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Conceptos relativos a las instalaciones eléctricas

Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o línea eléctrica por el cual la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o tierra en sistemas monofásicos de corriente alterna, entre dos fases o igual al caso anterior para sistemas polifásicos, o entre polos opuestos en el caso de corriente continua. Es decir: Es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente y produce arco eléctrico, esfuerzos electrodinámicos y esfuerzos térmicos.

El cortocircuito se produce normalmente por los fallos en el aislante de los conductores, cuando estos quedan sumergidos en un medio conductor como el agua o por contacto accidental entre conductores aéreos por fuertes vientos o rotura de los apoyos.

Debido a que un cortocircuito puede causar importantes daños en las instalaciones eléctricas e incluso incendios en edificios, estas instalaciones están normalmente dotadas de fusibles ointerruptores magnetotérmicos a fin de proteger a las personas y los objetos.- ......................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=4b5f699a1d0ca58bb35d6bca6c37efdb29848aab&writer=rdf2latex&return_to=Cortocircuito

EL CORTOCIRCUITO

Si por casualidad en un circuito eléctrico unimos o se unen accidentalmente los extremos o cualquier parte metálica de dos conductores de diferente polaridad que hayan perdido su recubrimiento aislante, la resistencia en el circuito se anula y el equilibrio que proporciona la Ley de Ohm se pierde.

El resultado se traduce en una elevación brusca de la intensidad de la corriente, un incremento violentamente excesivo de calor en el cable y la producción de lo que se denomina “cortocircuito”. La temperatura que produce el incremento de la intensidad de corriente en ampere cuando ocurre un cortocircuito es tan grande que puede llegar a derretir el forro aislante de los cables o conductores, quemar el dispositivo o equipo de que se trate si éste se produce en su interior, o llegar, incluso, a producir un incendio.
	Cortocircuito producido por la unión accidental de dos<cables o conductores de polaridades diferentes.

Dispositivos de protección contra los cortocircuitos

Para proteger los circuitos eléctricos de los “cortocircuitos” existen diferentes dispositivos de protección. El más común es el fusible. Este dispositivo normalmente posee en su interior una lámina metálica o un hilo de metal fusible como, por ejemplo, plomo.

Cuando el fusible tiene que soportar la elevación brusca de una corriente en ampere, superior a la que puede resistir en condiciones normales de trabajo, el hilo o la lámina se funde y el circuito se abre inmediatamente, protegiéndolo de que surjan males mayores. El resultado de esa acción es similar a la función que realiza un interruptor, que cuando lo accionamos deja de fluir de inmediato la corriente.


Diferentes tipos de fusibles comparados su tamaño con una moneda de un euro. De izquierda a derecha, fusible de cristal con un fino alambre en su interior que se funde cuando ocurre un cortocircuito. A continuación un fusible de cerámica. A su lado se puede observar la lámina fusible que contiene en su interior. Le sigue un fusible de cerámica tipo tapón con rosca y lámina de plomo en su interior. Finalmente un cartucho de cerámica empleado para soportar corrientes más altas que los anteriores.

Los fusibles se utilizan, principalmente, para proteger circuitos de equipos electrónicos y en las redes eléctricas de las industrias. Para proteger la línea de corriente eléctrica que llega hasta nuestras casas, en muchos lugares estos sencillos dispositivos se han sustituido por interruptores diferenciales e interruptores automáticos, que realizan la misma función que el fusible, pero que no hay que sustituirlos por otro nuevo cuando ocurre un cortocircuito. En la foto de la derecha se puede ver un interruptor automático de protección contra cortocircuitos.

Cuando los circuitos están protegidos por un diferencial y por interruptores automáticos, una vez que queda resuelta la avería que ocasionó que se abriera el circuito, solamente será necesario accionar su palanquita, tal como se hace con cualquier interruptor común, y se restablecerá de nuevo el suministro de corriente.

Tanto los fusibles como los dispositivos automáticos se ajustan de fábrica para trabajar a una tensión o voltaje y a una carga en ampere determinada, para lo cual incorporan un dispositivo térmico que abre el mecanismo de conexión al circuito cuando la intensidad de la corriente sobrepasa los límites previamente establecidos.

Cortocircuito en una Línea Eléctrica

Consecuencias de los Cortocircuitos

Clases de Cortocircuitos

Etapas para el Cálculo

Se va a realizar un cálculo básico de las corrientes de cortocircuito en una línea eléctrica alejada de los alternadores (el caso más frecuente en B.T). Se calculará la corriente de cortocircuito que se producen en cada uno de los puntos indicados con una cruz roja Xen la línea trifásica de la figura adjunta.

Se ha de obtener, además, para cada caso la intensidad de choque:

Impedancia aguas arriba:

Demostración de Impedancia aguas arriba aquí

Impedancia del transformador:

Demostración de Impedancia del trafo aquí

Ejemplo 1

Ejemplo 2

Ejemplo 3

Cálculo de los dispositivos de Protección (REBT)

Protección contra sobreintensidades		Cálculo de la Corriente de Cortocircuito
ITC-BT-22	GUÍA-BT-22	GUÍA-BT-ANEXO 3

u Cálculos de los dispositivos de protección.

Se trata acontinuación el cálculo de las protecciones contra sobreintensidades (sobrecargas y cortocircuitos) en las líneas eléctricas de B.T. de acuerdo con el REBT. Para ello, es preciso calcular los dispositivos para la protección de:

1º) Sobrecargas

2º) Cortocircuitos.

