NTP 71: Sistemas de protección contra contactos eléctricos indirectos

Redactor:

Josep Mestre Rovira
Ingeniero Técnico Eléctrico

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y ASISTENCIA TÉCNICA - BARCELONA

Contacto eléctrico indirecto: Contacto de personas con masas puestas accidentalmente bajo tensión.

Introducción

Los contactos eléctricos en baja tensión pueden tener consecuencias mortales para las personas.

El origen de tensiones de defecto accidentales en las masas de los elementos eléctricos que producen los contactos eléctricos indirectos es debido principalmente a la aparición de defectos de aislamiento en los equipos.

La prevención de este riesgo exige que:

TODO ELEMENTO ELÉCTRICO DEBERÁ DISPONER DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS ELÉCTRICOS INDIRECTOS.

Existen diversos sistemas de protección aplicables a instalaciones y receptores que se basan en alguno de los siguientes principios:

Impedir la aparición de defectos mediante aislamientos complementarios.
Hacer que el contacto resulte inocuo, usando tensiones no peligrosas o limitando la intensidad de fuga.
Limitando la duración del defecto mediante dispositivos de corte.

El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, en sus Instrucciones complementarias (MIBT 021 y otras) define los sistemas de protección contra contactos eléctricos indirectos y especifica las condiciones que deben cumplir.

En esta nota técnica se recogen de forma resumida las características más importantes de los distintos sistemas, al tiempo que se citan las referencias correspondientes a dicho Reglamento.

El otro aspecto que aquí se contempla es la fiabilidad de cada sistema de protección y sus límites de utilización frente a situaciones de riesgo elevado.

El nivel de riesgo de contacto eléctrico indirecto aumenta en función de la conductividad del entorno (presencia de agua, superficies metálicas) y en función del manejo del equipo eléctrico (equipos móviles, portátiles).

En el cuadro de aplicación se indican los sistemas de protección que pueden ser utilizados para cada situación de riesgo.

Sistemas de protección contra contactos eléctricos indirectos. Características principales

Título	Doble aislamiento	Separaciones de circuitos	Tensiones de seguridad
Principio de prevención o protección	El elevado nivel de aislamiento de los receptores dificulta la aparición de defectos	Al primer defecto no aparece tensión peligrosa. Al segundo actúan los fusibles o magnetotérmicos por cortocircuito.	Si se produce un defecto, la tensión es siempre inocua.
Elementos básicos del sistema	Aislamientos complementarios en el receptor. REBT MIBT 031. UNE 20314.	Transformador separador de circuitos. REBT MIBT 035. Grupo convertidor.	Transformador de seguridad. UNE 20339-73. Pilas. Máquinas eléctricas.
Condiciones de seguridad			Local seco: Local húmedo: Local mojado: Emplazamiento sumergido: siendo U_N = Tensión nominal.
Esquema
Puesta a tierra (Valor máximo de R_T)
Condiciones de la instalación	Las partes metálicas de los receptores y equipos no deben ser puestas a tierra.	El circuito de utilización no tendrá ningún punto en común con tierra, masas u otros circuitos. Las masas de los receptores uqe se alimenten por separación de circuitos no estarán unidas a otras tierras. Cuando un transformador alimente a más de un receptor, éstos deberán estar unidos entre sí. Cuando se utilicen locales mojados conductores o sumergidos, el transformador permanecerá fuera de dichos recintos.	El circuito de utilización no estará puesto a tierra ni en unión eléctrica con circuitos de mayor tensión. No se efectuará transformación directa de alta tensión a tensión de seguridad. Cuando se utilicen locales mojados conductores o sumergidos, el transformador permanecerá fuera de dichos recintos.
	REBT MIBT 021 2.3.	REBT MIBT 021 2.1.	REBT MIBT 021 2.2.
Compatibilidad con otros sistemas	Compatible con todos.	Compatible con todos.	Compatible con todos.
Ventajas	Proporciona buena protección en lugares secos o húmedos. No necesita puesta a tierra. No necesita elementos auxiliares.	Proporciona muy buena protección. No necesita puesta a tierra.	Proporciona muy buena protección. No necesita puesta a tierra.
Inconvenientes	Sólo aplicable a pequeños receptores.	Sistema caro. Aplicable sólo hasta 16 kVA.	Sistema caro. Son escasos los receptores a estas tensiones.
Aplicación	Receptor clase II Herramientas portátiles. Cuadros eléctricos. Pequeños receptores.	Receptor clase O.I.II Protección de una sola máquina en condiciones adversas. Quirófanos.	Receptores clase III Maniobras. Alumbrado portátil. Juguetes. Quirófanos.

