Capítulo II - fusibles.cl

CAPITULO II
DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS FUSIBLES Y PRIMEROS ESTUDIOS DE
LOS EFECTOS TÉRMICOS PRODUCIDOS POR LA CORRIENTE.
2.1. Evolución Histórica del Fusible Eléctrico.
En el pasado, era muy común que las fallas de origen eléctrico causados por la
formación de arcos y sobrecalentamientos provocaran incendios, daños en
instalaciones y equipos eléctricos, principalmente por los cortocircuitos. Esto se
debía a la falta de un dispositivo que protegiera directamente a la instalación
eléctrica y sus componentes. Los daños ocasionados por estas corrientes de fallas
ocasionaban grandes pérdidas y a la vez hicieron del fusible un elemento
indispensable dentro de un circuito eléctrico. Sin embargo, debido a la intervención
de los propios usuarios y la falta de conocimiento, era muy común encontrar
elementos extraños en la ubicación del fusible, como alambres, puentes y clavos,
para evitar la acción de reposición. La importancia de definir correctamente el
concepto de fusible y todos los factores que éste involucra en su
dimensionamiento y elección, permitirá adoptar un real conocimiento, de lo
contrario éste dispositivo no cumplirá su rol de protección.
El fusible es uno de los elementos de protección más utilizados en los sistemas
eléctricos de Baja, Media y Alta Tensión. Por más de 120 años ha estado presente
para proteger contra corrientes de fallas a los circuitos, componentes y artefactos
eléctricos. A pesar que los avances tecnológicos en el campo de las protecciones
han creado modernos elementos de protección tales como el interruptor magnetotérmico e interruptores con reconexión automática que facilitan la reposición del
suministro de energía en el caso de alguna falla, el fusible se continúa utilizando
en todo el mundo, debido a sus ventajas económicas, constructivas, mecánicas y
eléctricas, en comparación con otros dispositivos de protección.
La fecha exacta de la aparición del fusible eléctrico es aún desconocida, puesto
que existe información registrada en una publicación de W. H. Preece (ingeniero
jefe de la British Post Office) para la Society of Telegraph Engineers en 1887, en
la cual se indicaba que los fusibles habían sido utilizados para proteger cables
submarinos desde 1864. Sin embargo, la aparición oficial del fusible se remonta
hacia el año 1880, cuando el señor Thomas Alva Edison inventó y
posteriormente patentó el primer fusible eléctrico en su laboratorio de Menlo Park
en New Jersey, con el fin de proteger contra corrientes de falla a circuitos de
alumbrado. En su laboratorio, Edison notó que la corriente de cortocircuito siempre
cortaba los conductores en la parte más débil o delgada. Fue así como decidió
inventar el fusible eléctrico y su construcción era bastante simple, puesto que
utilizó un cilindro de cristal que permitía retener las gotas de material fundido,
además para visualizar la condición de tensión del elemento fusible. Éste diseño
no tenía material de relleno para extinción de arco eléctrico. Su invento fue
aplicado por primera vez el día 25 de Marzo de 1880, y lo patentó con el número
227,226 el día 4 Mayo del mismo año bajo el nombre de Safety-Conductor for
Electric Lights.
Fig. 2.1a. Thomas Alva Edison y su laboratorio en el Parque de Menlo en New
Jersey.
6
7
Años más tarde, en 1890, W. M. Mordy, principal ingeniero de la Brush Electrical
Engineering Company (luego General Electric), en su búsqueda por encontrar
algún método que lograra apagar el dañino arco eléctrico originado en la
operación de un fusible, patentó el primer fusible de cartucho llenado con
materiales que lograban extinguir el arco. Este dispositivo fue muy similar al fusible
patentado por Edison, y se componía de un conductor de hoja de cobre o de
alambre, dentro de un tubo de cristal llenado con material granular. El relleno
podía ser tiza, arena, mármol, sílice o cualquier otra sustancia granular.
Fig. 2.1b. A la izquierda, un fusible de vidrio similar al patentado por A. Edison, y a
la derecha un fusible de vidrio relleno con sílice, similar al patentado por W. M.
