face el requisito de interruptores automáticos capaces valores de sensibilidad requeridos para estos tipos de
de proporcionar una protección destinada a las distin- interruptores automáticos: 30 mA - 100 mA - 300 mA
tas tipologías de circuitos monofásicos de la ingeniería - 500 mA - 1000 mA. Además, la sensibilidad de 10 mA
eléctrica moderna. está disponible para la serie DS 941.
Todos los interruptores automáticos se caracterizan por La posibilidad de elegir entre la protección diferencial
una única maneta de accionamiento roja/verde, y un de tipo A o tipo AC en cada familia permite habilitar una
indicador de disparo por diferencial en la parte frontal protección dedicada contra contactos indirectos, acorde
del aparato. a la carga conectada a la línea protegida.

Interruptores magnetotérmicos diferenciales de la serie DS9...
(interruptores combinados)

DS941 DS951 DS971

Norma de referencia IEC/EN 61009, IEC/EN 60947-2
Tipo (forma de onda de la corriente de fuga a tierra detectada) AC, A
Características de disparo instantáneo
Corriente nominal In [A]
Polos 1P+N
Tensión nominal Ue [V] 230
Tensión de aislamiento Ui [V] 500
Frecuencia nominal [Hz] 50...60
Poder de corte nominal IEC/EN 61009 Icn [A] 4500 6000 10000

Poder de corte nominal Icu [kA] 6 10 10
IEC/EN 60947-2 bipolar - 230 V Ics [kA] 4.5 6 10

Características de relé ma- •
gnetotérmico •
Sensibilidad nominal I [A] 0.01-0.03-0.1-0.3-0.5-1 0.03-0.1-0.3-0.5-1 0.03-0.1-0.3-0.5-1


Interruptores diferenciales magnetotérmicos
de la serie DS200

Los interruptores diferenciales magnetotérmicos de
la familia DS200, DS200 M y DS200 P, en las versio-
nes de dos, tres y cuatro polos, ofrecen la función de
protección contra contactos indirectos, así como las
funciones magnetotérmicas típicas de los interruptores
automáticos (disparo por sobrecarga o cortocircuito).
La familia de interruptores diferenciales magnetotér-
micos deriva de la familia correspondiente de inte- Y1Y2
rruptores automáticos S200 Compact, y conserva sus
características en términos de poder de corte, curva T
de disparo y corriente nominal. En particular, la familia OFF
OFF
DS200 deriva de un automático de la familia S200, la
familia DS200 M de un automático de la familia S200M
y la familia DS200 P de un automático de la familia
S200 P.
Los relés diferenciales de las familias DS200 y DS200
M son de tipo AC y A, mientras que los de las familias
DS200 L y DS200 P son de clase A, respectivamente.
El rango de tensión de funcionamiento para los interrup-
En las versiones de 50 y 63 A hay dos terminales
tores automáticos de la familia DS200 es:
adicionales Y1 Y2 para el disparo remoto del relé di-
• 110-254 V para la versión de dos polos
ferencial a través de un botón externo, como muestra
• 195-440 V para la versión de tres y cuatro polos.
la imagen siguiente.

Interruptores magnetotérmicos diferenciales de la familia DS200
DS200 DS200 M DS200 P DS200 L

Norma de referencia IEC/EN 61009, IEC/EN 60947-2
Clase (forma de onda de la corriente de fuga a
AC, A AC, A A AC
tierra detectada)
Característica de disparo instanáneo
Corriente nominal In [A] 6…63 6…63 6…25 32 6...32
Polos 2P, 3P, 4P 2P, 3P, 4P 2P 2P
Tensión de empleo Ue [V] 110-254 (2P)/195-440 (3P, 4P)
Poder de corte nominal
Icn [A] 6000 10000 25000 15000 4500
IEC/EN 61009

Poder de corte nominal * Icu [kA] 10 15 25 15 6
IEC/EN 60947-2 Ics [kA] 7.5 11.2 12.5 10 4,5
• •
Características de
relé • • •
magnetotérmico
• • •
0,03, 0,3 (sólo
0,03, 0,3 (sólo cla-
Sensibilidad nominal clase AC car. C 0.03 0,03
se AC car. C - 4P)
- 2P, 4P)

*1P+N a 230 V CA, 2P, 3P, 4P a 400 V CA


Bloques diferenciales DDA 200 para combinar con sería 115-125 V x 1,73 = 200/215 V, que son valores
los interruptores automáticos magnetotérmicos de

de tensión incluidos en el rango de funcionamiento del
la serie S200 pulsador de test).
Los bloques diferenciales están acoplados a interrupto-
res automáticos magnetotérmicos que tienen corrientes DDA204
nominales iguales o menores, de modo que se facilita
la protección tanto contra faltas a tierra como contra
cortocircuitos y sobrecargas.
Los dispositivos DDA 200 son adecuados para su mon-
taje con interruptores automáticos magnetotérmicos

plástico.
Están disponibles en las clases siguientes: AC, A y
AP-R (versiones selectivas y antiperturbaciones)
y tipo AE (con función de paro de emergencia); la gama
mantiene las mismas dimensiones hasta los 63 A para

Aparte, se facilitan dimensiones de 63 A con terminales
que permiten la apertura remota mediante pulsadores En los dispositivos tetrapolares, de 63 A, el pulsador de
normalmente abiertos. test tiene un rango de funcionamiento que oscila entre
Los dispositivos DDA 200, versión estándar de 25-40 A, 195 y 440 V y está conectado como se muestra en la
gracias a su diseño y a la elección del rango de funcio-
namiento del pulsador de test, son adecuados para uso
en instalaciones eléctricas y navales (en que la tensión DDA204 63A
entre fase y neutro es de 115-125 V).

De hecho, los bloques diferenciales para interruptor bi-
polar están disponibles con un rango de funcionamiento
100-264 V para el pulsador de test, como se muestra

DDA202

No obstante, existen los dispositivos DDA 200 115 V
cuyo rango de funcionamiento del pulsador de test oscila
entre 100 y 264 V; por ello, también para este tamaño, los
dispositivos DDA 200 pueden emplearse en instalaciones
navales con tensión de 115-125 V entre fase y neutro.

DDA204 63A

En los dispositivos tetrapolares compactos con dos mó-
dulos (tamaño disponible de 25-40 A), el pulsador de test
está conectado a un punto entre las dos fases centrales,
con un rango de funcionamiento entre 195 y 440 V; por
eso resulta ser adecuado tanto para sistemas con 400 V
entre fases (como en las situaciones estándar), como
para instalaciones eléctricas con 115-125 V de tensión
entre fase y neutro (en este caso, la tensión entre fases


Bloques diferenciales de la serie DDA 200

DDA200 DDA200 DDA200 DDA200 DDA200 DDA200 DDA200
AC A A AE AC AP-R A AP-R AC-S AS
Norma de referencia IEC/EN 61009 Anexo G
Clase (forma de onda de la corrien-
AC A A AC A AC A
te de fuga a tierra detectada)
Característica de disparo instantáneo selectivo
Corriente nominal In [A] 25, 40, 63 25, 40, 63 63 25, 40, 63 25, 40, 63 63 63
Polos 2P, 3P, 4P
Tensión de empleo Ue [V] 230/400 – 240/415

Icn [A] Icn del interruptor automático magnetotérmico asociado
IEC/EN 61009

Poder de corte nominal Icu [kA]
Icu/Ics del interruptor automático magnetotérmico asociado
IEC/EN 60947-2 2 Ics [kA]

Sensibilidad nominal 0.guatda.com/cmx.p01...1 0.guatda.com/cmx.p01...1 0.guatda.com/cmx.p03...1 0.03 0.03 0.guatda.com/cmx.p1...1 0.guatda.com/cmx.p1...1

Bloques diferenciales de la serie DDA 60, DDA 70, DDA 90 para combinar con interruptores automáticos magne-
totérmicos S290
Para montaje con interruptores automáticos magnetotérmicos de tipo S 290, están disponibles los siguientes dis-
positivos diferenciales adaptables: DDA 60 tipo AC, DDA 70 tipo A y DDA 90 tipo S.
Bloques diferenciales de la serie DDA 60, DDA 70, DDA 90
DDA60 DDA70 DDA90

Norma de referencia IEC/EN 61009 Anexo G
Clase (forma de onda de la corriente
AC A A
de fuga a tierra detectada)
Característica de disparo instantáneo instantáneo selectivo
Corriente nominal In [A] 100
Polos 2P, 4P
Tensión de empleo Ue [V] 230/400
Icn [A] Icn del interruptor automático magnetotérmico asociado
IEC/EN 61009
IEC/EN 60947-2 2 Ics [kA]
Sensibilidad nominal 0.03 - 0.3 0.03 - 0.3 0.3 - 1


Bloques diferenciales de la serie DDA 800 para combinar con interruptores automáticos magnetotérmicos S500
Para el montaje con interruptores automáticos magnetotérmicos S 500, están disponibles los siguientes

dispositivos

Bloques diferenciales de la serie DDA 800
DDA560 DDA570 DDA590

Norma de referencia IEC/EN 60947-2 Anexo B
Tipo (forma de onda de la corriente
AC A A AP-R A
de fuga a tierra detectada)
Corriente nominal In [A] 63, 100, 125 disponibles interruptor magnetotérmico diferencial de la serie DS800
Polos 2P, 3P, 4P
Tensión de empleo Ue [V] 230/400/690
IEC/EN 61009 Ics [kA]
Sensibilidad nominal 0.03 - 0.3 0.03 - 0.3 0.3 - 0.5 - 1

Interruptores diferenciales de la serie F200

La nueva gama de interruptores diferenciales System pro M compact ofrece un amplio portafolio de interruptores
diferenciales F200. Las clases AC y A, tanto en versión instantánea como selectiva, se han integrado con algu-
nas versiones para aplicaciones especiales, como el tipo AP-R antiperturbaciones y la versión con el neutro a la
izquierda.

dos y cuatro polos.
También se ofrecen interruptores diferenciales con corrientes nominales de 80-100-125 A, y sensibilidad de 0,03 a
0,5 A, tipo A, AC, A antiperturbaciones y A selectivo.
La gama de interruptores diferenciales F200 también incluye los tipos B, con 63 A y sensibilidad de 0,03-0,3 A, y
B selectivo, 63 A con sensibilidad de 0,3 A.

