Generalidades para la selección de las protecciones en las Instalaciones eléctricas Residenciales.

En una instalación eléctrica residencial pueden ocurrir diversas condiciones de defectos que si no se controlan adecuadamente pueden ser origen de situaciones de riesgo para la instalación, la vivienda que la contiene o las personas que la residen. Es por ello que los circuitos, equipos e instalaciones eléctricas deben estar resguardados ante corrientes o tensiones anormalesLos conductores y equipos utilizados normalmente en las instalaciones tienen características que el electricista debe considerar a la hora de seleccionar la protección según el tipo de falla que se puede presentar como: · Sobrecargas (larga duración).· Cortocircuitos (corta duración).· Fallas de aislamiento.· Variaciones de tensión.

Figura 1: Fallas que se presentan en las instalaciones eléctricasPara controlar los efectos producidos por estas fallas se emplean distintas medidas de protección, con el fin de evitar daños debido a la falta o mala selección del elemento que protegerá la instalación o el equipo asociado a él. Esto lo veremos en este escritoCabe destacar que las condiciones de defecto deben eliminarse en la medida de lo posible garantizando la coordinación (selectividad) entre los dispositivos de protección aguas arriba y abajo del equipo que se desea proteger, esto significa que cuando se produce un defecto en una sección de la instalación, por lo general varios dispositivos de protección en esta ven al mismo tiempo el defecto pero sólo uno de ellos debe actuar.Función u objetivo principal de una protección. Las protecciones deben garantizar que los límites que tienen los componentes de la instalaciónno se superen nunca es decir evitar o limitar las consecuencias destructivas o peligrosas de las sobrecargas así como de los cortocircuitos y fallas de aislamiento. Separando el circuito defectuoso del resto de la instalación.¿Qué podríamos considerar para lograr la protección de la instalación y también de los equipos y las personas?Gracias a los avances en la actualidad diversos fabricantes se consiguen diversos dispositivos que ofrecen una protección adecuada para cada una de las fallas que se puedan presentar entre estos elementos están: Los interruptores termo-magnéticos y los fusibles que protegen a la instalación de las sobrecargas y cortocircuitos, mientras que los interruptores diferenciales protegen a las personas en caso de fuga a tierra y los protectores de voltaje que suprimen o desconectan el equipo o la instalación ante variaciones de tensión.Estos tipos de protecciones eléctricas que podemos hallar en nuestra vivienda o nuestro lugar de trabajo desempeñan un papel importante y vital en todo tipo de contextos. La seguridad en proyectos en los que la electricidad es importante debe ser un asunto tomado con extrema seriedad, más aún si nos proponemos tratar con instalaciones eléctricas en entornos de especial peligrosidad.
Características de los dispositivos de protección.Los dispositivos de protección cumplirán las condiciones generales siguientes:

Deberán poder soportar la influencia de los agentes exteriores a que estén sometidos, presentando el grado de protección que les corresponda de acuerdo con sus condiciones de instalación.
Los fusibles serán colocados sobre material aislante incombustible y estarán construidos de forma que no puedan proyectar metal al fundirse. Cumplirán la condición de permitir su recambio bajo tensión de la instalación sin peligro alguno. Deberán llevar marcadala intensidad y tensión nominales de trabajo para las que han sido construidos.
Los interruptores automáticos serán los apropiados a los circuitos a protegerrespondiendo en su funcionamiento a las curvas intensidad-tiempo adecuadas.
Los protectores de tensión deben ser apropiados según la carga a proteger y los tipos de fallas a corregir. Ya que se debe saber si solamente se quiere interrumpir la alimentación eléctrica cuando la tensión de la red sufre variaciones o interrupciones de fase o neutro. Como también se quiere monitorear constantemente la secuencia de fase, sin conectar la salida ante una eventual inversión de esta. Odesviar la mayor cantidad posible de perturbación transitoria de la energía eléctrica de la carga.

Protección contra sobre intensidades o sobrecargas.Las sobrecargas de larga duración dañan principalmente el aislamiento de los conductores en la instalación, así como también podrían dañar los bobinados de los motores conectados a la misma.Los dispositivos de protección más usados como dijimos anteriormente son el fusible y el interruptor termomagnético.· El fusible actúa con una característica que con el 1,45 veces de la corriente nominal interrumpa la misma en menos de 60 minutos.· El termomagnético actúa por una característica que hace que con 1,45 veces de la corriente nominal interrumpa dentro de los 60 minutos de producida la sobrecarga.Las características de los elementos de protección (fusibles, interruptores termomagnéticos, etc.) deberán ajustarse al criterio planteado por la IEC 898 y 947-2: Una vez determinada la corriente del diseño Id de la instalación y elegida la sección del conductor los valores característicos de la protección deben cumplir con las condiciones simultáneas siguientes:
Is ≤ In ≤ Iz
If ≤ Iz x R

Is: Corriente de servicio o diseño del conductor a proteger.In: Corriente nominal de la protección.Iz: Ampacidad del conductor a proteger.If: Corriente de fusión del fusible o funcionamiento de la prot. dentro de los 60 minutos de producida la sobrecarga.Siendo: R = 1 para los interruptores termo-magnéticosR = 0,75 para los fusibles < 16 AR = 0,9 para los fusibles >16 A.

