Introducción

Como futuros profesionales en el ámbito eléctrico-electrónico es importante conocer acerca de los peligros comunes que ocurren, no solo en el área de trabajo sino también en el hogar o en cualquier lugar que requiera una instalación.

Este trabajo detalla las normas de protección contra la sobrecarga y fallas que suelen presentarse cuando se realizan trabajos eléctricos.

Presentaremos a continuación la explicación de las diversas medidas de prevención y de seguridad que debemos tener en cuenta para realizar trabajos ya que estaremos expuestos a peligros de los cuales aquí mencionamos las sobrecargas, las sobretensiones en sistemas eléctricos, aparte del funcionamiento del pararrayo que es un dispositivo de protección muy utilizado en el mundo pues es un garante seguro de edificios y lugares altos con peligros de ser la serpentina de un rayo, pudiendo causar graves daños en la instalación eléctrica del edificio o infraestructura en cuestión.

PROTECCIÓN CONTRA FALLAS Y SOBRECARGAS

PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS:

Todo circuito estará protegido contra los efectos de las sobreintensidades que puedan

presentarse en el mismo, para lo cual la interrupción de este circuito se realizará en un tiempo

conveniente o estará dimensionado para las sobreintensidades previsibles.

Las sobreintensidades pueden estar motivadas por:

Sobrecargas debidas a los aparatos de utilización o defectos de aislamiento de gran

Impedancia.

Cortocircuitos. Descargas eléctricas atmosféricas

El límite de intensidad de corriente admisible en un conductor ha de quedar en todo caso garantizada por el dispositivo de protección utilizado.

El dispositivo de protección podrá estar constituido por un interruptor automático de

corte omnipolar con curva térmica de corte, o por cortacircuitos fusibles calibrados de

características de funcionamiento adecuadas.

PROTECCIÓN CONTRA FALLOS ELÉCTRICOS

En el origen de todo circuito se establecerá un dispositivo de protección contra

cortocircuitos cuya capacidad de corte estará de acuerdo con la intensidad de cortocircuito

que pueda presentarse en el punto de su conexión. Se admite, no obstante, que cuando se

trate de circuitos derivados de uno principal, cada uno de estos circuitos derivados disponga

de protección contra sobrecargas, mientras que un solo dispositivo general pueda asegurar

la protección contra cortocircuitos para todos los circuitos derivados.

Cabe destacar que también se recomienda proteger todos los circuitos secundarios frente a

los cortocircuitos, con el fin de garantizar la continuidad de servicio de aquellos circuitos

no afectados por la falta. Esto exigirá también la coordinación y selectividad de las

protecciones (interruptores automáticos (IA) o fusibles).

Las instalaciones domésticas Para la protección contra sobreintensidades en instalaciones

domésticas, únicamente

se utilizan interruptores automáticos (magnetotérmicos) ya que protegen simultáneamente

tanto contra cortocircuitos como contra sobrecargas.

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 más eficiente que la proporcionada por el

fusible.

Se admiten como dispositivos de protección contra cortocircuitos los fusibles calibrados de

características de funcionamiento adecuadas y los interruptores automáticos con sistema de

corte omnipolar.

DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD CONTRA SOBRECARGAS

Para realizar instalaciones eléctricas se deben utilizar dispositivos capaces de resistir cierta

cantidad elevadas de corrientes. En particular, para los Interruptores automáticos, se

cumplirá lo siguiente:

Para IA modulares fabricados según UNE EN 60898 (magnetotérmicos):

Icn>Icc máxima prevista en el punto de instalación del IA, Poder de corte mínimo del

Interruptor General Automático (IGA): Icn ≥ 4500 A.

Siendo: Icn el poder de corte asignado Para IA de caja moldeada y de bastidor metálico

fabricados según UNE EN 60947-2 Se aplicará una de las condiciones siguientes:

a) Icu>Icc máxima prevista en el punto de instalación del IA, Poder de corte mínimo

del IGA: Icu ≥ 4500 A.

b) Ics>Icc máxima prevista en el punto de instalación del IA. Poder de corte mínimo

del IGA: Ics ≥ 4500 A.

