mércores, 3 de xullo de 2019

(2) NUEVAS SOLUCIONES PARA VIEJOS PROBLEMAS: LOS DISPOSITIVOS DE DETECCIÓN DE FALTAS DE ARCO.

Comentábamos en el artículo anterior la gran importancia que la mejora de la seguridad de las personas y de los bienes tenía para el triunfo de la distribución de energía eléctrica en la vivienda sobre otras alternativas energéticas. Para esta seguridad era fundamental la instalación de aparatos que vigilaran que los parámetros del suministro eléctrico se mantuvieran dentro de unos valores considerados como normales y cortaran automáticamente la fuente de alimentación en caso de que fuera detectada en ellos una anomalía peligrosa.

En una instalación bien  diseñada y bien explotada, el calor generado por la circulación de la corriente eléctrica por un conductor real, es decir de resistencia distinta de cero, se disipará eficazmente en medio circundante, determinando una temperatura totalmente segura para los componentes de esa canalización. Los problemas comenzarán, bien cuando la corriente demandada por los consumidores conectados a esta canalización eléctrica, en adelante CE, sea mayor que la asignada para su correcto funcionamiento, o bien cuando, por cualquier motivo externo o interno a la CE, se produzca una falta en el circuito eléctrico que dé como resultado una mayor generación de calor.

Para evitar los problemas producidos por el exceso de potencia conectada a una CE, el consiguiente crecimiento de la cantidad de calor producido por las pérdidas y la elevación de la temperatura de los materiales de la propia CE y de su entorno, los primeros diseñadores de las instalaciones eléctricas dispusieron unos elementos de protección en el circuito diseñados de tal manera que al llegar a una cierta temperatura, proporcional a la intensidad de la corriente que circulaba a su  través, se fundían, perdiendo su continuidad eléctrica e interrumpiendo el funcionamiento del circuito.

La función de estos elementos, denominados genéricamente fusibles, es asumida en la actualidad, en la gran mayoría de los casos, por la parte térmica de los denominados Pequeños  Interruptores Automáticos, en adelante PIA, de las instalaciones. La parte térmica de los PIA, está diseñada de forma que el elemento detector integre, no solamente el valor instantáneo de la corriente sino, como es lógico cuando lo que se trata de vigilar es la cantidad de calor generada, el tiempo en el que dicha condición se mantiene. Esto hace que, intentando abarcar a todas las protecciones que cumplen esta función estén basadas en el principio en el que estén basadas, las denominemos Protecciones tiempo/dependientes.

Para el segundo caso, los problemas producidos por el brusco descenso en la impedancia del circuito que denominábamos cortocircuito y que originaban la brusca generación de una gran cantidad de calor en el punto del circuito eléctrico del defecto, los elementos de protección antes descritos, los  fusibles o “plomos”, basados en la interrupción del circuito por medio de la fusión y pérdida de la continuidad eléctrica, eran igualmente adecuados a tal propósito.

En la actualidad esta función es asumida por la parte magnética de los PIA de las instalaciones, que son sensibles exclusivamente al valor instantáneo de la corriente, independientemente del tiempo en el que dicha condición se mantiene. Por esta razón, y manteniendo el criterio de abarcar bajo el mismo concepto a todas las protecciones que cumplen esta función, las denominamos Protecciones tiempo/independientes.

En tiempos muchos más cercanos a la época actual se descubrió que en el sistema de distribución pública en  BT normalizado en España, el  TT, la falta de aislamiento en uno de los conductores activos podría dar lugar a que las masas metálicas accesibles adquirieran una diferencia de potencial con respeto de la tierra que había podido ser peligrosa para las personas, o dar lugar a la aparición de puntos calientes que, bajo ciertas condiciones, podrían dar origen a la aparición de incendios.

Puesto que estas corrientes de derivación que tomaban un camino inadecuado para retornar a la fuente eran, en el sistema de distribución mencionado TT, del orden de los amperios o de los  miliamperios, los elementos de protección antes descritos basados en la superación de un cierto valor de la intensidad de la corriente demandada considerado cómo normal, dejaban de ser eficaces. Ni la seguridad de las personas,  electrocución, ni la de los bienes, fuegos, podían ser garantizadas.

