ES2927287T3 - Sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico y borne de equipotencialidad para ello - Google Patents

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Abstract

Un sistema para compensar gradientes de potencial eléctrico, en particular para compensar gradientes de potencial eléctrico en caso de caída de un rayo, está dispuesto al menos parcialmente en un edificio. El sistema tiene un conductor anular principal y al menos un nodo, estando diseñado el nodo para conectar conductores eléctricos derivados al conductor anular principal. El conductor del anillo principal está conectado eléctricamente al nodo mediante un terminal de conexión equipotencial. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico y borne de equipotencialidad para ello
La invención se refiere a un sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico.
En el documento DE 102 11 764 A1 se describe un sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico, presentando el sistema un conductor principal en anillo así como nodos. Los nodos están configurados para conectar los conductores eléctricos ramificados al conductor principal en anillo. El conductor principal en anillo presenta unas líneas, que discurren paralelas entre sí y pueden entenderse como conductor de ida o conductor de vuelta.
En el documento DE 10 2013 216 561 A1 se describen unos bornes de equipotencialidad, que conectan unos conductores eléctricos entre sí. El borne de equipotencialidad puede entenderse en particular como nodo de los conductores eléctricos.
En la práctica también se conocen en principio sistemas para compensar diferencias de potencial eléctrico. En el caso de los edificios, por ejemplo, se instala una barra principal de puesta a tierra, que a menudo está conectada a tierra a través de un terminal de conexión y un electrodo de tierra de cimentación. Una pluralidad de cables se ramifican en forma de estrella desde esta barra principal de puesta a tierra, conectando la barra principal de puesta a tierra a los diferentes dispositivos eléctricamente conductores del edificio. Esto incluye, por ejemplo, los soportes principales de la estructura de acero del edificio o los elementos que transportan fluidos, como las tuberías de gas, aceite o agua. En el caso de los sistemas eléctricos de conexión equipotencial para naves industriales o similares, en particular las máquinas, los contenedores y todos los demás dispositivos eléctricamente conductores de mayor tamaño también se conectan a la barra principal de puesta a tierra.
Ahora se ha comprobado que los sistemas eléctricos de conexión equipotencial existentes no están suficientemente dimensionados en muchos casos. Esto significa que, en caso de que, por ejemplo, caiga un rayo, a pesar del sistema de conexión equipotencial, la diferencia de potencial eléctrico puede ser tan grande en algunos puntos críticos que las máquinas o los aparatos pueden resultar dañados o puede producirse una chispa. Las chispas son especialmente mortales en entornos donde se manipulan sustancias explosivas. La industria química es un ejemplo especialmente notable. Además, las corrientes de fallo, por ejemplo, un fallo a tierra de un dispositivo potente, pueden superar la capacidad de transporte de corriente de los sistemas de conexión equipotencial convencionales conocidos y provocar daños o chispas.
Por consiguiente la invención se basa en el problema técnico de indicar un sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico, que aumente adicionalmente la seguridad, en particular en caso de rayos. De manera muy particular, la invención se basa en el problema técnico de indicar un sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico en el que, de manera fiable, se evite una chispa.
Para solucionar este problema técnico la invención indica un sistema según la reivindicación 1.
La expresión “conductor en anillo” o “conductor principal en anillo” hace referencia a que un conductor eléctrico, por ejemplo en forma de cable o cuerda metálica o similar, forma un anillo. Este anillo no debe entenderse en particular desde un punto de vista geométrico, sino eléctrico.
