ES2205796T3 - Procedimiento de corte del suministro electrico en caso de peligro, y sistema de seguridad asociado. - Google Patents
Procedimiento de corte del suministro electrico en caso de peligro, y sistema de seguridad asociado.Info
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Abstract
Un método para interrumpir el suministro de corriente de la red en una situación peligrosa, utilizando al menos un detector de humo, tal como una alarma de incendios (1) o un detector de entorno similar, para emitir una señal, tal como un impulso, cuando las condiciones circundantes cambian y sobrepasan los límites preestablecidos, y un relé (2) o un interruptor similar conectado al mismo, que pasa a un estado de conducción mediante una señal procedente del detector de humo, caracterizado porque el relé (2) sirve para conectar eléctricamente el cable de tierra (PE) y el cable neutro (Nsr) de la red eléctrica, y luego, parte de la corriente de retorno es dirigida sobre la base de las resistencias internas de estos cables al cable de tierra (PE) y luego, en una situación normal, se producirá un desequilibrio en la corriente de suma cero entre el cable de fase (L1) y el cable neutro (Nsr), en el que el valor de esta corriente de suma distinta de cero sobrepasa un valor límite preestablecido, lo que se detecta y da lugar a la interrupción del suministro de corriente.
Description
Procedimiento de corte del suministro eléctrico
en caso de peligro, y sistema de seguridad asociado.
La invención se refiere a un método como el
definido en el preámbulo de la reivindicación 1 para interrumpir el
suministro de corriente de la red en una situación peligrosa. Tales
situaciones son, por ejemplo, la declaración de un incendio, una
fuga de gas, un incremento o un descenso repentino de
temperatura.
La invención también se refiere a una disposición
de seguridad para llevar a cabo el método tal como se define en el
preámbulo de la reivindicación 2.
El documento de técnica anterior
FR-A-2643195 describe un disyuntor
de corriente diferencial automático accionado por un sensor que
detecta un estado de funcionamiento anormal con el fin de
desconectar el suministro de energía antes de que se produzca un
fallo de corriente diferencial.
La Solicitud de Patente DK 293/93 ha descrito un
interruptor de seguridad que, en caso de alarma, genera una
corriente adecuada que pasa a través de un relé de corriente de
defecto, en base al cual el suministro de corriente se interrumpe
completamente en el cuadro de distribución principal. Un interruptor
de seguridad previene accidentes graves, como una explosión de gas
tras una fuga de gas o la declaración de un incendio originado por
un aparato eléctrico. El interruptor de seguridad comprende un
detector, como puede ser un detector de gas, para detectar las
emisiones de gas, y un relé, en el que los terminales del
interruptor controlado están conectados a la tensión de la red por
un lado y a través de una resistencia al terminal de tierra por
otro lado. El interruptor de seguridad está conectado a un enchufe.
Cuando el detector detecta una situación de riesgo, como es una fuga
de gas en el entorno, envía un impulso al relé, el cual, a su vez,
conecta el interruptor a tierra a través de la resistencia de la
tensión de la red eléctrica. Así el relé de corriente de defecto
situado antes de los bloques portafusibles de un cuadro de
distribución de bloques detecta la poca corriente suministrada a
tierra y, en consecuencia, el suministro de corriente queda
interrumpido desde el cuadro de distribución principal en
adelante.
El interruptor de seguridad de la técnica
anterior descrito por la solicitud de patente danesa presenta el
inconveniente de que la tensión de funcionamiento es derivada a
tierra a través del relé y la resistencia. Esta disposición requiere
un diseño meticuloso de los dispositivos y componentes seguros, ya
que en una situación de riesgo la propia tensión de funcionamiento
es derivada a tierra a través de la resistencia, p.ej. un radiador
térmico o cualquier otro punto de tierra no fiable en términos de
instalaciones eléctricas.