Alguien debió recordar entonces que cuándo abrazamos todos los conductores activos de un sistema con una pinza  amperimétrica el resultado es siempre igual a cero, porque, como nos enseña la Teoría de Circuitos:
… en un circuito sano, la suma compleja de las corrientes que circulan por los conductores activos de un sistema, dos en los suministros  monofásicas y tres el cuatro en las  trifásicas, es igual a cero.
Basado en este principio se diseñó un nuevo aparato de protección basado en el hecho de que la igualdad deja de ser tal cuando la corriente que retornaba a la fuente por el conductor de protección, también llamado de tierra. Este aparato no es otro que el bien conocido diferencial, cuya denominación más correcta es la de Dispositivo Diferencial Residual, y DDR en su acrónimo.

Con la introducción de esas tres tecnologías de control de las  sobreintensidades a seguridad de las instalaciones mejoró de tal manera que durante muchos años estuvimos convencidos de que pocas cosas más, con unos costos razonables, se podían hacer para reducir aún más los riesgos asociados a la presencia de la energía eléctrica en el hogar.

Pero la electrónica estaba dispuesta a demostrar que no estábamos en lo cierto. Aunque, ahora que compruebo el contador de palabras, veo que ese aspecto va a ser el tema para el próximo artículo.

(Continuará…)

(2) NOVAS SOLUCIÓNS PARA VELLOS PROBLEMAS: OS DISPOSITIVOS DE DETECCIÓN DE FALLAS DE ARCO.


Comentabamos no artigo anterior a grande importancia que a medra da seguridade das persoas e dos bens tiña para o trunfo da enerxía eléctrica na vivenda riba doutras alternativas enerxéticas. Para esta seguridade era fundamental a instalación de aparellos que vixiaran que os parámetros da subministración eléctrica se mantiveran dentro duns valores considerados como normais e cortaran automaticamente a fonte de alimentación no caso de que unha anomalía perigosa neles fora detectada.

Nunha instalación ben  deseñada e ben explotada a calor xerada pola circulación da corrente eléctrica por un condutor real, é dicir de resistencia distinta de cero, se disipará eficazmente no medio circundante, determinando unha temperatura totalmente segura para os compoñentes desa canalización. Os problemas comezarán, ben cando a corrente demandada polos consumidores conectados a esta canalización eléctrica, en adiante CE, sexa maior que a asignada para o seu correcto funcionamento ou ben cando, por calquera motivo externo ou interno á CE, se produza unha falla no circuíto eléctrico que dea coma resultado unha maior xeración de calor.

Para evitar os problemas producidos polo exceso de potencia conectada a unha CE, a conseguinte medra da cantidade de calor producida polas perdas, e a elevación de temperatura dos materiais da propia CE e do seu entorno, os primeiros deseñadores das instalacións eléctricas dispuxeron uns elementos de protección no circuíto deseñados de tal xeito que ao chegares a unha certa temperatura, proporcional á intensidade da corrente que circulaba ao seu través, fundían, perdendo a súa continuidade eléctrica e interrompendo o funcionamento do circuíto.

A función destes elementos, denominados xenericamente fusibles, é asumida na actualidade na grande maioría dos casos pola parte térmica dos denominados Pequenos Interruptores Automáticos, en adiante PIA, das instalacións. A parte térmica dos PIA, está deseñada de xeito que o elemento detector integre, non soamente o valor instantáneo da corrente senón, coma é lóxico cando o que se trata de vixiar é a cantidade de calor producida, do tempo no que dita condición mantense. Isto fai que, intentando abranguer a todas as proteccións que cumpren esta función estean baseadas no principio no que estean baseadas, as denominemos como Proteccións tempo/dependentes.