En la práctica es habitual usar la condición a), ya que los cortocircuitos de valor elevado

ocurren raramente. La condición b) se aplicaría en aquellos casos especiales con mayor

probabilidad de que se produzcan defectos en la instalación o cuando se trate de

instalaciones o circuitos particularmente críticos a juicio del proyectista, como por ejemplo

los circuitos con exigencia de continuidad de servicio.

En todo caso, se recomienda que para aplicar el criterio de selección del dispositivo se

tengan en cuenta:

Las condiciones de selectividad o protección en serie de la instalación,

La importancia económica y/o estratégica de los equipos alimentados,

La probabilidad de faltas y

Las consideraciones de tipo económico.

DISPOSITIVOS CONTRA SOBRECARGAS EN EL ÁREA

DOMESTICA

Para instalaciones análogas a las domésticas, incluyendo las de los locales de pública concurrencia, y para aquellas instalaciones en las que, por razones de seguridad, no sea aconsejable el corte prolongado del suministro eléctrico, se recomienda el uso de IA en lugar de fusibles, garantizándose de esta forma la restauración del suministro eléctrico en el tiempo más breve posible.

Cada dispositivo está regido por una norma que hace cumplir la UNE:

UNE-EN 60898: Interruptores automáticos para instalaciones domésticas y análogas para la protección contra sobrecargas (IA modulares o magnetotérmicos)

UNE-EN 60947-2: Interruptores automáticos asociado a disparadores de sobrecarga y

Cortocircuito.

UNE-EN 61009: Interruptores diferenciales con dispositivo de protección contra

Sobrecarga incorporado (uso doméstico o análogo)

UNE-60269: Fusible con curva de fusión tipo “g”

Uno de los motivos por los que ocurren las sobrecargas y los fallos eléctricos son:

Disparo por sobrecarga: característica térmica de tiempo inverso o de tiempo dependiente

Disparo por cortocircuito: Sin retardo intencionado, caracterizados por la corriente dedisparo instantáneo, también denominados de característica magnética o de tiempoindependiente.

REGLAS SOBRE LA INSTALACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS CONTRA SOBRECARGAS Y FALLOS ELÉCTRTICOS

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 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. 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.

VESTIMENTA NECESARIA PARA EVITAR DAÑOS CORPORALES POR FALLAS, SOBRECARGAS Y SOBRETENSIONES

Este punto es muy importante porque, para prevenir accidentes se debe tener la indumentaria correcta. La primera causa de accidentes ocurre por no traer la vestimenta adecuada al momento de realizar instalaciones eléctricas.Instrumentos de seguridad contra accidentes de sobrecargas, sobretensiones y fallos eléctricos:

Casco: proveen protección contra casos de impactos y penetración de objetos que caen sobre la cabeza. Este tipo jockey con suspensión regulable, diseñada para alto impacto y resistente a la electricidad.

Los guantes aislantes: como su propio nombre lo indica, sirven para mantenernos aislados cuando efectuemos trabajos con electricidad, éstos pueden ser: Trabajos en contacto. Trabajos a distancia. Trabajos en Tensión. Normalmente nos puede parecer que los guantes aislantes solamente deben utilizarse para altas tensiones pero no es así también existen para baja tensión.

 El calzado de seguridad: debe proteger el pie de los trabajadores contra humedad y sustancias calientes, contra superficies ásperas, contra pisadas sobre objetos filosos y agudos y contra caída de objetos, así mismo debe proteger contra el riesgo eléctrico. Para trabajos eléctricos el calzado debe ser de cuero sin ninguna parte metálica, la suela debe ser de un material aislante.

ropa especial: debe usarse como protección contra ciertos riesgos específicos como la electricidad el buzo no debe tener nada metálico para evitar contacto con la electricidad.

 Pinzas de bloqueo: se utiliza para el bloqueo de equipos. Sin la utilización de esas pinzas puede correr riesgo de electrocución, estas se deben encontrar en buenas condiciones.