Título	Puesta a tierra de las masas. Diferenciales	Puesta a neutro de las masas
Principio de prevención o protección	Si se produce un defecto, el diferencial desconecta rápidamente.	Si se produce un defecto, los fusibles o magnetotérmicos desconectan rápidamente por cortocircuito.
Elementos básicos del sistema	Dispositivos diferenciales Baja sensibilidad: I_FN > 30 mA Alta sensibilidad: I_FN 30 mA siendo I_FN = Sensibilidad nominal de un diferencial.	Protecciones contra sobreintensidades: Fusibles. Magnetotérmicos.
Condiciones de seguridad	Al primer defecto, el diferencial debe actuar antes de 0,1 s.	Al primer defecto franco, las protecciones deben actuar antes de 5 s.
Esquema
Puesta a tierra (Valor máximo de R_T)	REBT: Recomendable: siendo: R_T = Resistencia de tierra. U_S = Tensión de seguridad. 50 V - Local seco. 24 V - Local húmedo o mojado. 12 V - Emplazamiento sumergido. I_FN = Sensibilidad nominal de un diferencial. R_N = Resistencia de tierra del neutro. U_F = Tensión de fase.	R_T 2O siendo: R_T = Resistencia de tierra.
Condiciones de la instalación	La instalación podrá alimentarse de un transformador compartido por otros usuarios. Cuando los receptores de Clase O o I no puedan conectarse a una puesta a tierra, se instalarán diferenciales de alta sensibilidad (esta medida no protege suficientemente en locales húmedos, mojados, conductores o emplazamientos sumergidos).	Toda la instalación se alimentará de un transformador no compartido por otros usuarios. Es preceptiva la conexión equipotencial del CP en todas las masas metálicas, estructuras, tuberías, etc. Se recomienda asociar a este sistema un dispositivo de corte por bobina de tensión.
	REBT MIBT 021 2.8.	REBT MIBT 021 2.10.
Compatibilidad con otros sistemas	No compatible con: Puesta a neutro. Aislado de tierra.	No compatible con: Puesta a tierra. Diferenciales. Neutro aislado de tierra.
Ventajas	Tiempo de actuación rápida. Gran sensibilidad. No necesita tomas de tierra rigurosas.	Facilidad y economía de la instalación. Desconecta selectivamente la parte afectada.
Inconvenientes	Necesidad de instalar diferenciales (en algún caso caro). Los diferenciales suelen fallar. Desconecta la instalación al primer defecto.	Los defectos producen arcos eléctricos importantes. Requiere transformador propio. Desconecta la instalación al primer defecto.
Aplicación	Receptores Clase I Sistema apropiado para proteger pequeñas y medianas instalaciones.	Receptores Clase I Sistema apropiado para proteger medianas y grandes instalaciones.

Título	Puesta a tierra de las masas. Neutro aislado de tierra	Dispositivos de tensión de defecto
Principio de prevención o protección	Al primer defecto no aparece tensión peligrosa. Al segundo actúan los fusibles o magnetotérmicos por cortocircuito.	Si se produce un defecto, el interruptor de tensión desconecta rápidamente.
Elementos básicos del sistema	Dispositivo vigilador de aislamientos Fusibles. Magnetotérmicos.	Interruptor de tensión de defecto: Z_i = 400 O I_i = 40 mA (Valores habituales.)
Condiciones de seguridad	Al primer defecto el vigilador debe avisar óptica y acústicamente. Al segundo defecto las protecciones deben actuar antes de 5 s.	Al primer defecto el interruptor de tensión debe actuar antes de 0,1 s si se alcanza U_S.
Esquema
Puesta a tierra (Valor máximo de R_T)	R_T 2O siendo: R_T = Resistencia de tierra.	Recomendable: siendo: R_A = Resistencia de tierra auxiliar. U_S = Tensión de seguridad. 50 V - Local seco. 24 V - Local húmedo o mojado. 12 V - Emplazamiento sumergido. I_i = Intensidad de disparo. R_T = Resistencia de tierra. R_N = Resistencia de tierra del neutro. U_F = Tensión de fase.
Condiciones de la instalación	Toda la instalación se alimentará de un transformador no compartido por otros usuarios. Es preceptiva la conexión equipotencial del CP en todas las masas metálicas, estructuras, tuberías, etc. Los interruptores de la instalación serán de corte omnipolar. El conductor neutro deberá considerarse como activo a todos los efectos.	El conductor de tierra auxiliar (CPA) será aislado, con protección mecánica, y no estará en contacto con ninguna masa. El conductor de protección será aislado y sólo estará en contacto con las masas a proteger por el interruptor.
	REBT MIBT 021 2.7b.	REBT MIBT 021 2.7b.
Compatibilidad con otros sistemas	No compatible con: Puesta a tierra. Diferenciales. Puesta a neutro.	Compatible con todos.
Ventajas	Desconecta selectivamente la parte afectada. No desconecta la instalación al primer defecto.	Tiempo de actuación rápido. No necesita toma de tierra rigurosa.
Inconvenientes	Requiere transformador propio.	Desconecta toda la instalación al primer defecto. Dificultad de emplazar la toma de tierra auxiliar.
Aplicación	Receptores Clase I Sistema apropiado para proteger medianas y grandes instalaciones.	Receptores Clase I Sistema válido para pequeñas instalaciones. Como medida complementaria de otros sistemas clase B.

Aplicación de los sistemas de protección contra contactos eléctricos indirectos

Fiabilidad de los sistemas de protección

Funcionando correctamente todos los sistemas de protección confieren un nivel de seguridad similar y suficiente para cualquier situación de riesgo que se quiera proteger (a excepción de los del grupo 6 que sólo pueden proteger en emplazamientos secos). No obstante, en algunos sistemas existe la posibilidad considerable de que su funcionamiento se altere o se anule por avería, mala instalación o bloqueo voluntario de sus elementos de seguridad, por lo que su fiabilidad en situaciones de riesgo elevado no es preventivamente admisible.

Cuadro de situaciones de riesgo. Sistemas de protección aplicables

Para cada situación deberá adoptarse uno de los sistemas de protección indicados en el recuadro correspondiente, no admitiéndose sistemas de menor fiabilidad salvo por exigencias técnicas insalvables, como es el caso de que la potencia del receptor sea muy elevada.

El nivel de seguridad máximo se obtiene aplicando el sistema de protección más fiable de acuerdo con el cuadro anterior.

Los receptores deberán disponer además del grado de protección adecuado contra la penetración de sólidos y agua (NTP 34.82).