Interruptores diferenciales de la serie F200

F200 AC F200 A F200 AC AP-R F200 A AP-R F200 A S

Norma de referencia IEC/EN 61008
Clase (forma de onda de la
corriente de fuga a tierra de- AC A AC A A
tectada)
Corriente nominal In [A] 16, 25, 40, 63 25, 40, 63 40, 63
Polos 2P, 4P
Tensión de empleo Ue [V] 230/400 - 240/415
0.01…0.5 0.03 0.1…1


6.2.2 Relés diferenciales para interruptores remota del interruptor automático a través de un botón

automáticos en caja moldeada Tmax externo normalmente cerrado, con lo que se habilita un
circuito de seguridad positiva (AE).
Todos los interruptores automáticos Tmax están pre-
dispuestos para asociarse a relés diferenciales. En par- Relés diferenciales RC222 para T4 y T5
ticular, los interruptores automáticos Tmax T1, T2 y T3, Con T4 y T5, en la versión de cuatro polos, es posible
en versión de tres y cuatro polos, pueden combinarse emplear un relé diferencial RC222 montado debajo del
con las series RC221 o RC222, los T4 y T5 de cuatro interruptor automático.
polos con RC222 que se instala debajo del interruptor -
automático, mientras que el T4 puede combinarse con tirse fácilmente en un dispositivo enchufable añadiendo
el relé diferencial de la serie RC223.
Aparte de la protección contra sobrecargas y cortocircui- El relé RC222, de tecnología electrónica, actúa direc-
tos típica de los interruptores automáticos, los interrup- tamente sobre el interruptor automático mediante una
tores diferenciales derivados de ellos también garantizan bobina de disparo, suministrada con el relé diferencial,
la protección de las personas y la protección contra
corrientes de defecto a tierra, con lo que se garantiza la izquierdo. No requiere una fuente de alimentación auxi-
protección contra contactos indirectos y peligro de in- liar porqué se alimenta directamente a través de la red,
cendio. Los relés diferenciales también pueden montarse y su funcionamiento se garantiza incluso con una fase
en interruptores seccionadores Tmax T1D, T3D, T4D y más neutro o con dos fases alimentadas en tensión y en
T5D; en este caso, el aparato derivado es un interruptor presencia de corrientes pulsantes unidireccionales con
diferencial “puro”, es decir, uno que sólo garantiza la componentes continuas.
protección diferencial y no las protecciones típicas de los El relé diferencial RC222 puede alimentarse desde
interruptores automáticos. Los interruptores diferenciales arriba o desde abajo. Está disponible un selector para el
“puros” sólo son sensibles a la corriente de defecto a disparo de la fuente de alimentación durante la prueba
tierra y, generalmente, se aplican como interruptores de aislamiento.
principales en pequeños cuadros de distribución hacia El relé diferencial RC222 permite el control de la apertura
cargas terminales. remota del interruptor automático a través de un botón
El uso de interruptores diferenciales “puros”o “impuros” per- externo normalmente cerrado, con lo que se habilita un
mite una monitorización continua del estado de aislamiento de circuito de seguridad positiva (AE).
Relés diferenciales RC223 (tipo B)
contactos indirectos, incendios y explosiones y, en caso
Junto con la familia de relés diferenciales anteriormente
de dispositivos con I = 30 mA, ofrecen la protección
descrita, ABB ha desarrollado el dispositivo diferencial
adicional del personal contra contactos directos.
RC223 (tipo B), que puede combinarse con el interrup-
Los relés diferenciales cumplen las normas siguientes:
• IEC 60947-2, Anexo B
enchufable.
• IEC 60255-3 (RCQ y RC223) e IEC 61000: para
Se caracteriza por las mismas características del tipo
protección contra disparo intempestivo.
RC222, pero también cumple con el funcionamiento de
• IEC 60755 (RCQ): para insensibilidad frente a com-
tipo B, que garantiza la sensibilidad a corrientes de de-
ponentes de corriente continua.
fecto residuales con componentes de corriente alterna,
Relés diferenciales RC221 y RC222 para T1, T2 y T3 alterna pulsante y continua.
Los relés diferenciales de tipo RC221 y RC222 pueden El relé diferencial RC223 permite el control de apertura
instalarse en los interruptores automáticos de la serie remota del interruptor automático a través de un botón
Tmax T1, T2, T3, así como en los seccionadores T1D y externo normalmente cerrado, con lo que se habilita un
T3D. Pueden utilizarse asociados a interruptores auto- circuito de seguridad positiva (AE).
Las normas de referencia son: IEC 60947-1, IEC 60947-2
Se construyen aplicando tecnología electrónica y actúan Anexo B e IEC 60755.
directamente sobre el interruptor automático mediante Además de las señalizaciones y los ajustes típicos del relé
una bobina de disparo, suministrada con el relé diferen- diferencial RC222, el RC223 también permite la selección
del umbral máximo de la sensibilidad a la frecuencia
polo izquierdo. No requieren una fuente de alimentación
auxiliar porqué se alimentan directamente a través de la Hz). Por lo tanto, es posible adaptar el relé diferencial
red, y su funcionamiento se garantiza incluso con una a los distintos requisitos de la planta industrial en
fase más neutro o con dos fases alimentadas en tensión conformidad con las frecuencias de defecto supuestas
y en presencia de corrientes pulsantes unidireccionales generadas en la parte de la carga del relé. Las instalaciones
con componentes continuas (tipo A). que normalmente pueden requerir umbrales de fre-
El relé diferencial RC222 permite el control de la apertura cuencia distintos de los estándar (50 – 60 Hz) son las


instalaciones de soldadura de la industria de la automo- • PR122/P LSI Rc y PR332 LSI Rc
• PR122/P LSIG y PR332/P LSIG con “módulo de medidas

6 Soluciones ABB para protección contra defectos a tierra
ción (1000 Hz), la industria textil (700 Hz), los aeropuertos
y los convertidores trifásicos (400 Hz). PR 120V”
• PR123/P LSIG y PR333/P LSIG.
6.2.3 Relés electrónicos de la serie PR… Los relés PR332 y PR333, que proporcionan protección
para interruptores automáticos de diferencial, pueden montarse con los interruptores auto-
máticos de tipo Tmax T7, Emax X1 en la versión de tres
bastidor abierto y de caja moldeada y cuatro polos, mientras que los relés PR122 y PR123,
con protección diferencial integrada que ofrecen la misma función, pueden montarse los
interruptores automáticos de tipo Emax E1 y E2, en la
Los interruptores automáticos Emax y Tmax T7 pueden versión de tres y cuatro polos y E3 tripolar.
equiparse con un toroide montado en la parte posterior Gracias a su amplia gama de ajustes, estos relés elec-
del interruptor, garantizándo la protección contra defec- trónicos son adecuados para aplicaciones en que se re-
tos a tierra con detección de la corriente residual. quiere un sistema con protección diferencial coordinado
En particular, los relés electrónicos que pueden garantizar con diversos niveles de distribución, desde el cuadro de
esta función son:

Tabla 4
RC221 RC222 RC223

Tamaño del interruptor automático T1-T2-T3 T1-T2-T3 T4 y T5 4p T4 4p

ubicado debajo ubicado debajo
Tipo forma de “L” forma de “L”
del interruptor del interruptor
basada en basada en basada en basada en
Tecnología
microprocesador microprocesador microprocesador microprocesador

Acción con solenoide con solenoide con solenoide con solenoide

Tensión de servicio del primario (1)
[V] 85…500 85…500 85…500 110…440

Frecuencia de funcionamiento [Hz] 45…66 45…66 45…66 0-1000

Autoalimentación

Rango de funcionamiento de la tensión del circuito de prueba(1) 85…500 85…500 85…500 110…500

Intensidad nominal de servicio [A] hasta 250 A hasta 250 A hasta 500 A hasta 250 A

0.03 - 0.1 - 0.3 0.03 - 0.05 - 0.1 - 0.3 0.03 - 0.05 - 0.1 0.03 - 0.05 - 0.1
Sensibilidad [A]
0.5 - 1 - 3 0.5 - 1 - 3 - 5 - 10 0.3 - 0.5 - 1 - 3 - 5 - 10 0.3 - 0.5 - 1
instantáneo - 0,1 - 0,2 instantáneo - 0,1 - 0,2 instantáneo - 0 - 0,1 - 0,2
Tiempo de disparo [s] instantáneo
- 0,3 - 0,5 - 1 - 2 - 3 - 0,3 - 0,5 - 1 - 2 - 3 - 0,3 - 0,5 - 1 - 2 - 3