El interruptor de seguridad citado también tiene
el inconveniente de estar conectado a un enchufe. Dicho dispositivo
de seguridad no es fiable en términos de instalación, puesto que
cualquiera que se encuentre en la habitación puede desconectar este
dispositivo de seguridad sin darse cuenta y sin ninguna herramienta
como una operación normal y luego olvidarse de volver a conectarlo,
por lo que se pierde el efecto de protección durante un período de
tiempo indeterminado.
El interruptor de seguridad de la técnica
anterior tiene además el inconveniente de que todo el cuadro de
distribución principal está protegido mediante una sola protección
de corriente de defecto. Observamos que varios dispositivos se
conectan al cuadro de distribución principal, como por ejemplo una o
más estufas, radiadores eléctricos, depósitos de agua caliente,
etc. Estos dispositivos generan pequeñas corrientes de fuga incluso
en condiciones normales y, cuando se suman, dichas corrientes de
fuga desconectan frecuentemente la protección de corriente de
defecto común sin motivo.
El propósito de la invención es subsanar las
deficiencias relacionadas con el interruptor de seguridad descrito
anteriormente. Otro propósito de la invención es proporcionar un
nuevo método para interrumpir el suministro de corriente de la red
en una situación de riesgo y la disposición de seguridad
relacionada.
El método de acuerdo con la invención se
caracteriza por las características definidas en la reivindicación
1. La disposición de seguridad de la invención, a su vez, se
caracteriza por las características definidas en la reivindicación
3. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones
preferidas de la invención.
El método de la invención para interrumpir el
suministro de corriente de la red en una situación de riesgo
utiliza un detector de humo, tal como una alarma de incendios o un
detector de entorno similar, para emitir una señal, tal como un
impulso, cuando las condiciones circundantes cambien y sobrepasen
los límites preestablecidos, y un relé o un interruptor similar
conectado al mismo, que pasan a un estado de conducción mediante una
señal procedente del detector de humo. De acuerdo con la invención,
el relé sirve para conectar eléctricamente el cable de tierra y el
cable neutro de la red y, luego, parte de la corriente de retorno es
dirigida al cable de tierra sobre la base de las resistencias
internas de estos cables, y en una situación normal surgirá
entonces una situación de desequilibrio en la corriente de suma cero
entre los cables de fase y neutro en la que el valor de esta
corriente de suma distinta de cero sobrepasa el valor límite
preestablecido, lo que se detecta y da lugar a la interrupción del
suministro de corriente.
Las resistencias internas del cable de tierra y
del cable neutro son casi iguales, y por tanto cerca del 50% de la
corriente de retorno se dirige al cable de tierra cuando estos
cables están conectados mediante el relé. Normalmente no pasa
corriente entre los cables de fase y los cables neutros y ahora la
conexión de éstos supondrá un desequilibrio en la corriente de suma
que solía ser cero. Cuando el valor de la corriente de suma
distinta de cero supere el valor de la corriente de excitación del
interruptor de seguridad de corriente de defecto que protege el
bloque eléctrico, el interruptor de seguridad de corriente de
defecto se accionará inmediatamente y el suministro de corriente
quedará así interrumpido.
En este contexto, un detector de entorno
significa un detector que reacciona a un cambio específico
predeterminado, como es un cambio en la concentración de gas,
temperatura o radiación, en las proximidades inmediatas del
detector. El detector es, por ejemplo, un detector de humo, como
pueden ser una o más alarmas de incendios cableadas al mismo relé, o
un detector de temperatura, un detector de radiación o
similares.
El beneficio de la invención es que la
interrupción del suministro de corriente de la red en una situación
de riesgo puede realizarse hasta el punto deseado en un edificio,
por ejemplo, y lo que es más, mediante operaciones de métodos
simples. La red es una red común o una pequeña red eléctrica cerrada
con un número limitado de cargas potenciales.
La invención presenta además la ventaja de que la
propia disposición de seguridad puede implantarse empleando
componentes y dispositivos existentes, comercialmente disponibles y
aceptados mundialmente.
La invención también tiene la ventaja de que
especialmente los incendios de apartamentos provocados por aparatos
eléctricos, pueden reducirse notablemente mediante el método y la
disposición de seguridad de la invención.
