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Cálculos de corriente de cortocircuito
Que tipos de Icc se deben calcular?
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Icc máxima
Icc mínima
Para que se calcula la Icc máxima?
Para determinar la capacidad de ruptura y el poder de cierre de los interruptores
automáticos y los esfuerzos electrodinámicos en barras y conductores.
Donde se calcula la Icc máxima?
Se debe calcular en todos los tableros y sobre todo al inicio de la instalación.
Para que se calcula la Icc mínima?
La Icc mínima se calcula para determinar que el dispositivo de protección abra en un
tiempo menor que el tiempo máximo tolerado por un conductor en cortocircuito.
Puede ocurrir que en circuitos de gran longitud la Icc sea muy baja
Esto genera desprotección del circuito!
En los casos en que se emplean dispositivos de sobreintensidad para la protección de
contactos indirectos (esquema T-N) puede ser insuficiente para disparar la protección.
Esto genera falta de protección a las personas!
Donde se calcula la Icc mínima?
En todos los circuitos en el punto del circuito más alejado de la protección
Métodos de cálculo:
Método de las impedancias:
Permite calcular las corrientes de defecto en cualquier punto de la instalación con una
exactitud aceptable. Se deben conocer todas las impedancias del lazo de falla, Z fuente, Z
conductores y se deben conocer las resistencias y reactancias de cada elemento.
La Icc se determina aplicando la ley de ohm de acuerdo a los siguientes esquemas.
El cálculo de la corriente de cortocircuito se basa en la determinación de la impedancia Zcc,
que es la impedancia equivalente a todas las impedancias (desde la fuente hasta el circuito)
recorridas por la Icc
siendo:
R = suma de todas las resistencias en serie,
X = suma de todas las reactancias en serie.
Se considera normalmente que el defecto trifásico es el que provoca las corrientes más
elevadas. En efecto, la corriente de defecto, en el esquema equivalente a un sistema
polifásico, sólo está limitada por la impedancia de una fase bajo la tensión simple o de fase
de la red. El cálculo de Icc 3 es pues indispensable para elegir los materiales (intensidades y
esfuerzos electrodinámicos)
Método de Composición o Simplificado
Se obtiene razonable precisión, permite calcular la Icc máxima en un punto del circuito,
conociendo la Z (impedancia) del circuito y la Icc0 en el origen del circuito (no se conocen
los parámetros de la red)
Se aplica en general a instalaciones alimentadas desde la red pública de B.T. o de
transformadores de hasta 1000 kVA.
El criterio aplicado consiste en suponer iguales los coseno fí en el origen y en la falla, ello
implica que las Z se suman en forma aritmética y no vectorial.
Método Convencional:
Método válido para calcular la Icc mínima en circuitos terminales lejos de la alimentación,
en el extremo de un circuito, y para calcular la longitud máxima del circuito para que pueda
ser protegido contra cortocircuitos.
Hasta que valor se puede llevar la protección contra cortocircuitos mediante los dispositivos
correspondientes?
El valor máximo de la protección es aquel que se dispara u opera con un corto en el punto
mas alejado de dispositivo
Para el cálculo de la longitud máxima del circuito para que pueda ser protegido contra el
cortocircuito, se aceptan las siguientes hipótesis simplificativas:
 Como la Z del lado de la fuente (aguas arriba) del circuito no se conoce, se
considera que la tensión nominal cae al 80 % de la Uo (eso significa que la Z de
alimentación es del 20 % de la Z total del recorrido de la Icc: factor 0,8)
 Se toma la R de 20 ºC y se la incrementa en un porcentaje para tomar en cuenta el
calentamiento de los conductores en el momento del cortocircuito.
 Se desprecia la reactancia de los conductores de hasta 95 mm2.
Se debe calcular la longitud máxima del circuito que se desea proteger contra cortocircuitos
y que permita el disparo o actuación del dispositivo de protección, es decir, se debe conocer
la Icc entre un conductor de fase y el N (para circuitos monofásicos) o entre dos
conductores de línea (para circuitos trifásicos) en el punto mas alejado del circuito o sea la
Icc mínima.