Tolerancia respecto a los tiempos de disparo

Indicación de disparo local

Bobina de disparo con contacto conmutado para indicación de
disparo

Entrada para apertura remota

Contacto normalmente abierto para indicación de prealarma

Contacto normalmente abierto para indicación de alarma

Indicación

Reset automático

Tipo “A” para corriente alterna pulsante, “AC” para corriente alterna

Tipo “AE” para dispositivo de disparo remoto

Tipo “B” para corriente pulsante y corriente continua

Tipo “S” selectivo

Selector para prueba de aislamiento

Fuente de alimentación por arriba y por abajo

Montaje con interruptores automáticos de tres polos

Montaje con interruptores automáticos de cuatro polos

Kit para conversión de interruptor automático con relé diferencial de

(1)
Funcionamiento hasta 50 V entre fase y neutro (55 V para RC223)


Estos relés electrónicos para protección diferencial son una medida adicional contra contactos directos también
en presencia de valores de resistencia a tierra particular-

adecuados para utilizarse en presencia de:
– corrientes a tierra alternas (tipo AC) mente elevados (por ejemplo en sistemas TT).
– corrientes a tierra alternas y/o pulsantes con compo- Estos relés diferenciales son del tipo a acción indirecta:
nentes continuas (tipo A). la orden de apertura emitida por el relé debe provocar
el disparo del interruptor automático a través de una
La tabla siguiente muestra las principales características
bobina de disparo.
técnicas de la protección diferencial:
Tabla 5 Relé diferencial electrónico para cuadro de distribución
Sensibilidad I [A] 0,3 - 05 - 0,7 - 1 - 2 - 3 (DIP switch en posición 0,1) SACE RCQ
3 - 5 - 7 10 - 20 - 30 (DIP switch en posición 1) Los interruptores automáticos magnetotérmicos System
Tiempos de [s] 0.06 - 0.1 - 0.2 - 0.3 - 0.4 - 0.5 - 0.8 - 1 - 3 - 5
pro M compact, los interruptores automáticos en caja
disparo moldeada Tmax y los interruptores automáticos de basti-
Tipo AC y A
dor abierto Emax también pueden combinarse con el relé
diferencial electrónico para cuadro de distribución SACE
RCQ con toroide independiente (que debe instalarse ex-
6.2.4 Relé diferencial con transformador ternamente en los conductores de línea), y tienen umbrales
externo de disparo de hasta 30 A y tiempos de hasta 5 s.
Los interruptores automáticos ABB también pueden Gracias a su amplia gama de ajustes, el relé diferencial
combinarse con los relés diferenciales RCQ, RD3 y RD2 para cuadros de distribución SACE RCQ es adecuado
con toroide independiente (a instalar externamente en para aplicaciones en que se requiere un sistema con
los conductores de línea) para cumplir los requisitos protección diferencial coordinado en los diferentes
cuando las condiciones de la instalación son especial- niveles de distribución, desde el cuadro principal hasta
mente restrictivas, como cuando ya se han instalado
los interruptores automáticos, el espacio en el armario requiere una protección diferencial con baja sensibilidad,
es limitado, etc. como en cadenas selectivas parciales (amperimétricas) o
Gracias a las características de ajuste de la corriente re- totales (cronométricas), así como en aplicaciones de alta
sidual y de los tiempos de disparo, los relés diferenciales
con transformador externo también pueden instalarse fá- la protección adicional del personal contra contactos
directos.
seleccionar la corriente residual nominal I = 0,03 A con SACE RCQ es un relé diferencial de tipo A y detecta las
disparo instantáneo, el interruptor automático garantiza corrientes residuales de tipo alterno y pulsante con
la protección contra contactos indirectos y representa componentes contínuas.
Tabla 6

Relés diferenciales SACE RCQ
Tensión de alimentación CA [V] 80…500

CC [V] 48…125

Frecuencia de funcionamiento [Hz] 45÷66

1er rango de valores/ajustes [A] 0.03 - 0.05 - 0.1 - 0.3 - 0.5

2o rango de valores/ajustes [A] 1 - 3 - 5 - 10 - 30

Ajuste del tiempo de disparo [s] 0 - 0.1 - 0.2 - 0.3 - 0.5 - 0.7 - 1 - 2 - 3 - 5

Ajuste del umbral de prealarma

Transformador toroidal Ø 60 [mm] [A] 0.03…30

Rango de uso de transformadores cerrados Transformador toroidal Ø 100 [mm] [A] 0.03…30


Rango de uso de transformadores que
pueden abrirse Transformador toroidal Ø 180 [mm] [A] 0.3…30

Transformador toroidal Ø 230 [mm] [A] 1…30
Contacto conmutado del LED amarillo parpadeante 1 normalmente abierto
Indicación de alarma antes del umbral
6 A - 250 V CA 50/60 Hz
Contactos conmutados de indicación magnética amarillos (NA; NC; NA)
Indicación de disparo del relé diferencial
6 A - 250 V CA 50/60 Hz
Contacto NA
Control de apertura remota
Tiempo de disparo 15 ms
Conexión al transformador toroidal Mediante 4 conductores trenzados. Longitud máxima 5 m

Dimensiones (an. x al. x pr.) [mm] 96 x 96 x 131,5

Taladro para montaje en la puerta [mm] 92 x 92


Relé diferencial RD2 con curva de disparo a tiempo inverso o tiempo cons-

Como se ha mencionado, los interruptores automáticos tante. Todas las características técnicas se describen
magnetotérmicos System pro M y los interruptores en detalle en los catálogos técnicos. La tabla siguiente
automáticos en caja moldeada Tmax pequeños también muestra los ajustes disponibles:
pueden combinarse con los relés diferenciales RD2 con Tabla 7
toroide separado (que deben instalarse externamente en I4 t4
los conductores de línea), y cumplen los requisitos con um- 0,2 – 0,25 – 0,45 – 0,55 – 0,75 – 0,8 0,1 s, 0,2 s, 0,4 s, 0,8 s
- 1 In ajuste manual ajuste manual
brales de disparo de hasta 2 A y tiempos de hasta 5 s. 2
PR222 I t=k 0,1…0,8 s
Las aplicaciones del relé diferencial RD2 son similares 0,2…1 In (incremento 0,1 In)
(incremento 0,01 s)
ajuste electrónico
a las descritas para el relé RCQ; así, se recomienda ajuste electrónico
especialmente cuando se requiere una protección dife- 0,1…0,8 s
PR223 I2t=k 0,2…1 In (incremento 0,1 In) (incremento 0,01 s)
rencial con baja sensibilidad, como en cadenas selectivas ajuste electrónico
parciales (selectividad en corriente) o totales (selectividad PR331 I2t=k - t=k 0,2 – 0,3 – 0,4 – 0,6 – 0,8 – 0,9 - 1 In 0,1 s, 0,2 s, 0,4 s, 0,8 s
cronométrica), así como en aplicaciones de alta sensibili- PR332 – PR333 I2t=k - t=k 0,2…1 In (incremento 0,02 In) 0,1…1 s (incremento 0,05 s)
PR121 I2t=k - t=k 0,2 – 0,3 – 0,4 – 0,6 – 0,8 – 0,9 - 1 In 0,1 s, 0,2 s, 0,4 s, 0,8 s
adicional del personal contra contactos directos.
0,1…1 s
El dispositivo RD2 es un relé diferencial de tipo A y de- 2
PR122 - PR123 I t=k - t=k 0,2…1 In (incremento 0,02 In)
(incremento 0,05 s)
tecta las corrientes residuales de los tipos alterno y uni-
direccionales pulsantes. Mediante minidips especiales, Figura 1
(I2t=k, t=k)
es posible seleccionar los tiempos de disparo y ajustar la t [s] 104

en una guía DIN.
103 G
Características técnicas
t4
Tensión de funcionamiento [V] 230÷400 CA (RD2)
48÷150 CA/CC (RD2-48)
2
10
Frecuencia [Hz] 50/60

[A] 0.03; 0.1; 0.3; 0.5; 1; 2

Ajustes del tiempo de disparo [s] Rápido (instantáneo); 0,3; 0,5; 1; 2; 5 101

Capacidad del contacto [A] 10 a 250 V CA (óhmica)

Tipo de contacto conmutado
1
t4
Temperatura de funcionamiento [°C] -5…+ 40 ±5
Módulos [n°] 2 t=k
10-1
Normas IEC/EN 62020 I2t=k

10-2
6.3 La solución con la función G 10-1 1 101 102

En relación con el rango de corrientes nominales de Los relés electrónicos ABB han sido diseñados emplean-
100 A a 6300 A, la protección contra defectos a tierra do tecnología basada en microprocesadores. Ello permite
la pueden proporcionar interruptores automáticos ABB implementar funciones de protección que garantizan una
combinados con relés electrónicos:
- PR222DS/P, PR223DS y PR223EF (PR222DS/PD) para entorno externo.
interruptores automáticos en caja moldeada Tmax T4, Los relés electrónicos basados en microprocesador se
T5 y T6 con corrientes nominales ininterrumpidas de autoalimentan y garantizan el funcionamiento correcto de
250 A a 1000 A; las funciones de protección, incluso cuando la corriente
- PR331 y PR332 para interruptores automáticos en caja circula sólo a través de una fase. El relé de protección
moldeada Tmax T7 con corrientes nominales de 800 A
se compone de transformadores de corriente (tres o
a 1600 A;
- PR331, PR332 y PR 333 para interruptores automáticos de cuatro según la polaridad del interruptor automático)
bastidor abierto Emax X1 con corrientes nominales de 630 A de la unidad de protección PR..., y de un solenoide de
a 1600 A; apertura que actúa directamente sobre el mecanismo de
- PR121/P PR122/P y PR123/P para interruptores automáticos
, accionamiento del interruptor automático.
de bastidor abierto Emax con corrientes nominales de 400 A Los transformadores de corriente suministran toda la
a 6300 A; energía necesaria para el funcionamiento correcto de
Los relés anteriormente indicados pueden facilitarse la protección y la señal requerida para la detección de
con la función G para protección contra defectos a tierra la corriente.


