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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIASESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE AGROINDUSTRIAS

CIRCUITOS Y MQUINAS ELCTRICAS

Tema : ELEMENTOS DE PROTECCIN ELCTRICA Facilitador : ING.JOS LUIS CABRERA REYES

Estudiantes : Castillo Infante, Fresia Ibeth Chaupis Mosquito, Isabel Valladolid Ortiz, Lisbeth Vlchez Socola, Did

TUMBES- PERU 2013

NDICE Contenido Pg.

PRESENTACIN.03INTRODUCCIN..04ELEMENTOS DE PROTECCIN ELCTRICA..05I.OBJETIVOSII.MARCO TERICOIII. PROTECCIN CONTRA CORTOCIRCUITOSIII.1. Fusibles o cortacircuitos.06III.2. Interruptores automticos magneto trmicos...08IV. PROTECCIN CONTRA SOBRECARGAS..10IV.1. Fusibles calibrados, tipo gF o gT (nunca aM).....11 IV.2. Interruptores automticos magneto trmicos (PIA)12 IV.3. Interruptores diferenciales industrialesIV.4. Rels trmicos...13VIII.CONCLUSIONES..14VIV.BIBLIOGRAFA

PRESENTACIN

Los Estudiantes de la Universidad Nacional de Tumbes, de la Facultad de Ciencias Agrarias, Escuela de Agroindustrias, en la Asignatura de CIRCUITOS ELCTRICOS Y MAQUINAS tienen el agrado de presentar el siguiente trabajo de investigacin que contiene los conceptos bsicos y su utilidad de estos elementos especficos para la proteccin en una instalacin elctrica, as como sus caractersticas su comprensin de la informacin obtenida. En este trabajo tenemos como tema especificado de estudio de los ELEMENTOS DE PROTECCION ELECTRICA.

Esperando que la informacin dada sea de mucho inters y de una clara informacin.

El Grupo.

INTRODUCCINLa electricidad es innegablemente un favor que contribuye al desarrollo de la nacin y un elemento facilitador de la vida de las personas, pero al mismo tiempo, puede ser causa de accidentes e incluso de muerte si no se respetan los procedimientos para su manejo eficiente.Esta informacin explica sobre los elementos de proteccin elctrica que pueden usarse cuando haya una falla elctrica ya que pueden presentarse en una instalacin elctrica el cual nos aseguran la integridad de las personas y de los equipos.Por esto es de gran importancia el conocimiento que los profesionales elctricos tengan sobre el correcto dimensionamiento y utilizacin de las protecciones elctricas, para la seguridad de los bienes y los bienes y los usuarios a los que servir una instalacin determinada.

ELEMENTOS DE PROTECCIN ELCTRICA

I.OBJETIVOS:

I.1. Importancia de las protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos elctricos.I.2. Conocer las caractersticas de los tipos de los elementos de proteccin elctrica.II.MARCO TERICO:Toda instalacin elctrica tiene que estar dotada de una serie de protecciones que la hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los aparatos a ellos conectados, como de las personas que han de trabajar con ella.( Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo.) Existen muchos tipos de protecciones, que pueden hacer a una instalacin elctrica completamente segura ante cualquier contingencia, pero hay algunas importantes que son las que deben usarse en todo tipo de instalacin: de alumbrado, domesticas, de fuerza, redes de distribucin, circuitos auxiliares, etc., ya sea de baja o alta tensin. Estas protecciones elctricas, que describiremos con detalle a continuacin son las ms importantes: Proteccin contra cortocircuitos. Proteccin contra sobrecargas.

III. PROTECCIN CONTRA CORTOCIRCUITOS:Se denomina cortocircuito a la unin de dos conductores o partes de un circuito elctrico, con una diferencia de potencial o tensin entre s, sin ninguna impedancia elctrica entre ellos. (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo.) Este efecto, segn la Ley de Ohm, al ser la impedancia cero, hace que la intensidad tienda a infinito, con lo cual peligra la integridad de conductores y mquinas debido al calor generado por dicha intensidad, debido al efecto Joule. En la prctica, la intensidad producida por un cortocircuito, siempre queda amortiguada por la resistencia de los propios conductores que, aunque muy pequea, nunca es cero. (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo.)