La invención presenta la ventaja de una
implantación sencilla y de fiabilidad. La disposición de seguridad
de la invención no requiere nuevos fusibles adicionales/dispositivos
de protección automática de cables ni, en la mayoría de los casos,
nuevo cableado entre el cuadro de bloques y por ejemplo el relé, lo
cual implicaría altos costes de mano de obra. Por contra, si se
emplean varias alarmas de incendios conectadas en paralelo, de
hecho requerirán cableado en el área de las distintas
habitaciones.
La invención tiene la gran ventaja de que el
desequilibrio de la corriente de suma se genera al dividir la
corriente de retorno existente, y no se requerirán componentes
adicionales, como resistencias o similares, para conectar la tensión
de funcionamiento a tierra, por ejemplo.
La invención también presenta la ventaja de una
reinstalación fiable por un contratista eléctrico en conjunción con
operaciones de reparaciones eléctricas normales también en
apartamentos existentes o lugares similares. Además, la directiva de
la UE en vigor desde 1999 requerirá una alarma de incendios
obligatoria en los nuevos apartamentos y, por tanto, la disposición
de seguridad basada en la invención puede incluirse de manera
ventajosa y económica en el contrato eléctrico desde el principio,
con el fin de sustituir una alarma de incendios existente accionada
por baterías.
La invención también presenta la ventaja de que
el suministro de corriente puede interrumpirse en una situación de
riesgo en un área restringida, como es una parte específica de una
habitación o incluso una sola habitación. De este modo, un incendio
en un apartamento que se origine, por ejemplo, por un aparato
eléctrico como un televisor puede prevenirse enseguida de manera
eficaz una vez que se haya formado una pequeña cantidad de humo en
la habitación que se ha de controlar, como por ejemplo locales
comunes de apartamentos celulares y locales de servicio. En el otro
extremo, el nivel de protección seleccionado puede incluir la
interrupción de la tensión de un cuadro de distribución que
suministra a los bloques eléctricos de una unidad de habitaciones
deseada. En esta conjunción, la diferencia de la disposición de
seguridad de la invención comparada con el interruptor de seguridad
danés de la técnica anterior puede considerarse el uso de unidades
selectivas de corriente de defecto con una corriente de excitación
de 1A y 3A disponibles normalmente en el mercado, que pueden
conectarse para accionar interruptores existentes o interruptores
instalados en esta conexión. Para accionar estas unidades
selectivas de corriente de defecto, se emplean desconexiones
remotas disponibles como equipamiento extra y montadas en el cuadro
de distribución, las cuales, a su vez, son controladas de acuerdo
con la invención mediante un interruptor de seguridad de corriente
de defecto de 30mA sin retardo utilizado como protección de bloques
eléctricos únicos, generando el relé de la alarma de incendios de
la invención una corriente de suma suficientemente distinta de cero,
dando lugar así al procedimiento de accionamiento. Dicho sistema de
la invención para interrumpir el suministro de corriente a un
cuadro de distribución que se realiza selectivamente con pasos
intermedios constituye un proceso de desconexión más estable,
accionado en mayor medida por la detección del detector de entorno
original, que el interruptor de seguridad danés de la técnica
anterior.
La invención y sus otras ventajas serán descritas
con detalle más adelante haciendo referencia al dibujo adjunto, que
es una vista esquemática de una disposición de seguridad
relativamente limitada de la invención instalada en un
apartamento.
En este caso, la red comprende los cables de fase
L1, L2, L3, el cable neutro N y el cable de protección, es decir,
de tierra PE. El bloque eléctrico 5 ha sido conectado al cable de
fase L1 a través de un fusible 6 o similar. El bloque eléctrico 5
incluye apliques de luz 8, su interruptor de luz 8a y un número de
enchufes 9. La disposición de seguridad de acuerdo con la invención
ha sido conectada al bloque eléctrico 5.
