Protecciones Eléctricas

¿Son eficaces las

Protecciones Eléctricas?

 Todas las instalaciones receptoras eléctricas (usuarios), entre otras exigencias, deben contar con los dispositivos de protección establecidos en el REBT-2002 (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión), y desarrolladas en la Instrucción Técnica ITC-BT-17:

Los dispositivos generales e individuales de mando y protección serán, como mínimo:
– Un interruptor general automático de corte omnipolar, que permita su accionamiento manual y que esté dotado de elementos de protección contra sobrecarga y cortocircuitos. Este interruptor será independiente del interruptor de control de potencia.

– Un interruptor diferencial general, destinado a la protección contra contactos indirectos de todos los circuitos; salvo que la protección contra contactos indirectos se efectúe mediante otros dispositivos de acuerdo con la ITC-BT-24.
– Dispositivos de corte omnipolar, destinados a la protección contra sobrecargas y cortocircuitos de cada uno de los circuitos interiores de la vivienda o local.
– Dispositivo de protección contra sobretensiones, según ITC-BT-23, si fuese necesario.

En relación con el último de los dispositivos (Protección Contra Sobretensiones), en algunas CC AA, la Distribuidoras Eléctricas han publicado Guías de Interpretación en sus respectivos Boletines Oficiales, las cuales, tras su entrada en vigor, obligan a que las instalaciones (nuevas o con reformas superiores al 50%) cuenten con ciertas protecciones contra sobretensiones permanentes y/o o transitorias.

Por ejemplo, en Andalucía, y de acuerdo a lo establecido en el BOJA-109 de 2005, a partir de diciembre de 2005, deben contar con protección contra sobretensiones, tanto transitorias como permanentes, independientemente de la naturaleza de la instalación receptora y de la naturaleza de la red de distribución a la que esté conectado.

El Interruptor Automático Diferencial tiene como única misión, proteger a las personas contra los contactos indirectos por defectos de aislamiento en conductores o equipos eléctricos. Su funcionamiento se basa, en que la corriente que entra y sale de un circuito debe ser la misma. Si la diferencia entre la corriente de entrada y la de salida es superior a cierto valor (generalmente 30 mA), se activa el mecanismo interior, se abre el interruptor y deja de circular la corriente. Dicha diferencia, conocida como “derivación”, se produce fundamentalmente, porque en el interior de un equipo existe un contacto entre su chasis (puesto a tierra) y un elemento a tensión, o bien, por el contacto directo de un usuario contra un conductor a tensión. En ambos casos, la activación del Interruptor Automático Diferencial, protege eficazmente a un usuario, contra los indeseables (y ocasionalmente letales), efectos de la electrocución.

 

Tanto el mecanismo que realiza la función de Interruptor Automático General (conocido como IGA) como los dispositivos adicionales de corte (conocidos como PIA´s), se activan (o protegen) mediante un mecanismo interior combinado de tipo magneto-térmico.

La sección técnica se activa y abre el mecanismo, cuando a través de la misma, circula una corriente eléctrica superior a la prevista (nominal). Su actuación es más rápida, cuanto más se supere la intensidad nominal del mecanismo, o cuanto más tiempo se mantenga la anomalía, de acuerdo a las características de fabricación del mecanismo. Típicamente, esta anomalía se origina, cuando se conectan en una determinada línea, más equipos eléctricos (más consumo o potencia), de lo inicialmente previsto.

La sección magnética se activa y abre el mecanismo, cuando a través de la misma circula una corriente eléctrica muy superior a la nominal, como sucede cuando se produce un cortocircuito. La actuación de la sección magnética es casi instantánea, si bien, cuando aparece dicha sobreintensidad, es porque ya existe un equipo en cuyo interior ha tenido lugar un cortocircuito. Por tanto, cuando se activa la sección magnética del interruptor automático, es porque se ha producido un cortocircuito, y ya existirán los daños, que tal circunstancia haya llevado aparejada. Cabe señalar que, hasta que salte o se active el magnetotérmico, circunstancia que ocurre cuando un equipo ya se ha cortocircuitado, todos los equipos conectados en una red eléctrica, han podido estar sometidos a los efectos lesivos de un suministro eléctrico anormal (voltaje superior o inferior al normal o estándar), y, por tanto, pueden haberse dañado distintos equipos simultáneamente, con diferentes grados de afectación.

Existen 2 tipos de protecciones contra sobretensiones. La protección contra sobretensiones (o Infratensiones) permanentes y la protección contra sobretensiones transitorias. Mientras las primeras tienen su origen en un defecto en el conductor de neutro de un sistema trifásico, las segundas tienen su origen en conmutaciones o reconexiones en la red eléctrica, o en descargas atmosféricas sobre la red de distribución eléctrica. Aunque existen mecanismos de protección contra sobretensiones, que en un único mecanismo aúnan ambos tipos de protecciones, lo más frecuente es que se comercialicen como mecanismos separados, que incluso pueden o no, ser autorearmables.

