Tensiones de contacto – Protección contra contactos indirectos
Sumario
¿Qué es el contacto indirecto?
Contacto indirecto
Contacto con una parte conductora de un aparato o de una tierra que normalmente está sin tensión y puesta a tierra, pero que podría estar bajo tensión debido a un fallo del aislamiento interno (CEI 60050).
En otras palabras, la rotura del aislamiento de un componente generará una corriente de defecto Si (véase el artículo sobre el cálculo de las corrientes de cortocircuito) que elevará la tierra del dispositivo averiado a un potencial que dependerá del bucle de defecto. Si una persona o un animal entra en contacto con esta tierra, el resultado puede ser la energización o incluso la electrocución.
La tensión a la que se transporta la tierra defectuosa se define del siguiente modo:
- Tensión de contacto presumible: tensión que aparece entre las partes conductoras accesibles simultáneamente cuando estas partes conductoras no son tocadas por una persona o un animal (CEI 60050).
- Tensión de contacto real: tensión entre las partes conductoras cuando son tocadas simultáneamente por una persona o un animal (CEI 60050).
En la práctica, la tensión de contacto se calcula entre la masa defectuosa y tierra, ya que los casos de contacto indirecto entre dos masas simultáneamente defectuosas son excepcionales. La tensión de contacto real es siempre inferior a la tensión de contacto presumible, ya que la impedancia de la persona o del animal sometido al contacto indirecto modifica el bucle de defecto. En lo sucesivo, el término «tensión de contacto» (Uc) se referirá a la tensión de contacto presumible.
El límite de tensión de contacto convencional (o límite de tensión de seguridad) también se define como sigue:
- Tensión de contacto límite convencional (UL): valor de la tensión de contacto supuesta que se acepta que puede mantenerse indefinidamente en condiciones especificadas de influencia externa (IEC 60050).
En España, la normativa de baja tensión define un límite de tensión de seguridad de:
- 50 V para la corriente alterna
- 120 V para corriente continua suave
Es la tensión de contacto máxima admisible durante 5 segundos.
Protección contra los contactos indirectos
Existen varias formas de protección contra los contactos indirectos:
- protección mediante desconexión automática de la alimentación
- protección mediante aislamiento doble o reforzado
- protección mediante separación eléctrica para la alimentación de un solo equipo
- protección por muy baja tensión
Medida de protección automática contra cortes de corriente
Esta medida de protección se basa en la combinación de dos condiciones:
- la existencia de un circuito (denominado «bucle de defecto») que permita la circulación de la corriente de defecto. La composición de este bucle de defecto depende del esquema de conexión a tierra (TN, TT o IT). Esta condición implica la instalación de conductores de protección que conecten las tierras de todos los equipos eléctricos alimentados por la instalación para formar el bucle de defecto.
- la corriente de defecto es cortada por un dispositivo de protección adecuado en un tiempo que depende de ciertos parámetros, como la tensión de contacto a la que puede estar sometida una persona, la probabilidad de averías y de contacto con las partes defectuosas. La determinación del tiempo de corte se basa en el conocimiento de los efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano y las condiciones de las influencias externas. Esta condición implica la presencia de un dispositivo de corte automático, cuyas características se definen en función del esquema de conexión a tierra TT, TN o IT.
Diagrama de conexión a tierra TT
En este esquema no es posible predeterminar la corriente de defecto. Esto implica que el dispositivo de protección es un dispositivo diferencial que cumple la siguiente condición:
𝑅𝐴 × 𝐼Δ𝑛 ≤ 50 𝑉
con
RA: resistencia de la conexión a tierra
IΔn: corriente diferencial residual asignada del dispositivo de protección
Esquema de conexión a tierra TN
En este esquema, es posible calcular la corriente de defecto ya que el bucle de defecto sólo comprende los conductores activos y de protección. La condición que debe cumplirse es que la corriente que garantice el funcionamiento del dispositivo de corte sea inferior a la corriente de defecto mínima calculada.
Los dispositivos de protección pueden ser dispositivos de protección contra sobreintensidades (fusibles o disyuntores) o dispositivos de protección diferencial residual (excepto en TN-C).
Esquema de conexión a tierra IT
En este esquema, la instalación está aislada de tierra o conectada a tierra a través de una impedancia de gran valor. En caso de defecto de aislamiento en un conductor activo, la corriente de defecto es baja y no es necesaria la desconexión automática si se cumple la siguiente condición:
𝑅𝐴 × 𝐼𝑓≤ 50 𝑉 (en corriente alterna)
𝑅𝐴 × 𝐼𝑓≤ 120 𝑉 (en corriente continua)
con
RA: resistencia de la toma de tierra
If: es la corriente de defecto en caso de primer defecto claro entre un conductor de fase y tierra. El valor de If tiene en cuenta las corrientes de fuga y la impedancia global de puesta a tierra de la instalación eléctrica.