Ventajas derivadas del uso de relés electrónicos
para la protección contra contactos indirectos

del valor de resistencia durante el cortocircuito;
Como ejemplo, veremos la protección contra contactos es la resistividad del material conductor a 20°C
2
indirectos de una carga terminal en un sistema TN-S. /m para el cobre);
Las características de la instalación son: m es el cociente entre la sección transversal del
- sistema trifásico sin neutro conductor de fase y la sección transversal del
- sistema de distribución TN-S conductor de protección;
- tensión 400 V Ia es la corriente que provoca el disparo del relé del
- frecuencia 50 Hz
- corriente de cortocircuito Ik = 30 kA por la norma más la tolerancia (normalmente el
- longitud del conductor L = 200 m
- corriente de carga Ib = 187 A S es la sección transversal del conductor de fase.
- cable de cobre monopolar aislado con PVC
- sección transversal del conductor de fase S= 95 mm2
- sección transversal del conductor de protección SPE = 50 mm2
- capacidad de corriente admisible IZ = 207 A Interruptor automático T3N250 In 200 A con relé
magnetotérmico
Una vez determinada la idoneidad de los interruptores
relé In = 200 A
automáticos de tipo T3N250 In = 200 A con relé magne-
totérmico y de tipo T4N250 In = 250 A con relé electrónico rango de ajuste térmico I1 = 140 – 200 A
de tipo PR222DS/P LSIG, en cuanto a la corriente nominal, corriente de disparo en 0,4 s Ia =2000 A
la capacidad de corte y la protección del cable contra tolerancia de la corriente de disparo
cortocircuito y sobrecarga, la longitud máxima protegida
contra contactos indirectos1 Figura 2
alternativa los resultados de los dos interruptores automá-
ticos con relé magnetotérmico y electrónico.
La prueba de longitud del cable protegida contra contac-
tos indirectos se efectúa en cumplimiento de la norma
italiana CEI 64-8/5, en relación con la comprobación del
oportuno disparo de los dispositivos de protección contra
cortocircuito, teniendo en cuenta la analogía entre el
problema de la longitud máxima protegida contra cor-
tocircuito y el de la longitud máxima protegida contra
contactos indirectos.
La siguiente fórmula (derivada de la Ley de Ohm aplicada
al circuito de fallo) permite calcular la longitud máxima
protegida contra contacto indirecto:

donde
U0 es la tensión de alimentación entre fase y tierra De la fórmula, se obtiene:
en V (230 V); Lmax=(0,8 230 95)/[1,5 0,018 (1+95/50) 1,2 2000]=93 m
- La longitud del cable de la planta es de 200 m y, por lo
tanto, la protección facilitada no es completa.
al efecto de la corriente de cortocircuito;

1
La veriﬁcación de la longitud máxima protegida procede de la relación de protección
contra contacto indirecto en sistemas TN ZsxIa U0 expresada como una función de la
longitud del cable. Al introducir en la fórmula el valor mínimo de corriente que provoca
la desconexión instantánea del interruptor automático, es posible obtener una longitud
máxima correspondiente a una corriente de cortocircuito mínima para un defecto de fase
a tierra, que puede ser eliminada por el interruptor automático en poco tiempo, lo que
garantiza la protección contra contactos indirectos.


Interruptor automático T4N250 con relé electrónico
6.4 ¿Función de protección G o protección

PR 222DS/P LSIG
diferencial?
corriente nominal In = 250 A
rango de ajuste de la función G I4 = 50 – 250 A Como se ha comentado en los capítulos anteriores, ABB
corriente de disparo ofrece dos tipos de productos para protección contra
mínima en 0,4 s Ia =79 A para I4 = 50 A defecto a tierra:
corriente de disparo • protección diferencial a acoplar con los interruptores
máxima en 0,4 s Ia =395 A para I4 = 250 A automáticos;
tolerancia con la • Protección G contra defecto a tierra integrada en los
corriente de disparo relés electrónicos de los interruptores automáticos.
La protección diferencial utiliza un toroide de material fe-
rromagnético a través del cual pasan los conductores en
Figura 3 tensión del circuito; en presencia de un defecto a tierra,
la suma vectorial de las corrientes que circulan por los
conductores es distinta de cero y, cuando es superior
al umbral ajustado, provoca el disparo de la protección.
Los relés diferenciales ABB permiten el ajuste del umbral
de la corriente de disparo de 30 mA a 30 A con retardos
de 0 (instantánea) a 5 s (véase el catálogo técnico para
más detalles).
El principio de funcionamiento de la función G es similar
al de la protección diferencial, pero la suma vectorial de
las corrientes la procesa un microprocesador y no hay
transformadores toroidales. La función G de los relés
ABB permite ajustar el umbral de corriente de disparo
entre 0,2 y 1 vez la corriente nominal del interruptor
automático, y retardos entre 0,1 y 1 s (véase el catálogo
técnico para más detalles).
La decisión sobre qué protecciones elegir debe to-
marse analizando cuidadosamente no sólo el sistema
de distribución, sino también el valor de la corriente
de cortocircuito; el cumplimiento de las disposiciones
de la norma implica que el interruptor automático debe
poder detectar y eliminar una corriente de defecto en
De la fórmula, se obtiene: los tiempos necesarios para evitar los efectos dañinos
de la corriente.
Lmax=(0,8 230 95)/[1,5 0,018 (1+95/50) 1,1 79]=2.567 m
con I4 = 50 A 6.4.1 Aplicaciones típicas de los interruptores
y diferenciales
Lmax = (0,8 230 95)/[1,5 0,018 (1+95/50) 1,1 395] = 513 m Los interruptores diferenciales son especialmente ade-
con I4 = 250 A cuados para la protección de personas contra contactos
indirectos y para la protección adicional contra contactos
Por lo tanto, puede concluirse que, gracias al uso del relé directos.
electrónico, el cable está protegido en toda su longitud El uso de interruptores diferenciales para la protección
de 200 m. contra contactos indirectos es absolutamente necesario,
La protección se obtiene ajustando la función G con por ejemplo, en los casos siguientes.
cualquier valor entre 50 y 250 A. • Sistema de distribución TT: como ya se ha visto, la
Esta amplia gama de posibilidades y el valor bastante corriente de defecto vuelve a la fuente de alimentación
bajo de las corrientes de ajuste contribuyen a facilitar la a través del suelo y es de valor reducido, en compa-
- ración con la corriente de disparo instantáneo de un
maciones anteriores en cuanto a las ventajas derivadas interruptor automático magnetotérmico;
del uso de protección contra defectos a tierra para la • La conexión a tierra de las piezas conductoras expues-


No obstante, podría ser necesario o útil implementar 6.5 Sistemas de protección avanzada

estas protecciones también en otros casos, como en contra defecto a tierra
TN-S) si se da una de las siguientes condiciones: 6.5.1 Aspectos generales
• las protecciones normales no bastan para proporcio-
En referencia al diagrama típico de una línea constituida
por un transformador, un cable y un interruptor automáti-
normas;
co principal, pueden diferenciarse tres zonas, en función
• condiciones ambientales peligrosas (p. ej. humedad
de la ubicación del defecto, y tres tipos de protecciones
excesiva);
distintos:
• defectos con valores de impedancia que no son insig-
1.La protección contra defecto a tierra no restringida
(UEFP) es la protección contra los defectos a tierra que
Algunas de las plantas en que estos interruptores auto-
se producen en la parte de la carga de los terminales
máticos son especialmente útiles incluyen:
del interruptor automático. Este tipo de protección
(Figura 4), tema que ya se ha tratado en los capítulos
navales, etc.)
anteriores, se obtiene utilizando la función G, protec-
• equipos o plantas móviles;
ción diferencial (RC.) o protecciones normales de fase
• entornos hospitalarios y quirófanos;
contra corrientes de defecto a tierra elevadas.
• excavaciones y minas;
• instalaciones eléctricas de campings; Figura 4

• piscinas, saunas, comedores y, en general, entornos
con altos niveles de humedad;
• iluminación de acuarios y fuentes;
• instalaciones agrícolas;
• laboratorios profesionales;
• laboratorios escolares.
2.El “source ground return” , que también se denomina
Además, los interruptores diferenciales son adecuados protección contra defecto a tierra (SEFP), es la pro-
para proteger instalaciones con riesgos de explosión o tección contra los defectos a tierra que se producen
incendio o, en general, cuando una corriente de fuga a tanto en la parte de la carga como de la alimentación
tierra puede causar daños económicos, como: del interruptor automático y en el bobinado secunda-
• plantas químicas; rio del transformador. Esta protección se implementa
mediante un toroide homopolar en el conductor de
tierra del centro estrella del transformador, como se
• plantas de tratamiento de gas;
• instalaciones de carga de baterías. Figura 5

6.4.2 Aplicaciones típicas de los interruptores
automáticos en caja moldeada y de
bastidor abierto equipados con función G
contra defecto a tierra
Los interruptores automáticos de bastidor abierto y en 3.La protección contra defecto a tierra restringido
caja moldeada equipados con la función G se emplean (REFP) es la protección contra los defectos a tierra
en subestaciones transformadoras MT/BT para proteger del bobinado secundario del transformador y de sus
transformadores y líneas de distribución. cables de conexión con los terminales del interruptor
La función G suele facilitarse con un breve retardo y, por automático.
lo tanto, garantiza la selectividad respecto a los relés -
diferenciales ubicados en la parte de la carga. rra.
A parte de las aplicaciones para las que se requiere
Figura 6
expresamente el relé diferencial, la función G también MV LV

puede emplearse para la protección contra contactos
indirectos, cuando lo permiten las condiciones de la Defecto a Defecto a tierra
tierra restringido no restringido
instalación, y para mejorar la protección contra defectos
Defecto a tierra o retorno de tierra de fuente
a tierra respecto a las comunes protecciones de fase.