La invención se basa en el conocimiento de que el uso de un conductor en anillo es más efectivo, con respecto a evitar diferencias de potencial eléctrico, que un dimensionamiento correspondientemente mayor de las secciones transversales del conductor. A este respecto, cabe destacar que la ventaja del conductor en anillo no se encuentra en la forma geométrica de un anillo o por ejemplo un rectángulo. La ventaja del conductor en anillo se basa principalmente en el hecho de que crea una red de conductores que proporciona una pluralidad de vías de cortocircuito potentes para, por ejemplo, corrientes de rayo o corrientes de fallo. Esto se debe a que el conductor en anillo se fija con bornes de equipotencialidad a distancias regulares, proporcionando los bornes de equipotencialidad una pluralidad de posibilidades de cortocircuito del conductor en anillo. Esto garantiza un gran número de posibles vías de descarga de corriente, con lo que se reduce claramente la probabilidad de un daño en máquinas o la aparición de chispas. Como resultado, el sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico según la invención ofrece una mayor seguridad.
En el marco de la invención el conductor principal en anillo se fija mecánicamente al nodo por medio del borne de equipotencialidad. Ventajosamente el borne de equipotencialidad está configurado de modo que un accionamiento del borne de equipotencialidad corresponde al mismo tiempo a una puesta en contacto eléctrico y una fijación mecánica. Resulta conveniente que el sistema comprenda una pluralidad de nodos.
Según una forma de realización muy particularmente preferida el conductor principal en anillo comprende un cable metálico continuo y preferiblemente sólo un cable metálico continuo. El cable metálico del conductor principal en anillo presenta preferiblemente una pluralidad de hilos, conteniendo los hilos de manera conveniente cobre y estando ventajosamente estañados. El cable metálico del conductor principal en anillo presenta un diámetro de al menos 6 mm, preferiblemente de al menos 8 mm y de manera particularmente preferida de al menos 9 mm. Resulta conveniente que el cable metálico del conductor principal en anillo tenga un diámetro de como mucho 30 mm. El área de sección transversal efectiva del cable metálico del conductor principal en anillo asciende al menos a 25 mm2, ventajosamente al menos a 40 mm2 y de manera particularmente ventajosa al menos a 50 mm2.
Resulta conveniente que el segmento tenga la mitad de la longitud del conductor principal en anillo, de modo que el conductor de ida y el conductor de vuelta estén alineados en paralelo en todo momento. En el marco de la invención el conductor principal en anillo se sujeta por un sistema de soporte de cables, por ejemplo una bandeja portacables de rejilla o perfilada.
Según una forma de realización particularmente preferida el conductor principal en anillo está conectado a un conductor principal de conexión equipotencial del edificio. Por la expresión “conductor principal de conexión equipotencial” se entienden en particular barras principales de conexión equipotencial o barras principales de puesta a tierra. Preferiblemente el conductor principal en anillo comprende un conector metálico para cerrar el anillo del conductor principal en anillo. El conector está conectado ventajosamente al cable metálico del conductor principal en anillo a través de un borne y preferiblemente a través de un borne de equipotencialidad y de manera particularmente preferida a través de un borne de equipotencialidad según la invención. El conector comprende de manera conveniente una placa o un perfil.
De manera particularmente preferida el conductor principal en anillo está conectado a través del nodo o a través de al menos uno de los nodos a al menos un descargador, conectando eléctricamente el descargador el conductor principal en anillo a tierra, preferiblemente a través de elementos eléctricamente conductores del edificio. La terminología “elementos eléctricamente conductores del edificio” comprende en particular un esqueleto de acero del edificio y/o un dispositivo de protección contra rayos del edificio. De manera particularmente preferida el descargador está conectado a los soportes principales del esqueleto de acero del edificio. Resulta ventajoso que el conductor principal en anillo esté conectado a dispositivos eléctricamente conductores a través del nodo o a través de al menos uno de los nodos. La expresión “dispositivo eléctricamente conductor” significa en particular máquinas/aparatos y/o elementos de conducción de fluido. El nodo puede conectarse al conductor principal en anillo preferiblemente a través de un borne de equipotencialidad y de manera muy preferida a través de un borne de equipotencialidad según la invención. El nodo comprende ventajosamente una placa metálica o un perfil metálico. Resulta conveniente que el nodo presente varios rebajes para su conexión a conductores eléctricos ramificados. Para una mejor asociación y documentación, los rebajes están provistos de símbolos.
