INCENDIOS EN LAS INSTALAICIONES ELECTRICAS
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Los incendios provocados por la electricidad en las instalaciones hoteleras pueden tener diversos orígenes.
Aparte de las deficiencias propias de los cables, elementos y equipos, que de por si pueden provocar incendios, entre los defectos propios de las instalaciones hay que prestar especial atención a:
Intensidad superior a la admisible en los cables
- Se produce si las protecciones no son adecuadas.
- Una protección adecuada desconecta el circuito.
- Incrementa la temperatura del conductor.
- Si supera los limites que es capaz de soportar el aislamiento, se produce un deterioro del mismo.
- Se reducen las propiedades de rigidez dieléctrica y resistencia de aislamiento, por lo que a través de ellos empieza a circular corriente.
- En principio pequeña
- A medida que va perdiendo propiedades cada vez mas elevada
- Alcanzado el nivel máximo soportable por aislamiento, se inicia el incendio.
Arcos eléctricos
- Se producen siempre que se conecta o desconecta un circuito.
- Hay un momento en que los contactos están muy próximos
- Se ioniza el aire
- Salta la chispa
- Genera calor
- Depende de la tensión y de la potencia del receptor conectado.
- El calor generado afecta al aislamiento del conductor y demás elementos aislantes en las proximidades de la conexión, reduciendo su rigidez dieléctrica y su resistencia de aislamiento.
- Alcanzado el nivel máximo soportable se produce incendio.
Conexiones flojas
- Las conexiones siempre deben realizarse utilizando elementos adecuados que garanticen la continuidad del circuito. Nunca es admisible ni reglamentario, por retorcimiento de los cables.
- Al ser atravesadas por la corriente eléctrica se calientan y dilatan.
- Cuando deja pasar la corriente eléctrica se enfrían y contraen.
- Si no existe el suficiente grado de apriete, no queda garantizada totalmente la continuidad del circuito, quedando pequeños espacios de aire.
- En estos espacios, al estar muy próximos, el aire se ioniza.
- Se produce un arco eléctrico.
- El calor que se genera es alto.
- Afecta a los cables y a los elementos de conexión.
- Alcanzado el nivel máximo aparece el incendio.
Cortocircuitos
- Los cortocircuitos se producen al unirse los conductores de dos cables.
- En ese momento la corriente no atraviesa el receptor, sino que circula entre los dos cables sin ninguna carga interpuesta entre ellos.
- Deja de existir la impedancia del receptor.
- La única impedancia existente en el circuito es la de los conductores y el transformador, que es muy pequeña.
- La intensidad es muy elevada.
- El cortocircuito se puede producir entre:
- Fases
- Fase y neutro
- Fase y tierra
- Si no se desconecta rápidamente mediante los elementos de protección, el fuego está garantizado.
Causas de cortocircuitos
- Accidental
- Se unen dos conductores
- Por deterioro del aislamiento
- El aislamiento pierde propiedades con el calor
- Si no desconectan los dispositivos de sobreintensidad, el aislamiento tiende a desaparecer.
- Disminuye la resistencia entre conductores.
- Se incrementa la intensidad.
- Acaba por desaparecer el aislamiento.
- Se unen los conductores
- Por la acción de algún roedor
- Al morder dos cables poniendo en contacto los conductores
Cuadros eléctricos
- En los cuadros eléctricos se dan prácticamente todos los supuestos.
- Hay una gran cantidad de cables.
- Están en contacto
- Se genera calor
- Debilita el aislamiento
- Hay una gran cantidad de conexiones.
- Están muy próximas
- Si alguna no está lo suficientemente apretada se genera calor por arcos eléctricos.
- Deterioro de aislamiento en los elementos de conexión y los terminales de los cables.
- Suciedad
- Al cuadro puede entrar polvo del recinto donde se ubica.
- Si está abierto como ocurre en algunos casos, la entrada de suciedad está garantizada.
- Se puede ver afectado por humedades.
- Estas humedades fijan el polvo a los elementos creando trazados conductores entre fases, fase y neutro y tierra.