6.5.2 Source Ground Return externa (función G con toroide externo, como se describe

La protección “source ground return” representa la protec- en el párrafo anterior).
ción contra los defectos a tierra que se producen tanto en La función “doble G” permite una protección simultánea
la parte de la carga como de la alimentación del interruptor de la instalación, tanto contra defectos a tierra del se-
automático y en el bobinado secundario del transforma- cundario del transformador y de sus cables de conexión
dor MT/BT. Esta protección se implementa mediante un a los terminales del interruptor automático (protección
toroide homopolar que rodea al conductor que conecta de defecto a tierra restringida), como contra defectos a
el centro estrella del transformador a tierra. tierra en la parte de la carga del interruptor automático
(protección de defecto a tierra no restringida).
Figura 7

parte de la carga de un interruptor automático Emax: la
corriente de defecto circula sólo a través de una fase y,
si la suma vectorial de las corrientes detectadas por los
cuatro transformadores de corriente es superior al umbral
ajustado, en el relé electrónico se activa la función G.

Figura 8

De esta manera, el toroide podrá detectar:
• corrientes de defecto entre fase y PE;
• corrientes de defecto entre fase y tierra;
• errores en la conexión eléctrica (por ejemplo, si se ha
conectado una carga monofásica incorrectamente
entre el conductor PE y de fase);
• conexiones a tierra del neutro en puntos distintos del
centro estrella.
Los relés electrónicos ABB de tipo PR122, PR123, alimentación del interruptor automático (Figura 9) no pro-
PR332 y PR333 para los interruptores automáticos de voca la intervención de la función G, porque la corriente
bastidor Emax y Emax X1 pueden combinarse con un de defecto no afecta al transformador de corriente de la
toroide externo ubicado en el centro estrella del trans- fase ni al del neutro.
formador a tierra. La corriente nominal del toroide puede
Figura 9
ser de 100 A, 250 A, 400 A y 800 A, con lo que el umbral
de la protección contra defecto a tierra (función G) es
independiente del tamaño de los transformadores de
corriente primarios instalados en las fases del interruptor
automático.

6.5.3 Protección de defecto a tierra
restringida
La protección de defecto a tierra restringida (REFP) es la
protección contra los defectos a tierra que se producen
entre el bobinado secundario del transformador y los
terminales del interruptor automático1.
Los interruptores automáticos de bastidor abierto Emax
equipados con los relés electrónicos de tipo PR123 y
PR333 (Emax X1) permiten dos curvas independientes
1
para la protección G: una para la protección interna Con protecciones MT es difícil eliminar este tipo de defecto, en particular cuando se utiliza
un transformador en delta-estrella, ya que la corriente de defecto entre fase y tierra o fase
(función G sin toroide externo) y otra para la protección y neutro en el bobinado secundario se percibe en el primario reducida en 3 .


El uso de la función “doble G” permite instalar un toroi- -

fecto se produjera en la parte de la carga del interruptor
modo que también pueden detectarse los defectos a automático Emax, la corriente de defecto afectaría al
tierra en la parte de la alimentación del interruptor au- toroide y a los transformadores de corriente en las
tomático Emax. En este caso, el contacto de alarma de
la segunda G se utiliza para desconectar el interruptor disparar (interruptor automático MT o BT), se requiere
automático instalado en el primario y para garantizar la una coordinación adecuada de los tiempos de disparo:
desconexión en caso de defecto. en particular, es necesario ajustar los tiempos de modo
que la apertura del interruptor automático BT debida a la
Figura 10 función interna G sea más rápida que la implementación
de la señal de alarma procedente del toroide externo.
Por lo tanto, gracias a la discriminación de tiempo-
corriente entre las dos funciones de protección G,
antes de que el interruptor automático MT en el pri-
mario del transformador reciba la orden de disparo,
el interruptor automático en la parte de BT puede
eliminar el defecto a tierra. Obviamente, si el defecto
se produjera en la parte de la alimentación del inte-
rruptor automático BT, sólo se dispararía el interruptor
automático en la parte de MT.


7 Selectividad de las protecciones contra defecto a tierra
Por motivos de seguridad, la norma IEC 60364-5-53 2.Selectividad vertical (Figura 2): con interruptores

recomienda la selectividad entre dispositivos de pro- automáticos diferenciales en serie.
tección diferencial en serie para mantener la alimenta-
Figura 2: Selectividad vertical de las protecciones diferenciales
ción de las partes de la instalación no afectadas por el
defecto. Esta selectividad puede lograrse instalando
los dispositivos de protección diferencial de modo
que sólo el más próximo al defecto desconecte la
alimentación.
Esto se denomina selectividad de las protecciones
diferenciales y puede diferenciarse en dos tipos:
1.Selectividad horizontal (Figura 1): consiste en prote-
ger cada línea con un interruptor diferencial; de esta
manera, en el caso de un defecto a tierra, sólo se
desconectarán los elementos afectados por el de-
fecto. No obstante, hay que adoptar otras medidas
aparte del dispositivo de protección diferencial, para
facilitar la protección contra el contacto indirecto en
la parte de la alimentación del relé diferencial;
En cumplimiento de la norma IEC 60364-5-53, para
garantizar la selectividad entre dos dispositivos de pro-
Figura 1: Selectividad horizontal de las protecciones diferenciales tección diferencial en serie, tales dispositivos deberán
satisfacer las siguientes condiciones:
- la curva de tiempo-corriente de no actuación del
dispositivo de protección diferencial ubicado en la
parte de la alimentación (aguas arriba) se situará por
encima de la curva tiempo-corriente del dispositivo de
protección diferencial ubicado en la parte de la carga
(aguas abajo);
- la corriente nominal de disparo diferencial en el
dispositivo ubicado en la parte de la alimentación será
superior a la del dispositivo de protección diferencial
ubicado en la parte de la carga.
La curva de tiempo-corriente de no actuación es la

corriente residual superior a la nominal (equivalente a
0,5 I ) circula por el interruptor diferencial sin causar
su disparo.


Para resumir, a efectos de garantizar la selectividad Para garantizar una coordinación correcta a efectos
entre dos dispositivos de protección diferencial en serie, de la selectividad de las protecciones diferenciales, es

deberán satisfacerse las siguientes condiciones: necesario que la corriente de disparo y los umbrales de
a)para interruptores diferenciales con retardo de tipo S tiempo se ajusten correctamente, teniendo en cuenta
ubicados en la parte de la alimentación (en cumplimien- también las tolerancias.
to de las normas IEC 61008-1 e IEC 61009), es nece-
sario elegir interruptores automáticos no selectivos cada interruptor automático, en cuanto a la protección
aguas abajo con un valor de I tres veces menor; contra contactos indirectos.
b)para relés electrónicos diferenciales (RC 221/222/223, Los ajustes posibles para conseguir la selectividad
RCQ y RD2), basta con que los tiempos de disparo son:
y las corrientes del dispositivo en la parte de la ali-
mentación sean inmediatamente superiores a los del E1N 1250
dispositivo en la parte de la carga, teniendo en cuenta G (defecto a tierra): t=const - Corriente - 250 [A] - Tiempo
las tolerancias. 0,8 [s]
Nota: en relación con la protección contra contacto in- T5N 400
directo en los circuitos de distribución de sistemas TT, RC: Corriente 1 [A] - Tiempo 0,3 [s]
el tiempo máximo de disparo a I es 1 s. T1B 160
RC: Corriente 0,3 [A] - Tiempo instantáneo
El siguiente ejemplo (Figura 3) muestra parte de una
instalación en la que hay tres interruptores automáticos
en serie equipados con relés electrónicos y diferenciales Las curvas de disparo relativas a estos ajustes se repre-
con función de protección G contra defecto a tierra. Los sentan en la Figura 4:
interruptores automáticos en cuestión son:
Figura 4
• E1N 1250 PR121/P-LSIG In=1250A 4p
• T5N 400 PR222DS/P-LSI In =400A con dispositivo
diferencial de tipo RC222
• T1B 160 TMD In=160A con dispositivo diferencial
de tipo RC221

Figura 3

U

E1N 1250 PR121/P-LSIG In-1250A 4p

Id

T5N 400 PR222DS/P-LSI In400
RC222/5

Id

T1B 160 TMD160-1600
RC221/1

Id

L


Anexo A

Sistemas de distribución de corriente

Anexo A
continua
Los sistemas de distribución de corriente continua se

corriente alterna:
Sistema TT: una polaridad del sistema y las piezas con-
ductoras expuestas están conectadas a dos puestas a
tierra eléctricamente independientes1.
Si es necesario, el punto intermedio de la alimentación
puede conectarse a tierra.