La disposición de seguridad de la invención
comprende un detector de humo, como es una alarma de incendios 1, un
relé 2 y un interruptor de seguridad de corriente de defecto 7. La
alarma de incendios 1 está protegida con un acumulador o una
batería y es alimentada con corriente de la red y puede conectarse
directamente con el relé 2. La alarma de incendios 1 y el relé 2
están conectados entre sí con el cable de suministro de corriente
real L, el cable neutro Np y el cable de impulsos I. El relé 2
comprende una bobina de relé 3 y el propio interruptor relé 4, que
comprende el terminal central 4c del interruptor 4 y terminales de
contacto opcionales 4a, 4b. El terminal central 4c del interruptor
relé 4 y el segundo terminal opcional 4b han sido conectados al
cable neutro N_{sr} y al cable de tierra PE en consecuencia. El
primer terminal opcional 4a del interruptor relé 4 está libre; no
ha sido conectado en absoluto.
La alarma de incendios 1 y el relé 2 han sido
conectados al mismo bloque eléctrico 5 y, por tanto, están
protegidos por un fusible 6. El interruptor de seguridad de
corriente de defecto 7 incluido en la disposición de seguridad está
conectado entre el fusible 6 y el bloque eléctrico 5 de manera que
la tensión de alimentación de la red pasa desde el cable de fase L1
al bloque eléctrico 5 a través de los terminales 7a, 7b con el
cable neutro N fuera del bloque eléctrico 5 conectado al cable
neutro N_{sr} del bloque eléctrico 5 a través de los terminales
7c, 7d.
La alarma de incendios 1 protegida por baterías
puede ser de cualquier tipo conocido per se, como por
ejemplo un detector de humo basado en ionización accionado por la
tensión de la red y equipado con una protección mediante acumulador
comercializado con el nombre comercial de
BRK-Electronics Model 86 E. El relé 2 puede ser por
tanto un relé equipado con un amplificador fabricado por el mismo
fabricante de esta alarma de incendios 1. Varias alarmas de
incendios, hasta un máximo de 12 unidades, pueden conectarse a un
relé de manera provechosa.
El interruptor de seguridad de corriente de
defecto 7 es, como tal, un interruptor de seguridad conocido per
se. El interruptor de seguridad de corriente de defecto 7
funciona de acuerdo con el principio de la corriente de suma. En una
situación normal, la corriente de suma del cable de fase L1 y el
cable neutro N_{sr} es cero. En situaciones de fallo, la
corriente suma es distinta de cero. Cuando se produce un fallo en
el bloque eléctrico 5, parte de la corriente suministrada a través
del cable de fase L1 al bloque eléctrico, la corriente de defecto,
retornará a tierra, p.ej. a través del cable de tierra PE. Esto
provoca un desequilibrio de corriente. Si la corriente de defecto
supera un valor de la corriente de excitación predeterminado del
interruptor de seguridad de corriente de defecto 7, el interruptor
de seguridad de corriente de defecto 7 se accionará inmediatamente,
interrumpiendo el suministro de corriente desde el cable de fase L1
hasta el bloque eléctrico 5. Opcionalmente, el interruptor de
seguridad de corriente de defecto 7 puede emplearse para controlar
otro interruptor para interrumpir el suministro de corriente al
bloque eléctrico 5. Entonces, la estructura elegida para el
interruptor de seguridad de corriente de defecto 7 puede ser un
"bloque de corriente de defecto separado", que puede utilizarse
para controlar un interruptor de alta potencia del mismo fabricante
de dispositivos para interrumpir el suministro de corriente hasta la
parte controlada de la red. El valor de la corriente de excitación
del interruptor de seguridad de corriente de defecto 7 es p.ej. de
30 mA.