Mordy.
A continuación se muestra una copia de la patente correspondiente al primer
fusible de Thomas A. Edison.
8
Fig. 2.1c. Copia de la patente del primer fusible eléctrico.
Tiempo después, con el inicio de la segunda guerra mundial, empezaron a crearse
y surgir muchas industrias principalmente fábricas de armas, las cuales
necesitaron la aplicación de un dispositivo para proteger sus sistemas eléctricos,
lo cual produjo la masificación del fusible.
2.2. Inicio de la Producción y Consumo de la Electricidad en Chile.
El 14 de mayo de 1881 se concedió privilegio a Tomás A. Edison para su invento
del alumbrado eléctrico, pero sólo en mayo de 1886 se declaró legalmente
instalada la Compañía Luz Eléctrica de Edison en nuestro país. A partir de este
acontecimiento, la producción y consumo de electricidad se inician en Chile hacia
el año 1883, con la instalación en Santiago de locomóviles de pocos KW de
potencia, destinados al alumbrado eléctrico tipo Edison en el sector céntrico de la
capital, por un empresario particular. La instalación de este nuevo sistema
despertó gran interés, especialmente entre los comerciantes del sector céntrico de
la capital. Ellos, paulatinamente solicitaron al empresario la colocación de luces en
las fachadas de sus negocios.
Las posibilidades de extender el servicio hacia otros barrios de la ciudad se vieron
limitadas, debido a que el motor sólo generaba una escasa cantidad de energía.
Además no se contaba con el personal necesario para realizar el tendido de
cables.
9
Ante la situación así planteada, la I. Municipalidad de Santiago llamó a propuesta
para otorgar la concesión de un servicio de alumbrado público y domiciliario y de
transporte eléctrico urbano a empresas que garantizaran la continuidad y
eficiencia del mismo.
Aunque el servicio de alumbrado eléctrico proporcionado por este empresario
particular tuvo un carácter esporádico, y más bien demostrativo, debe notarse que
se instaló sólo cuatro años después del invento de la ampolleta Edison (1879), y
uno después de la primera instalación de alumbrado público en el mundo (Lane
Fox en Londres, 1882).
En el año 1897 fue otorgada la concesión del alumbrado público y transporte
eléctrico a una empresa inglesa, la cual debió enfrentarse a una campaña de
desprestigio y aprehensión desatada por las otras empresas que no resultaron
favorecidas con la propuesta. Esta campaña llevó a sus instigadores a formular
diversas consideraciones, algunas de ellas absurdas y aún pintorescas.
Se decía, por ejemplo, que el nuevo sistema de alumbrado provocaría gran
cantidad de incendios y que desaparecería el temor a la oscuridad. El nuevo
sistema de transportes aumentaría en forma alarmante el número de accidentes y,
además acarrearía cesantía en el personal encargado de los carros de tracción
animal.
Para contrarrestar estas afirmaciones, la autoridad municipalidad decidió dar a
conocer públicamente estadísticas de las causas más frecuentes de incendios
ocurridos en la ciudad de Nueva York, que demostraban las bondades del sistema
eléctrico. Después de esto, la población paulatinamente acogió el sistema eléctrico
debido a que realmente no existían argumentos serios que se opusieran a su
implementación.
En el año 1900, entró en funcionamiento la planta térmica Mapocho con una
capacidad de generación de 1800 KW. Con la puesta en marcha de esta planta,
puede afirmarse que quedaba inaugurado el primer servicio eléctrico de carácter
estable en nuestro país.
2.2.1. Utilización de los primeros fusibles.
La distribución de la energía eléctrica en aquella época se hacía mediante el uso
de la corriente continua. En el ámbito domiciliario se utilizaban los fusibles tipo
Balín, llamados comúnmente “tapones fusibles” (fig. 2.2.1a), y en menor grado
también se utilizaba el fusible tipo cartucho.
Fig. 2.2.1a. Primeros fusibles tipo tapón utilizados en el ámbito doméstico.