PROTECCIÓN CONTRA ONDAS DE VOLTAJE DEL EQUIPO DE LOS SISTEMAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Cuando se trabaja con sistemas de energía, es posible que estemos expuestos a sobretensiones, que pueden ser peligrosas y poner en riesgo nuestra vida. Se conoce como sobretensión como onda o impulso de tensión que se superpone a la tensión nominal de la red.

Existen 4 tipos de sobretensiones:

Sobretensiones de origen atmosférico. Sobretensiones de funcionamiento o maniobra. Sobretensiones de transitorios de frecuencia industrial. Sobretensiones producidas por descargas electrostáticas.

Sin embargo, esta vez nos enfocaremos en las ondas de voltajes emitidas en los sistemas de energía eléctrica.

Las ondas de voltajes representan un peligro si no se toman medidas de prevención y protección. Generalmente estos problemas ocurren por:

Sobretensiones de dispositivos de desconexión debido a la apertura de los dispositivos de protección (fusibles, interruptor automático), y la apertura o el cierre de los dispositivos de control (relés, contactores, etc.).

Las sobretensiones de los circuitos inductivos debidas a arranques o paradas de motores, o la apertura de transformadores, como los centros de transformación de MT/BT.

Las sobretensiones de circuitos capacitivos debidas a la conexión de baterías de condensadores a la red.

Todos los dispositivos que contienen una bobina, un condensador o untransformador en la entrada de alimentación: relés, contactores, televisores,impresoras, ordenadores, hornos eléctricos, filtros, etc

MODO DE PROPAGACIÓN

Las sobretensiones en modo común se producen entre las partes activas y la tierra: fase/tierra o neutro/tierra. Resultan especialmente peligrosas para los dispositivos cuyas estructuras (masa) se encuentren conectadas a tierra, debido al riesgo de defecto dieléctrico.

DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA ONDAS DE VOLTAJES

Cables de guarda: Estos cables se extienden sobre la estructura que va a protegerse. Se utilizan para estructuras especiales: plataformas de lanzamiento de cohetes, aplicaciones militares y cables de protección contra rayos para líneas eléctricas aéreas de alta tensión.

La jaula mallada (jaula Faraday):Este principio se utiliza para edificios sensibles que alberguen ordenadores o equipos de producción con circuitos integrados. Consiste en la multiplicación simétrica del número de pletinas descendentes fuera del edificio. Se añaden enlaces horizontales si el edificio es alto, por ejemplo, cada dos pisos. Los dos conductores se conectan a tierra mediante conexiones a tierra en cruce. El resultado es una serie de mallas de 15 × 15 m o 10 × 10 m. Esto produce una conexión equipotencial mejor del

edificio y divide las corrientes de los rayos, de modo que se reducen en gran medida los campos y la inducción electromagnética.

Dispositivos de absorción de ondas: Se trata esencialmente de dispositivos compuestos por bobinas de inductancia de aire que limitan las sobretensiones y limitadores de sobretensiones que absorben las corrientes. Están especialmente indicados para proteger equipos informáticos y electrónicos sensibles. Sólo actúan contra sobretensiones. Sin embargo, son extremadamente voluminosos y costosos. No pueden sustituir por completo a los inversores que protegen las cargas contra cortes de alimentación.

Limitadores de tensión: Se utilizan en centros de transformación de MT/BT en la toma del transformador. Como se utilizan únicamente en distribuciones con neutro aislados, pueden dirigir sobretensiones a la tierra, especialmente sobretensiones de frecuencia industrial.

Es importante tener conocimiento de cada uno de estos dispositivos y métodos de protección que existen, ya que protege al aparato eléctrico y a su vez, nos libra a nosotros de herirnos o tener complicaciones al momento de la manipulación.

PARARRAYOS

es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando del aire para excitar, llamar y conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones.