- A través de esos puntos circula corriente que en base al grado de suciedad, pueden ser importantes, creando sobrecargas que debilitan los aislamiento y que finalmente pueden acabar en cortocircuitos.
- Insectos y roedores
- Si une dos conductores se produce un cortocircuito.
- Calor generado por la aparamenta eléctrica
- Los distintos elementos que forman un cuadro eléctrico, cableados, bornes, elementos de maniobra, elementos de protección, etc. etc. disipan calor.
- Si este calor es superior al admisible por los aislamientos se debilita su rigidez dieléctrica y su resistencia de aislamiento con las consecuencias indicadas anteriormente.
- Poder de corte de los automáticos
- Si el automático no está diseñado para el poder de corte requerido para un cortocircuito, se inicia un fuego que se propaga al resto del cuadro.
- Otros elementos generadores de calor
- Si en un mismo cuadro eléctrico se instala por ejemplo una batería de condensadores, se genera un calor adicional que se suma al propio del cuadro incrementando la temperatura. Si no se ha contemplado este incremento, disminuye la rigidez dieléctrica y resistencia de aislamiento.
- Soportes y fijaciones
- En cuadros con barras conductoras, se producen fuerzas de atracción y repulsión entre los embarrados. En caso de cortocircuito y debido a la intensidad circulante, estas fuerzas se magnifican pudiendo destruirlos si no disponen de las soportaciones adecuadas.
Conexiones de receptores
- En las instalaciones eléctricas existen multitud de tomas de corriente para la conexión de receptores como puede ser un secador de pelo, una plancha eléctrica, una nevera, un radiador, un ventilador, etc. etc.
- Siempre que un receptor se conecta o desconecta debe estar apagado su interruptor de forma que la conexión o desconexión manual se pueda realizar sin ninguna carga en el circuito.
- Posteriormente activa el interruptor.
- Al desconectar igualmente desconecta previamente con el interruptor,
- Indicar que el interruptor realiza esta conexión o desconexión a gran velocidad.
- No siempre se toman estas medidas. Y son muchas las veces que el interruptor del equipo está activado.
- En ese caso
- Al acercar la clavija del receptor a la base del enchufe se produce un arco eléctrico.
- Este arco genera calor, ese calentamiento afecta al material externo creando una capa exterior que puede apreciarse a simple vista debido a que se ennegrece como consecuencia del intenso calor soportado en conexiones y desconexiones.
- También se aprecia a veces en la conexión hembra del enchufe de pared.
- Esta capa creada por el calor generado puede dar lugar a pequeños arcos adicionales que la deterioran aun mas con el tiempo.
Suciedad en las bases de enchufe
En las bases de enchufe se acumula polvo y humedad.
Esta combinación puede crear un camino conductor entre las bornes que se intensifica al colocar la clavija de un receptor.
Al atravesar la corriente eléctrica el circuito creado por polvo y humedad puede dar origen a sobreintensidades que deterioran los elementos de conexión,
Holguras entre clavija de receptores y bases de enchufe.
La clavija de los receptores y la base de enchufe no puede tener ningún tipo de holgura.
Si la clavija que entra al enchufe es de menor sección que la base del enchufe, se originan continuos arcos eléctricos en los que se genera una gran cantidad de calor y que deteriora los elementos aislantes con el riesgo potencial de incendios.
Otros fuegos con origen eléctrico
Cada día en mayor medida los clientes de los hoteles utilizan una serie de dispositivos electrónicos que requieren conexiones a la red eléctrica de la habitación.
Es por ejemplo el caso de:
- Móviles
- Tablets
- Ordenadores
- Patinetes eléctricos
Estos aparatos son una fuente de incendios, provocados principalmente en las baterías, máxime que en muchos casos no utilizan conectores originales de las marcas.
Son un foco importante de incendios, por lo que además de los detectores que se instalan en cada habitación, seria recomendable alertar de la peligrosidad recomendando las conexiones en zonas alejadas de elementos combustibles.
Necesidad de un correcto mantenimiento
Las instalaciones eléctricas requieren de un correcto mantenimiento, basado en Inspecciones periódicas, que deben ser realizado por empresas con el grado de cualificación exigido.