10
En las industrias, donde las fallas eléctricas son más comunes, se utilizaban los
fusibles renovables (Figura 2.2.1b), que solamente había que abrirlos para
reemplazar el elemento fusible en el caso de su operación. Estos fusibles poseen
una capacidad de ruptura de 10.000 Amperes simétricos y posteriormente se
fabricaron otros fusibles del tipo no-renovables con mayor poder de corte.
Fig. 2.2.1b. Fusible tipo Renovable (izquierda) y fusible tipo Reja utilizado
comúnmente en redes de distribución.
Por otra parte, las redes de distribución de Baja Tensión eran protegidas por fusibles
llamados tipo Reja (figura 2.2.1b), los cuales se componen de un par de terminales
de cobre, a ellos se soldaban alambres de cobre separados paralelamente,
conformando una reja. Posteriormente, los alambres se fabricaron de plata pura, y
una vez terminado al fusible se le daba un baño de plata electrolítica.
En redes de distribución aérea de Media Tensión, es muy común el uso de los
fusibles tipo Cabeza y Cola. Montado en el interior de una pieza tipo bastón, permite
una fácil visualización después de su operación y además sirve para interrumpir una
línea con el uso de una pértiga especial.
En la actualidad, estos dos últimos fusibles son los dispositivos de protección más
utilizados para proteger las redes de distribución en Baja y Media Tensión.
Con el advenimiento de la corriente alterna, un gran número de motores y
transformadores se agregó a la demanda de energía eléctrica. Estas cargas
inductivas producían considerables peack de corrientes en el momento de su puesta
en servicio, lo que originaba la operación de los fusibles.
Tiempo después se inventaron los Fusibles con Retardo de Tiempo (Time Delay),
los cuales son capaces de soportar por un tiempo determinado los incrementos
momentáneos de la corriente, y solamente son accionados por cortocircuitos en la
red. Posteriormente se fabricaron los Fusibles de Doble Acción que se componen
por dos fusibles en serie ya que en su interior existe un elemento fusible para
proteger contra sobrecargas y otro para las corrientes de cortocircuitos.
Con el avance de la tecnología, se inventó el dispositivo de protección magnetotérmico, cuya intervención es más cómoda, puesto que cuando opera producto de
alguna anomalía en el sistema, solamente hay que accionar una palanca o botón
para restablecer la energía eléctrica sin necesidad de cambiar ninguna pieza.
El crecimiento de la industria en aquel tiempo, llevó a muchas empresas a mejorar
sus instalaciones eléctricas producto del aumento en la demanda de energía. Las
11
fallas eléctricas cada vez fueron de mayor amperaje, provocando la inutilización de
los interruptores magneto-térmicos debido a su limitado poder de corte o capacidad
de cortocircuito. Esta característica se refiere a la máxima corriente de cortocircuito
que es capaz de soportar la protección sin sufrir daños.
Los fabricantes de estos elementos de protección vieron que al aumentar la
capacidad de ruptura había que utilizar piezas más grandes y robustas en la
fabricación, aumentando el tamaño de los magneto-térmicos.
A partir de este momento las industrias fijaron su atención en la conveniencia de
utilizar los fusibles eléctricos para proteger sus instalaciones debido a su alto poder
de corte o capacidad de cortocircuito y su gran velocidad de respuesta ante
corrientes de falla, aunque en muchas instalaciones se utilizan combinaciones de
fusibles y aparatos automáticos.
La época moderna se ha caracterizado por los avances en el campo de la
electrónica, y la tecnología de los semiconductores tales como los diodos, diac y
triac. Estos elementos son muy sensibles a los incrementos de la corriente que
conducen y se queman con gran facilidad. Debido a esto, se han fabricado nuevos
fusibles limitadores para la protección de circuitos que incorporan Semiconductores,
los cuales poseen una alta velocidad de operación, abriendo en menos de un cuarto
de ciclo.
2.3. Primeros Estudios de los Efectos Calóricos Producidos por la Corriente
Eléctrica.