I = V / R (si R es cero, I = infinito)I: IntensidadV: TensinR: ResistenciaSegn los reglamentos electrotcnicos, "en el origen de todo circuito deber colocarse un dispositivo de proteccin, de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en la instalacin". No obstante se admite una proteccin general contra cortocircuitos para varios circuitos derivados. Los dispositivos ms empleados para la proteccin contra cortocircuitos son: III.1. Fusibles o cortacircuitos: Los fusibles o cortacircuitos, segn se ve en la figura 3.1.1, no son ms que una seccin de hilo ms fino que los conductores normales, colocado en la entrada del circuito a proteger, para que al aumentar la corriente, debido a un cortocircuito, sea la parte que ms se caliente, y por tanto la primera en fundirse. Una vez interrumpida la corriente, el resto del circuito ya no sufre dao alguno. (Enrquez Harper ,2003).Figura 3.1.1-Fundamento del cortocircuito o fusible

Fuente: (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo).Antiguamente los fusibles eran finos hilos de cobre o plomo, colocados al aire, lo cual tena el inconveniente de que al fundirse saltaban pequeas partculas incandescentes, dando lugar a otras averas en el circuito. Actualmente la parte o elemento fusible suele ser un fino hilo de cobre o aleacin de plata, o bien una lmina del mismo metal para fusibles de gran intensidad, colocados dentro de unos cartuchos cermicos llenos de arena de cuarzo, con lo cual se evita la dispersin del material fundido; por tal motivo tambin se denominan cartuchos fusibles. Los cartuchos fusibles son protecciones desechables, cuando uno se funde se sustituye por otro en buen estado. (Enrquez Harper ,2003) Los cartuchos fusibles tambin pueden mejorarse aplicndole tcnicas de enfriamiento o rapidez de fusin, para la mejor proteccin de los diferentes tipos de circuitos que puede haber en una instalacin, por lo cual y dentro de una misma intensidad, atendiendo a la rapidez de fusin, los cartuchos fusibles se clasifican segn la tabla 1.III.1.

TIPOS

SEGN NORMA UNEOTRAS DENOMINACIONES

FUSIBLES RPIDOSFUSIBLES LENTOSFUSIBLES DE ACOMPAAMIENTO

gFgTaMgl, gI, F, FN, InstanfusT, FT, TardofusA, FA, Contanfus

TABLA 1.III.1- TIPOS DE CARTUCHOS FUSIBLESFuente: (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo).Si llamamos If a la intensidad a la cual ha de fundir un fusible, los tres tipos antes mencionados, se diferencian en la intensidad que ha de atravesarlos para que fundan en un segundo. Los fusibles lentos funden en un segundo para I = 5 If Los fusibles rpidos funden en un segundo para I = 2,5 If Los de acompaamiento funden en un segundo para I = 8 If Los fusibles de acompaamiento (aM) se fabrican especialmente para la proteccin de motores, debido a que aguanten sin fundirse las puntas de intensidad que estos absorben en el arranque. Su nombre proviene que han de ir acompaados de otros elementos de proteccin, como son generalmente los rels trmicos. (Muntan, Paulino, 1993).Cada cartucho fusible tiene en realidad unas curvas de fusin, que pueden diferir algo de las definiciones anteriores, dadas por los fabricantes. En la figura 3.1.2, vemos algunos tipos de cartuchos fusibles, as como unas curvas de fusin orientativas, de los tres tipos existentes.

Figura 3.1.2.-Tipos de cartuchos y curvas orientativas de fusin. Fuente: (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo).Los fusibles rpidos (gF) se emplean para la proteccin de redes de distribucin con cables aislados y para los circuitos de alumbrado generalmente. Los fusibles lentos (gT) son los menos utilizados, emplendose para la proteccin de redes areas de distribucin generalmente, debido a los cortocircuitos momentneos que los rboles o el viento pueden hacer entre los conductores. Los fusibles de acompaamiento (aM), como ya hemos dicho, son un tipo especial de cortacircuitos, diseado para la proteccin de motores elctricos. Los cartuchos fusibles de los tipos gF y gT bien elegidos, en cuanto a intensidad de fusin, se emplean tambin como proteccin contra sobrecargas, principalmente en instalaciones de alumbrado y de distribucin, pero nunca debe de emplearse el tipo aM, ya que stos, como ya se dijo, estn diseados especialmente para la proteccin contra cortocircuitos de los motores elctricos.

