¿Pueden los armónicos hacer disparar tu diferencial?

Circutor | 25 de mayo de 2022

En el siguiente video comprobaremos, en pocos minutos, si es cierto el mito de que los armónicos son los culpables de disparos intempestivos de los interruptores diferenciales de tu instalación. Hemos preparado dos pruebas para ver el comportamiento real de un diferencial y experimentar qué sucede con los niveles de fuga en función de los armónicos presentes en la red.

En la primera prueba que realizamos descubriremos si los armónicos de corriente presentes en una instalación eléctrica pueden hacer disparar la protección diferencial

¿La circulación de armónicos de corriente pueden hacer disparar mi protección diferencial?

Con esta prueba queremos desmontar el mito de que los armónicos de corriente, per se, provocan disparos en la protección diferencial de las instalaciones.

El dispositivo de protección diferencial dispara al detectar una fuga de corriente derivada a tierra, en función de su calibre. Los interruptores diferenciales funcionan detectando la diferencia de corriente circulante entre los conductores activos (fases) y el neutro de la instalación. Por este motivo, la correcta instalación de un diferencial pasa realizar una suma vectorial entre la corriente de fase/fases y la del neutro. Si el resultado de esta suma es cero, significará que no existe ninguna fuga de corriente derivada a tierra. Sin embargo, si la suma no es igual a cero, significa que no toda la corriente circulante por la fase/fases es anulada en el conductor de neutro, lo que implica una pérdida o fuga de corriente hacia tierra.

Por lo tanto, la presencia de armónicos de corriente en una instalación es generada por las cargas conectadas y el efecto que pueden provocar es un aumento de la corriente circulante por los conductores. La suma vectorial de esta corriente fundamental + armónica quedará anulada entre las fases y el neutro, a menos que exista una derivación a tierra.

Por este motivo podemos asegurar que la circulación de armónicos de corriente no provoca directamente un aumento de la fuga o un mal funcionamiento de la protección diferencial.

Sin embargo, esta afirmación no es del todo cierta si tenemos en cuenta un pequeño matiz, que detallaremos en la segunda prueba real. Normalmente, la presencia de armónicos de corriente provoca un aumento directo de los armónicos de tensión y como veremos en la segunda prueba, estos últimos sí que provocan un aumento de la corriente de fuga, siempre que existan filtros EMI instalados. Esta causa/efecto sí que puede hacer disparar la protección diferencial siempre que no esté bien seleccionada o ajustada.

A pesar de que en el vídeo hablamos de los efectos de los armónicos de corriente sobre la protección diferencial, no podemos obviar el efecto que estos pueden provocar sobre la protección magneto-térmica. La presencia de armónicos de corriente provoca que la corriente real (RMS) que circula por los conductores aumente ya que la corriente final es el resultado de la suma cuadrática de la corriente a 50 Hz junto con la corriente armónica. Este hecho, que a veces obviamos, puede hacer disparar la protección magneto-térmica si esta está ajustada muy al límite con la corriente circulante a 50 Hz.

¿Los armónicos de tensión pueden hacer disparar mi protección diferencial?

En esta segunda parte del video veremos cómo la presencia de armónicos de tensión puede aumentar el nivel de fuga a tierra siempre y cuando existan filtros EMI en la instalación.

Equipos muy habituales en la industria como variadores de velocidad, necesitan la instalación de filtros EMI para suprimir las interferencias conducidas en la red, cumpliendo con la actual normativa vigente. El uso de este tipo de dispositivos nos ayuda a evitar estas interferencias en la red, pero, sin embargo, añaden una problemática en la instalación: fugas de corriente a tierra.

Para el correcto funcionamiento de los filtros EMI, estos disponen de condensadores conectados entre fase y tierra de la instalación. Esto provoca que siempre que se alimente este fugue una corriente a tierra. Si hablamos del filtro asociado a un variador de velocidad, este fugará a tierra sólo con el hecho de estar alimentado, aunque el motor esté apagado.

filtro EMI

Fig1. Esquema eléctrico filtro EMI trifásico.

Por este motivo, siempre que la tensión de red aumente, ya sea por causa externa o interna debido a armónicos de tensión; recordemos que también se generan como causa/efecto de la presencia de armónicos de corriente generados por nuestras cargas; los filtros EMI aumentarán su fuga a tierra.

Este efecto puede provocar que la protección diferencial realice disparos intempestivos en función del nivel de las cargas conectadas en la instalación. Es decir, a más cargas conectadas que generen armónicos de corriente, más armónicos en tensión estarán presentes, que a su vez harán aumentar la fuga a tierra, pudiendo sobrepasar el límite de fuga a tierra para que dispare le protección diferencial parando una línea e incrementando los costes indirectos de la instalación.

¿Qué recomendaciones podemos seguir para evitar disparos intempestivos?

  • 1er consejo: Disponer de un diferencial capaz de mostrar el nivel de fuga a tierra por pantalla e indicar el nivel de fuga en el momento del disparo.
  • 2º consejo:  Ajustar correctamente la sensibilidad del diferencial. El diferencial tiene que estar ajustado por encima de la fuga natural de la instalación, aconsejamos por experiencia en campo que el ajuste sea cercano a unas 10 veces el nivel de fuga natural, con tiempos de disparo lo más cortos posibles.
  • 3er consejo: Instalar un diferencial por cada variador de velocidad o utilizar un solo filtro EMI para varios variadores.
  • 4º consejo: Teniendo en cuenta que los armónicos de tensión vendrán provocados de manera habitual por la circulación de corrientes armónicas generadas por las cargas conectadas, recomendamos la posibilidad de reducir la circulación de estas corrientes armónicas, mejorando la calidad de red de la instalación, mediante el uso de filtros activos y evitar el aumento de fugas de corriente a tierra en los filtros EMI.

ESCRITO POR CIRCUTOR

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