Se prefiere que el sistema presente al menos dos y preferiblemente tres niveles jerárquicos de conductores de conexión equipotencial, incluyendo el primer nivel jerárquico el conductor principal en anillo e incluyendo el segundo nivel jerárquico los conductores eléctricos ramificados. Los conductores eléctricos ramificados pueden llevar directamente a dispositivos eléctricamente conductores, de modo que en este caso existen dos niveles jerárquicos. Sin embargo, una o varias líneas eléctricas ramificadas también pueden estar presentes sin una puesta en contacto directa con los dispositivos eléctricamente conductores y, por tanto, ser líneas secundarias, saliendo de estas líneas secundarias líneas eléctricas adicionales. Así, las líneas secundarias representan un nivel jerárquico medio y preferiblemente a través de nodos o a través de los nodos pueden conectarse al conductor principal en anillo así como ventajosamente también a los conductores eléctricos ramificados. La línea secundaria comprende preferiblemente un cable metálico, cable metálico que, de manera conveniente, presenta un área de sección transversal eficaz de al menos 20 mm2, preferiblemente de al menos 25 mm2 y de manera particularmente preferida de al menos 30 mm2. El cable metálico de la línea secundaria así como del nodo forman preferiblemente un conductor secundario en anillo.
Preferiblemente la invención comprende además un borne de equipotencialidad para conectar un conductor en anillo a un nodo, en particular para construir un sistema según la invención, presentando el borne de equipotencialidad una parte de fondo, siendo la parte de fondo un perfil, presentando la parte de fondo un fondo y dos paredes laterales opuestas entre sí, uniendo el fondo las dos paredes laterales opuestas entre sí, presentando cada una de las dos paredes laterales opuestas al menos una muesca, estando configuradas las muescas como paso de pared.
Un borne de equipotencialidad configurado de este modo permite una muy buena transmisión de la fuerza a los conductores en anillo, con lo que se consigue una puesta en contacto eléctrico particularmente buena y al mismo tiempo también una fijación mecánica muy buena. A este respecto, el borne de equipotencialidad en el sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico es un punto crítico porque aquí las resistencias de transición son máximas. La construcción según la invención del borne de equipotencialidad ha podido reducir las resistencias de transición hasta el punto que se evitan las chispas de manera fiable.
En el marco de la invención las paredes laterales presentan dos muescas respectivamente. Preferiblemente las muescas terminan en un semicírculo. Ventajosamente la parte de fondo es eléctricamente conductora y preferiblemente es de metal. Resulta conveniente que el borne de equipotencialidad comprenda una parte de fijación para fijar el borne de equipotencialidad a un sistema de soporte de cables.
Resulta ventajoso que las muescas sean opuestas entre sí, estando alineadas las muescas preferiblemente de manera exacta. Preferiblemente cada pared lateral presenta dos muescas, oponiéndose además preferiblemente las cuatro muescas entre sí por pares, estando alineadas preferiblemente las dos muescas de cada par de manera exacta. De forma conveniente las muescas están orientadas hacia el fondo o alejándose del fondo. Ventajosamente el borne de equipotencialidad está configurado de modo que la fuerza de sujeción actúa en el sentido de la muesca. En la dirección longitudinal del perfil las muescas tienen preferiblemente una anchura de al menos 3 mm, además preferiblemente al menos 4 mm y de manera particularmente preferida al menos 5 mm. A este respecto resulta útil que las muescas presenten al menos un chaflán para poder introducir mejor los conductores eléctricos.
En el marco de la invención la parte de fondo es un perfil en U. Preferiblemente el fondo une respectivamente un borde de las dos paredes laterales opuestas entre sí. De manera conveniente las dos paredes laterales opuestas están orientadas paralelas entre sí o esencialmente paralelas entre sí. Ventajosamente el fondo sólo está configurado de forma plana.