Las instalaciones de pararrayos consisten en un mástil metálico (inoxidable, aluminio, cobre o acero) con un cabezal captador. El cabezal tiene muchas formas en función de su primer funcionamiento: puede ser en punta, multipuntas, semiesférico o esférico y debe sobresalir por encima de las partes más altas del edificio. El cabezal está unido a una toma de tierra eléctrica por medio de un cable de cobre conductor. La toma de

tierra se construye mediante picas de metal que hacen las funciones de electrodos en el terreno o mediante placas de metal conductoras también enterradas. En principio, un pararrayos protege una zona teórica de forma cónica con el vértice en el cabezal; el radio de la zona de protección depende del ángulo de apertura de cono, y éste a su vez depende de cada tipo de protección. Las instalaciones de pararrayos se regulan en cada país por guías de recomendación o normas.

¿CÓMO FUNCIONAN?

El objetivo principal de estos sistemas es reducir los daños que puede provocar la caída de un rayo sobre otros elementos. Muchos instrumentos son vulnerables a las descargas eléctricas, sobre todo en el sector de las telecomunicaciones, electromecánicas, automatización de procesos y servicios, cuando hay una tormenta con actividad eléctrica de rayos. Casi todos los equipos incluyen tecnologías electrónicas sensibles a las perturbaciones electromagnéticas y variaciones bruscas de la corriente. La fuente más importante de radiación electromagnética es la descarga del rayo en un elemento metálico o, en su caso, en un pararrayos. Las instalaciones de pararrayos generan pulsos electromagnéticos de gran potencia cuando funcionan.

Los siguientes son los sistemas utilizados en la actualidad para la protección externa contra el rayo:

PUNTA FRANKLIN: Su misión es provocar la excitación atmosférica por encima de cualquier otro punto de la estructura a proteger, para aumentar la probabilidad que la descarga incida en su zona de influencia, y derivar a tierra la corriente del rayo.

TENDIDO: Protección formada por uno o múltiples conductores aéreos situados sobre la estructura a proteger. Los conductores se deberán unir a tierra mediante 3 aterrizadores en cada uno de sus extremos. El área protegida vendrá dada por el área formada por el conjunto de conductores aéreos.

JAULA DE FARADAY: El sistema consiste en la recepción del rayo a través de un conjunto de puntas captadoras unidas entre sí por cable conductor, formando una malla, y derivarla a tierra mediante una red de conductores. Es necesario hacer hincapié en la necesidad de que se obtenga la protección deseada al menor costo posible.

En la determinación precisa del comportamiento intervienen factores como “distancia de influencia de la superficie” sobre el punto de incidencia y el “perímetro derivado de la velocidad” con lo que se completa el “volumen de captación” del punto de incidencia.

La descarga siempre finalizará en la tierra por cuya razón una determinada estructura siempre interceptará los “conductores bajantes” que ingresen al volumen de captación. Un estudio efectuado de manera rigurosa determinará el número de terminales aéreos que deben ser empleados, su colocación física y el grado de protección logrado.

La decisión de dotar a una estructura de un adecuado Sistema de Protección Contra el Rayo depende de factores como la probabilidad de caídas de rayo en la zona, su gravedad y consecuencias para personas, maquinaria u operatividad en empresas. Para realizar una correcta protección debemos dotar nuestra estructura de dos sistemas de protección: protección externa contra impactos directos de rayo (pararrayos, tendido o jaula de Faraday), y protección interna contra sobretensiones provocadas por la caída del rayo en cualquier tendido de cable (limitadores detensión).

Tanto el sistema de protección externo como interno estarán apoyados por un buen sistema de toma de tierra, para la evacuación de las corrientes del rayo, así como una adecuada equipotencialidad entre todos los sistemas de tierra, tanto de los sistemas de protección como de los circuitos eléctricos y telefónicos del espacio a proteger.

Para la protección de estructuras y personas se hace necesaria la utilización de un Sistema de Protección Contra el Rayo, el cual debe atraer el rayo y canalizar las corrientes hacia tierra. Entre las estructuras en las que es necesaria la instalación de un Sistema de Protección Contra el Rayo podemos citar: Edificios o zonas abiertas con concurrencia de público, depósitos de materias peligrosas, edificios del patrimonio cultural, etc.