Principio de la protección contra sobrecargas· Un dispositivo de protección debe ser instalado en cada punto donde exista una reducción de la Corriente admisible del circuito I_Z(una reducción de la sección del cable, una reducción debida al tipo de instalación o al tipo de cable, etc.), en particular en el origen de cada circuito.· El dispositivo de protección debe permitir el flujo de la corriente de diseño del circuito protegido I_ben forma indefinida.· El dispositivo debe interrumpir las sobrecorrientes en un tiempo menor al dado por la característica térmica del cable.· El dispositivo debe tener una Capacidad de Interrupción o Poder de Interrupción ≥ corriente de cortocircuito presumida en el punto donde se instale el mismo.· El uso de dispositivos de protección con una Capacidad de Interrupción menor a la corriente de cortocircuito presumida en el punto de instalación es permitido por la norma IEC cuando se utiliza el concepto de Filiación que veremos en el punto de Coordinación de Protecciones.

Figuras 2 y 3: Excesos de conexiones en red Incendio iniciado por sobrecargaProtección contra cortocircuitos (corta duración):La sobrecarga de corriente de corta duración se produce por cortocircuitos y origina corrientes de valores muy elevados y esta va depender de la fuente y la capacidad de conducción del conductor. El valor de la corriente puede de 5 a 100 veces la corriente nominal o más.El fusible cuando actúa interrumpiendo dichas corrientes es necesario remplazar al alambre del mismo y en esta acción se cometen errores alterando la calibración correcta y permitiendo la circulación de corrientes mucho mayores que las previstas para la protección de la aislación de los cables.Cuando se protege con interruptor termomagnético actúa con distintas características frente a los y una vez eliminada la falla se lo puede reponer manteniendo la calibración original; de allí la mayor difusión del mismo en la actualidad.Estos dos elementos deberán ser capaces de interrumpir esa corriente de cortocircuito, antes que se produzcan daños en los conductores y conexiones debido a sus efectos térmicos y mecánicos.Protección por fallas de AislaciónLas corrientes derivadas a tierra en una instalación son producidas por fallas de la aislación de los conductores de la misma o de las uniones hechas en cajas de conexión de toma corrientee interruptores o los empalmes dentro de ellas o directamente en fallas de aparatos dispositivos o maquinas conectados a la misma.La energía calórica que puede desarrollar un incendio en contacto con materiales inflamables se produce solo por algunos amperes (3 a 5). Las fallas de aislación de cables, accesorios de líneas o productos conectados a estas pueden originar dichos valoresUn interruptor diferencial puede censar permanentemente el valor de las corrientes de fuga para determinar si el nivel de aislación en una línea y en de superar la corriente de fuga a tierra superiores a 30 mA interrumpe la alimentación lo cual es ideal para prevenir incendios, por causas eléctricas

Figura 4: Representación esquemática de afectación a la persona por corrientes de fugaProtección por variaciones de tensión.Si la instalación eléctrica de tu vivienda es para 120 voltios u otro según las condiciones de servicio del país, pero este cambia a un valor por encima o por debajo de lo establecidoEj: 129, 99 o 85 voltios, se dice que hay se tienen variaciones de tensión.

Figura 5: Sobre-Tensión o SobretensiónCuando esto sucede, los electrodomésticos u cualquier otro equipoeléctrico se puede dañar, así como la misma instalación eléctrica.Las razones para que ocurra una variación de tensión en una instalación pueden serinternas o externas. Entre las internas podemos mencionar: · El tipo de cableado o la instalación son de un tamaño incorrecto.·Conductores demasiado extensos pueden causar también tensiones fluctuantes.·Conexiones flojas o corroídas en el cableado del usuario pueden crear irregularidades en el voltaje.Cuando se hablan de razones externas estas tienen que ver con las fluctuaciones con origen en los sistemas de distribución o generación de energía y estas variacionesson más catastróficas, por lo que resultan más costosas. Entre estos podemos mencionar:· Sobrecarga, provocada por la creciente demanda de energía eléctrica.· Infraestructura inadecuada en la red de distribución. · Descargas atmosféricas (rayos), pues causan fluctuaciones en el voltaje realizando descargas directas sobre las líneas de tensión o de forma indirecta cuando caen cerca de las líneas eléctricas.· Dispositivos de regulación de la alimentación mal ajustados o mal diseñados.¿Cuál será el procedimiento para la selección de la protección?Para próximos análisis realizaremos el procedimiento para seleccionar la protección acorde a lo que hemos revisado en esta entrada en función de la tecnología existente y algunos de las posibles fallas que relevantes que se puedan presentar. Esto para asegurarse de elegir la mejor solución de protección de circuito para su diseño. Sin embargo antes de iniciar el proceso de selección, debemos asegurarnos de enumerar todas las características y parámetros clave requeridos así como tener las guías de los fabricantes para ayudarlo a reducir las opciones. Bibliografía consultada: · Canalizaciones eléctricas 7^maEdición. Oswaldo Penissi. Editorial Melvin Caracas Venezuela. 2001. · Instalaciones eléctricas industriales 6^ta Edición. Joao Mamede. LTC. Brasil. 2002 Paginas Consultadas: https://www.electricasas.com/electricidad/riesgo-electrico/proteccion-de-lineas-de-instalaciones-electricas-de-inmuebles/https://www.t13.cl/noticia/tendencias/que-es-variacion-voltaje-y-cuales-son-sus-riesgos-electrodomesticoshttps://blogquimobasicos.com/2013/02/08/1141/https://corpnewline.com/variaciones-de-voltaje.htmhttps://www.lage.com.mx/blog/3-formas-de-proteger-equipos-contra-descargas-electricas