Solo para
Tiempo máximo de
10.4.1.2 Conexiones equipotenciales
En cada edificación, un conductor principal de equipotencialidad debe interconectar los siguientes elementos conductores:
a) El conductor principal de protección b) El conductor principal de tierra c) La canalización colectiva de agua d) La canalización colectiva de gas
e) Las columnas verticales de calefacción central y climatización
Se recomienda incluir además los elementos metálicos de la construcción.
Las puertas y ventanas metálicas o los marcos metálicos que estén colocados en muros no conductores y fuera del contacto de otras estructuras metálicas no necesitan formar parte de la conexión equipotencial.
Una conexión equipotencial principal debe realizarse a la entrada de las diversas canalizaciones del local. Su finalidad primordial es evitar que como consecuencia de una falla de origen externo al local, aparezca, en su interior, una diferencia de potencial entre los elementos conductores.
La conexión equipotencial no permite la presencia de tensiones de contacto entre elementos metálicos e inclusive, en el caso de descargas atmosféricas, evita la aparición de peligrosos arcos disruptivos.
En las condiciones indicadas, deben insertarse partes aislantes en los elementos conductores unidos a la conexión equipotencial, por ejemplo, coplas o uniones aislantes en sistemas de cañerías, a fin de evitar la transferencia de tensiones a puntos alejados de la conexión.
El conductor principal de equipotencialidad, debe satisfacer en general las prescripciones sobre los conductores de protección además de las siguientes limitaciones en cuanto a su sección. Esta debe ser, como mínimo, igual a la mitad de la sección del conductor de protección principal de la instalación, no pudiendo ser inferior a 6 mm2 (Nº 10 AWG) y su
valor máximo debe ser limitado a 25 mm2 (Nº 4 AWG), en cobre, o su sección equivalente a
otro metal.
Si en una instalación, o en parte de una instalación las condiciones instaladas para la protección contra los contactos indirectos por ruptura automática de la alimentación (indicadas posteriormente) no pueden ser satisfechas, debe hacerse una conexión equipotencial local llamada suplementaria (o compensaciones o nivelaciones auxiliares de potencial).
Este tipo de conexión debe comprender todas las partes conductoras simultáneamente accesibles, ya sea que se trate de masas de aparatos fijos o de elementos conductores, incluyendo en la medida de lo posible, las armaduras principales de hormigón armado utilizado en la construcción del edificio, etc., que permitan lograr caminos de menor impedancia para la corriente de falla a tierra facilitando la actuación del dispositivo de protección.
A este sistema equipotencial deben ser conectados los conductores de protección, todos los materiales, incluyendo tomacorrientes. La conexión equipotencial suplementaria debe hacerse a través de conductores de protección adecuadamente dimensionados.
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para
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Debe asegurarse que la conexión equipotencial entre dos (2) masas pertenecientes a circuitos de secciones muy diferentes no provoque, en el conductor de menor sección, el paso de una corriente de falla que produzca una solicitación térmica superior a la admisible en este conductor.
El conductor utilizado en la conexión equipotencial suplementaria o conductor de equipotencialidad suplementaria, debe satisfacer las siguientes prescripciones en cuanto a su sección:
- Si se conectan dos masas, su sección no debe ser inferior a la más pequeña de los conductores de protección conectados a estas masas
- Si conecta una masa a un elemento conductor, su sección no debe ser inferior a la mitad de la sección del conductor de protección conectado a esta masa, observando los límites mínimos de 2,5 mm2 (Nº 12 AWG) para conductores con protección mecánica y de 4
mm2 (Nº 10 AWG) para conductores sin protección mecánica
La conexión equipotencial suplementaria puede ser asegurada: ya sea por elementos conductores no desmontables, tales como estructuras metálicas; ya sea por conductores suplementarios; o ya sea por una combinación de ambos.
En caso de duda, la eficacia de la conexión equipotencial suplementaria se verifica asegurándose que la impedancia Z entre toda masa considerada y todo elemento conductor simultáneamente accesible cumpla la siguiente condición:
)
2
(
a
I
U
Z
≤
donde:U: Tensión de contacto presunto, de conformidad con la tabla 31 Ia: Corriente de funcionamiento del dispositivo de protección
En la práctica, cuando se utilizan fusibles, basta verificar que esta condición está satisfecha para la tensión UL (tensión límite convencional) y para la corriente que asegure el
funcionamiento de fusible en un tiempo máximo de 5 s.
La conexión equipotencial para la protección contra descargas atmosféricas son iguales a las indicadas anteriormente. El sistema de protección contra el rayo se unirá en la barra equipotencial principal con todas las otras partes metálicas componentes de la construcción por medio de conductores de equipotencialidad o limitadores de sobretensión.
10.4.1.3 Esquema TN
Todas las masas deben ser conectadas mediante los conductores de protección al punto de la alimentación puesto a tierra.