Para o segundo caso, os problemas producidos polo brusco descenso na  impedancia do circuíto que denominabamos curtocircuíto e que orixinaban a brusca xeración dunha gran cantidade de calor no punto do circuíto eléctrico do defecto, os elementos de protección antes descritos, os fusibles ou “plomos”, baseados na interrupción do circuíto por medio da fusión e perda da continuidade eléctrica, eran igualmente adecuados a tal propósito.

Na actualidade esta función é asumida pola parte magnética dos PIA das instalacións, que son sensibles exclusivamente ao valor instantáneo da corrente, independentemente do tempo no que dita condición mantense. Por esta razón, e mantendo o criterio de abranguer baixo o mesmo concepto a tódalas proteccións que cumpren esta función, as denominamos Proteccións tempo/independentes.
En tempos moitos mais achegados  época actual descubriuse que no sistema de distribución pública en BT normalizado en España, o TT, a falla de illamento nun dos condutores activos podería dar lugar a que as masas metálicas accesibles adquiriran unha diferenza de potencial con respecto da terra que puidera ser perigosa para as persoas, ou dar lugar á aparición de puntos quentes que, baixo certas condicións, poderían dar orixe á incendios.

Posto que estas correntes de derivación que tomaban un camiño inadecuado para retornar á fonte eran, no sistema de distribución TT, do orde dos amperes ou dos miliamperes, os elementos de protección antes descritos, baseados na superación dun certo valor da intensidade da corrente demandada considerado como normal, deixaban de ser eficaces. Nin a seguridade das persoas, electrocución, nin a dos bens, lumes, podían ser garantidas.

Alguén debeu recordar entón que cando abrazamos tódolos condutores activos dun sistema cunha pinza amperimétrica o resultado é sempre igual a cero, porque, coma nos ensina a Teoría de Circuítos:
nun circuíto san, a suma complexa das correntes que circulan polos condutores activos dun sistema, dous nas subministracións monofásicas e tres o catro nas trifásicas, é igual a cero.
Baseado neste principio deseñouse un novo aparato de protección baseado no feito de que a igualdade deixa de ser tal cando a corrente que retornaba á fonte polo condutor de protección, tamén chamado de terra. Este aparato non é outro que o ben coñecido diferencial, cuxa denominación mais correcta é a de Dispositivo Diferencial Residual, e DDR no seu acrónimo.

Coa introdución desas tres tecnoloxías de control das sobreintensidades a seguridade das instalacións mellorou de tal xeito que durante moitos anos estivemos convencidos de que poucas cousas mais, cuns custes razoables, podíanse facer para reducir aínda mais os riscos asociados á presenza da enerxía eléctrica no fogar.

Mais a electrónica estaba disposta a demostrar que non estabamos no certo. Aínda que, agora que comprobo o contador de palabras, vexo que iso vai se-lo tema para o vindeiro artigo.

(Continuará …)

luns, 1 de xullo de 2019

(1) NUEVAS SOLUCIONES PARA VIEJOS PROBLEMAS: LOS DISPOSITIVOS DE DETECCIÓN DE FALTAS DE ARCO.



En los inicios del siglo XX, una nueva maravilla, fruto del progreso industrial, comenzó a introducirse en las viviendas de los más afortunados, sustituyendo a las viejas e inseguras luces de gas: las nuevas lámparas eléctricas  del Mago de Menlo Parck, Tomas Alva Edison.

Además de un mayor flujo luminoso y la substitución de un proceso altamente demandante de oxígeno, la combustión de un gas, por uno que no lo necesita, la incandescencia, estas nuevas fuentes de luz ofrecían una substancial mejora en la seguridad en las viviendas, puesto que las instalaciones de gas eran el origen de un alto porcentaje de los incendios en las viviendas que tenían estas instalaciones.


Edison y sus socios, entre los que se contaba el banquero Morgan, entendieron que todo ayudaba, pero que el motor de la gran apuesta por la introducción de la energía eléctrica en la vivienda era precisamente esta mejora de la seguridad; nadie estaba dispuesto a que un incendio acabara con una parte importante de los bienes e incluso los recuerdos, acumulados a lo largo de los años. De esta forma la gran apuesta de la energía eléctrica frente al resto de alternativas fue, desde sus inicios, la mejora de la seguridad de las instalaciones eléctricas de forma que en ningún caso pudieran ser origen de un incendio, ni vector da su propagación.