Según una forma de realización particularmente preferida el borne de equipotencialidad comprende una parte de techo, estando orientada una pared de la parte de techo hacia el fondo y formando un techo, comprendiendo el fondo un rebaje y el techo una abertura, pudiendo pasar un tornillo a través del rebaje y la abertura y pudiendo sujetar con el tornillo y una primera tuerca la parte de fondo a la parte de techo. Ventajosamente la parte de techo es eléctricamente conductora y preferiblemente de metal. Resulta conveniente que el techo esté dispuesto paralelo o esencialmente paralelo al fondo. Según una forma de realización preferida la primera tuerca es una tuerca autoblocante, comprendiendo además preferiblemente la tuerca autoblocante una parte de sujeción de plástico.
Se prefiere que la parte de techo sea un perfil y preferiblemente un perfil en U y que presente dos paredes de flanco opuestas, paredes de flanco unidas entre sí a través del techo. De manera conveniente el techo une respectivamente un borde de las dos paredes de flanco opuestas, estando orientadas las dos paredes de flanco opuestas ventajosamente paralelas entre sí o esencialmente paralelas entre sí. De forma conveniente el techo sólo está configurado de manera plana. Según una forma de realización particularmente preferida las paredes de flanco de la parte de techo quedan rodeadas por las paredes laterales de la parte de fondo. Según otra forma de realización las paredes laterales de la parte de fondo quedan rodeadas por las paredes de flanco de la parte de techo. De manera particularmente preferida las paredes laterales se apoyan en las paredes de flanco.
Según una forma de realización particularmente preferida cada pared de flanco presenta al menos un hueco y preferiblemente dos huecos, pudiendo asociarse los huecos en cada caso a una muesca. Ventajosamente el sentido del hueco de los huecos discurre opuesto al sentido de la muesca. Preferiblemente los huecos terminan en un semicírculo. Resulta conveniente que los huecos presenten al menos un chaflán para poder introducir mejor un conductor eléctrico. En la dirección longitudinal del perfil los huecos tienen preferiblemente una anchura de al menos 3 mm, además preferiblemente al menos 4 mm y de manera particularmente preferida al menos 5 mm. De manera conveniente los huecos están orientados hacia el techo o alejándose del techo, estando configurado ventajosamente el borne de equipotencialidad de modo que la fuerza de sujeción actúa en el sentido del hueco.
A continuación se explicará la invención en más detalle mediante un dibujo que sólo representa un ejemplo de realización. Muestran en una representación esquemática:
la figura 1, un diagrama de bloques de un sistema según la invención para compensar diferencias de potencial eléctrico,
la figura 2, una vista lateral de una parte del sistema de la figura 1,
la figura 3, una representación en despiece ordenado de un borne de equipotencialidad según la invención,
la figura 4, una representación en perspectiva de una parte de fijación del sistema de las figuras 1 y 2 y
la figura 5, un nodo en una representación en perspectiva del sistema de las figuras 1 y 2.
En la figura 1 se ilustra esquemáticamente el sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico según la invención con ayuda de un diagrama de bloques. El sistema está dispuesto al menos en parte en un edificio y comprende un conductor principal en anillo 1 así como varios nodos 2. En este ejemplo de realización los nodos 2 son placas metálicas que, en una zona superior, presentan en cada caso varios huecos 22 para su conexión a terminales de cable de conductores 3 ramificados. En una zona inferior de los nodos 2 está fijado en cada caso un borne de equipotencialidad 4.