CONCEPTOS TÉCNICOS
CONCEPTOS BÁSICOS
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Para que se produzca fuego, independientemente del origen, tiene que existir
- Combustible
- Comburente
- Oxigeno del aire
- Calor
Es el denominado triangulo de fuego. Si falla uno de esos componentes no existe fuego, y si existe, al quitar uno de ellos, se extingue:
El incendio es un fuego incontrolado.
Se puede iniciar por una ignición.
Se puede iniciar por un sobrecalentamiento del elemento combustible.
Un cable está dotado de aislamiento, que en este caso seria el combustible, ubicado en un ambiente donde hay oxigeno. Para que pueda arder, requiere calor.
Además del cable hay otros componentes en contacto con la electricidad que pueden originar un incendio, como pueden ser las bases de enchufe, bornes de conexión, aparatos de alumbrado, aparamenta de cuadros eléctricos, etc. etc.
QUÉ ORIGINA UN FUEGO CON ORIGEN ELÉCTRICO
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Para que se produzca fuego, independientemente del origen, tiene que existir
Protecciones inadecuadas.
Sobrecalentamiento del cable.
Sobrecalentamiento conexiones.
Arcos eléctricos
Suciedad en los elementos.
Cortocircuitos.
CABLES ELÉCTRICOS
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Son los elementos que se utilizan para transportar la energía eléctrica desde su origen hasta los receptores.
Están formados por una parte metálica por la que circula corriente eléctrica y una parte aislante que protege al conductor.
Como conductores se utiliza cobre y aluminio.
Para pequeñas secciones siempre cobre.
Con respecto al aislamiento, hay muchos tipos de cable.
Su tipología va a depender, del lugar de emplazamiento, tipo de montaje y función asignada.
Últimamente se están exigen adicionalmente clasificaciones complementarias mas restrictivas respecto al fuego.
La tipología de los cables viene regulada en los Reglamentos.
Calentamiento del cable
El calentamiento de un cable se produce debido al paso de la corriente eléctrica.
Es proporcional al cuadrado de la intensidad que circula a través del mismo.
La intensidad depende de:
Tensión aplicada
Potencia del Receptor
Con dos sencillas formulas conocemos el comportamiento de la intensidad en el cable eléctrico.
La ley de Ohm establece:
Potencia:
La impedancia (Z) tiene dos componentes
- Resistiva (Resistencia eléctrica del receptor)
- Reactiva (reactancia del receptor)
La intensidad que circula por un cable, depende de la tensión aplicada y de la impedancia del receptor, aparte de otras distorsiones que aparecen cuando se alimentan circuitos electrónicos.
- Si es una plancha eléctrica será una resistencia pura (R)
- Si es un motor será una impedancia (resistencia + reactancia) (Z)
- Si se trata de receptores electrónicos, hay que tener en cuenta además que se generan armónicos.
- Por lo tanto habrá cables por los que circulen al mismo tiempo intensidades suma de (Resistencia+reactancia+armónicos)
Los cables eléctricos están sometidos a efectos electromagnéticos provocados por los cables próximos, aunque a efectos prácticos se pueden considerar como una resistencia pura (R).
Al atravesar la corriente eléctrica un cable se origina una perdida de potencia que depende de la intensidad y de la resistencia que ofrece.
Toda esa potencia se convierte en calor, elevando la temperatura del cable.
Es lo que se conoce como Efecto Joule.
La intensidad de corriente que soporta un cable es función de:
Sección
Tipo de Aislamiento
Condiciones de la instalación.
Están reguladas en los Reglamentos electrotécnicos
A medida que el cable tiene una menor sección ofrece una mayor resistencia al paso de la corriente eléctrica, incrementando las perdidas por efecto Joule y aumentando su temperatura.
Para evitar que los cables se calienten es necesario establecer las protecciones magnetotérmicas adecuadas en los cuadros eléctricos.
Un cable que en las condiciones de la instalación fijadas por el Reglamento puede soportar una intensidad máxima de 10 A., debe tener una protección de 10 A.
Si se instala por ejemplo una protección de 50 A., y los receptores demandan 50 A., este cable se calentará en exceso, existiendo el riesgo potencial de que pueda provocar un incendio.