CONDUCCIÓN DEL RAYO

La conducción de la elevada magnitud de la potencia asociada a la descarga requiere sumo cuidado en la preparación de los componentes del sistema de descarga, su diseño y su disposición. Los conductores convencionales son de alambres o cables de cobre, desprovistos de aislamiento. Para evitar la producción de arqueos laterales generalmente es deseable tener conductores bajantes múltiples. Los conductores bajantes deben ser colocados de manera que pasen alejados de equipos electrónicos sensitivos.

RESUMEN DE LOS PASOS PARA LA CONDUCCIÓN DE UN RAYO

1- Captura del impacto del rayo directo en puntos preferentes y conocidos. Esto significa

la instalación de uno o más terminales aéreos de captación en los edificios.

2- Conducir la descarga a tierra de una forma segura a través de una ruta conocida. Se

debe instalar uno o más sistemas de conducción o bajantes a tierra.

3- Disipar a tierra las descargas del rayo. Esto requiere la instalación y mantenimiento de

un sistema de puesta a tierra efectivo y de baja impedancia.

4- Eliminar inducciones a través de tierra o lazos de tierra. Se requiere la planificación

cuidadosa, la creación de un único sistema de puesta a tierra y la consideración práctica

para la instalación de los equipos. Una red de tierras de baja impedancia es esencial.

OTROS TIPOS DE PARARRAYOS

Pararrayos desionizador de carga electrostática: Algunos autores aseguran que gracias a su diseño el pararrayos desionizador de carga electrostática anula el campo eléctrico en las estructuras, inhibiendo por tanto la formación del rayo en la zona que se protege al adelantarse al proceso de formación del rayo, para debilitar el campo eléctrico presente, en débiles corrientes que se fugan a la toma de tierra y evitan posibles impactos de rayos en las estructuras. Otros autores afirman que su presencia no constituye una protección distinta a la otorgada por un pararrayos convencional.

Pararrayos con dispositivo de cebado: Un pararrayos con dispositivo de cebado es un pararrayos que incorpora un dispositivo de cebado , electrónico o no, que garantiza una mayor altura del punto de impacto del rayo, aumentando así el área de cobertura y facilitando la protección de grandes áreas, simplificando y reduciendo costos de instalación.

FUNCIONAMIENTO

Cuando se dan las condiciones atmosféricas para la formación de nubes con carga eléctrica , el gradiente atmosférico aumenta de una forma rápida, creando un campo eléctrico de miles de voltios/metro entre nube y tierra. Durante este proceso, el sistema PDC capta y almacena la energía de la atmósfera en su interior. El cabezal emite un trazador ascendente en forma de impulso de alta frecuencia a partir de la energía almacenada cuando el control de carga detecta que está próxima la caída de un rayo (valor de tensión cercano al de ruptura del gradiente de la atmósfera). Mediante el trazador ascendente, se facilita un camino ionizado de baja impedancia para la descarga hacia tierra de la energía almacenada en la nube, a través del conductor bajante de la instalación, neutralizando el potencial de tierra. El nivel de protección está relacionado con la eficiencia requerida para que un sistema de protección contra el rayo intercepte las descargas sin riesgo para las personas, para la estructura y para las instalaciones. Indica la eficacia del sistema de protección dentro del volumen a proteger.

Conclusión

Hemos aprendido la importancia de la prevención de accidentes en las instalaciones eléctricas, aprendiendo medidas de seguridad para las sobrecargas, los cortos circuitos, las fallas eléctricas y la utilización del Pararrayo.

Es importante conocer esto y ponerlo en práctica para así protegernos que representa el peligro de trabajar con tensiones, ya sea alta o baja porque ambas causan daños si no se utilizan con prudencia.

Se muestran imágenes en la que se muestran algunos dispositivos de protección y su correcta instalación. Tomemos en cuenta esta valiosa información para un futuro cercano.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Pararrayos#

http://www.schneiderelectric.es/documents/local/productos-servicios/distribucion_electrica/guia_instalaciones_electricas/capitulo-j-proteccion-

sobretensiones.pdf

http://es.slideshare.net/aicvigo1973/proteccin-contra-los-cortocircuitos-y-sobrecargas