Protección contra cortocircuitos

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1 II.A CRITERIO DE ELECCIÓN > DIMENIONADO DE CANALIZACIONE Y PROTECCIÓN Protección contra cortocircuitos Para prevenir los riesgos de las corrientes de cortocircuito, todo dispositivo de protección contra dichos cortocircuitos debe respetar las dos reglas siguientes: 1 El poder de corte del aparato debe ser al menos igual a la corriente máxima de cortocircuito que se supone en el punto de instalación. El tiempo de corte, para un cortocircuito que se produzca en cualquier punto de la instalación, no debe ser superior al tiempo que hace aumentar la temperatura de los conductores hasta su valor máximo admisible. Conforme a estas reglas, es necesario determinar, para cada circuito, la corriente máxima de cortocircuito en su origen, así como la corriente mínima de cortocircuito en su extremo. La corriente máxima de cortocircuito en el origen del circuito se utiliza: para determinar el poder de corte necesario de los aparatos de protección para garantizar la protección de los conductores contra las limitaciones térmicas. La corriente mínima de cortocircuito en el extremo del circuito se utiliza: para comprobar las condiciones de corte para la regulación magnética de los automáticos para garantizar la protección de los conductores contra las limitaciones térmicas en caso de protección con fusibles. Reglaje magnético de un DPX 1 CAPACIDAD DE CORTE El poder o capacidad de corte de un automático de protección debe ser al menos igual a la corriente máxima de cortocircuito que se presume puede producirse en el punto en que se halla instalado el aparato: PdC Icc maxi La corriente máxima de cortocircuito que se supone debe tenerse en cuenta es: la corriente de cortocircuito trifásica simétrica Icc3 para los circuitos trifásicos (3 fases o 3 fases + neutro) la corriente de cortocircuito bifásica Icc para los circuitos bifásicos (fase / fase) la corriente de cortocircuito monofásica Icc1 para los circuitos monofásicos (fase/neutro): Véase el capítulo II.A.5 para la evaluación de los valores de Icc. 1

2 II.A.3 / LA PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITO CAPACIDAD DE CORTE - COMPROBACIÓN DE LA OLICITACIONE TÉRMICA ADMIIBLE PARA LO CONDUCTORE! Asociación (coordinación) de protecciones COMPROBACIÓN DE LA OLICITACIONE TÉRMICA ADMIIBLE PARA LO CONDUCTORE e admite por derogación que el poder de corte del dispositivo de protección sea inferior al cortocircuito máximo que se supone, a condición de que: esté asociado antes a un aparato que posea el poder de corte necesario la energía limitada por asociación de los aparatos pueda ser soportada por el aparato situado a continuación, así como por las canalizaciones protegidas. Véanse en el capítulo II.B. las características de los aparatos DX y DPX en asociación. El tiempo de corte de un automático como consecuencia de un cortocircuito que tenga lugar en cualquier punto de un circuito, no debe ser superior al tiempo que tarda la temperatura de los conductores en alcanzar el límite admisible. En la práctica, conviene garantizar que la energía que deja pasar el automático no es superior a la que el cable puede efectivamente soportar. La limitación térmica máxima (para tiempos inferiores a 5 s) soportada por una canalización se calcula por medio de la siguiente fórmula: I t = K CRITERIO DE ELECCIÓN Valor de K según la CEI para conductores activos y de protección Aislante PVC PR / EPR Goma Desnudo, sin aislante θ max ( C) 10 0 /1 (1) Naturaleza del alma Cu Al Acier Cu Al Acier Cu Al Acier Cu Al Acier Conductor de protección no incorporado a un cable Conductor activo o de protección constituido por un cable multiconductores (1) i existe riesgo particular de incendio. 15