El calentamiento de los conductores debido al paso de la corriente eléctrica fue uno
de los primeros efectos observados por los científicos estudiosos de los fenómenos
eléctricos, sin embargo, habría de pasar algún tiempo antes que se conociera la
magnitud de tal efecto calorífico y los factores de los que depende.
James Prescott Joule (1818-1889) se interesó desde joven en la medida de
temperaturas de motores eléctricos, lo que le permitió hacia 1840 encontrar la ley
que rige la producción de calor por el paso de una corriente eléctrica a través de un
conductor.
James Prescott Joule (1818-1889)
Joule, concentró sus estudios en el siguiente razonamiento:
Si se quiere desplazar una determinada cantidad de carga eléctrica Q desde un
potencial a otro, cuya diferencia sea de V volts, el trabajo que se desarrollará será
tanto mayor cuanta más carga Q se quiera desplazar y también tanto mayor cuanta
más diferencia de potencial haya entre los puntos que se desea desplazar dicha
carga Q. Por lo que dicho trabajo será igual al producto de la carga Q por la
diferencia de potencial V entre los dos puntos:
W = V × Q ; Por otra parte, se sabe que:
Q = I ×t
; por lo tanto, W = V × I × t
12
Además se conoce que Potencia es igual al trabajo dividido por el tiempo:
W
V × I ×t
P=
; tendremos que
P=
=V ×I
t
t
Según Ley de Ohm la potencia eléctrica es: P = I 2 × R , por lo tanto, el trabajo
eléctrico o energía W es:
W = I 2 × R × t (joules)
ó
C = 0.24 × I 2 × R × t (calorías)
La caloría-gramo, se conoce comúnmente como caloría y representa la cantidad de
calor que ha de suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura en un
grado centígrado.
La ley de Joule establece que la cantidad de calor producida es directamente
proporcional a la resistencia R del conductor, al cuadrado de la intensidad de
corriente I que lo atraviesa y un tiempo t.
Las experiencias de Joule y Julius Robert von Mayer (1814 - 1878) referentes a la
conservación de la energía, indicaban al calor como una forma más de energía. El
calor no sólo era capaz de aumentar la temperatura o modificar el estado físico de
los cuerpos, sino que además podía moverlos y realizar un trabajo. Las máquinas de
vapor que tan espectacular desarrollo tuvieron a finales del siglo XVIII y comienzos
del XIX eran buena muestra de ello. Desde entonces las nociones de calor y energía
quedaron unidas y el progreso de la física permitió, a mediados del siglo pasado,
encontrar una explicación detallada para la naturaleza de esa nueva forma de
energía, que se pone de manifiesto en los fenómenos caloríficos.
Es importante destacar, las relaciones existentes entre las distintas formas de
energía que se presentan en la operación de un fusible eléctrico, por ejemplo la
transformación de la energía eléctrica en energía térmica o calor, cuando éste es
recorrido por una cierta corriente.
La ciencia que estudia los fenómenos producidos en este ámbito se denomina
termodinámica, y ayuda a establecer las relaciones entre las distintas formas de la
energía. Además ayuda a definir la ruta evolutiva de un sistema a través del estudio
de los cambios de energía de sus propias transiciones, es decir, que los cambios de
energía en los pasos del sistema, van mostrando la ruta que sigue el sistema.
Además, la diferencia de temperatura del medio que rodea a un fusible y la de éste
cuando se encuentra conectado, origina un paso de energía denominado calor, y sus
variaciones se deben a ciertos fenómenos que ocurren en los elementos fusibles,
tales como la dilatación y el cambio de estado de los cuerpos.
La técnica que se ocupa de la medición del calor y de las constantes térmicas que
intervienen en distintos fenómenos se denomina calorimetría. Según aumente o
disminuya la temperatura de un cuerpo, se dice que éste ha recibido o cedido cierta
cantidad de calor. La cantidad de calor recibida por un cuerpo puro es proporcional a
la masa del mismo en la cual produce una variación de temperatura determinada.
