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14 de noviembre.
Las fallas a tierra o corrientes de fuga representan un grave peligro en las instalaciones eléctricas. Los interruptores de sobrecorriente estándar pueden no detectar pequeñas fugas que derivan del conductor neutro y fluyen a tierra.
Para detectar esta categoría de falla, utilizamos transformadores de corriente de fase cero y relés de fuga a tierra. Estos dispositivos monitorean la corriente residual y activan las medidas de protección cuando se produce un desequilibrio.
Función del relé de fuga a tierra (ELR) o relé de falla a tierra
El relé de fuga a tierra monitorea la salida del ZCT. Cuando el relé detecta una corriente de fuga que excede el umbral preestablecido, activa una señal de disparo. Esta señal puede activar un disyuntor, cortando la alimentación del circuito defectuoso. Esto protege la vida humana y previene posibles incendios o daños al equipo debido a la corriente de fuga.
En comparación con los primeros dispositivos de detección de tensión, los modernos ZCT + ELR (o dispositivos de corriente residual) detectan fugas incluso cuando la conexión a tierra no pasa por un conductor de protección específico. Por ejemplo, cuando una persona entra en contacto con un conductor activo y la tierra. Los umbrales de disparo suelen fijarse en unas pocas decenas de miliamperios para garantizar la seguridad de las personas.
¿Qué es la corriente residual (de fase cero) y por qué es importante?
En un circuito trifásico o monofásico que funcione correctamente, la corriente que entra por los conductores de fase debe retornar exactamente por el conductor neutro. La suma de las corrientes en todos los conductores activos y el neutro debe ser igual a cero.
Si falla el cableado o el aislamiento, o si un conductor entra en contacto con la tierra o la carcasa del equipo, parte de la corriente puede fluir a tierra en lugar del neutro. Esta diferencia se denomina corriente residual o de fase cero.
La protección normal contra sobrecorriente no reacciona ante fugas tan pequeñas, pero estas pueden causar descargas eléctricas, daños al equipo o riesgo de incendio. Detectar la corriente residual a tiempo ayuda a prevenir estos peligros.
Cómo funcionan los transformadores de corriente de fase cero (ZCT)
Un transformador de corriente de fase cero encierra todos los conductores de un circuito (fases y neutro) a través de su núcleo toroidal. En condiciones de equilibrio, la suma vectorial del flujo magnético es cero y no se detecta ninguna señal en su devanado secundario.
Cuando una fuga o falla a tierra causa un desequilibrio de corriente, el flujo cambia y se induce una corriente en el devanado secundario. Esta corriente inducida es proporcional a la corriente de fuga. La salida del ZCT se alimenta a un relé de protección o a un mecanismo de disparo de un disyuntor.
Dado que el ZCT detecta el desequilibrio vectorial en lugar de la magnitud absoluta en un conductor, puede detectar corrientes de fuga muy pequeñas. Los ZCT son compactos y están diseñados para medir la corriente residual con alta precisión.
Dónde se recomienda la protección ZCT + ELR
El ZCT con detección de fugas a tierra es muy recomendable para circuitos como
- Circuitos en zonas húmedas, baños, cocinas, tomas exteriores, motores de bombas, etc.
- Circuitos que alimentan herramientas portátiles, equipos con carcasa metálica, bombas, compresores y accionamientos de motores.
- Instalaciones donde el aislamiento puede envejecer, desgastarse o degradarse con el tiempo
- Instalaciones comerciales o industriales con cableado complejo, tramos de cable largos y múltiples subcircuitos.
- Entornos donde la seguridad del personal o del equipo es prioritaria, o se requiere el cumplimiento de las normas de seguridad.
Para estas aplicaciones, depender únicamente de la protección contra sobrecorriente es insuficiente. ZCT + ELR añade una capa de protección contra fugas y riesgos de falla a tierra que, de otro modo, podrían pasar desapercibidos.
Qué verificar al implementar ZCT y protección contra fugas a tierra
Al diseñar o modernizar la protección con ZCT y relés de fuga a tierra, tenga en cuenta los siguientes puntos
Asegúrese de que todos los conductores de fase y neutro pasen por el mismo núcleo ZCT (incluidos los conductores de protección, si así lo requiere el tipo de sistema). Dejar cables fuera del núcleo reduce la fiabilidad de la detección.
Seleccione un relé con una sensibilidad adecuada a la aplicación. Para circuitos donde el contacto humano o las fugas de baja corriente sean importantes, elija un umbral de disparo bajo (p. ej., 30 mA). Para circuitos de equipos con tolerancias más altas, el umbral puede ajustarse según corresponda.
Asegúrese de que el cableado de puesta a tierra esté correctamente implementado y cumpla con la normativa. Los ZCT/ELR dependen de una puesta a tierra adecuada para garantizar que las fallas o corrientes de fuga tengan rutas de retorno definidas. Una puesta a tierra defectuosa puede invalidar la protección contra fugas.
Combine la protección contra fugas con la protección contra sobrecorrientes o cortocircuitos. Los relés de fuga a tierra protegen contra corrientes residuales, pero no limitan las sobrecargas ni las corrientes de cortocircuito elevadas. Un sistema de protección completo combina la detección de fugas y la interrupción de sobrecorrientes.
Pruebe el sistema periódicamente. La mayoría de los relés de fuga incluyen un botón de prueba. Las pruebas periódicas garantizan el funcionamiento del relé y del transformador, y que el cableado permanezca intacto. Sin pruebas, los dispositivos de protección podrían no dispararse cuando se produce una falla.
Beneficios para las personas, los equipos y el mantenimiento
Los transformadores de corriente de fase cero con relés de fuga ofrecen una capa adicional de protección para las personas. Si alguna pieza activa entra en contacto accidentalmente con una estructura metálica, se detectará la corriente de fuga resultante y el circuito se desconectará antes de que la tensión de contacto se vuelva peligrosa.
En el caso de los equipos, este sistema ayuda a detectar problemas de aislamiento con antelación. Las repetidas interrupciones o las frecuentes alarmas de fugas suelen indicar que los cables o dispositivos están empezando a deteriorarse. Los equipos de mantenimiento pueden entonces inspeccionarlos y repararlos antes de que la falla provoque tiempo de inactividad o un incendio.
Desde el punto de vista del mantenimiento, estos dispositivos también son prácticos. Las pruebas periódicas, mediante las funciones de prueba integradas en muchos relés, permiten comprobar fácilmente que el sistema de protección sigue funcionando correctamente después de años de servicio.