3 II.A CRITERIO DE ELECCIÓN > DIMENIONADO DE CANALIZACIONE Y PROTECCIÓN 1 Conductores activos En el caso de protección por fusible, hay que asegurarse de que el valor más pequeño de cortocircuito en el extremo de la instalación hará que el fusible se «funda» en un tiempo compatible con la solicitación térmica del cable. Atención! Las corrientes de cortocircuito que deben tenerse en cuenta son las del extremo de la canalización: Icc1 para los circuitos con neutro distribuido Icc para los circuitos sin neutro distribuido. En el caso de protección mediante automático, conviene comprobar que la energía que deja pasar el aparato es inferior a la solicitación máxima admisible de las canalizaciones. La corriente que debe tomarse en cuenta es la corriente máxima de cortocircuito en el origen del circuito en cuestión. Icc3 para los circuitos trifásicos (3 fases ó 3 fases + neutro) Icc para los circuitos bifásicos Icc1 para los circuitos monofásicos (fase + neutro). La lectura directa de las curvas de solicitaciones térmicas de los automáticos permite comprobar que el valor limitado es efectivamente inferior al soportado por los conductores en las condiciones de fallo presumibles. Tiempo Curva de funcionamiento de un fusible Valores de las solicitaciones térmicas máximas (en A s) en los cables, en función de su tipo y su sección 1 Cu/PVC,98 Cu/PR, 8,7 1,8 5,1 5 3,7 5,7 5 7,3 5 Al/PVC Al/PR 1,3,0 5,78 5 8,8 5 3,39 5,3 1,8, 8,7 1,8 7 3,1 5,5 t Curva intensidad/tiempo del conductor 1, ,08 1,08 7 3,31 7 5,11 7 1, 7,1 7 olicitación térmica: I t Térmica Magnética Curva de limitación térmica admitida por el cable Curva de limitación térmica limitada por el automático Icc Ia Corriente El valor de la corriente mínima de cortocircuito debe ser mayor que el valor Ia ,19 8 1,85 8 5,1 7 7,97 7 1,9 8,9 8 8,3 7 1,7 8,98 8,53 8, ,3 8 1,98 8 1,99 8 3, , 8 1,18 9 3,33 8 5, ,19 9 1,8 9 5, 8 7, 8 En el caso de automáticos cuya activación magnética es retardada, es necesario comprobar sistemáticamente las solicitaciones térmicas. Generalmente, no es necesario hacer esto con los conductores activos (fase y neutro) si: - el dispositivo de protección, en el origen de la canalización, incorpora una función de protección contra sobrecargas - la sección del conductor de neutro no es inferior a la sección de los conductores de fases. 00 0,1 9 3,7 9 9, 8 1,1 9 3,31 9 5,11 9 1, 9,1 9 1

4 II.A.3 / LA PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITO COMPROBACIÓN DE LA OLICITACIONE TÉRMICA ADMIIBLE PARA LO CONDUCTORE Conductores de protección La comprobación de las solicitaciones térmicas no es necesaria si la sección del conductor de protección se ha escogido conforme al cuadro adjunto. Bajo el esquema TN-C, la sección del conductor PEN no debe ser inferior a mm para el cobre, y a 1 mm para el aluminio. i se ha calculado la sección de los conductores, la corriente de cortocircuito que debe considerarse para la comprobación de la solicitación térmica es la corriente mínima de fallo (Id) entre un conductor activo y el conductor de protección, y ello en el extremo del circuito considerado, sea cual sea el tipo de protección. La sección se calcula para tiempos de corte inferiores a 5 s mediante la siguiente fórmula: = I t K : sección del conductor de protección en mm I : valor eficaz de la corriente de fallo en A t : tiempo de funcionamiento del dispositivo de corte K: coeficiente que depende de las temperaturas admisibles, del metal que lo compone y del aislamiento ección del conductor de protección (PE) en función de la sección de los conductores de fase (FAE) ección de los conductores de fase FAE ph < 1 mm ección del conductor de protección PE ph 1 mm < ph mm 1 mm ph > mm ph / Cálculo de Id Puede aplicarse el método considerado tradicional, teniendo en cuenta la lejanía de la fuente de alimentación. La corriente de fallo fase/masa Id (despreciando las reactancias) puede tomarse igual a: I d = 0,8 x U0: tensión simple fase/neutro RFAE: resistencia del conductor de fase RPE: resistencia del conductor de protección El valor 0,8 considera por hipótesis que la tensión en el origen del circuito es igual al % de la tensión nominal, o bien que la impedancia de la parte del bucle de fallo situada antes de las protecciones, representa el 0% de la impedancia total del bucle. Cálculo del coeficiente K K, expresado en As 0,5 /mm, se calcula mediante la fórmula: K = 0 U0 RFAE + RPE Cv(Bo + 0) x 1 θf θ1 x ln (1+ ) Bo + θ1 CV: capacidad térmica volumétrica en J/ C.m 3 CV = CM MV CM: calor másico del conductor en J/ C.m 3 MV: masa volumétrica en kg/m 3 B0: inverso del coeficiente de resistividad a 0 C ρ0: resistividad del material a 0 C en Ωm θ1: temperatura inicial del conductor en C θf: temperatura final del conductor en C CRITERIO DE ELECCIÓN 17