Generalidades
Datos necesarios para dimensionar una instalación eléctrica
 Cargas permanentes y nominales de servicio.
 Sobrecorrientes causadas por los cortocircuitos
Definiciones
1. Sobrecorriente / Sobreintensidad
Es toda corriente eléctrica superior a la corriente asignada o nominal In.
Para el caso de los conductores, el valor asignado es la corriente admisible en forma
permanente, Iz.
2. Sobrecarga
La sobrecarga se da en condiciones de funcionamiento de un circuito eléctricamente sano o
sin defecto, y que provoca una sobreintensidad.
Una sobrecarga puede causar daños si se mantiene durante un tiempo suficiente.
3. Corriente de sobrecarga
Sobreintensidad que se produce en un circuito eléctrico que no es causada por un
cortocircuito ni por una falla a tierra.
4. Cortocircuito
Camino conductor accidental o intencional entre dos o mas partes conductoras, forzando a
que la diferencia de potencial eléctrica entre esas partes conductoras sea igual a cero o muy
cercana a cero.
En general ocurre un fuerte incremento del valor de la corriente en un muy corto tiempo
Mecanismos de protección de las sobrecorrientes
La protección se efectúa con dispositivos de protección contra sobrecorrientes, siendo su
función interrumpir la sobreintensidad antes que la misma provoque:

Calentamientos excesivos en:
o Aislaciones
o Conexiones
o Terminales
o Ambiente

Efectos electrodinámicos en:
o Aislaciones
o Barras
o Aisladores
En general el dispositivo debe cumplir las siguientes reglas
1. El poder de corte del aparato debe ser al menos igual a la corriente máxima de
cortocircuito que se supone en el punto de instalación.
2. El tiempo de corte, para un cortocircuito que se produzca en cualquier punto de la
instalación, no debe ser superior al tiempo que hace aumentar la temperatura de los
conductores hasta su valor máximo admisible.
Los efectos electrodinámicos son proporcionales al cuadrado de la corriente de
cortocircuito (~I2).
Se considera el valor del pico de la onda de corriente
La energía acumulada en las reactancias se disipa en el cortocircuito cuándo la tensión pasa
por cero:
Ipico máx = k . 2. Icc
Icc = valor eficaz de la corriente de CC
k = función de (R/X) cuándo se desconoce k = 1.8
k = 2 en el hipotético caso de R = 0
El objetivo del estudio de cortocircuito es calcular el valor máximo de la corriente y su
comportamiento durante el mismo. Esto permite determinar el valor de la corriente que
debe interrumpirse y conocer el esfuerzo al que son sometidos los equipos durante el
tiempo que transcurre desde que se presenta la falla hasta que se interrumpe la circulación
de corriente.
Evaluación del cortocircuito:
1. En el origen de la instalación
2. En el resto de la instalación
Método a emplear depende de:



Importancia de la instalación
Datos disponibles
Tipo de comprobación
La norma IEC 60909 define y presenta un procedimiento, que permite un cálculo
relativamente simple y que se fundamenta en la teoría de las componentes simétricas.
Se aplica a redes eléctricas con una tensión de servicio que sea inferior a 230 kV.
Desarrolla el cálculo de las corrientes de cortocircuito máximas y mínimas. Las primeras,
las máximas, permiten determinar las características que hay que asignar a los materiales
eléctricos. Las segundas, las mínimas, son necesarias para ajustar el calibre de las
protecciones de sobreintensidad.
Esta norma se completa, para su aplicación sobre redes BT, con la guía IEC 60781.
Procedimiento
1– Cálculo de la tensión equivalente en el punto de defecto, igual a: Ueq= c.Un/ 3 .
Se introduce un factor "c" de la tensión porque es necesario para tener en cuenta:
 las variaciones de tensión en el espacio y en el tiempo,
 los cambios eventuales en las conexiones de los transformadores,
 el comportamiento subtransitorio de los alternadores y de los motores.