2.4. Propiedades Físicas de la Materia.
Una vez definidos estos conceptos referentes a los efectos térmicos, es necesario
comprender los factores físicos propios de la materia, los cuales son muy
importantes para determinar las relaciones entre energías.
Un factor muy importante de conocer, especialmente en el diseño de un elemento
fusible es su Resistividad (ρ). Esta es una magnitud que mide la propiedad resistiva
13
de los cuerpos, la cual depende de los electrones libres en la banda de conducción.
Además de la propia naturaleza del material, la resistividad también depende de la
temperatura. Cuanto más se agitan los átomos dentro del conductor, mayor es la
resistencia que el mismo opone al flujo de carga.
En la mayoría de los casos, un aumento de temperatura se traduce en un incremento
en la resistencia del conductor (Figura 2.4a). Un elemento fusible con una alta
resistividad, producirá considerables pérdidas de potencia por efecto Joule, lo que se
traduce en un consumo de energía y por consiguiente un aumento de la temperatura
en el fusible y a la vez en pérdidas económicas.
Otro factor necesario a considerar para el diseño de un fusible es el coeficiente de
temperatura (α), y se define como la variación de resistencia que sufre una resistencia
por cada grado de temperatura en que se incrementó sobre los 0 ºC.
Puesto que un fusible trabajando en condiciones normales, es recorrido constantemente
por una cierta corriente, y dependiendo de las condiciones en que esté operando, su
resistencia interna se verá afectada por efecto de la temperatura.
Fig. 2.4a. Resistividad eléctrica de la plata (Ag) en función de la temperatura para
cuatro valores diferentes de RRR (radio de resistencia residual).
En la tabla 2.4a, se muestran valores de resistividad medidos a 0º C y el coeficiente
de variación de la resistencia con la temperatura para algunos metales.
Tabla Nº 2.4a.
Material
ρ (en Ω·m)
a 0º C
Aluminio
Carbón
Constantán
Cobre
Hierro
Latón
Manganina
Mercurio
Nicrom
Plata
Plomo
Wolframio
Oro
2.8x10-8
3500x10-8
49.0x10-8
1.8x10-8
12.0x10-8
7.0x10-8
43x10-8
94x10-8
111x10-8
1.6x10-8
22x10-8
5.3x10-8
2.44x10-8
α (en ºK –1)
R(T)=R(0º)·(1+αT)
420x10-5
-50x10-5
Despreciable
420x10-5
620x10-5
200x10-5
Despreciable
88x10-5
40x10-5
400x10-5
430x10-5
360x10-5
3.4x10-3
14
A continuación, se muestran valores de temperatura de fusión y vaporización, peso
específico, calor específico y calor latente de fusión para algunos metales.
Tabla Nº 2.4b.
Material
Tf (ºC)
Tv (ºC)
Aluminio
Cobre
Hierro
Plata
Plomo
Oro
Zinc
Bronce
Estaño
Alpaca
658
1080
1535
960.8
327
1063
419.5
925
231.9
1085
2057
2310
2750
2193
1620
3080
907
2155
2270
2105
Peso específico γ Calor específico δ Calor latente fusión h
Kg / dm3
J / ºK·Kg
J/Kg
2.7
900
388
8.9
385
205
7.8
444
272
10.5
237
103
11.4
159
23.2
19.3
129
64.9
6.84
388
111
8.15
343
194.66
7.27
213
59.6
8.38
386.2
201.86
El peso específico (γ) se define como el cuociente entre la cantidad total de masa
que posee una sustancia (peso) y su volumen.
El calor específico (δ) de un cuerpo representa la cantidad de energía calorífica que
hay que suministrar por unidad de masa a una sustancia para elevar su temperatura
un grado. El calor específico es diferente para cada material, porque depende de la
composición y la ordenación molecular interna de la sustancia que se trata. El calor
específico de los elementos sólidos es inversamente proporcional a su masa
atómica, de forma que el calor específico multiplicado por la masa atómica es
aproximadamente una cantidad constante para todos los elementos sólidos.
