ADIÓS A LA LUZ…
EL PROBLEMA
El diferencial salta cuando le da la gana, no tiene que estar nada conectado,me preocupa que a la vuelta del fin de semana o después de vacaciones salte y me encuentre la nevera con todo estropeado y encima oliendo mal… tendremos que buscar una solución.
También en oficinas con mucha electrónica, sucede igual…
LAS CAUSAS
En primer lugar hay que conocer que las instalaciones eléctricas disponen de dos protecciones:
1-El interruptor magnetotérmico, que es el que salta por exceso de consumo. También salta al realizar un cortocircuito. Es el equivalente de los «plomos» antiguos.
2-El interruptor diferencial, que es el que se dispara por derivaciones a masa. Esta segunda protección está pensada como mecanismo de protección contra electrocuciones para las personas. Todos los interruptores diferenciales están tarados para un salto a los 30 miliamperios, que es el valor mínimo de corriente que ya se considera peligrosa para el cuerpo humano.
Veamos cómo funciona el interruptor diferencial:
En la figura se observa que la corriente alterna circula entre la fase y el neutro, la misma intensidad debe entrar que salir por el circuito. El interruptor diferencial lleva una bobina con un núcleo de un material magnético de alta coercitividad, por cuyo interior circulan la fase y el neutro. La suma vectorial de la corriente entrante más la saliente de la bobina debe dar cero de resultante. Si por alguna razón en el circuito protegido alguien tocase un cable y se produjese una derivación a tierra (por ejemplo a través del cuerpo de una persona), de más de 30 miliamperios, la resultante de la suma vectorial de la corriente de entrada y salida sería distinta, pues hay una pequeña componente de intensidad que no vuelve y por tanto no circula por el núcleo del toroide. En este caso se induciría una corriente en la bobina que crea un campo magnético en el imán que se opone al propio del imán permanente que sujeta la armadura. Cuando la intensidad del imán permanente es disminuida lo suficiente para que se suelte la armadura, ésta desenclava mecánicamente el interruptor bipolar cortando la corriente de una forma casi instantánea.
A NOSOTROS SE NOS DISPARAN LOS DIFERENCIALES POR DOS RAZONES:
Primera: Los PC’S están construidos de tal forma que sus fuentes de alimentación son conmutadas, funcionan de tal manera que primero rectifican la corriente alterna y luego la ondulan (la vuelven a convertir en alterna) a una mayor frecuencia. El objeto de elevarla de frecuencia es poder transformarla, reducirla en tensión, con transformadores de núcleo magnético más pequeño y por tanto menos pesados, voluminosos y caros. Una vez transformada la rectifican y la hacen contínua para alimentar a los circuitos electrónicos internos. El proceso de ondulación hace que dentro de la fuente se obtengan componentes de frecuencias elevadas (comparadas con los 50 hertzios de la red). Parte de estas señales alternas podrían ser inyectadas en la red eléctrica, lo que no permite la normativa actual. Para evitar esta inyección de alterna residual, de alta frecuencia los fabricantes de fuentes colocan un filtro en la entrada que las deriva a tierra, es decir, no salen a la fase y el neutro pero salen por el cable de tierra. Lo que provoca un desequilibrio diferencial. Existe, además, un efecto acumulativo debido a las pérdidas que se producen en el filtrado de la corriente pulsante para convertirla en continua, este circuito también produce pequeñas derivaciones a tierra (ver figura siguiente).
El conjunto de estos dos fenómenos hace que los Ordenadores Personales actuales creen derivaciones permanentes de alterna, a tierra, de entre 0,5 a 1,6 miliamperios eficaces (en el laboratorio de comunicaciones he medido alguno con 1,7 miliamperios de pérdidas). Si estos 1,5 miliamperios van a tierra, significa que no vuelven por el retorno del diferencial, por tanto están creando una pequeña corriente que presensibiliza el disparo de éste. Los fabricantes de diferenciales dicen, que cuando la corriente diferencial es del orden del 30% del valor nominal de disparo (30 mA) el diferencial se presensibiliza de tal forma que una pequeña perturbación posterior (por ejemplo un pulso de tensión producido por el arranque de otras máquinas, no necesariamente próximas entre sí a las anteriores) puede hacer que se produzca un disparo fortuito. Si hacemos cuentas veremos que con 6 ordenadores que cuelgan de un mismo diferencial y que pierda cada uno de ellos 1,5 mA tendremos 9 mA totales de pérdidas que está muy próximo al 30% de 30 mA.