RA x If: tensión de contacto supuesta
Si se produce un segundo fallo, se aplican las condiciones del esquema TN: la intensidad que garantiza el funcionamiento del dispositivo de corte debe ser inferior a la intensidad mínima de doble fallo calculada.
Determinación del tiempo máximo de corte
El peligro de contacto indirecto está ligado a la corriente susceptible de atravesar el cuerpo humano y, por tanto, a la tensión de contacto supuesta, así como a la duración de la exposición a esta corriente. Por lo tanto, es necesario comprobar que el tiempo de funcionamiento del dispositivo de conmutación no tenga efectos nocivos. Los estudios internacionales sobre los efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo humano han conducido a la definición de tiempos máximos de corte, que dependen de la tensión simple de la red, del esquema de conexión a tierra y del tipo de circuito. La norma UNE 60364-4-41 especifica en la siguiente tabla los tiempos máximos de corte (en s) que deben aplicarse a los circuitos terminales con un valor máximo de corriente asignada de:
- 63 A con una o varias tomas de corriente, y
- 32 A alimentando únicamente equipos de usuario conectados fijos
En España, la norma UNE-HD 60364-4-41 especifica que estos tiempos de corte se aplican a todos los circuitos terminales. Para los demás circuitos, se admite un tiempo de corte no superior a 5 s en los esquemas TN y no superior a 1 s en los esquemas TT. En el esquema IT, en caso de segundo defecto, se aplican las condiciones del esquema TN.
Medida de protección mediante aislamiento doble o reforzado
El aislamiento doble o reforzado es una medida de protección en la que:
- la protección principal está garantizada por un aislamiento principal; y la protección en caso de defecto de aislamiento está garantizada por un aislamiento adicional, o bien
- la protección principal y la protección en caso de defecto de aislamiento están aseguradas por un aislamiento reforzado entre las partes activas y las partes accesibles.
En la mayoría de los casos, los equipos eléctricos utilizados son de clase II, es decir, deben ser de los siguientes tipos, haber sido sometidos a ensayos de tipo y haber sido marcados de conformidad con las normas que les son aplicables:
- equipos con aislamiento doble o reforzado (equipos de Clase II);
- conjuntos declarados en las normas de producto como equivalentes a la clase II, construidos en fábrica y totalmente aislados.
Estos equipos están marcados con el símbolo 
. Salvo en los casos específicos citados en la norma, los circuitos que alimenten equipos de la Clase II deberán disponer de un conductor de protección en toda su extensión, con una conexión en el extremo del conducto y en cada accesorio.
Medida de protección por separación eléctrica para la alimentación de un solo equipo
La separación eléctrica es una medida de protección en la que la protección en caso de defecto se realiza mediante una separación de protección entre el circuito separado y los demás circuitos y la tierra. El circuito separado debe alimentarse a través de una única fuente de separación y la tensión del circuito separado no debe superar los 500 V. Las partes activas del circuito separado no deben tener ningún punto en común con otro circuito ni ningún punto conectado a tierra. Las masas del circuito separado no deben estar conectadas al conductor de protección, a las masas de otros circuitos ni a tierra.
Medida de protección de muy baja tensión
La protección de muy baja tensión es una medida de protección que consiste en dos tipos diferentes de circuitos de muy baja tensión:
- MBTS: Muy Baja Tensión de Seguridad
- MBTP: Muy Baja Tensión de Protección
Para los que se proporciona protección mediante:
- la limitación de la tensión MBTS o MBTP al límite superior del rango de tensión I: 50 V en corriente alterna y 120 V en corriente continua,
- separación de protección entre los circuitos MBTS o MBTP y todos los demás circuitos que no sean MBTS o MBTP, y aislamiento principal entre los circuitos MBTS y MBTP y los demás circuitos MBTS o MBTP,
- para los circuitos MBTS únicamente, aislamiento principal entre el circuito MBTS y tierra.
Para la aplicación de esta medida de protección, se aconseja remitirse a los apartados correspondientes de las normas (UNE-HD 60364-4-41 §414).
Comprobaciones con elec calc™
Gestión de tensiones de contacto
elec calc™ comprueba que el tiempo de funcionamiento de las protecciones se mantiene por debajo de un valor determinado, en función de la tensión de contacto. Esta tensión de contacto es la tensión que puede establecerse entre la tierra de un aparato y la tierra en caso de defecto fase/tierra. Por tanto, se calcula a partir de la corriente de cortocircuito fase/tierra If.
¿Quiere saber más sobre nuestro software de cálculo eléctrico?