Viendo las cosas con una cierta perspectiva histórica es cierto que la alternativa eléctrica mejoró mucho la seguridad de las personas y de los bienes, pero en la situación actual, en la que la electricidad es, en la práctica, la única energía distribuida en los hogares, el porcentaje de incendios que la tienen en su origen no puede llevarnos a pensar que no se puede ir más allá en la mejora del control de las faltas en las instalaciones eléctricas.

Y, preguntareis, ¿cuál es esta situación? Pues las estadísticas más actuales de las que disponemos indican que la electricidad está en el origen del 20% de los incendios con víctimas mortales en edificios, y del 16% en el caso das viviendas. Es mucho, pero seguro que bastante menos de lo que pensabais antes de ver los datos.

Es evidente que para mejorar ese porcentaje debemos estudiar el mecanismo o mecanismos, por los que una instalación eléctrica origina un incendio. Métodos como fumar mucho más, convertirnos en pirómanos o cualquier otro que haga crecer los porcentajes de los otros orígenes, están enérgicamente desaconsejados.

Ahora un poco más en serio. Si hacemos caso de los periodistas e incluso de algunos, demasiados, profesionales implicados en la construcción, el origen de la mayoría de los incendios en los hogares son los cortocircuitos. Así, sin más.

Recordemos que un cortocircuito es una disminución brusca e irreversible de la impedancia de un circuito. O dicho de forma más coloquial, que la corriente en lugar de circular por el camino previsto que incluye al consumidor toma un camino más corto. Como el sistema eléctrico es un sistema gobernado por la demanda, la corriente que circula por ese circuito corto es bruscamente mucho mayor, ¡tan grande como la que pueda suministrar la fuente a ese punto! Y eso es mucho; en ocasiones hasta mil veces más!

Cuando se analiza un poco más la teoría do cortocircuito como origen del incendio comienza a mostrar sus debilidades.

-          Vale. El origen fue un cortocircuito, pero, cómo se originó ese cortocircuito?

E incluso más. Si repasamos el Triángulo del fuego, y otorgamos nombres propios a cada uno de los lados, el comburente sería el oxígeno y la energía de iniciación de la reacción el cortocircuito; pero, ¿quién sería el combustible? ¿Los aislamientos de los cables y los materiales de la canalización eléctrica? ¿Y cual sería el mecanismo por el que un fenómeno violento, eso sí, pero necesariamente muy breve, del orden de los milisegundos por la actuación de las protecciones, consigue transformar una cantidad suficiente de material de estado sólido a estado gas? No debemos olvidar que el combustible tiene que estar en estado gaseoso para poderse combinar con el comburente y que, lo que llamamos Triángulo do fuego es en realidad un tetraedro en el que la cuarta cara expresa la posibilidad de que la reacción de oxidación se pueda mantener en el tiempo.

A estas alturas de la lectura, comenzamos a pensar que hay algunas posibilidades de que sea cierto aquello de que la teoría del cortocircuito no lo explica todo, pero para llegar al conocimiento de los mecanismos por los cuales una instalación eléctrica puede originar un incendio y, sobre todo, de las formas de impedirlo, necesitamos un poco más de espacio. Por ello, se os parece adecuado, lo dejaremos por hoy y como si esto fuera una novela de misterio ponemos aquí el ...

(Continuará).

(1) NOVAS SOLUCIÓNS PARA VELLOS PROBLEMAS: OS DISPOSITIVOS DE DETECCIÓN DE FALLAS DE ARCO.



Aló polos inicios do século XX, unha nova marabilla, froito do progreso industrial comezou a introducirse nas vivendas dos máis afortunados, substituíndo as vellas e inseguras luces de gas: as novas lámpadas eléctricas  do Mago de Menlo Parck, Tomas Alva Edison.