Dependiendo del reparto de cargas entre las tres fases, las pérdidas por fugas sufren un proceso de suma vectorial que hace que en algunos casos se puedan anular y en otros se sumen entre sí, haciendo casi imposible la predicción o determinación de un disparo del diferencial por estas causas (algunas veces con tres ordenadores salta y otras veces con catorce no).
Por tanto, parece lógico, que a más ordenadores encendidos habrá más probabilidad de que se den las condiciones para que se produzca un disparo fortuito.
Todo esto tiene unos márgenes de tolerancia tales que los fabricantes garantizan que los diferenciales se disparen siempre antes de los 30 mA y nunca después. Como son sistemas electromecánicos es muy difícil realizar un ajuste fino del valor del disparo; en todo caso un diferencial instalado puede dispararse, por ejemplo a los 28 mA, otro de la misma serie a los 22 mA, y otro a los 20 mA, ninguno a más de 30 mA.
Pero eso no es todo, hay otra razón:
Segunda: Para explicar otras causas veamos la figura siguiente:
Supongamos que en algún sitio alguien está consumiendo mucha energía eléctrica, en un momento determinado (un laboratorio tiene muchos ordenadores encendidos -0,5 amperios por ordenador- 10 ordenadores hacen 5 Amperios; además estamos en un entorno eléctrico que pertenece a un polígono industrial con mucha maquinaria, motores eléctricos, iluminación fluorescente…etc). Si se le produce un corte brusco de alimentación a ese supuesto consumidor de corriente eléctrica, por efecto inductivo de las líneas de alimentación, se generará una sobretensión, un pico de tensión de duración muy corta, que se propaga y es derivado a tierra en forma de corriente por las capacidades de las fuentes de alimentación de los PC’S y por las capacidades distribuidas entre las líneas de fase y neutro y tierra. El efecto es un posible disparo fortuito de un diferencial sin causa aparente, o lo denominado disparo por simpatía: salta el diferencial del laboratorio A y arrastra en su salto al del laboratorio B.
E) LA SOLUCIÓN
Para evitar los saltos por las razones enunciadas en el apartado a) En los casos en que sea posible será necesario recablear para añadir más circuitos, cada uno con su diferencial, facilitando que no pueda haber más de seis simultáneos al mismo diferencial.
Pero la medida anterior no evitará los disparos imprevistos por pulsos de sobretensión debidos a disparos por simpatía de otros diferenciales, transitorios…etc. Lo ideal para evitar este tipo de disparos sería disponer de un diferencial que fuese capaz de discriminar los pulsos fortuitos de las causas más duraderas antes de provocar su propio disparo. Este tipo de diferenciales existe en el mercado, se denominan diferenciales superinmunizados y no disparan por transitorios ni presentan el temido efecto de disparo por simpatía. En la figura siguiente se puede ver el esquema de un diferencial superinmunizado, donde se han añadido dos bloques respecto a los que tiene el diferencial clásico. En los diferenciales convencionales, el relé de disparo recibe señal eléctrica desde el toroidal de forma continua, con los posibles problemas de disparos intempestivos o de riesgo de bloqueo que ello comporta. En los superinmunizados solo llegará señal al relé en el caso de que la totalidad de los filtros que se intercalan autoricen el disparo. La gestión final del disparo la efectúa el circuito de verificación y disparo.
Desde el día , en que se puso operativa la prueba piloto no se ha producido ningún disparo. Ha habido días en los que han estado disparando diferenciales convencionales, colocados físicamente al lado de los superinmunizados, y no ha disparado ningún inmunizado.
F) SUGERENCIAS DE SOLUCIONES O MEDIDAS A TOMAR:
A la vista de los resultados obtenidos parece que hemos encontrado la solución a los disparos fortuitos de los diferenciales. Se sugiere una línea de actuación en dos etapas o fases:
1ª).- Solo por el hecho de cambiar todos los diferenciales convencionales actuales por superinmunizados se evitarían el 98% de los disparos que ahora se producen. Por tanto se sugiere esta acción como medida inmediata, relativamente poco costosa y que proporcionará un remanso de tranquilidad en el personal. Se sugiere que se empiece la sustitución por aquellos sitios más problemáticos, bien en el número de disparos o bien en el número de equipos a los que se da servicio.
Esta etapa se ha de considerar transitoria pues la solución definitiva se alcanzaría en la segunda fase.
2ª).- Se ha de acometer con tiempo, paulatinamente pero sin pausa, un recableado general , instalando líneas de alimentación exclusivas para ordenadores, protegidas con diferenciales superinmunizados y en las cuales no se conecten nunca más de ocho equipos.