Aislamiento
Tiene como misión principal evitar que los conductores eléctricos puedan ponerse en contacto y que se puedan manipular sin riesgos.
Recordemos que el aislamiento es la parte combustible.
La intensidad que soporta un cable va a depender del tipo de aislamiento que envuelve al conductor.
Ningún aislante es perfecto y pueden ser atravesados por la corriente eléctrica si se eleva la tensión entre los conductores, o entre los conductores y tierra, cuando tierra y neutro están unidos en algún punto de la instalación.
El aislamiento depende de varios factores, entre ellos la temperatura que pueda alcanzar el cable, pudiendo llegar a perder totalmente su función aislante si se incrementa a valores inadmisibles.
A los materiales aislantes, se les denomina dieléctricos.
Rigidez Dieléctrica
Es la máxima tensión que un conductor es capaz de soportar.
El material es aislante hasta una determinada diferencia de tensión entre los conductores o entre los conductores y tierra.
A la máxima tensión que es capaz de soportar sin que se perfore su aislamiento, es a lo que se llama rigidez dieléctrica.
Los Reglamentos electrotécnicos especifican un tipo de prueba para su verificación.
La rigidez dieléctrica varía con la temperatura y la humedad.
Si el cable se calienta, la rigidez dieléctrica disminuye y el aislamiento pierde eficacia.
Resistencia de aislamiento
Los aislantes tienen que garantizar una elevada resistencia de aislamiento fijadas en los reglamentos
Todos los cables se fabrican para un rango de temperaturas.
A medida que esta temperatura se incrementa pierden propiedades.
1. Conductor
Metal : cobre recocido.
Flexibilidad: flexible, clase 5, según 60228.
Temperatura máxima en el conductor: 70 ºC en servicio
permanente, 160º C en cortocircuito.
Condiciones de la instalación
Las condiciones de la instalación influyen en la intensidad máxima que pueden soportar los cables.
No es lo mismo un cable al aire situado sobre un canal, que un cable bajo tubo en el que además existen varios agrupados.
El calor que se genera al paso de la corriente (Efecto Joule), en un caso se disipa fácilmente y en otro caso se suman con los demás cables.
Intensidades máximas admisibles en los conductores
Son los Reglamentos de cada país quienes delimitan las intensidades máximas admisibles en base a sección, tipo de aislamiento y condiciones de montaje.
Temperatura de funcionamiento
Las temperaturas máximas de funcionamiento de los cables dependen del aislamiento.
Aislamiento termoplástico 70ºC.
Aislamiento polietileno reticulado 90ºC.
Las temperaturas máximas durante un cortocircuito
Aislamiento termoplástico 160ºC.
Aislamiento polietileno reticulado 250ºC.
¿Qué ocurre si se supera?
Los cables admiten una pequeña sobrecarga durante un corto periodo de tiempo.
Si se produce un cortocircuito, los valores de los aislamientos no pueden superar los máximos fijados.
Cada cable en función de su aislamiento, admite una sobreintensidad durante un tiempo.
Un ejemplo aclara el concepto:
Un cable de 1,5 mm2., con aislamiento termoplástico tiene unas prestaciones que figuran en la tabla del fabricante.
Debe estar preparado para soportar una corriente de 173 A. durante 1 segundo , 122 A., durante 2 segundos o 86 A. durante 4 segundos
Tabla Cables Miguelez
Si se superan estos valores se superan los limites establecidos para el aislamiento.
A partir de ese momento y en base a la temperatura que alcance existe el riesgo potencial de que pueda arder.
ZMS Cables
ARCO ELÉCTRICO
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Es una descarga entre dos electrodos en los que existe una diferencia de potencial en un medio gaseoso como puede ser el aire.
Al conectar o desconectar un circuito, el aire entre los bornes pasa de 0 a un valor alto.
Por tanto, siempre hay una capa de aire que se ioniza en los momentos iniciales de conexión y desconexión, cuando los contactos entre la alimentación eléctrica y la derivación al receptor están muy próximos.
Por ello, los elementos que realizan la conexión y desconexión de circuitos, disponen de mecanismos de apertura y cierre muy rápidos que minimizan el efecto.