El conductor principal en anillo 1 comprende un cable metálico 5, coincidiendo los dos extremos del cable metálico 5 en un conector 29 configurado preferiblemente en forma de placa. Al conector 29 también está fijado un borne de equipotencialidad 4, estando conectado el conector 29 a un conductor principal de conexión equipotencial 6 en forma de barra principal de puesta a tierra del edificio de manera eléctricamente conductora. Los bornes de equipotencialidad 4 están configurados de modo que un conductor de ida y un conductor de vuelta del conductor principal en anillo 1 puedan sujetarse de manera reversible en los bornes de equipotencialidad 4. A este respecto, la sujeción del conductor principal en anillo 1 sirve al mismo tiempo para la fijación mecánica y para la puesta en contacto eléctrico con respecto a los nodos 2.
En la figura 2 se muestran los dos nodos 2 de la figura 1 junto con un sistema de soporte de cables 21 en forma de bandeja portacables de rejilla así como con el conductor principal en anillo 1 y un borne de equipotencialidad 4 adicional. A este respecto, el nodo derecho presenta unos huecos 22 con una dimensión algo mayor que la del nodo 2 izquierdo. Además, en el nodo 2 derecho puede verse un terminal de cable 23 montado, en el que se inserta un conductor 3 eléctrico ramificado a modo de ejemplo. Mediante descargas de tracción 24 los conductores 3 eléctricos ramificados pueden fijarse de manera particularmente segura a los nodos 2. De este modo el nodo 2 derecho está diseñado para conductores eléctricos algo más grandes y así más eficientes. Estos conductores eléctricos ramificados conectan el nodo 2 derecho por ejemplo a soportes principales de una estructura de acero del edificio. Del mismo modo, desde este nodo 2 derecho puede salir una línea secundaria, que a su vez presenta un cable metálico y que también está configurada como conductor en anillo. El nodo 2 izquierdo de la figura 2 presenta una serie de huecos más pequeños en la zona superior, diseñados para conductores 3 eléctricos ramificados de dimensiones correspondientemente reducidas. El nodo 2 izquierdo es adecuado por ejemplo para conectar el conductor principal en anillo 1 a máquinas, instalaciones o aparatos.
En la figura 2 puede verse además que el conductor principal en anillo 1 se une mecánicamente con el sistema de soporte de cables 21 a través del borne de equipotencialidad 4 central. Además pueden intuirse los medios de fijación para fijar los nodos 2 al sistema de soporte de cables 21 en las uniones atornilladas a la izquierda y derecha de los bornes de equipotencialidad 4. Estos medios de fijación comprenden en particular un elemento de sujeción 25 representado en la figura 4, que se dispone en el lado posterior de los nodos 2. A este respecto, la longitud de los bordes del elemento de sujeción 25 curvados, representados en la figura 4, corresponde precisamente a la distancia de dos barras de rejilla. Al apretar la unión atornillada se presionan las dos barras de rejilla contra el lado posterior del nodo 2, con lo que se alcanza una fijación segura del nodo 2 al sistema de soporte de cables 21.
En la figura 3 se ilustra el borne de equipotencialidad 4 en una representación en despiece ordenado. El borne de equipotencialidad 4 presenta una parte de fondo 7 con un fondo 8 y dos paredes laterales 9. Las dos paredes laterales 9 tienen en cada caso dos muescas 10, oponiéndose las muescas 10 en cada caso por pares. Cada muesca 10 presenta un chaflán para poder introducir mejor los cables metálicos así como un semicírculo que cierra la muesca para una puesta en contacto óptima del cable metálico. Además el borne de equipotencialidad 4 comprende una parte de techo 11 con un techo 12 y con dos paredes de flanco 17. La parte de techo 11 también está configurada como perfil en U y comprende en sus dos paredes de flanco 17 en cada caso dos huecos 18. Los huecos 18 están asociados a las muescas 10 y presentan también en cada caso un chaflán y un semicírculo. La parte de techo 11 está orientada de modo que las paredes de flanco 17 apuntan en la dirección del fondo 8 y el sentido de la muesca de las muescas 10 discurre de manera antiparalela al sentido del hueco de los huecos 18.