El conductor de protección debe ser conectado al electrodo de puesta a tierra en la proximidad de la fuente de alimentación.
Si existen otras posibilidades eficaces de puesta a tierra se recomienda llevar allí el conductor de protección en el mayor número de puntos posibles. Una puesta a tierra múltiple, en puntos regularmente repartidos, puede ser necesaria para asegurar que el potencial del conductor de protección se mantenga en caso de falla, lo más próximo posible del electrodo de puesta a tierra. Por la misma razón, se recomienda conectar el conductor de protección al electrodo de puesta a tierra de la acometida del servicio.
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Los dispositivos de protección y las secciones de conductores deben seleccionarse de manera tal que si se produce en un lugar cualquiera de la instalación una falla de impedancia despreciable entre un conductor de fase y el conductor de protección o una masa, la ruptura automática tenga lugar dentro del tiempo máximo igual al especificado en la tabla 31.
Esta exigencia es satisfecha si se cumple la siguiente condición:
)
3
(
a
s*I
Uo
Z
≤
donde:Zs: Impedancia del bucle de falla
Ia: Corriente que asegura el funcionamiento del dispositivo de ruptura automática en un
tiempo máximo indicado en la tabla 31 o en 5 (s) en los casos de partes de la instalación que solo alimentan equipos fijos
U0: Tensión entre fase y neutro
La impedancia ZS puede determinarse por cálculo o por medición, si se la calcula puede
hacérselo tomando en cuenta las impedancias de la fuente, los conductores y los diversos dispositivos de control y/o maniobra existentes en el camino de la corriente de falla. Como regla se puede tomar solo las impedancias de los conductores despreciando las demás. En casos excepcionales en los que puede producirse una falla directa entre un conductor de fase y la tierra, por ejemplo en líneas aéreas, la siguiente condición debe ser satisfecha a fin de que el conductor de protección y las masas conectadas a él no puedan presentar una tensión superior a UL (tensión límite convencional).
) 4 ( 0 L L U U U RE RB − ≤ donde:
RB: Resistencia global de las puestas a tierra
RE: Resistencia mínima presunta de contacto a tierra de los elementos conductores no conectados al conductor de protección, y por los cuales puede producirse defectos entre fase y tierra
Uo: Tensión entre fase y neutro
UL: Tensión limite convencional
En instalaciones fijas un solo conductor de sección no menor a 10 mm2 (Nº 6 AWG) puede
ser utilizado a la vez como conductor de protección y conductor neutro (conductor PEN), satisfaciendo las condiciones mencionadas en “Conductores de protección”.
La sección mínima del conductor utilizando como conductor neutro y de protección (PEN) puede reducirse a 4 mm2 (Nº 10 AWG) a condición que el conductor sea tipo concéntrico,
que rodee los conductores de fase.
En este esquema, pueden utilizarse los siguientes dispositivos de protección. a) Dispositivos de protección a corriente máxima
b) Dispositivos de protección a corriente diferencial-residual
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Cuando el esquema posee conductores PEN, la protección debe estar asegurada por dispositivos de máxima corriente.
Cuando el conductor neutro y el conductor de protección sean comunes (esquema TN-C), no podrá utilizarse dispositivos de protección de corriente diferencial-residual. Cuando se utilice un dispositivo de protección de corriente diferencial-residual en esquema TN-C-S, no debe utilizarse un conductor PEN aguas abajo. La conexión del conductor de protección al conductor PEN debe efectuarse aguas arriba del dispositivo de protección de corriente diferencial-residual.
Con miras a la selectividad pueden instalarse dispositivos de corriente diferencial-residual temporizada (por ejemplo del tipo "S") en serie con dispositivos de protección diferencial- residual de tipo general.
10.4.1.4 Esquema TT
Todas las masas de los equipos y/o materiales eléctricos maniobra protegidos por un mismo dispositivo de protección deben ser interconectados por un mismo conductor de protección provisto de una toma de tierra común. Si varios dispositivos de protección son montados en serie, esta protección se aplica a cada grupo de masas protegidas por un mismo dispositivo. Las masas simultáneamente accesibles deben conectarse a la misma toma de tierra.
Para que, en un esquema TT, se produzca la ruptura automática de la alimentación, de manera que en caso de una falla de aislación, no pueda mantenerse en cualquier punto de la instalación, una tensión de contacto superior a la indicada en la tabla 31, debe cumplirse la siguiente condición. ) 5 ( U I RA∗ A ≤ donde:
RA: Resistencia de la toma de tierra de las masas
lA: Corriente que asegura el funcionamiento del dispositivo de protección en el tiempo
especificado en la tabla 31
U: Tensión límite convencional UL o tensión de contacto presunta UB, según el caso
Cuando las masas estuviesen protegidas por dispositivos diferentes y conectadas al mismo electrodo de puesta a tierra, el valor IA a considerar es del dispositivo de mayor corriente
nominal.