El arco eléctrico, va a depender de la tensión y de la potencia del receptor instalado.
A veces en las instalaciones pueden aparecer sobretensiones que incrementan el efecto.
El calor generado cuando se produce un arco eléctrico es elevado.
Existen muchos efectos visibles de arcos eléctricos en algunos de los electrodomésticos habitualmente utilizados.
Un efecto de los arcos eléctricos se observa por ejemplo en algunas clavijas de electrodomésticos por el ennegrecimiento de las puntas, debido al calor generado en los momentos de conexión y desconexión. (Se trata de maniobras manuales que mantienen el efecto del arco durante un mayor tiempo).
El elevado calor generado, afecta al aislamiento y a los elementos aislantes próximos, provocando la perdida de sus propiedades y pudiendo dar origen a un incendio.
En la bibliografía se incluye una documentación de ABB en la que detalla el arco eléctrico que se genera en un interruptor magnetotérmico cada vez que conecta o desconecta.
CONEXIONES ELECTRICAS
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Las conexiones eléctricas se deben realizar utilizando elementos de conexión con el suficiente grado de apriete que garanticen la continuidad del circuito eléctrico.
En las conexiones flojas aparecen arcos eléctricos continuos que presentan un riesgo potencial de incendios.
Hay que tener en cuenta lo siguiente:
- Siempre que una conexión eléctrica incrementa su temperatura por el paso de corriente se produce una dilatación del elemento conductor.
- Cuando deja de pasar corriente y la conexión se enfría, una contracción.
- Estas dilataciones y contracciones en una conexión floja provocan que no se pueda garantizar la continuidad del circuito y queden pequeños espacios de aire entre conductores muy próximos. En esos espacios se originan arcos eléctricos.
- El calor que genera el arco eléctrico afecta al conductor y al aislamiento.
- En el momento que el aislamiento se deteriora como consecuencia del calor, pierde sus propiedades aislantes y existe el riesgo de incendio.
- Si eso ocurre entre dos conductores cercanos que alimentan un receptor, se produce un cortocircuito
Cajas de conexión Dimae
Área Tecnología Las conexiones siempre deben estar apretadas
CORTOCIRCUITO
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Un circuito eléctrico está formado por:
- Conexión a la red eléctrica
- Cables
- Receptor
Supongamos un receptor eléctrico monofásico que tenga una impedancia de 50 ohmios al que se le aplica una tensión de 230 V.
Supongamos igualmente que la impedancia de los conductores entre el transformador y el receptor es de 0,01 ohmio.
La intensidad que circula estaría en torno a:
Si en el punto donde se sitúa el receptor, se unen los cables, los 50 ohmios que es la impedancia que opone el receptor desaparece y solo queda la impedancia del circuito transformador-cables.
- Si los cables se encuentran en un buen estado de funcionamiento.
- Si las protecciones magnetotérmicas desconectan en el tiempo establecido.
- Si el poder de corte del interruptor magnetotérmico es el correcto
No ocurre nada
Si no es así
- Existe el riesgo de que se provoque un incendio en el aislamiento.
Los cortocircuitos se pueden producir:
- Entre fases
- Entre fase y neutro
- Entre fase y tierra (cuando neutro y tierra se unen en algún punto del circuito)
Área Tecnología Cortocircuito en corriente continua y alterna
En las figuras se representa un cortocircuito.
Arriba corriente continua (una pila)
Abajo corriente alterna (un circuito de un hotel)
Al unir los conductores la corriente eléctrica deja de pasar por el receptor y sigue el recorrido mas fácil, en el que no encuentra ningún obstáculo.
En el esquema simplificado de corriente alterna Zs es la impedancia del receptor y Zcc es la impedancia del circuito transformador-cable. Si se une A y B, la intensidad de cortocircuito sigue ese camino y deja de pasar por el receptor.
PODERES DE CORTE DE LOS AUTOMÁTICOS
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No siempre se le da la importancia que requiere a los poderes de corte de los interruptores automáticos magnetotermicos que protegen contra sobrecargas y cortocircuitos los circuitos eléctricos.
Supongamos que un hotel tiene dos habitaciones iguales y cuadros eléctricos iguales.