Tanto el fondo 8 como el techo 12 presentan un rebaje 13 o una abertura 14, a través de los que puede guiarse un tornillo 15, preferiblemente un tornillo con cabeza redonda y cuello cuadrado. A este respecto, la cabeza del tornillo con cabeza redonda y cuello cuadrado está asociada a la parte de fondo 7. Entonces, con una primera tuerca 16 es posible aplicar una fuerza de sujeción, que comprima la parte de fondo 7 y la parte de techo 11. Una segunda tuerca 19, preferiblemente con reborde, está dispuesta entre el fondo 8 y el techo 12.
Además el borne de equipotencialidad 4 según la invención también comprende opcionalmente una parte de fijación 20, configurada de modo que fija la parte de fondo 7 al sistema de soporte de cables 21. Un borne de equipotencialidad 4 de este tipo corresponde al borne de equipotencialidad 4 central de la figura 2. En el presente ejemplo de realización la parte de fijación 20 está configurada para fijarse a una bandeja portacables de rejilla. Para ello están previstas unas hendiduras en forma de V, sujetando mediante una segunda tuerca 19 en cada caso un par de hendiduras una barra de rejilla y presionándola contra el fondo 8. En el caso de utilizar el borne de equipotencialidad en un nodo 2 no son necesarios los medios de fijación 20; en cualquier caso no es necesario un elemento de compensación no representado.
En la figura 5 se representa en perspectiva el nodo 2 izquierdo de la figura 2. A los huecos 22 están asociados unos campos de símbolos 26, presentando los campos de símbolos 26 por ejemplo un número grabado. Los números permiten una mejor asociación o documentación de los recorridos de las líneas. Ventajosamente el nodo 2 presenta unos huecos 22 con diferentes dimensionamientos, para cumplir con los diferentes requisitos de los conductores eléctricos. En una zona inferior el nodo 2 presenta unos agujeros oblongos 27. Los agujeros oblongos 27 son necesarios para las uniones atornilladas ya descritas con respecto a la figura 2 junto con el elemento de sujeción 25 de la figura 4. Finalmente, el nodo 2 incluye en la zona inferior también una abertura 28 preferiblemente cuadrada, a través de la que se inserta el tornillo 15 con cabeza redonda y cuello cuadrado de la figura 3.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Sistema para compensar diferencias de potencial eléctrico, en particular para compensar diferencias de potencial eléctrico en caso de rayos, pudiendo disponerse al menos una parte del sistema en un edificio, presentando el sistema un conductor principal en anillo (1) así como al menos un nodo (2), estando configurado el nodo (2) para conectar conductores (3) eléctricos ramificados al conductor principal en anillo (1), estando conectado eléctricamente el conductor principal en anillo (1) al nodo (2) a través de un borne de equipotencialidad (4), discurriendo un conductor de ida y un conductor de vuelta del conductor principal en anillo (1) al menos a lo largo de un segmento paralelos entre sí, caracterizado por que la distancia entre el conductor de ida y el conductor de vuelta a lo largo del segmento se determina al menos por tramos a través del borne de equipotencialidad (4), ascendiendo el segmento al menos a un tercio de la mitad de la longitud del conductor principal en anillo (1).
2. Sistema según la reivindicación 1, comprendiendo el conductor principal en anillo (1) sólo un cable metálico (5) continuo.
3. Sistema según una de las reivindicaciones 1 o 2, pudiendo conectarse el conductor principal en anillo (1) a un conductor principal de conexión equipotencial (6) del edificio.
4. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 3, estando conectado el conductor principal en anillo (1) a al menos un descargador a través del nodo (2) o a través de al menos uno de los nodos (2), estando configurado el descargador para conectar el conductor principal en anillo (1) eléctricamente a tierra.
5. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a 4, presentando el sistema al menos dos niveles jerárquicos de conductores de conexión equipotencial, comprendiendo el primer nivel jerárquico el conductor principal en anillo (1) e incluyendo el segundo nivel jerárquico los conductores (3) eléctricos ramificados.
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