Los protectores contra sobretensiones permanentes, disponen de un mecanismo interno que miden la tensión en la red de suministro, y según el tipo, se activan o “abren”, cuando la tensión en red supera un +/- 10% ó 20% el valor estándar (230 V).

Los protectores contra sobretensiones transitorias, generalmente, sólo protegen la instalación ante la aparición de una sobretensión muy elevada, como es típico en las descargas del rayo, contra el tendido de distribución eléctrica. Ante dicha circunstancia, un dispositivo en el interior mecanismo (VDR), se cortocircuita y deriva a tierra casi instantáneamente la energía procedente de la descarga atmosférica, evitando así, los graves efectos destructores que pueden causar las descargas atmosféricas en una instalación y en los receptores eléctricos conectados a la misma.

Es importante señalar que, en la norma que regula las características de los dispositivos de protección contra sobretensiones UNE-EN 50550, se establece una actuación retardada para evitar disparos intempestivos, por ejemplo, un mínimo de 3 segundos de retardo para tensiones de 275V y un máximo de 0,2s para 400V. Por tanto, un protector contra sobretensiones, no actúa instantáneamente, y es posible que, durante el periodo de inhibición o retardo del dispositivo, la sobretensión o infratensión aplicada, cause daños a los receptores eléctricos conectados en la red eléctrica protegida.

La obligatoriedad en cuanto a que las instalaciones eléctricas, cuenten con protectores contra sobretensiones, depende del año de la instalación o reforma de la misma, y de la zona geográfica donde se halle.

Por último, recordar que la Norma de Compatibilidad Electromagnética UNE-EN-61000, norma que deben cumplir todos los receptores eléctricos marcados como CE, establece como característica de inmunidad ante los cortes de tensión, que tras la misma, todos los receptores eléctricos deben presentar una “aptitud C”, es decir, es admisible una pérdida de aptitud, siempre que ésta sea autorrecuperable o pueda restablecerse mediante una intervención en sus controles (siempre bajo las condiciones de ensayo establecidas en la norma). Dicho de otra manera, un receptor eléctrico no debería dañarse ante un corte en el suministro eléctrico, si bien, habría que matizar, siempre y cuando, no existan sobretensiones transitorias aparejadas al corte o a la restauración del suministro eléctrico.

Hasta aquí, lo reglamentariamente exigible (según los casos).

La cuestión planteada es, si una vivienda o local cuenta con todas las protecciones reglamentariamente exigibles, ¿Pueden dañarse los diferentes equipos eléctricos que tengo conectados en mi instalación? La respuesta es SI. Las protecciones eléctricas son eficaces, dentro de los rangos que determinan las Normas aplicables y sus características constructivas, pero, no son perfectas ni 100% eficaces.

Una instalación eléctrica que cuenta con todas las protecciones anteriormente descritas, ¿Cómo reaccionará ante cada tipo de suministro eléctrico anormal?

Debe conocerse que un suministro eléctrico anormal raramente presenta unas características puras, es decir, no consiste sólo y exclusivamente en una sobretensión o infratensión permanente o en la aparición de sobretensiones transitorias, sino que, por cuestiones inherentes a los fenómenos físicos que las originan, suelen producirse sobretensiones transitorias que culminan con una sobretensión permanente o infratensión y un corte en el suministro eléctrico, y posteriormente, tendrá lugar una restitución del suministro eléctrico, que siempre, y de forma natural, lleva aparejada sobretensiones transitorias.

Ante una sobretensión permanente o una infratensión o hueco, en las instalaciones sin protectores contra sobretensiones permanentes, se dañarán numerosos receptores eléctricos, antes de que se activen los interruptores automáticos magnetotérmicos, y aun contando con dichas protecciones, es posible que se dañen los receptores más sensibles, durante el periodo de retardo en su activación, con el que actúan dichos protectores de forma normativa.

Ante una sobretensión transitoria, entendiendo como tal, los efectos adversos de la descarga del rayo sobre el tendido de la red de distribución eléctrica, en las instalaciones sin protectores contra sobretensiones transitorias, se dañarán numerosos receptores eléctricos, e incluso los interruptores automáticos por los que circulen las sobrecorrientes originadas, llegando incluso al derretimiento o carbonización de los componentes atravesados. Una instalación que cuente con un protector contra sobretensiones transitorias, derivará dicha sobretensión atierra, y en principio, no debería dañarse la instalación protegida, resultando únicamente afectados el propio protector, que debe ser sustituido ya que resulta destruido, y probablemente los conductores de tierra por donde transcurra la sobrecorriente inducida.