5 II.A CRITERIO DE ELECCIÓN > DIMENIONADO DE CANALIZACIONE Y PROTECCIÓN 3 COMPROBACIÓN DE LA LONGITUDE MÁXIMA PROTEGIDA (CORTOCIRCUITO MÍNIMO) Es preciso asegurarse de que la corriente de cortocircuito más pequeña hará funcionar efectivamente el aparato de protección. Para ello, basta con comprobar que dicha corriente, en el extremo de la canalización a proteger, es superior al umbral de activación magnética del automático. Deberá tenerse en cuenta el valor de activación más desfavorable: límite superior de las curvas de activación B (5 In), C ( In) o D (0 In) para los dispositivos DX valor de la regulación magnética aumentada en la tolerancia de funcionamiento del 0% para los automáticos DPX. Longitudes máximas de cable protegidas (en m) en función del aparato de protección y de la sección del cable (neutro = fase) para un circuito trifásico con neutro de 00 V o monofásico de 30 V. Automático modular DX curva C Calibre (ln) del automático (en A)

6 II.A.3 / LA PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITO COMPROBACIÓN DE LA LONGITUDE MÁXIMA PROTEGIDA (CORTOCIRCUITO MÍNIMO) Automático modular DX curva B Calibre (ln) del automático (en A) CRITERIO DE ELECCIÓN Automático modular DX curva D Calibre (ln) del automático (en A)

7 II.A CRITERIO DE ELECCIÓN > DIMENIONADO DE CANALIZACIONE Y PROTECCIÓN Longitudes máximas de cable protegidas (continuación) Automáticos DPX Valor de regulación magnética del automático (en A) NOTA: para secciones mayores de 300 mm, debe considerarse el valor de la resistencia de los cables. Cortacircuitos de fusibles am Corriente asignada de los cortacircuitos de fusibles am (en A) PVC/PR /33 19/3 13/15 8/ /7 7 7/5 3/38 0/ 1/1 9/11 / /5 3/38 / 1/17 9/11 / / 5/5 9/3 19/3 13/15 9/ / /5 3/38 1/ 1/1 9/11 / /55 3/38 1/ 1/17 9/ /7 7/ 3/38 1/ 1/1 9/11 58/0 38/5 /30 17/0 11/13 7/ /51 9/3 19/ 13/15 8/ /0 38/5 /30 17/0 11/ /51 9/3 19/ /5 9/ /

8 II.A.3 / LA PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITO COMPROBACIÓN DE LA LONGITUDE MÁXIMA PROTEGIDA (CORTOCIRCUITO MÍNIMO) CRITERIO DE ELECCIÓN Cortacircuitos de fusibles gg Corriente asignada de los cortacircuitos de fusibles gg (en A) PVC/PR /1 38/7 18/ 13/1 /7 8 9/5 /3 1/0 1/15 5/ /5 31/39 1/17 8/ / /7 31/39 18/3 /1 7/ /57 7/3 19/ 19/1 7/9 3/ /5 /30 18/3 9/11 5/7 3/ /1 5/53 /7 13/1 7/9 / /5 /3 1/18 8/11 / /5 /33 1/ 8/11 5/ /0 3/ 17/ 11/ /0 0/ 9/ /57 3/0 1/ /8 0/ /3 3/ 151