Sistema TN: una polaridad, o el punto intermedio de la
alimentación, están conectados a tierra directamente;
las piezas conductoras expuestas están conectadas a
la misma puesta a tierra.
Se tienen en cuenta tres tipos de sistema TN según si la
polaridad conectada a tierra y el conductor de protección A efectos de la protección contra contactos indirectos,
están separados o no, de esta manera: la norma IEC 60364-4 dispone que un dispositivo de
1.TN-C – la polaridad conectada a tierra y conductor de protección desconectará automáticamente la alimenta-
protección están combinadas en un único conductor ción del circuito para que, en caso de un defecto entre
llamado PEN una pieza en tensión y una pieza conductora expuesta
2.TN-S – el conductor de la polaridad conectada a tierra o un conductor protector, no persista una tensión de
y el conductor de protección PE están separados;
en las piezas conductoras expuestas durante un tiempo
3.TN-C-S – la polaridad conectada a tierra y conductor
de protección están parcialmente combinados en un
una persona2.
único conductor PEN y separadas por partes.
Valores de tiempo de disparo y tensión inferiores a los
antes indicados podrían requerirse en ubicaciones o
instalaciones especiales.
Se están estudiando requisitos adicionales para sistemas
de alimentación de corriente continua.
En los sistemas de alimentación de corriente continua,
deben tenerse en cuenta los aspectos de la corrosión
electromecánica a causa de las corrientes contínuas que
se propagan en el terreno.

1
La elección de conectar a tierra la polaridad negativa o positiva se efectúa por motivos
que no se comentan en este anexo.
2
En sistemas IT, la desconexión automática del circuito no suele requerirse al producirse
un primer defecto.


Anexo B
Las protecciones totales evitan que las personas toquen
Protección contra contactos directos intencionada o no intencionadamente las piezas en
Anexo B

tensión, y son medidas que suelen adoptarse en caso
La protección de personas y ganado contra contactos de instalaciones accesibles para personas sin conoci-
directos implica evitar los peligros que pueden derivarse mientos técnicos adecuados (personas ordinarias).
del contacto con piezas en tensión de la instalación. Las medidas empleadas en ubicaciones accesibles
Para evitar dicho contacto, es necesario habilitar una solamente para personas formadas son protecciones
-
nidas de modo que se garantice la seguridad de las contra contacto accidental pero no intencionado.
personas.
Esta protección puede implementarse con uno de los Las principales medidas para la protección contra
métodos siguientes: contactos directos son:
• evitar el paso de corriente por el organismo de • tapar completamente las piezas en tensión con
cualquier persona; aislamiento que sólo puede ser retirado destru-
• limitar la corriente que puede atravesar el organis- yéndolo (en este caso la protección es total);

dañina.
Hay que tener en cuenta que las medidas protecto- SEGUNDO NÚMERO: protección contra la entrada de agua con efectos dañinos
ras deberán integrarse adecuadamente entre sí, en Descripción completa
IP
relación con el tipo de instalación y las condiciones Sin protección
0
ambientales.
Protección contra la caída La caída vertical de gotas de agua no deberá
En base a estas consideraciones, las medidas de 1 vertical de gotas de agua tener efectos dañinos
(condensado)
seguridad pueden dividirse en:
Protección contra la caída La caída vertical de gotas no deberá tener
• protecciones totales; 15
vertical de gotas de agua efectos dañinos al inclinar el armario con
2 al inclinar el armario hacia cualquier ángulo hasta 15° a cualquier lado
• protecciones parciales. arriba hasta 15° de la vertical
60 Protección contra pulveri- El agua rociada a un ángulo de hasta 60° a
La tabla siguiente muestra los grados de protección de los armarios zación de agua a un ángulo cualquier lado de la vertical no deberá tener
que cumplen las normas IEC 3 de hasta 60° respecto a efectos dañinos
la vertical
Protección contra agua El agua salpicada contra el armario desde
PRIMER NÚMERO: protección contra entrada de objetos extraños sólidos salpicada desde cualquier cualquier dirección no deberá tener efectos
4 dirección dañinos
IP Descripción completa
0 Sin protección Protección contra chorros El agua proyectada en chorros contra el armario
de agua desde cualquier desde cualquier dirección no deberá tener
5 dirección (bombas de chor- efectos dañinos
1 Protección contra objetos ro de agua)
ø50 mm extraños sólidos de 50 mm ejemplo una mano (no se facilita protección
de diám. o más (contacto voluntaria), u objetos extraños sólidos de 50 Protección contra chorros No se permitirá la entrada de agua en cantidades
accidental con las manos) mm de diám. o más no deberán poder penetrar de agua potentes (como que provoquen efectos dañinos en caso de olas
completamente 6 olas del mar) grandes o chorros de agua potentes

2 Protección contra objetos Los dedos u objetos similares de más de 80 Protección contra los No se permitirá la entrada de agua en cantidades
ø12 mm extraños sólidos de 12,5 mm de longitud o los objetos extraños sólidos efectos de la inmersión que provoquen efectos dañinos al sumergir el
mm de diám. o más (dedo de 12 mm de diám. no deberán poder penetrar 7 temporal en agua armario temporalmente en agua en condiciones
de la mano) completamente estandarizadas de presión y tiempo

Protección contra los El armario es adecuado para la inmersión
15 cm

efectos de la inmersión continuada en agua sin efectos dañinos en las
3 Protección contra objetos Las herramientas, cables, etc. de 2,5 mm de diám. 8 continuada en agua
ø2,5 mm extraños sólidos de 2,5 mm o grosor o más, o los objetos extraños sólidos
de diám. o más (herramien- de 2,5 mm de diám. o más no deberán poder
tas, cables) penetrar en absoluto

Letra adicional: protección contra el acceso a piezas peligrosas
4 Protección contra objetos Las herramientas o cintas de 1,0 mm de grosor
ø1 mm extraños sólidos de 1,0 mm o más, o los objetos extraños sólidos de 1,0 IP Descripción completa
de diám. o más mm de diám. o más no deberán poder penetrar
Protección contra acceso La sonda de acceso, una esfera de 50 mm de
ø50 mm

en absoluto
con el dorso de la mano diám., deberá mantener una separación adecua-
0 da respecto a las piezas peligrosas

5 Protección contra el polvo La entrada de polvo no se impide completamente, Protección contra acceso Un dedo de prueba articulado de 12 mm de
ø12 mm ø2.5 mm

pero el polvo no deberá penetrar en una cantidad 80 mm
con un dedo diám., 80 mm de longitud, deberá mantener
1 una separación adecuada respecto a las piezas
del aparato peligrosas
100 mm Protección contra acceso La sonda de acceso de 2,5 mm de diám., 100 mm
con una herramienta de longitud, deberá mantener una separación
6 Estanqueidad al polvo Ausencia de entrada de polvo 2 adecuada respecto a las piezas peligrosas

100 mm Protección contra acceso La sonda de acceso de 1,0 mm de diám., 100 mm
ø1 mm

con un cable de longitud, deberá mantener una separación
3 adecuada respecto a las piezas peligrosas


• colocar las piezas en tensión dentro de armarios Como se sabe, el dispositivo diferencial opera ciertamen-

Anexo B
o con barreras que proporcionen como mínimo un te con I (donde I n es la sensibilidad del dispositivo
n
grado de protección IP2X o IPXXB; en cuanto a diferencial).
En conformidad con la curva de peligro (véase el Capí-
las barreras o los armarios, es necesario un grado tulo 5), una persona no sufre daños si la corriente que
de protección mínimo IPXXD o IP4X (la protección circula por el cuerpo humano es inferior o equivalente a
es total); 30 mA (I n
• el uso de obstáculos destinados a evitar el contacto
accidental con piezas en tensión (la protección sólo En lugar de ello, la Figura 2 muestra el caso en que se
evita el contacto accidental, pero no el intencionado produce contacto directo en dos polaridades con po-
y por lo tanto sólo es una protección parcial); tencial distinto.
• la colocación de piezas en tensión fuera del alcance
para evitar el contacto accidental con estas piezas Figura 2
(protección parcial);
• el uso de dispositivos de protección diferencial
con una sensibilidad de funcionamiento no superior
a 30 mA.
La protección mediante interruptores diferenciales se
-
tinada solamente a integrar las medidas de protección
anteriormente descritas, pero no a sustituirlas. Para
aclarar mejor este concepto, la Figura 1 muestra el caso
en que se produce el contacto directo solamente con
una pieza en tensión. Id

La línea azul discontinua representa el recorrido de la
corriente en condiciones normales, mientras que la línea
roja muestra el recorrido de la corriente que podría cir-
cular por una persona en las condiciones anteriormente
mencionadas.
Dado que no existe defecto a tierra, el estado de co-
nexión de las piezas conductoras expuestas a tierra no

Figura 1 Podría producirse una situación peligrosa si una per-
sona está aislada de tierra (p. ej. una persona se apoya
contra una escalera de madera o lleva zapatos con suela
de goma, etc.) o si su cuerpo presenta un alto valor
de resistencia eléctrica al que se suma la resistencia a
tierra; de hecho, en estas condiciones, la corriente de
fuga a tierra I tiene un valor tan bajo que el dispositivo
diferencial no se activaría, pero de cualquier manera
la persona podría ser atravesada por una corriente
potencialmente peligrosa.
Por consiguiente, en estos casos (aunque son bastante
Id

como una protección adicional a integrar con los medios
anteriormente mencionados.