Cuando se produce la descarga de un rayo sobre el terreno por impacto directo en zona circundante a una instalación (en un radio de 500 mm aprox.), se produce una sobreelevación anormal del potencial de tierra, que normalmente es próximo a 0 V, para alcanzar valores de miles de voltios. Dicha incidencia debería provocar la activación del interruptor automático diferencial, si bien, durante el periodo previo a su activación, pueden resultar dañados circuitos electrónicos conectados en la instalación afectada.

 Cuando se produce un corte en el suministro, transitoriamente y debido al «efecto Lenz», todas las inductancias conectadas al circuito cortado, (incluyendo el transformador de la propia Compañía), generan una sobretensión instantánea, que afecta a todos los receptores eléctricos conectados en la red. Un efecto semejante sucede, cuando se apaga una lámpara actuando sobre su interruptor eléctrico, en cuyo interior puede observarse en muchas ocasiones, el efecto luminoso del arco voltaico que la descarga generada por la inductancia de lámpara origina en las delgas de cierre del interruptor. El grado de afectación depende tanto del valor de la inductancia (descarga energética), como de la distancia física entre los componentes dañados y las inductancias.

La restauración del suministro eléctrico tampoco se produce de forma instantánea. Antes de alcanzar su régimen permanente (estándar), transitoriamente, se originan oscilaciones en forma de trenes de picos de tensión de escasa duración y de un valor eficaz muy elevado (miles de voltios). Su origen se encuentra en la condición física elástica de las delgas de cierre de los interruptores del suministro (múltiples rebotes hasta la conexión firme entre las delgas).

El escaso contenido energético de las oscilaciones mencionadas, no suele determinar la activación de interruptores magnetotérmicos o protectores contra sobretensiones por su escasa duración. Por dicho motivo, entre sus consecuencias no suelen causar cortocircuitos en motores o fuentes de alimentación, sin embargo, su alto valor de pico, inducen el efecto avalancha (uniones PN) en semiconductores electrónicos (transistores, microprocesadores, circuitos integrados, memorias…), causando, por ejemplo, cortocircuitos internos en componentes, o destrucción de sectores en memorias (borrados parciales o totales).

La posibilidad de que resulten más o menos equipos afectados, depende entre otros, de la distancia física desde el Transformador de la Compañía, a las instalaciones privativas, o el estado específico en que se encuentren cada uno de los receptores eléctricos conectados a la red (parado, en By-Pass, plena carga, etc.).

Por tanto, y ante un suministro eléctrico anormal, es posible, según se ha explicado anteriormente, que se causen daños en los receptores eléctricos conectados en la instalación afectada, dado que los mecanismos de protección ni son infalibles, ni protegen en todas las circunstancias.

Entonces, y como pregunta final, ¿cuándo puede decirse que un determinado suministro eléctrico anormal es el origen de un siniestro? Cuando existen daños en simultaneidad, que sean coherentes en su tipología, con un determinado fenómeno anormal.

No siempre, un corte o restauración en el suministro eléctrico lleva aparejado un fenómeno eléctrico lesivo. No tiene credibilidad, que ante la circunstancia mencionada, sólo se dañe un receptor eléctrico a causa de los fenómenos lesivos anteriormente mencionados (en cualquier vivienda hay al menos 10/15 receptores conectados en modo activo o bypass), sino que, más bien, el receptor se ha dañado en coincidencia con la restauración del suministro eléctrico, debido a su degradación progresiva por uso, y al sobreesfuerzo que de forma natural, se produce durante su encendido,  de la misma manera, que una lámpara, raramente se funde estando encendida, sino cuando se intenta encender. Como símil, también podría decirse, que, no siempre la acción del viento es destructora. Si tras la existencia de viento, sólo un toldo resultó afectado entre los numeroso instalados en una comunidad, puede decirse que éste se dañó por su degradación natural, llegando al fin de su vida útil, y no a consecuencia de la acción lesiva del viento.

Cualquier receptor eléctrico, con independencia de su fabricante y tipología, cuenta con una vida útil determinada, y su fin, estará relacionado con uno o varios cortocircuitos, y de acuerdo con lo anteriormente explicado, no siempre, contará con cobertura en póliza, si bien, como siempre, será determinante el criterio, que, tras la averiguación de las circunstancias del siniestro, aplique el Perito interviniente.

Fernando Marino Barrenola
Ingeniero Técnico Industrial (UPC-ICAI Electrónica Industrial).
Perito de Seguros IRD, APCAS Nº 8091
Formador del CEAPS (Centro de Estudios de APCAS)