1º) Características de los dispositivos de protección contra las sobrecargas.

Las características de funcionamiento de un dispositivo que protege un cable contra sobrecargas deben satisfacer las dos condiciones siguientes:

1º) I_B ≤ I_n≤ I_Z

2º) I₂ ≤ 1,45 I_Z

Donde:

      I_B: es la intensidad utilizada en el circuito.
      I_Z: es la intensidad admisible en la canalización según la norma UNE 20460, parte 5-523.
      I_n: es la intensidad nominal del dispositivo de protección (para los dispositivos de protección regulables, In es la intensidad de regulación escogida).
      I₂: es la intensidad que asegura efectivamente el funcionamiento del dispositivo de protección. Se indica en la norma de producto o se puede leer en las instrucciones o especificaciones proporcionadas por el fabricante.

Para interruptores automáticos (IA):

I₂ = 1,45 In (para interruptores domésticos)
I₂ = 1,30 In (para interruptores industriales)

Para fusibles, la característica equivalente a la I₂ de los interruptores automáticos es la denominada I_f (intensidad de funcionamiento)que es la corriente que asegura la fusión del fusible en un tiempo convencional de 1 o 2 h, que para los fusibles del tipo gG toma los valores siguientes:

I_f = 1,60 In si In ≥16A
I_f = 1,90 In si 4A < In<16a br=""> I_f = 2,10 In si In ≤ 4A

2º) Características de los dispositivos de protección contra los cortocircuitos.

Todo dispositivo que asegure la protección contra los cortocircuitos debe responder a las dos condiciones siguientes:

1º) Su poder de corte (PdC) debe ser como mínimo igual a la corriente de cortocircuito máxima (I_CCmáxima), supuesta en el punto donde está instalado. Se admite un dispositivo que posea un poder de corte inferior, con la condición de que otro aparato protector que tenga el necesario poder de corte sea instalado aguas arriba. En este caso, las características de los dispositivos deben estar coordinadas de tal forma que la energía que dejan pasar los dispositivos no sea superior a la que pueden soportar sin perjuicio, el dispositivo situado aguas abajo y las canalizaciones protegidas por estos dispositivos.

PdC > I_CCmáxima

2º) El tiempo de corte de toda corriente que resulte de un cortocircuito que se produzca en un punto cualquiera del circuito, no debe ser superior al tiempo que tarda en alcanzar la temperatura límite admisible por los conductores. Para los cortocircuitos de una duración (t) como máximo igual a cinco segundos, la duración necesaria para que una corriente de cortocircuito eleve la temperatura de los conductores al límite admisible en servicio normal al valor límite, puede calcularse, en primera aproximación, por la fórmula:

Öt = k·S/I donde:

Esta condición debe verificarse tanto para la Icc máxima (trifásico), como para la Icc mínima (fase-neutro al final de la línea). También se puede poner en la forma:

(I² t )_Línea ≤ (I² t )_Conductor= K²S²

    t = es la duración en segundos.
    S = es la sección en mm².
    I = es la corriente de cortocircuito efectiva en A, expresada en valor eficaz.
    k = cte. para cada tipo de cable (conductor y aislamiento)

Para las intensidades de cortocircuito de muy corta duración hay que referirse a las características I²t facilitadas por el fabricante.

Esta condición 2, se puede transformar, en el caso de instalar un interruptor automático, en la condición siguiente, que resulta más fácil de aplicar y es generalmente más restrictiva:

I_ccmín > I_m

Siendo:

I_ccmín= corriente de cortocircuito mínima que se calcula en el extremo del circuito protegida por el interruptor automático.
I_m = corriente mínima que asegura el disparo magnético, por ejemplo, para un IA de uso doméstico y con curva C, se tiene: Im = 10 In.

Valor de la constante K según conductor y aislamiento:

u Generalidades.

F Para la protección contra sobreintensidades en instalaciones domésticas, únicamente se utilizan interruptores automáticos.

F Para la protección contra sobrecargas en instalaciones industriales se puede utilizar tanto relés térmicos o equivalentes asociados con IA, como fusibles, aunque la protección proporcionada por el IA con relé térmico es mas eficiente que la proporcionada por el fusible.

F Por razones de seguridad, es posible omitir la protección contra sobrecargas en circuitos en los que una desconexión imprevista puede originar un peligro.

F Los dispositivos de protección contra cortocircuitos deben situarse en el punto en el que se produce un cambio, tal como una variación de la sección, naturaleza o sistema de instalación, y se produce una reducción del valor de la corriente admisible de los conductores, salvo cuando otro dispositivo situado aguas arriba posea una característica tal que proteja contra cortocircuitos aguas abajo del cambio.

F Los dispositivos de protección contra cortocircuitos podrán situarse aguas abajo del punto donde se produce el cambio de la sección, naturaleza o sistema de instalación, si la parte del cableado situada entre el punto del cambio y el dispositivo de protección cumple las tres condiciones siguientes:

    − No excede los 3 m de longitud;
    − Está instalado de manera que se minimice el riesgo de cortocircuito (por ejemplo reforzando el sistema de cableado contra las influencias externas).
    − Está instalado de manera que se minimice el riesgo de incendio o de peligro para las personas.

u Resumen.