Anexo C

Protección contra contactos indirectos sin Protección mediante el uso de equipos de Clase II o
aislamiento equivalente
Anexo C

desconexión automática del circuito Esta protección se facilita a través del uso de equipo
Además de la protección contra contactos indirectos
mediante desconexión automática del circuito, las y de otro tipo), que garanticen la protección contra
normas de instalación permiten llevar a cabo este tipo contacto indirecto.
de protección sin desconexión automática con ventajas Las características principales de estos equipos son
evidentes para la continuidad del servicio; estas pro- (Figura 1):
tecciones se consideran medidas preventivas porque • aislamiento doble o reforzado;
se emplean para evitar condiciones peligrosas. • aislamiento completo (respecto a cuadros prefa-
Las medidas principales son las siguientes: bricados);
• protección mediante el uso de equipo de Clase II • aislamiento suplementario aplicado, en fase de
o aislamiento equivalente; instalación, a un equipo eléctrico existiendo un
• protección mediante zonas no conductoras; aislamiento principal;
• protección mediante conexión equipotencial local • aislamiento reforzado aplicado a las partes activas
libre de tierra; desnudas durante la fase de instalación.
• protección mediante separación eléctrica.

Figura 1

= pieza bajo tensión

= aislamiento funcional: en un dispositivo eléctrico aísla las piezas con distintos potenciales, con lo que permite
el funcionamiento
= el aislamiento principal es el aislamiento de las piezas normalmente en tensión

= el aislamiento suplementario se aplica además del básico en caso de un fallo de éste

= el aislamiento reforzado es un aislamiento exclusivo que puede garantizar un grado de protección equivalente al
que puede proporcionar el aislamiento básico más el adicional


Protección mediante zonas no conductoras Protección mediante separación eléctrica
La protección mediante zonas no conductoras consiste La protección mediante separación eléctrica consiste

Anexo C
en facilitar, a través del entorno, disposiciones especí- en proporcionar una separación eléctrica entre la fuente
- de alimentación y el aparato alimentado, utilizando un
miento) adecuadas para evitar contactos simultáneos transformador de aislamiento o una fuente de alimen-
con piezas a distintos potenciales (p. ej. provocados tación con un grado de seguridad equivalente.
por un defecto en el aislamiento básico de piezas en El transformador utilizado para obtener esta separación
tensión). puede ser un transformador sencillo o un autotrans-
Debido a sus características especiales, este método formador, pero debe tener unas características que
garanticen el aislamiento eléctrico (aislamiento doble
y similares. o reforzado o un apantallamiento protector entre los
bobinados de entrada y salida).
Figura 2 Con esta protección, en caso de contacto indirecto,
la tensión del cuerpo humano está limitada por la im-
pedancia del sistema a tierra1 porque el sistema está
completamente aislado (Figura 3).

Figura 3

Protección mediante conexión equipotencial local libre
de tierra
Este tipo de protección consiste en la interconexión
de todas las piezas conductoras expuestas accesibles
simultáneamente.
Al utilizar este método, pueden producirse problemas
en caso de disparo de una conexión equipotencial, que
podría exponer a las personas a diferencias de potencial
peligrosas en la instalación.
Esta medida de protección no puede aplicarse nunca en

para satisfacer las condiciones requeridas, hay pocos
lugares que tengan las características adecuadas.

1
Ignorando las corrientes capacitivas en cables cortos.


Anexo D
Protección combinada contra contactos
Anexo D

directos e indirectos Estas características son necesarias para evitar que el
sistema tenga un valor de tensión superior al nominal.
Las normas permiten utilizar una protección combinada
contra contactos directos e indirectos. A tales efectos, Baja tensión de protección (PELV)
es necesario habilitar un sistema con características Un sistema PELV tiene las mismas características de
los puntos 1. y 2. anteriores, pero tendrá un punto co-
La característica principal de estos sistemas es una nectado a tierra necesario por motivos funcionales o
tensión nominal del circuito equivalente a 50 V CA y 120 para la seguridad de los circuitos de control.
V CC (sistemas de tensión extremadamente baja). Los sistemas PELV suelen ser menos seguros que los
Este tipo de protección puede garantizarse adoptando SELV porque, a través de la conexión a tierra, el circuito
las medidas apropiadas de modo que la tensión nomi- podría adquirir una tensión superior a la tensión nominal
nal no aumente en ningún caso, como podría ocurrir del secundario (tensión extremadamente baja).
en caso de un defecto en el bobinado secundario de Éste es uno de los motivos por los cuales el sistema
un transformador con primario en U1>50 V debido a PELV no es admisible cuando se requieren medidas de
una pérdida de aislamiento entre los dos bobinados, o protección más estrictas (p. ej. ubicaciones conducto-
debido a un contacto con otros circuitos con valores ras restrictivas).
de tensión superiores.
Por lo tanto, el nivel de tensión extremadamente bajo Consideraciones acerca de los contactos directos e
puede obtenerse con las fuentes siguientes: indirectos en sistemas SELV y PELV.
• un transformador de aislamiento de seguridad de Al utilizar sistemas de protección SELV o PELV, no hay
conformidad con las normas (IEC 61558-2-6); peligro de contactos indirectos porque la tensión de
• una fuente de alimentación que proporcione un gra- alimentación es tan baja que no constituye un peligro
do de seguridad equivalente al del transformador para el personal.
de aislamiento de seguridad; En cuanto al contacto directo para tensiones nominales de
• una fuente electromecánica con características hasta 25 V CA y 60 V CC, la protección ya está garantiza-
adecuadas; da por SELV (en condiciones ambientales normales).
• generadores pequeños; Para valores de tensión superiores (pero no superiores
• ciertos dispositivos electrónicos que cumplan las a 50 V), se facilitará aislamiento o se impedirá el acceso
normas apropiadas (en que se hayan adoptado a las piezas en tensión con un dedo de prueba.
medidas para garantizar que, incluso en caso de
un defecto interno, la tensión en los terminales de Baja tensión funcional (FELV)
salida no puede exceder los valores anteriormente Cuando el sistema es de tensión extremadamente baja,
indicados). pero no cumple los requisitos anteriores para circuitos
SELV y PELV, el sistema se denomina FELV (Baja ten-
• SELV (Baja tensión de seguridad); sión funcional).
• PELV (Baja tensión de protección);
• FELV (Baja tensión funcional). Consideraciones acerca de los contactos directos e
indirectos en sistemas FELV.
Baja tensión de seguridad (SELV) Los sistemas FELV pueden ser alimentados por un
Un sistema SELV tiene las características siguientes: transformador normal que no sea de seguridad; por
1. es alimentado por una de las fuentes indepen- lo tanto, es posible que, debido a un defecto en el
dientes o una de las fuentes de seguridad ante- aislamiento, la tensión del primario circule por el se-
riormente mencionadas; cundario.
2.está separado de otros sistemas eléctricos por Por lo tanto, deben aplicarse medidas de seguridad
una protección, es decir, un aislamiento doble contra contactos directos e indirectos.
o reforzado o una pantalla metálica conectada
a tierra;
3.no hay puntos conectados a tierra.


Contactos indirectos Contactos directos
Respecto a los contactos indirectos, es necesario que: Respecto a los contactos directos, es necesario que:

Anexo D
• las piezas conductoras expuestas del circuito FELV • las piezas en tensión estén situadas dentro de
estén conectadas al conductor de protección del armarios o tras barreras que ofrezcan un grado
sistema primario, siempre que se facilite protec- de protección de como mínimo IP2X o IPXXB
ción mediante disparo automático del circuito. Así, • se garantice un grado de aislamiento correspondiente
de hecho, como muestra la Figura 1, en caso de a la tensión de prueba mínima requerida para el
defecto doble el dispositivo diferencial del sistema circuito primario.
primario se disparará I
• las piezas conductoras expuestas del circuito FELV
estén conectadas al conductor aislado de conexión
equipotencial libre de tierra (en un sistema en
que se facilite protección mediante separación
eléctrica).

Figura 1


Anexo E
Consideraciones sobre el neutro y el Figura 3
Anexo E

conductor de protección Sin el neutro, la suma de corrientes debe ser cero, lo que provoca
una asimetría acusada de las tensiones de fase.
Conductor neutro
L1
Aspectos generales Un
L2
El conductor neutro es un conductor en tensión que está L3
conectado al punto neutro del sistema1 y que puede
contribuir a la transmisión de energía eléctrica. IL1 IL2 IL3
Sus otras funciones son:
• facilitar una tensión U0 que es distinta de la tensión
entre fases U (Figura 1);
• hacer que las cargas monofásicas sean funcional-
mente independientes entre sí (Figura 2);
• limitar el desplazamiento del centro estrella en
presencia de cargas trifásicas desequilibradas
(Figura 3);
• realizar también la función de conductor de protec- La presencia del neutro une el punto de estrella real al ideal.