El calor latente de fusión (h) de una sustancia es la cantidad de calor por unidad de
masa que necesita para cambiar el estado de la sustancia de sólido a líquido a su
temperatura de fusión.
En el proceso de fusión de un elemento fusible es de gran importancia el concepto de
Densidad de corriente, el cual se define como la cantidad de Amperes por unidad
de superficie del elemento que la conduce. Por ejemplo en el uso de láminas fusibles,
la intensidad de falla crea una alta densidad corriente, que localmente provoca el
desarrollo extremo del calor. En la figura 2.4b, a la izquierda una alta densidad de
corriente originó una fusión en forma parcial en la vena. A la derecha se aprecia la
imagen ampliada que muestra dicha situación.
Fig. 2.4b. Lámina de plata utilizada en ensayo de cortocircuito.
2.5. Característica Tiempo-Corriente en la Etapa de Pre-arco Adiabático.
Al producirse un aumento importante en la corriente, mucho mayor que la nominal del
fusible, se inicia el proceso de interrupción siendo el pre-arco un proceso adiabático.
Este concepto se refiere a una transformación que tiene lugar de modo tal que el
sistema no gana ni pierde calor. Con el fin de eliminar o atenuar lo más posible el
15
arco eléctrico, se utiliza una capa gruesa de material aislante, por ejemplo, arena de
cuarzo (Sílice).
Es necesario comprender ahora, los conceptos eléctricos asociados al factor tiempo
en cada una de las etapas que conforman la operación de un fusible. En la Figura
2.5, se muestra una señal de corriente alterna, 50 Hz, que circula por un fusible en
condiciones nominales, hasta que producto de un cortocircuito, la corriente se
incrementa varias veces el valor de la corriente nominal.
Fig. 2.5. Gráfico de una señal alterna de corriente que circula por un fusible en el
momento de su operación.
Los parámetros de tiempo y corriente involucrados en esta etapa, se definen a
continuación:
Ip
Ic
tp
ta
tc
: Intensidad prevista de corte
: Intensidad limitada de corriente.
: Instante de tiempo de la etapa de pre-arco.
: Instante de tiempo que dura el arco eléctrico.
: Tiempo total de despeje del fusible.
Producto de una falla, la corriente se ha incrementado tendiendo llegar a la
intensidad prevista Ip, pero por efecto del fusible, se limita hasta el valor de corriente
Ic. Dicho valor se conoce como Intensidad limitada de corte, y representa el
máximo valor instantáneo de la corriente, alcanzado durante el funcionamiento del
fusible cuando éste impide bajo condiciones de cortocircuito el peack máximo del
primer semiciclo de la corriente disponible.
El tiempo de pre-arco tp (Melting Time), es el lapso de tiempo que transcurre desde
el inicio de la anomalía, hasta la interrupción total del elemento fusible y el instante
que se inicia el arco eléctrico. Cabe destacar que las curvas de corriente en función
del tiempo publicadas en catálogos corresponden a este tiempo.
La etapa de Pre-arco se caracteriza porque el paso de la corriente Ic origina una
cierta cantidad de energía térmica por efecto Joule, la cual es utilizada para fundir
completamente el elemento fusible, y su duración depende, además de este valor de
corriente, del diseño del elemento fusible.
Posteriormente, la corriente Ic llega hasta el valor cero en un instante denominado
tiempo de arco ta, y corresponde al tiempo que tarda en extinguirse el arco eléctrico
16
al interior del fusible, y depende de la tensión del circuito donde está incluido el
fusible.
El tiempo total que tarda en operar el fusible bajo condiciones de falla en el circuito,
se denomina tiempo de despeje tc (Clearing), y corresponde a la suma de los
tiempos tp y ta. Según esto, el tiempo total de despeje transcurre desde el inicio de
la falla, hasta la total extinción del arco eléctrico.
El peack máximo de corriente de cortocircuito se define como la Intensidad Prevista
de corte Ip, y corresponde a la máxima corriente en Amper que el sistema puede
proveer en la situación de un corto circuito franco si se reemplazara el fusible por un
conductor de impedancia despreciable comparada con la interna del generador.
