correintes de fuga

Disparos Intempestivos en interruptores diferenciales en instalaciones de oficinas

Corrientes de fuga permanentes y transitorias producen disparos no previstos en los diferenciales

La norma internacional de instalaciones eléctricas (IEC 60364) define como corriente de fuga, a la corriente que circula hacia tierra directamente, o a través de elementos conductores, en un circuito eléctricamente sano. Existen 2 tipos de corrientes de fuga, no peligrosas, que no son debidas a defectos de aislamiento:

a) Corrientes de fuga permanente.

Estas corrientes son debidas a:

– Las características de los aislantes.

– Las frecuencias de las corrientes empleadas.

– Los condensadores de los filtros capacitivos.

b) Corrientes de fuga transitorias o debidas a perturbaciones.

Estas corrientes son generadas principalmente por:

– Sobretensiones de maniobra.

– Sobretensiones atmosféricas (rayos).

– Puesta en tensión de circuitos que poseen una elevada capacidad respecto a tierra.

Cuando un diferencial dispara debido a que ha detectado uno de estos defectos, que no suponen ningún peligro, se habla de disparos intempestivos o funcionamientos anómalos.

Además, alguna de estas corrientes de fuga también pueden producir el efecto contrario, es decir, puedeinsensibilizar y bloquear al diferencial haciendo imposible su disparo si simultáneamente se produce un defecto de aislamiento que sí suponga peligro.

A continuación se verán los diferentes tipos de corrientes de fuga, qué problemas producen sobre los diferenciales y cómo solucionar dichas anomalías.

Corrientes de fuga permanente.

En el proceso de estudio de una instalación, conviene considerar las longitudes de las diferentes salidas y los equipos que dispongan de elementos capacitivos conectados a tierra. Así mismo, es deseable dividir la instalación con objeto de reducir la importancia de ambos

parámetros.  Cabe considerar que los filtros antiparásitos capacitivos, obligatorios según la Directiva Europea sobre la CEM, (Compatibilidad Electromagnetica), dispuestos sobre los microordenadores y otros aparatos electrónicos, generan (en monofásico) corrientes de fuga permanentes a 50 Hz, del orden de 0,3 a 1,5 mA por aparato.  Estas corrientes de fuga se suman si estos aparatos están conectados sobre una misma fase. Sólo si los aparatos están conectados sobre las tres fases, estas corrientes se anularán mutuamente cuando estén equilibradas (suma vectorial).

Esta reflexión es tanto más importante cuando los diferenciales instalados son de alta  sensibilidad. Para evitar los disparos intempestivos, la corriente de fuga permanente no debe rebasar el 30 % de la sensibilidad del diferencial (es decir, 9 mA para un diferencial de 30 mA)  en esquema TT y TN, y el 17 %  en esquema IT.

En la tabla siguiente se da el valor de la corriente de fuga permanente aproximada para cada tipo de aparato:

Tipo de aparato	Valor
Fax	0,5 a 1 mA
Impresora	< 1 mA
Estación de trabajo Informática	1 a 2 mA
Terminal informático	0,3 a 1,5 mA
Fotocopiadora	0,5 a 1 mA
Aparato electrodoméstico clase 1	< 0,75 mA
Aparato de iluminación clase 1	< 1 kVA < 1 mA

De cara a limitar la influencia estas corrientes de fuga permanente en las protecciones diferenciales, hay que tener en cuenta los consejos siguientes:

• Utilizar aparatos que incorporen una separación galvánica en su alimentación eléctrica, como por ejemplo, un transformador separador.
• En el momento de realizar el diseño de la instalación hay que efectuar un balance de las corrientes de fuga previstas en cada circuito, y limitar el número de tomas de corriente protegidas por un sólo dispositivo diferencial. En definitiva hay que fraccionar la instalación en partes lo suficientemente pequeñas para que la corriente de fuga acumulada en ellas sea inferior al 30 % de la sensibilidad de los diferenciales que la protejan. (Recordar que, por norma de fabricación, las protecciones diferenciales pueden empezar a disparar con valores de fuga superiores al 50% de su sensibilidad)
• Si hemos de proteger una línea con un interruptor diferencial, limitar el numero de  computadoras conectadas al mismo diferencial a 6.