III.2. Interruptores automticos magneto trmicos: Estos dispositivos, conocidos abreviadamente por PIA (Pequeo Interruptor Automtico), se emplean para la proteccin de los circuitos elctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas, en sustitucin de los fusibles, ya que tienen la ventaja de que no hay que reponerlos; cuando los desconectan debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se rearman de nuevo y siguen funcionando. Segn el nmero de polos, se clasifican stos en: unipolares, bipolares, tri polares y tetra polares. Estos ltimos se utilizan para redes trifsicas con neutro. En la figura 3.2, se ve la parte correspondiente a una fase de uno de estos interruptores, dibujado en seccin, para que se vean mejor sus principales rganos internos. Figura 3.2.-Interruptor magneto trmico (PIA) Fuente: (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo).Estos aparatos constan de un disparador o desconectador magntico, formado por una bobina, que acta sobre un contacto mvil, cuando la intensidad que la atraviesa su valor nominal (In). ste es el elemento que protege la instalacin contra cortocircuitos, por ser muy rpido su funcionamiento, y cada vez que desconecta por este motivo debe de rearmarse (cerrar de nuevo el contacto superior), bien sea manual o elctricamente. Tambin poseen un desconectador trmico, formado por una lmina bimetlica, que se dobla al ser calentada por un exceso de intensidad, y aunque ms lentamente que el dispositivo anterior, desconecta el contacto inferior del dibujo. Esta es la proteccin contra sobrecargas y su velocidad de desconexin es inversamente proporcional a la sobrecarga. Cuando la desconexin es por efecto de una sobrecarga, debe de esperarse a que enfre la bilmina y cierre su contacto, para que la corriente pase de nuevo a los circuitos protegidos. Los interruptores automticos magneto trmicos, se emplean mucho domsticamente y para instalaciones de Baja Tensin en general y suelen fabricarse para intensidades entre 5 y 125 amperios, de forma modular y calibracin fija, sin posibilidad de regulacin. Para intensidades mayores, en instalaciones industriales, de hasta 1.000 A o ms, suelen estar provistos de una regulacin externa, al menos para el elemento magntico, de proteccin contra cortocircuitos. Caractersticas de desconexin: Existen varios tipos de estos interruptores automticos magneto trmicos o PIA, definidos por sus caractersticas de desconexin tiempo-intensidad, en cuanto a la desconexin contra cortocircuitos se refiere (desconexin magntica), para una mejor proteccin de los distintos tipos de circuitos a proteger. Los tipos que hay actualmente en el mercado son muchos, atendiendo a diversas y variadas normas (EN, UNE, CEI, etc.), por lo cual los vamos a clasificar en dos columnas, en una ponemos los ms antiguos, pero an muy utilizados, y en la otra los ms actuales, normalizados como EN (norma europea), y siendo In su intensidad nominal y para que desconecten en un tiempo mximo de 0,1 segundos son los referidos en la tabla 2.III.2.TABLA 2.III.2.- TIPOS Y CARACTERSTICAS DE LOS PIAMS ANTIGUOS