La disposición de seguridad funciona de la
siguiente manera. Cuando la alarma de incendios 1 detecta, por
ejemplo, humo en una habitación, envía un impulso al relé 2 y,
especialmente, a la bobina de control de relé 3. Esto dispara el
interruptor 4 de su posición de reposo A a su posición de
funcionamiento B. En la posición de funcionamiento B, el interruptor
4 está cerrado, es decir, los terminales 4c, 4b están
interconectados y el cable neutro N_{sr} y el cable de tierra PE
están interconectados. En la posición de reposo A, el interruptor 4
está abierto y el cable neutro N_{sr} y el cable de tierra PE no
están conectados eléctricamente entre sí. Debe advertirse que
ninguno de los cables mencionados N_{sr} y PE tiene una diferencia
de potencial significativa en comparación con la puesta a tierra
del sistema eléctrico. Por tanto, el funcionamiento del relé 2 no
provocará ninguna corriente de cortocircuito ni picos de corriente
en el bloque eléctrico 5, y tal pico, incluso siendo mínimo,
desconectaría o haría saltar el fusible 6 que protege el bloque
eléctrico. La conmutación del interruptor 4 a la posición de
funcionamiento B provoca que el cable neutro N y el cable de tierra
PE estén interconectados, y en base a las resistencias internas de
éstos, parte (normalmente el 50%) de la corriente de retorno del
bloque eléctrico se dirige al cable de tierra PE. Si esta parte de
la corriente de retorno supera la corriente de excitación del
interruptor de seguridad de corriente de defecto 7, p.ej. 30 mA, el
interruptor de seguridad de corriente de defecto 7 se activará,
interrumpiendo el suministro de corriente hasta el bloque eléctrico
5. Si el humo y el incendio se originan en un aparato eléctrico,
como puede ser un televisor, el suministro de corriente a este
aparato se interrumpirá. De este modo, el dispositivo eléctrico
será desconectado de la red nada más declararse el incendio y, por
tanto, todo el incendio será sofocado casi con toda seguridad desde
el principio.
Debe observarse que la alarma de incendios 1 está
equipada con una fuente de alimentación de reserva propia, como
puede ser un acumulador, y por tanto la alarma de incendios
continúa funcionando, avisando de una situación peligrosa con una
señal de alarma también después de que la tensión de la red haya
quedado interrumpida.
Con el fin de mantener preparada la disposición
de seguridad para funcionar de manera continua, el interruptor de
seguridad de corriente de defecto 7 requiere una pequeña carga de
base, que normalmente es de p.ej. 60 mA con una tensión de red de
230 VAC (tal como la tensión del conductor de fase L1). Expresada
como energía eléctrica, esta carga de base es de unos 15 W, siendo
las cargas eléctricas de esta clase de energía, entre otras cosas,
la incandescencia, es decir, la disponibilidad para funcionar, del
tubo de imagen de un televisor. Es posible asegurar una carga de
base continuamente predominante dotando al bloque eléctrico 5, tal
como a la caja de distribución o la caja de instrumentos de la
habitación que ha de protegerse, de una resistencia 10 firmemente
conectada. Esta resistencia 10 puede ser por ejemplo, una
resistencia térmica de 15 W, que puede realizarse mediante un cable
de calefacción autorregulable. Por otra parte, si no hay
funcionando ninguna carga eléctrica no habrá necesidad de accionar
la disposición de seguridad.
El interruptor de seguridad de corriente de
defecto 7 de la disposición de seguridad, que es preferiblemente un
interruptor fijado con un riel DIN, puede reinstalarse en una caja
de montaje dispuesta en el cuadro de distribución de bloques o en
sus proximidades inmediatas. Se emplea principalmente una caja de
montaje en conexión con cuadros de bloques portafusibles. Debe
advertirse que las nuevas instalaciones eléctricas no requieren
cableado adicional ni cableado entre la habitación protegida con
una alarma de incendios y el cuadro de distribución de bloques que
le proporciona suministro. En instalaciones eléctricas antiguas
(antes de 1985 en Finlandia), se incorporaba principalmente un cable
de tierra adicional (PEN) entre el suministro del cable de
corriente L1 o cables de inmersión de la habitación que había que
proteger y el cuadro de distribución de bloques de suministro. La
alarma de incendios 1 puede colocarse correctamente en la habitación
para protegerla desde un punto de vista técnico de incendio y se
requerirá nuevo cableado sólo desde la alarma de incendios hasta la
caja de distribución de la red más próxima a la habitación que
quiere protegerse.