Una está cerca del transformador y la otra alejada.
Si se produce un cortocircuito de las mismas características en una y otra, la intensidad de cortocircuito va a ser diferente.
Ello es debido a que la resistencia de los conductores entre la habitación y el transformador es también diferente.
Aplicando la ley de Ohm ya expuesta:
La resistencia de un cable es directamente proporcional a su longitud.
A medida que un cable con la misma sección es mas largo, la resistencia es mayor.
Los cables de la habitación mas cercana al transformador son mas cortos y de mayor sección al tener que atender circuitos aguas arriba y por tanto tienen una menor resistencia que los que llegan a la habitación mas alejada del transformador.
Teniendo en cuenta que la diferencia de potencial es la misma, a medida que disminuya la resistencia de los cables, aumenta la intensidad.
La corriente de cortocircuito en la habitación mas cercana va a ser muy superior al de la habitación mas alejada.
Por tanto, aunque la protección sea la misma (por ejemplo 10 A.), los automáticos deben tener un diferente poder de corte para soportar la intensidad que lo atraviesa durante el cortocircuito.
Si no es así, existe el riesgo potencial de que el cuadro eléctrico pueda salir ardiendo.
INCENDIOS EN CUADROS ELÉCTRICOS
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En los cuadros eléctricos existen todos los supuestos que pueden provocar un incendios incrementados en algunos complementarios.
Área Tecnología Conexiones cuadros eléctricos
En muchos casos por un diseño deficiente y para amortiguar en parte el calor generado permanecen abiertos, lo que representa un riesgo potencial elevado.
- Una gran cantidad de conductores muy próximos, lo que genera calor
- Elementos de protección y maniobra que también generan calor.
- Un elevado numero de conexiones muy próximas unas a otras, lo que en caso de que no tengan el suficiente grado de apriete puede producir sobrecalentamientos y arcos que afecte a todo el cuadro.
- Posible acumulación de polvo, humedad y suciedad.
- Entrada de insectos y roedores que pueden unir elementos en tensión.
- Magnetotérmicos que no tengan el poder de corte adecuado.
- Fallos mecánicos en elementos de maniobra.
- Sobrecalentamientos por otros elementos y equipos que aporten calor adicional (ejemplo batería de condensadores)
- Todo ello provoca un incremento de la temperatura y una disminución de la rigidez dieléctrica y resistencia de aislamiento.
Estos efectos provocan graves riesgos de incendios en cuadros eléctricos que no estén perfectamente diseñados y ejecutados.
CONCLUSIONES.
Los datos globales sobre incendios en hoteles y moteles son reveladores respecto hasta qué punto esto es vital: el Centro de estadísticas de incendios muestra que, en 2022, se registraron 10 000 incendios, con 250 muertes y miles de heridos civiles. Las principales causas de estos incendios fueron instalaciones de cocina, equipos eléctricos y el hecho de fumar en los establecimientos. Las pérdidas de negocio en el sector alcanzaron los 1500 millones de USD en un año.
Una parte importante de estos incendios están provocados por las instalaciones eléctricas.
Las Instalaciones Eléctricas son imprescindibles para el desarrollo de la Actividad Hotelera.
El diseño y montaje se debe realizar de acuerdo con las Reglamentaciones existentes en cada país.
Los conceptos técnicos que provocan incendios tienen los mismos principios físicos, y la adopción de protecciones para evitarlos son similares.
Las Instalaciones Eléctricas, presentan riesgos potencialmente peligrosos, por lo que las legislaciones exigen un alto grado de cualificación a los técnicos que trabajan en este campo, desde el diseño, hasta la ejecución, pruebas y mantenimiento.
bibliografía
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Incendios provocados por arcos eléctricos Schneider Electric
Arcos eléctricos en interruptores automáticos
Área Tecnología
https://www.areatecnologia.com/electricidad/intensidad-cortocircuito.html
ZMS Cables
https://zmscables.es/temperatura-cables-electricos-aislados/#temperatura-de-operacion
12/09/2024
José Arroyo Martín
Ingeniero Tecnico Industrial en Electricidad y Mecánica