Cuando se hace uso de un dispositivo de protección a corriente diferencial – residual, IA es
igual a la corriente diferencial residual nominal de funcionamiento I y U es igual UL.
Cuando la condición RA∗IA ≤U no puede ser respetada, debe hacerse una conexión equipotencial suplementaria.
En los esquemas TT deben utilizarse, con preferencia, dispositivos de protección a corriente diferencial-residual, pero esto no excluye la utilización de dispositivos de protección a tensión de falla.
La utilización de dispositivos a máxima corriente o de sobrecorriente exige, normalmente, valores muy bajos de resistencia del electrodo de puesta a tierra de las masas para que pueda cumplirse la condición RA ∗IA ≤U, en tanto que los dispositivos a corriente
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diferencial-residual, actuando por principio con corrientes bajas en relación a los de sobrecorriente, permiten la utilización de electrodos de puesta a tierra en condiciones bastante desfavorables.
Con miras a la selectividad pueden instalarse dispositivos de corriente diferencial-residual temporizada (por ejemplo del tipo "S") en serie con dispositivos de protección diferencial- residual de tipo general.
10.4.1.5 Esquema IT
En los esquemas IT, la impedancia de puesta a tierra de la alimentación debe ser tal que la corriente de falla, en caso de una sola falla a la masa o a la tierra sea de débil intensidad. La desconexión de la alimentación no es necesaria en la primera falla, pero deben adoptarse medidas para evitar los peligros en caso de aparición de dos defectos simultáneos que afecten a conductores activos diferentes, la separación de la parte en falla de la instalación debe asegurarse mediante dispositivos de corte automático que interrumpan los conductores de alimentación.
En un esquema IT ningún conductor activo de la instalación debe ser conectado directamente a tierra en la instalación.
A fin de reducir las sobretensiones y de amortiguar las oscilaciones de la tensión en la instalación, pueden ser necesarias puestas a tierra suplementarias por intermedio de impedancias a puntos neutros artificiales, las características deben ser apropiadas al de la instalación.
Las masas deben ser puestas a tierra, ya sea individualmente, por grupos, o en conjunto. Masas simultáneamente accesibles deben conectarse a la misma toma de tierra.
Además, la siguiente condición debe ser satisfecha:
)
6
(
L d aI
U
R
∗
≤
donde:Ra: Resistencia de puesta a tierra de las masas conectadas a una toma de tierra
Id: Corriente de falla en caso del primer defecto franco de débil impedancia entre un
conductor de fase a una masa. El valor de Id, toma en cuenta las corrientes de fuga y la
impedancia total de la instalación eléctrica UL: Tensión limite convencional
En los esquemas IT debe preverse un dispositivo detector de falla de aislamiento, si es necesario, para indicar la aparición de una primera falla entre una parte activa y la masa, o tierra.
Este dispositivo debe:
a) Accionar, ya sea una señal sonora o visual b) Cortar automáticamente la alimentación
Se recomienda eliminar una falla en un plazo tan corto como sea posible.
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Después de la aparición de una primera falla, las condiciones de protección y de ruptura para una segunda falla son las definidas para los esquemas TN o TT, dependiendo de que todas las masas se encuentren o no, conectadas a un conductor de protección.
Los siguientes dispositivos pueden ser utilizados en un esquema IT: a) Detector de falla de aislación
b) Dispositivo de protección a corriente diferencial-residual c) Dispositivos a tensión de falla
Después de la aparición de un primer defecto, las condiciones de interrupción de la alimentación en un segundo defecto deben ser las siguientes:
- Cuando se pongan a tierra masas por grupos o individualmente, las condiciones de protección son las, del esquema TT, salvo que el neutro no debe ponerse a tierra.
- Cuando las masas estén interconectadas mediante un conductor de protección, colectivamente a tierra, se aplican las condiciones del esquema TN, con protección mediante un dispositivo contra sobreintensidades de forma que se cumplan las condiciones siguientes:
a) Si el neutro no está distribuido: 2 ⋅ zs ⋅ la < u
b) Si el neutro está distribuido: 2 ⋅ Zs' ⋅ la < U0
donde:
Zs: Impedancia del bucle de defecto constituido por el conductor de fase y el
conductor de protección
Zs': Impedancia del bucle de defecto constituido por el conductor neutro, el conductor
de protección y el de fase
la: Corriente que garantiza el funcionamiento del dispositivo de protección de la
instalación en un tiempo t, según la tabla 31, o tiempos superiores, con 5 s como máximo
U: Tensión entre fases, valor eficaz en corriente alterna
U0: Tensión entre fase y neutro, valor eficaz en corriente alterna
L1 L2 L3 PE
A B
Corriente de doble fallo
Figura 12 - Corriente de segundo defecto en el esquema IT con masas conectadas a la misma toma de tierra y neutro no distribuido