La invención no se restringe solamente al ejemplo
de la realización anterior, pueden concebirse muchas variantes
dentro del ámbito de la idea de la invención definida por las
reivindicaciones.
Claims (5)
1. Un método para interrumpir el suministro de
corriente de la red en una situación peligrosa, utilizando al menos
un detector de humo, tal como una alarma de incendios (1) o un
detector de entorno similar, para emitir una señal, tal como un
impulso, cuando las condiciones circundantes cambian y sobrepasan
los límites preestablecidos, y un relé (2) o un interruptor similar
conectado al mismo, que pasa a un estado de conducción mediante una
señal procedente del detector de humo, caracterizado porque
el relé (2) sirve para conectar eléctricamente el cable de tierra
(PE) y el cable neutro (N_{sr}) de la red eléctrica, y luego,
parte de la corriente de retorno es dirigida sobre la base de las
resistencias internas de estos cables al cable de tierra (PE) y
luego, en una situación normal, se producirá un desequilibrio en la
corriente de suma cero entre el cable de fase (L1) y el cable neutro
(N_{sr}), en el que el valor de esta corriente de suma distinta
de cero sobrepasa un valor límite preestablecido, lo que se detecta
y da lugar a la interrupción del suministro de corriente.
2. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de
defecto es controlada en el bloque eléctrico (5) determinado por el
fusible (6) de la red al que la alarma de incendios (1) también ha
sido conectada, quedando interrumpido el suministro de corriente
hasta la parte de la red (5) protegida por este fusible (6) en una
situación de riesgo.
3. Una disposición de seguridad para interrumpir
el suministro de corriente de la red en una situación peligrosa,
que comprende un interruptor de seguridad de corriente de defecto 7,
al menos un detector de humo, tal como una alarma de incendios (1) o
un detector de entorno similar para enviar una señal, tal como un
impulso, cuando las condiciones circundantes cambian o sobrepasan
los límites preestablecidos, y un relé (2) o un interruptor similar
conectado al mismo, que comprende un interruptor relé (4) o un
interruptor similar que pasa a un estado de conducción, es decir, a
la posición de funcionamiento (B) mediante una señal procedente de
la alarma de incendios (1), caracterizada porque el
interruptor relé (4) incluido en el relé (2) ha sido dispuesto entre
el cable neutro (N_{sr}) y el cable de tierra (PE) de la red
eléctrica, el interruptor relé (4) cuando pasa a un estado de
conducción, es decir, a la posición de funcionamiento (B) da como
resultado que parte de la corriente de retorno es dirigida sobre la
base de las resistencias internas al cable de tierra (PE) y en una
situación normal se producirá un desequilibrio en la corriente de
suma cero del cable de fase (L1) y el cable neutro (N_{sr}), y
cuando el valor de esta corriente de suma distinta de cero
sobrepase el valor de la corriente de excitación del interruptor de
seguridad de corriente de defecto (7) se acciona el interruptor de
seguridad de corriente de defecto (7), interrumpiendo el suministro
de corriente.
4. Una instalación de seguridad como la
reivindicada en la reivindicación 3, caracterizada porque el
interruptor de seguridad de corriente de defecto (7) ha sido
dispuesto en conexión con el fusible (6) de la red determinando el
bloque eléctrico (5) al que la alarma de incendios (1) también ha
sido conectada, siendo interrumpido el suministro de corriente hasta
la parte de la red protegida por este fusible (6) en una situación
de riesgo.
5. Una instalación de seguridad como la
reivindicada en la reivindicación 4, caracterizada porque,
con el fin de mantener preparado el interruptor de seguridad de
corriente de defecto (7) para funcionar de manera continua, se ha
conectado firmemente una resistencia (10) preferentemente al bloque
eléctrico (5).
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