Corrientes de fuga transitorias

Se habla de selectividad horizontal, en una instalación que posee interruptores diferenciales, cuando se pretende garantizar que únicamente dispare el diferencial que se ve sometido al defecto o fuga, sin perturbar el comportamiento de los restantes diferenciales que estén en paralelo con éste. Estos dispositivos diferenciales pueden tener unos tiempos de retardo tr idénticos entre sí. No obstante, la selectividad horizontal puede verse perturbada por los efectos de las capacidades en las instalaciones que originan los disparos por “simpatía”. 

Ejemplos: 

Caso 1 (fig. 1) La apertura de Db (diferencial b), situado sobre el circuito de alimentación de un receptor R que pueda generar una sobretensión (ej.: equipo de soldadura), provoca una sobretensión transitoria sobre la red.

Esta sobretensión en el punto común de alimentación implica sobre la salida A, protegida por Da (diferencial a), la aparición de una corriente capacitiva a tierra, de mayor valor que el permanente. Esta corriente puede deberse a las capacidades parásitas de los cables o a un filtro capacitivo puesto a tierra.

figura 1: La presencia de capacidades de fuga bajo la salida A provoca problemas

También puede llegar a suceder que en la puesta en tensión de la salida A, vuelva a accionarse Da. 
(El diferencial de Db puede ser instantáneo y el de Da debe ser temporizado)

El empleo de los diferenciales temporizados es necesario muchas veces para paliar los disparos intempestivos provocados por las sobretensiones generadas por rayos o por maniobras de aparatos. 

Se debe considerar que, para una configuración tal, la temporización del diferencial (Da) es indispensable puesto que, a la puesta en tensión del circuito A, las capacidades (parásitas o no) provocan la aparición de una corriente diferencial oscilatoria amortiguada. 

A título indicativo, una medida efectuada sobre un gran ordenador que dispone de un filtro antiparásitos pone de manifiesto una corriente de estas características: 

40 A (primera cresta). 
f = 11,5 kHz. 
Tiempo de amortiguamiento (66 %):5 períodos. 


Este ejemplo, y otros, demuestran que es necesario temporizar los diferenciales de las salidas de gran longitud o que alimenten gran cantidad de equipameinto electrónico. 

En resumen, para evitar estos problemas es muy recomendable tomar las siguientes precauciones a varios niveles: 

* Cuando se esté proyectando una nueva instalación donde vayan a tener que repartirse líneas de cable muy largas para poder llegar hasta los receptores (iluminación, tomas de corriente, alimentación directa de receptores, etc.), es muy conveniente realizar la máxima subdivisión posible de circuitos a fin de acumular el menor número de metros de cable por debajo de un solo diferencial, pudiéndose llegar a tener en muchos casos un diferencial para proteger cada circuito. 

* Limitar, en la medida de lo posible, el número de receptores electrónicos que incluyan filtros capacitivos conectados a tierra, por debajo de cada diferencial. 

* En circuitos para alimentar tomas informáticas, por ejemplo, hay que minimizar el número de líneas por debajo de cada diferencial. 

* Para disminuir o eliminar el número de disparos intempestivos en instalaciones ya existentes, en la mayoría de ocasiones no es posible tomar las precauciones anteriores. Una solución es instalar un interruptor diferencial moderno, que posea filtros de alta frecuencia e inmunizados contra sobtenesiones transitorias.

Autor: Ing. Alberto Mikalaiunas

Fuentes: IEC 61008, IEC 61009, Guía de protección de personas de Schneider Electric.