NORMALIZADOS EN 60.898 Y 60.947LMITES DE DESCONEXIN

Lentre 2,4 y 3,5 In

Uentre 3,5 y 8,0 In

Gentre 7,0 y 10 In

Bentre 3 y 5 In

Centre 5 y 10 In

Dentre 10 y 20 In

MAfijo a 12 In

Zentre 2,4 y 3,6 In

ICP-Mentre 5 y 8 In

Fuente: (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo). Cada cartucho fusible tiene en realidad unas curvas de fusin, que pueden diferir algo de las definiciones anteriores, dadas por los fabricantes. En la figura 3.1.2, vemos algunos tipos de cartuchos fusibles, as como unas curvas de fusin orientativas, de los tres tipos existentes. Estos dispositivos, conocidos abreviadamente por PIA (Pequeo Interruptor Automtico), se emplean para la proteccin de los circuitos elctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas, en sustitucin de los fusibles, ya que tienen la ventaja de que no hay que reponerlos; cuando los desconectan debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se rearman de nuevo y siguen funcionando. Los tipos L y B se emplean para la proteccin de redes grandes de cables y generadores. Los tipos U y C se emplean para la proteccin de receptores en general y lneas cortas. El tipo G se emplea para la proteccin de los motores y transformadores en general. El tipo D se emplea para la proteccin de cables y receptores con puntas de carga muy elevadas. El tipo MA es un diseo especial para la proteccin de motores. El tipo Z es un diseo especial para la proteccin de circuitos electrnicos. El tipo ICP-M (Interruptor de Control de Potencia con reenganche Manual), es un diseo especial, para el control de potencia por las compaas distribuidoras. Aunque su funcin principal es de tarifacin elctrica, tambin se puede emplear como interruptor magneto trmico de proteccin general. Otra caracterstica a tener en cuenta, cuando hemos de seleccionar un interruptor magneto trmico, es su poder de corte en carga, que puede ser distinto dentro de un mismo tipo de curva de desconexin. Los valores de fabricacin ms normales de la intensidad mxima que pueden cortar, ante un cortocircuito, son: 1,5; 3; 4,5; 6; 10; 15; 20; y 25 KA.

IV. PROTECCIN CONTRA SOBRECARGAS:Entendemos por sobrecarga al exceso de intensidad en un circuito, debido a un defecto de aislamiento o bien, a una avera o demanda excesiva de carga de la mquina conectada a un motor elctrico. Las sobrecargas deben de protegerse, ya que pueden dar lugar a la destruccin total de los aislamientos, de una red o de un motor conectado a ella. Una sobrecarga no protegida degenera siempre en un cortocircuito. Segn los reglamentos electrotcnicos "Si el conductor neutro tiene la misma seccin que las fases, la proteccin contra sobrecargas se har con un dispositivo que proteja solamente las fases, por el contrario si la seccin del conductor neutro es inferior a la de las fases, el dispositivo de proteccin habr de controlar tambin la corriente del neutro". Adems debe de colocarse una proteccin para cada circuito derivado de otro principal. (Antoni Garca Pascual y Xavier Alabe, 2005).Los dispositivos ms empleados para la proteccin contra sobrecargas son: IV.1. Fusibles calibrados, tipo gF o gT (nunca aM) La norma UNE 21. 103 h2 y la publicacin 269.2.1 de la CEI han fijado en tres las clases de fusibles calibrados:Clase gF: Tambin se propone la denominacin gl. Son elementos de fusin rpida, que se recomiendan especialmente para la proteccin de cables y circuitos en general. Su calibre se elige de la misma intensidad que la que corresponde a la plena carga del circuito protegido.

Clase gT: Tambin se propone la denominacin gll. Son elementos de fusin temporizada, que abarcan como el anterior las protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos, pero su curva de fusin esta ligeramente desplazada a la derecha con relacin a la curva de los fusibles de clase gF. Este pequeo retardo en la fusin les hace ideales para proteger circuitos que presentan sobrecargas de pequea duracin, como sucede, por ejemplo, en los circuitos de alumbrado.Las intensidades convencionales de fusin y no fusin de los fusibles de las gF y gT son, segn la norma UNE 21.103 h2, las siguientes:

IV.2. Interruptores automticos magneto trmicos (PIA) (enciclopedia de la construccin, 1979)Los interruptores automticos aseguran la puesta fuera de tensin en caso de tomas de corriente que excedan de la corriente de regulacin y un tiempo tanto ms corto cuanto ms importante sea la sobrecarga.La energa acumulada al cerrar los contactos (mando manual o elctrico) en un mecanismo con resortes, es liberada por un rel de mxima corriente y asegura la apertura brusca de los contactos.Estos elementos poseen adems un mando de apertura manual y garantizan tambin la funcin demando. Como los interruptores no automticos.Algunos llevan un dispositivo diferencial residual, que corta tambin automticamente la alimentacin, cuando la corriente diferencial (suma vectorial de las corrientes en los diferentes conductores) alcanza cierto valor. Los umbrales de funcionamiento principales son: Para los dispositivos de baja sensibilidad: 500 miliamperios, Para los dispositivos de media sensibilidad: 300 miliamperios, Para los dispositivos de alta sensibilidad: 30 miliamperios,Estos pueden realizarse: En bastidor metlico, Abiertos o apilados(todas las partes que constituyen un mismo polo principal van reunidas entre dos palancas aislantes), Cerrados en caja con tapa desmontable (de materia formcea). Se caracterizan principalmente por su intensidad nominal y su poder de corte.IV.3. Interruptores diferenciales industriales (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo).Estos interruptores, que como ya dijimos suelen tener la sensibilidad ajustable, suelen fabricarse en dos partes: Por un lado se monta el transformador toroidal, que suele ser de gran tamao, sobre la red a proteger y aparte se monta el rel diferencial, que incluye todos los elementos de desconexin y verificacin de funcionamiento, tal como se ve en la figura 4.3Figura 4.3.- Interruptor diferencial para redes de gran potencia

Fuente: (Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo).Dependiendo de la potencia del interruptor, el bloque que contiene los elementos de desconexin, puede contener tambin el interruptor propiamente dicho, o bien actuar sobre el interruptor automtico de la red, al igual que el resto de las protecciones.

IV.4. Rels trmicos Los rels trmicos son los aparatos ms utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas dbiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. Este dispositivo de proteccin garantiza: Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de calentamiento anmalas.

La continuidad de explotacin de las mquinas o las instalaciones evitando paradas imprevistas.

Volver a arrancar despus de un disparo con la mayor rapidez y las mejores condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas.

Para los circuitos domsticos, de alumbrado y para pequeos motores, se suelen emplear los dos primeros, al igual que para los cortocircuitos, siempre y cuando se utilice el tipo y la calibracin apropiada al circuito a proteger. Por el contrario para los motores trifsicos se suelen emplear los llamados rels trmicos, cuya construccin, funcionamiento y utilizacin se vern en el captulo siguiente.VIII.CONCLUSIONES: Ahora tenemos una nocin ms que bsica sobre las protecciones elctricas, dnde se utilizan y para qu y que tipo de proteccin se utiliza para caso. Por otro lado sabremos qu tipos de peligros tendremos en contacto con la energa elctrica. Vamos a podemos evitar los posibles accidentes elctricos o en su caso minimizar su riesgo.

Y adems de ser til el conocimiento de cmo evitar accidentes en el trabajo elctrico tambin lo es evitar accidentes posteriores a los usuarios de las instalaciones elctricas, con las medidas oportunas de proteccin en las instalaciones.

Es que aprendimos mucho sobre estos temas y nos dej una gran enseanza con respeto a cada uno de ellos.VIV.BIBLIOGRAFA:

Instalaciones elctricas de alumbrado e industriales. Autor: Fernando Martnez Domnguez. Paraninfo.

Elementos de diseo de las instalaciones elctricas industriales. Autor: Enrquez Harper ,2da Edicin (2003).

Proteccin de sistemas elctricos de potencia. Autor: Mujal Rosas Ma. Ediciones UPC. Aula Politcnica (2002).

Proteccin de sistemas elctricos. Muntan, Paulino. 2a Edicin. Marcombo (1993).

Instalaciones elctricas. Autores: Antoni Garca Pascual y Xavier Alabe. 1era Edicin. Marcombo (2005).

Manual de instalaciones elctricas residenciales e industriales. Autor: Gilberto Enrquez Harper. 2a Edicin. Mxico: Limusa (2005).

Mantenimiento elctrico y mecnico. Autor: Juan Carlos Calloni. Nobuko (2003).