Energía disipada: La energía liberada por un fusible en el proceso de operación,
puede ser calculada por la integral de Joule expresada en la ecuación 2.5:
t
∫R×i
0
t
2
× dt = R ∫ i 2 × dt = R × I 2 × t
(2.5)
0
Donde: R es la resistencia interna del fusible, I es la corriente prevista de corte, y t
corresponde al tiempo total de despeje (clearing).
Como se había descrito anteriormente, el proceso de operación de un fusible se
divide en dos etapas, por lo tanto, existe una energía correspondiente a la etapa de
pre-arco (Melting Energy) y la energía total disipada (Clearing Energy).
En catálogos entregados por los distintos fabricantes de fusibles, es muy común
encontrar la expresión i 2t referida a la energía disipada, pero cabe decir que esta
expresión no corresponde a un valor energético. La real expresión energética es la
que corresponde a la ecuación que incorpora el valor de R. Por motivos de
conveniencia y propósitos comparativos, se utiliza el valor referencial i 2t , el cual
representa la energía liberada por un cortocircuito en 1 ohm de resistencia en Amp2
seg.
Esta energía, puede ser disipada al medio que rodea al fusible, dependiendo si la
corriente que circula por el elemento fusible es relativamente baja (2 a 5 veces la
corriente nominal). Si la corriente se incrementa rápidamente como en el caso de un
cortocircuito, el tiempo necesario para fundir el elemento fusible es cada vez más
corto, llegando al extremo de que toda la energía eléctrica disipada es utilizada para
calentar el elemento fusible, sin que exista intercambio de calor con el medio, aunque
dicha energía es disipada por el fusible.
2.6. Análisis del Código de Fusibles DELTA.
Los fabricantes de fusibles, utilizan sus propios códigos, lo que les permite identificar
con claridad un determinado elemento, dentro de la gran variedad de tamaños,
formas, clases, etc. Además la correcta implementación de un buen código de
fusibles, permite mantener un idioma en común entre el proveedor y los clientes.
Un fabricante de estos elementos de protección en Chile, es la empresa FUSELCO
Ltda. Con más de 27 años de experiencia en la fabricación de elementos eléctricos
bajo la marca DELTA, ha creado su propio código de fusibles que permite una
correcta definición y posterior elección de un determinado fusible.
El código de fusibles DELTA, se divide en dos partes separadas por una barra
diagonal, que indican el Modelo y Tipo de fusible.
17
La parte que indica el Modelo, se compone de una combinación de hasta 4 letras y
un número. Las letras entregan la información referente a la parte física del fusible, si
posee indicador de fusión, si es renovable, la forma, el material de construcción del
cuerpo del fusible y el tamaño.
La parte que indica el Tipo, está referida a las características eléctricas del fusible, o
sea la corriente nominal, el tipo de fusión y el voltaje nominal.
La letra 1, indica si el fusible tiene indicador de funcionamiento y / o percutor (ver su
definición en el capítulo III).
La letra 2, indica si el fusible es del tipo renovable. Si no está la letra R en el código,
se entiende que es del tipo desechable.
Las letras 3 y 4, se indican en las tablas 2.6a y 2.6b respectivamente. Los fusibles
existen en una gran cantidad de formas, y cada uno es fabricado para una aplicación
en particular. Además dependiendo de los requerimientos del trabajo, se utilizan
variados materiales en su fabricación e individualmente poseen cualidades físicas
que lo hacen especial para una determinada aplicación.
El valor en Amper indica la intensidad nominal del fusible. Para valores decimales, la
coma se reemplaza por la letra (A).
En la tabla 2.6c se indican los tipos de fusión que poseen los fusibles.
El valor en Volts, indica la tensión nominal máxima a la cual puede estar sometido el
fusible. Si el voltaje es superior a 999 Volts, se expresa en Kilo Volts, usando la letra
(K) como punto decimal.
Tabla 2.6a. Tipos de fusibles con sus respectivos números de figura.