Figura 1 L1
Un
L1 L2
Uo
L2 L3
Uo U
L3 N
N IN
PE IL1 IL2 IL3

Figura 2

Con el neutro distribuido, las cargas monofásicas siempre son
alimentadas por la tensión U0.
Figura 4
L1
Un
L2 En un sistema TN-C, el conductor neutro también es el conductor
Uo
L3 de protección.
N

L1
L2
L3
PEN

En ausencia del neutro, la desconexión de una carga podría ha-
cer que las demás operaran a una tensión equivalente a Un/2.

L1
Un
L2
L3

1
El punto neutro suele estar conectado al centro estrella del transformador o del generador,
aunque no necesariamente. En la práctica, en instalaciones eléctricas, el punto neutro
del sistema tiene potencial cero. De hecho, si el sistema está equilibrado, el diagrama
vectorial de las tensiones entre fases y estrella muestra que el punto neutro coincide con
el centroide del triángulo. Desde el punto de vista de la física, el punto neutro pasa a estar
disponible en caso de conexión en estrella de las fases. En caso contrario, si la conexión
es de tipo delta, el punto neutro puede hacerse accesible derivando de las fases una serie
de tres impedancias conectadas en estrella de valor equivalente.


Protección y disparo del conductor neutro • el conductor neutro está protegido contra cor-
En condiciones anómalas, el conductor neutro puede

Anexo E
tocircuito por el dispositivo de protección de los
tener una tensión a tierra que, por ejemplo, puede de- conductores de fase del circuito, y
berse a una desconexión provocada por una ruptura • en servicio normal, la corriente máxima que es
accidental o por la intervención de los dispositivos probable que conduzca el conductor neutro es
monopolares (fusibles o interruptores automáticos mo- claramente inferior a la capacidad de conducción
nopolares). Debe prestarse atención al hecho de que de ese conductor;
estas anomalías pueden tener consecuencias graves si c) cuando la sección del conductor neutro es inferior a
el conductor neutro se utiliza también como conductor la del conductor de fase, es necesario detectar una
de protección, como en los sistemas TN-C. En cuanto a sobreintensidad en el conductor neutro, y provocar
estos sistemas de distribución, las normas prohíben el la desconexión de los conductores de fase, pero
uso de cualquier dispositivo (tanto monopolares como no necesariamente del conductor neutro (neutro
multipolares) que pueda desconectar el conductor PEN, protegido pero no desconectado).
y detallan las secciones transversales mínimas (véase el En sistemas TN-C, el conductor neutro también
- actúa como un conductor de protección y, por
cante la posibilidad de ruptura por causas accidentales. lo tanto, no puede desconectarse. Además, en
Como se ha comentado, en un circuito de cuatro polos, caso de disparo del conductor neutro, durante un
el disparo del conductor neutro sólo podría alterar la defecto a tierra las piezas conductoras expuestas
tensión de alimentación de los aparatos monofásicos tomarían la tensión nominal a tierra del sistema.
alimentados por una tensión distinta de la tensión de
fase. Por lo tanto, la protección del conductor neutro Sistemas IT:
no debe facilitarse a través de dispositivos monopo- Cuando el conductor neutro está distribuido1, nor-
lares. La protección y el disparo del conductor neutro malmente es necesario proporcionar la detección de
son distintas según la naturaleza de los sistemas de una sobreintensidad en el conductor neutro de cada
distribución: circuito, que provocará la desconexión de todos los
• sistemas TT o TN; conductores en tensión del circuito correspondiente,
incluyendo el conductor neutro.
• sistemas IT.
La detección de sobrecarga en el conductor neutro
En sistemas TT o TN: no es necesaria si:
a) cuando la sección transversal del conductor neutro
es como mínimo equivalente o superior a la de los contra cortocircuitos por un dispositivo de pro-
conductores de fase, no es necesario proporcionar tección situado en la parte de la alimentación (es
detección de sobreintensidad para el conductor decir, en el origen de la instalación);
neutro o un dispositivo de disparo para ese con- • el circuito está protegido por un dispositivo diferen-
ductor (neutro no protegido y no desconectado); cial con una sensibilidad no superior a 0,15 veces
b) la detección de sobreintensidad no debe facilitarse la capacidad de conducción del conductor neutro
para el conductor neutro si se cumplen simultánea- correspondiente. Este dispositivo desconectará to-
mente las dos condiciones siguientes: dos los conductores en tensión, incluido el neutro.

1
La norma desaconseja la distribución del neutro en sistemas IT, véase el Capítulo 5.


La Tabla 1 resume los puntos anteriores.
Anexo E

Tabla 1
Sistemas TT o TN-S Sistema TN-C Sistema IT

SN = S SN < S SPEN = S SPEN < S

N N
(1) (1)

Trifásico +
(2) (2) – –
neutro

(3)

N
(1)

Fase + neutro (2) – – –

PEN

PEN
Trifásico+ PEN – –
PEN
(3) –

PEN
Fase + PEN – – –

(1) requisito mínimo descrito por las normas de instalación
(2) configuración sugerida por ABB
(3) configuración factible si se verifica el punto b).


Figura 5: Diagrama de ﬂujo “protección del conductor neutro”

Anexo E

Determinación de la sección mínima del conductor conductor de fase es superior a 16 mm2 con cable de
neutro cobre o 25 mm2 con cable de aluminio, si se cumplen
El conductor neutro, si existe, tendrá la misma sección las dos condiciones siguientes:
que el conductor de línea en los casos siguientes: • la sección del conductor neutro es como mínimo
• en circuitos monofásicos o bifásicos, con indepen- de 16 mm2 para conductores de cobre y 25 mm2
dencia de la sección del conductor de línea; para conductores de aluminio;
• en circuitos trifásicos, cuando la sección del con- • no hay una distorsión por armónicos elevada de
ductor de línea es inferior o equivalente a 16 mm2 la corriente de carga. Si existe una alta distorsión
en cobre o 25 mm2 en aluminio. por armónicos, como por ejemplo en el caso de
lámparas de descarga, la sección del neutro no
La sección del conductor neutro podria ser menor que puede ser menor que la sección de los conductores
la sección del conductor de fase cuando la sección del de fase.


En resumen: • K es una constante que depende del material del con-
Anexo E

Tabla 2 Sección Sección ductor de protección, del tipo de aislamiento y de la
transversal transversal mín.
de fase del neutro las tablas de las normas o calcularse con la fórmula
S [mm2] SN [mm2]
siguiente:
Circuitos monofásicos/
bifásicos cualquiera S1 QC (B + 20) f– i
K= In 1+
de Cu/Al B+ i
20

Circuitos trifásicos S 16 S1 donde:
de Cu S > 16 16 Qc es la capacidad térmica por unidad de volumen del
material del conductor en [J/°C·mm3];
Circuitos trifásicos S 25 S1
de Al S > 25 25 la resistividad a 0°C para el conductor;
20
es la resistividad del material del conductor a 20°C
1
En sistemas de distribución TN-C, las normas disponen para los con-
ductores PEN una sección transversal mínima de 10 mm2 para cobre y 16 i
es la temperatura inicial del conductor en [°C];
mm2 para aluminio.
f

i
y f dependen del material de aislamiento y del tipo
Conductor de protección de cable utilizado; véase la norma para obtener más
Determinación de las secciones transversales mínimas detalles.
La sección transversal mínima del conductor de protec-
La Tabla 4 muestra los valores más comunes de los
continuación: parámetros anteriores:
Tabla 3
Tabla 4
Sección transversal del Sección transversal del
conductor de fase conductor de protección
S [mm2] SPE [mm2]
B Qc 20

S 16 S Material [°C] [J/°C mm3] [ mm]

16 < S 25 16 Cobre 234.5 3.45 10-3 17.241 10-6 226
S > 25 S/2 Aluminio 228 2.5 10-3 28.264 10-6 148

Plomo 230 1.45 10-3 214 10-6 42
Para un cálculo más preciso y suponiendo que el conduc-
tor de protección se somete a calentamiento adiabático Acero 202 3.8 10-3 138 10-6 78
entre una temperatura inicial conocida y una temperatura
Si la tabla de las normas o la fórmula no proporcionan
eliminación del defecto no superiores a 5 s), la sección
una sección transversal estandarizada, es necesario
transversal mínima del conductor de protección SPE
elegir un conductor de protección con la sección trans-
puede obtenerse con la fórmula siguiente:
versal estandarizada inmediatamente mayor.
Tanto si se utiliza la tabla como la fórmula, la sección
I2 t transversal del conductor de protección, que no forma
SPE =
K parte del cable de alimentación, deberá ser como mí-
donde: nimo de:
• SPE es la sección transversal del conductor de pro-
tección en [mm2]; - 2,5 mm2 si se facilita una protección mecánica
- 4 mm2 si no se facilita protección mecánica.
protección en el caso de un defecto con baja impe-
dancia en [A];


Glosario
PE Conductor de protección

Glosario
PEN Conductor combinado (protección y neutro)
I Corriente diferencial
I n Corriente diferencial nominal
In Corriente nominal
I3 Umbral de disparo instantáneo
RCD Dispositivo de protección diferencial
U0 Tensión de fase entre fase y neutro
Un Tensión nominal (entre fases)
Z Impedancia
Ia Corriente de disparo del dispositivo de protección
R Resistencia
Rt Resistencia de la puesta a tierra
N Neutro
S Sección transversal del conductor de fase
SN Sección transversal del conductor neutro
SPE Sección transversal del conductor de protección
SPEN Sección transversal del conductor PEN


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