Según los cálculos a efectuar y los márgenes de tensión considerados, los valores
normativos de este factor de tensión están indicados en la tabla siguiente:
Tensión nominal
Un
BT
230 - 400 V
Otros
AT
1 a 230 kV
Factor de tensión c para el cálculo de:
Icc máx.
Icc mín.
1
1,05
0,95
1
1,1
1
2– Determinación y suma de las impedancias equivalentes aguas arriba del punto de
defecto.
3– Cálculo de la corriente de cortocircuito inicial
Ik” = c. Un / (3.Zk)
Zk: impedancia de cortocircuito en el punto del defecto con Zk = Rk2 + Xk2 ,
Donde Rk es la suma de las resistencia de una fase conectadas en serie,
Xk es la suma de las reactancias de una fase conectadas en serie
4– A partir del valor de Icc (Ik''), se calculan otras magnitudes como Icc de cresta.
El valor de cresta Ip de la corriente de cortocircuito, en las redes no malladas, puede
calcularse, cualquiera que sea la naturaleza del defecto, a partir de la fórmula:
Ip = K. 2 Ik’’
donde:
Ik’’= corriente de cortocircuito inicial,
K = factor, función de la relación R/X del circuito
Protección contra las corrientes de cortocircuito
Todo dispositivo que asegure la protección contra los cortocircuitos, debe responder a las
dos condiciones siguientes:
a) Regla del poder de corte
PdCcc ≥ Ik”
b) Regla del tiempo de corte
Toda corriente causada por un cortocircuito que ocurra en cualquier punto del circuito, debe
ser interrumpida en un tiempo tal, que no exceda de aquél que lleva al conductor a su
temperatura límite admisible.
Para los cortocircuitos de duración de entre 0,1 s hasta 5 s, el tiempo t, en el cual una
corriente dada de cortocircuito llevará la temperatura del conductor desde su temperatura
máxima admisible en servicio normal, hasta su temperatura límite admisible en
cortocircuito, podrá ser calculado aproximadamente por la siguiente expresión:
√𝑡 ≥
𝑘.𝑆
𝐼
t = tiempo de desconexión en seg. (válido entre 0,1 y 5 seg.)
S = sección del conductor en mm2
I = Intensidad de la corriennte de C.C. en (A) valor eficáz.
k = factor que toma en cuenta resistividad, coeficiente de temperature, etc. del conductor
Para cortocircuitos de muy corta duración ( < 0,1 s), donde la asimetría de la corriente es
importante, y para los dispositivos de protección limitadores de la energía pasante, la
fórmula anterior no es aplicable y en esos casos se debe verificar que (k2S2)debe ser mayor
que el valor de la energía específica (I2t), integral de Joule para la duración del cortocircuito
en A2s, que deja pasar el dispositivo de protección, dado por el fabricante del dispositivo:
K2S2 > = (I2t)
Protección de los circuitos frente a las corrientes de cortocircuito máximas
Para garantizar la protección de los conductores, sean de circuitos seccionales o de circuitos
terminales, se deberá cumplir alguna de las siguientes condiciones, dadas en función del
elemento de protección seleccionado:
1) Utilizando dispositivos limitadores de la corriente de cortocircuito, o con tiempos de
apertura inferiores a 0,1 s
“La protección de los conductores queda asegurada si se cumple la siguiente expresión” :
K2.S2 ≥ I2.t
I2.t = máxima energía específica pasante aguas abajo del dispositivo de
protección. Dato no es calculable, valor garantizado por el fabricante.
K = característica del cable, de tablas
S = sección del conductor en mm2
2) Utilizando dispositivos con tiempos de apertura de 0,1 s y mayores, hasta 5 s.
Se considera protegido al conductor cuya sección nominal cumpla con la siguiente
expresión:
𝑆≥
𝐼. √𝑡
𝑘