A máis dun maior fluxo luminoso e a substitución dun proceso altamente demandante de osíxeno, a combustión dun gas, por un que non o necesita, a incandescencia, estas novas fontes de luz ofrecían unha substancial mellora na seguridade nas vivendas, pois as instalacións de gas eran o orixe dun alto porcentaxe dos incendios nas vivendas que tiñan estas instalacións.

Edison e os seus socios, entre eles o banqueiro Morgan, entenderon que todo axudaba, pero que o motor a gran aposta da introdución da enerxía eléctrica na vivenda era precisamente esta medra de seguridade; ninguén estaba disposto a que un lume acabara cunha parte importante dos bens e aínda os recordos, acumulados ao longo dos anos. Deste xeito a grande aposta da enerxía eléctrica fronte as outras alternativas foi, dende os seus inicios, a mellora da seguridade das instalacións eléctricas de xeito que en ningún caso puideran ser orixe dun lume, nin vector da súa propagación.

Mirando as cousas cunha certa perspectiva histórica é certo que a alternativa eléctrica mellorou moito a seguridade das persoas e dos bens, pero a situación actual, na que a electricidade é, na práctica, a única enerxía distribuída no fogar, a porcentaxe de lumes que a teñen no seu orixe non pode levarnos a pensar que non se pode ir máis aló, na mellora do control das fallas nas instalacións eléctricas.

E, preguntaredes, cal é esta situación? Pois as estatísticas máis actuais das que dispoñemos indican que a electricidade está na orixe do 20% dos incendios con vítimas mortais en edificios e do 16% no caso das vivendas. E moito, pero seguro que menos do que pensabades antes de mirar os números.

É evidente que para mellorar esa porcentaxe debemos estudar o mecanismo, ou mecanismos, polos que unha instalación eléctrica da orixe a un lume. Métodos como fumar moito máis, converternos en pirómanos ou calquera outro que faga medrar os porcentaxes das outras orixes, están enerxicamente desaconsellados.


Agora un pouco máis en serio. Se facemos caso dos periodistas e aínda dalgúns, demasiados, profesionais implicados na construción, a orixe da maioría dos lumes nos fogares son os curtocircuítos. Así, sen máis.

Lembremos que un curtocircuíto é unha diminución brusca e irreversible da impedancia dun circuíto. Ou dito, de xeito máis coloquial, que a corrente en troques de circular polo camiño previsto que inclúe o consumidor toma un camiño máis curto. Como o sistema eléctrico é un sistema gobernado pola demanda, a corrente que circula por ese circuíto curto e bruscamente moito maior, tan grande como a que poida fornecer a fonte a ese punto. E iso é moito; en ocasións ata mil veces máis!

Cando se analiza un pouco máis a teoría do curtocircuíto comeza a mostrar á súa debilidade.

-          Vale. A orixe foi un curtocircuíto, pero, cómo se orixinou ese curtocircuíto?

E aínda máis. Se repasamos o Triángulo do lume, e outorgamos nomes propios a canda seu dos lados, o comburente sería o osíxeno e a enerxía de iniciación da reacción o curtocircuíto, pero, quen sería o combustible? Os illamentos dos cabos e os materiais da canalización eléctrica? E cal sería o mecanismo polo que un fenómeno violento, iso si, pero necesariamente moi breve, da orde dos milisegundos por mor da actuación das proteccións, consegue mudar unha cantidade abondo de material de estado sólido a estado gas? A non esquecer que o combustible ten que estar en estado gasoso para poderse combinar co comburente e, o que chamamos Triángulo do lume é na realidade un tetraedro no que a cuarta cara expresa a posibilidade de que a reacción de oxidación se poida manter no tempo.

A estas alturas da lectura, comezamos a pensar que hai certas posibilidades de que sexa certo aquilo de que a teoría do curtocircuíto nono explica todo, máis para chegares ao coñecemento dos mecanismos polos que unha instalación eléctrica pode orixinar un lume e, sobre todo, das formas de o empecer, necesitamos un pouco máis de espazo. Polo que, se vos presta, deixámolo por hoxe e coma se isto fora unha novela de misterio poñemos aquí o

(Continuará …)