LETRA 3
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
W
Z
Y
FIGURA
7
45
16-26-27-29
25
24
17
1
15
33
5
3
8-9
42
43
46
1
18-19
21
47
44
21
10
69
DESCRIPCIÓN
Cartucho con Aletas Asimétricas
Balín
Cabeza y Cola
Con Terminales Laterales
Doble Cola
Doble Argolla
Cartucho Puntas Cónicas
Reja Encapsulado
Lámina Flexible
Doble Cabezal
Con Terminales Axiales
Cuchillo Apernado
Cuchillo
Interior Bastón
Paleta
Cartucho
Reja
Cabezal Apernado
Doble Cabezal Apernado
Curvos
Cartucho Apernado
Cartucho Apernado
Cartucho con Hilos
18
Tabla 2.6b. Tipos de materiales
utilizados en la construcción de fusibles.
LETRA 4
A
B
C
E
F
G
H
I
L
P
Q
R
V
W
X
DESCRIPCIÓN
Plástico
Teflón
Cobre y sus Aleaciones
Ebonita y Similares
Fibra de Vulcanizada
Plata
Esteatita
Fibro Cemento
Vidrio
Plomo
Vidrio Relleno con sílice
Cerámica
Fibra de Vidrio
Vidrio con cerámica
Cartón Impregnado
2.6.1. Tipos de Fusibles Según su Forma.
Tabla 2.6c. Tipos de fusión.
LETRAS
aM
S
H
N
T
gL
LD
M
gG
gM
FUSIÓN
Lento Respaldo
Ultra Rápido
Rápido
Normal
Lento
Normal norma IEC-269
Lento Doble Acción
Media
Normal
Lento
19
20
21
22
2.6.2. Análisis de Códigos de Fusibles de otros Fabricantes.
Desde 1885 la compañía GOULD SHAWMUT se ha convertido en uno de los
principales fabricantes de fusibles en el mundo.
El código de fusibles que esta compañía utiliza para describir a los fusibles de
protección rápida contra cortocircuitos (Amp-Tramp system), se compone de las
siguientes partes:
X
Letra que indica el tamaño.
Nivel de voltaje nominal
(dividido por 10)
Curva de operación.
Corriente nominal.
Forma del fusible.
Indicador de fusión.
X
X
X
X
X
23
Ejemplo: Código Fusible Gould.
A
70
P
400 4
TI
- Todos los tamaños 101.
(Serie Amp-Tramp)
- Nivel de voltaje (V)
Código.
700
70
- Curva de operación.
Rápido, X o Z
Ultra Rápido, bajo I2t, P
Ultra Rápido, muy bajo I2t, Q o QS.
- Corriente nominal.
- Forma del fusible.
Cartucho (Ferrule) 1,
Cuchilla 4, Cabeza apernado 128.
- Indicador de fusión.
Indicador Trigger TI
Actuador Trigger TA
La compañía Gould Shawmut ha creado un código especial para describir a los
fusibles de Media Tensión desde 5,5 kV hasta 15,5 kV de clasificación “E”, la cual es
apropiada para la protección de transformadores y sistemas de distribución en media
tensión.
La norma ANSI / IEEE C37.40, indica que la clasificación “E” corresponde a los
fusibles limitadores de corriente caracterizados por una fusión Normal (general
purpose).
A
0
5
5
F
1
D
0
R
0
–
1
0
0
E
Corriente nominal:
5E, 7E, 10E, 20E, 25E, 30E,
40E,
50E, 65E, 80E, 100E, 125E,
150E, 175E, 200E, 225E, 250E,
300E, 350E, 175E, 200E, 225E,
250E, 300E, 350E, 400E, 450E,
500E, 600E, 750E, 900E.
Revisión Nº:
0-9
Revisión
Características especiales:
0 (ninguna) o letra A hasta Z (omitir letras I y O)
Diámetro del cartucho.
Número de cartuchos: 1, 2 o 3.
Forma:
B = Apernado.
C = Montaje a presión.
F = Cartucho.
Voltaje Nominal: 055 = 5.500 V, 155 = 15.500
A = fusible Amp-Tramp.