ES2205796T3 - Procedimiento de corte del suministro electrico en caso de peligro, y sistema de seguridad asociado. - Google Patents

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).