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Aparatos de Maniobra
ElectroInstalador
Coordinación de aparatos de
maniobra con interruptores
Ya sabemos que se entiende como coordinación entre aparatos de maniobra y protección y
su correspondiente protección, y hemos analizado a la coordinación entre contactores y
relés de sobrecarga con protección mediante fusibles. En la presente nota analizaremos
la protección de los aparatos mediante el otro aparato diseñado para proteger circuitos
de los efectos de un cortocircuito; el interruptor automático.
Distintos tipos de interruptores
un interruptor automático consta de dos disparadores;
el térmico contra sobrecargas y el magnético contra
cortocircuitos. En la actualidad existen muchos interruptores automáticos cuyos disparadores de protección ya no son los tradicionales térmico y magnético,
sino que cuentan con uno electrónico que cumple con
ambas funciones.
Fundamentalmente existen dos tipos de interruptores,
los que interrumpen la corriente de falla cuando ésta
pasa por su punto de cero intensidad, llamados “de
paso por cero”, y los llamados “limitadores”, estos últimos son capaces de cortar a la corriente de falla antes
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Por: Alejandro Francke
Especialista en productos eléctricos de baja tensión,
para la distribución de energía; control, maniobra y
protección de motores y sus aplicaciones.
de que esta alcance su punto máximo. Debido a que la
corriente de falla recién se interrumpe cuando se extingue el arco en los contactos, no todos los interruptores
limitadores tienen la misma característica; los hay más
lentos que otros, dejando pasar más energía.
Ejemplo de los interruptores de paso por cero son los
interruptores manuales y los contactores; en la actualidad sólo se construyen interruptores automáticos de
paso por cero para aplicar en circuitos de alimentación
o derivación, son los llamados interruptores selectivos
o abiertos (ACB). Ya no se construyen interruptores
automáticos de paso por cero para la protección de
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conductores en circuitos terminales, pero existen instalados muchísimos interruptores automáticos antiguos de
estas características.
Los interruptores automáticos del tipo limitadores, según
la norma y el fin para el que están construidos, son más o
menos rápidos en su actuación y por eso dejan pasar
mayor o menor energía de falla.
Por su velocidad, los interruptores que dejan pasar más
energía son los pequeños interruptores automáticos (PiA,
o MCB en inglés) diseñados para proteger conductores en
circuitos terminales según iEC 60898; tanto es así que la
energía de paso es un dato que el fabricante no está obligado a publicar y ninguno lo hace.
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cortocircuito; este calor afecta a todos los conductores y
aparatos que componen al sistema. Este calor quema a los
aislamientos y puede destruir a los componentes.
La Figura 2a muestra que es lo que pasa si se decide proteger a la instalación con un interruptor del tipo paso por
cero. Estos interruptores tienen un tiempo de actuación
fijo, aproximadamente de 30 ms; es decir, que permiten
que el pico máximo de la corriente de cortocircuito se desarrolle con plenitud y permiten que pase la energía correspondiente a tres semiciclos.
Los interruptores compactos o de caja moldeada (MCCB),
diseñados para proteger conductores en circuitos de derivación o terminales según iEC 60947-1, son más veloces en
la extinción del arco. La norma obliga a suministrar los
datos de limitación y de energía de cada tipo de interruptor si el usuario lo requiere.
Los más veloces, por lo tanto los que más capacidad de
limitación tienen y menor cantidad de energía dejan pasar,
son los interruptores construidos para la protección de circuitos de motores (conocidos como guardamotores), construidos según iEC 60947-4.
Figura 1.
Figura 2a.
La Figura 2b, en cambio, muestra lo que sucede si se protege a la instalación con un pequeño interruptor automático PiA. Estos interruptores son del tipo limitadores, es
decir, son tan rápidos que no permiten que el pico máximo
de la corriente de cortocircuito se desarrolle con plenamente pero, por su relativamente pequeña capacidad de
ruptura, son muy lentos para impedir que pase una parte
importante de la energía de falla. Son apropiados para proteger al aislamiento de conductores pero no para proteger
a otro tipo de aparatos.
En la Figura 2c, se muestra al tiempo de actuación de un
interruptor compacto en caja moldeada MCCB. Por su
construcción, estos interruptores, que también son del
tipo limitadores, son más rápidos que los PiA (o MCB) por
La figura 1 muestra cómo se desarrolla la intensidad de una
corriente de cortocircuito en un punto de la instalación sin
proteger.
Cada pico de la onda representa el esfuerzo electrodinámico que el sistema debe resistir; hace que los conductores
se muevan y los contactos se separen. El primero de los
picos es el máximo y es el mayor esfuerzo que se produce
en la red. Este pico se produce a lo sumo en 5 ms.
Las superficies coloreadas en rojo representan a la energía
calórica que la red aporta al punto donde se produce el
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Figura 2b.
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lo que permiten una mayor limitación del pico máximo de
la corriente de cortocircuito y por su mayor capacidad de
ruptura sólo permiten que pase una pequeña parte de la
energía de falla. Son apropiados para proteger al aislamiento de conductores y la de algunos tipos de aparatos.
Figura 3.
Figura 2c.
En la Figura 2d se muestra el tiempo de apertura de un
interruptor protector de motores, también conocido como
guardamotor. Por su construcción estos interruptores,
también limitadores, y por su tamaño son aún más rápidos
que los compactos de caja moldeada MCCB por lo que
logran una mayor limitación del pico máximo de la corriente de cortocircuito; permiten que pase sólo una mínima
parte de la energía de falla. Son apropiados para proteger
al aislamiento de conductores y contactores.
Este tipo de interruptor es el único cuyo disparador por
sobrecargas es adecuado para proteger motores; los anteriores tienen un disparador por sobrecargas adecuado
para proteger conductores y sistemas de barras.
Figura 2d.
La Figura 3 muestra el tiempo de actuación de los distintos
tipos de interruptores; todos ellos para una misma corriente asignada de disparo por cortocircuito de 10 A. En ella se
ve claramente la diferencia en el tiempo de actuación de
un interruptor de característica paso por cero y tres limitadores, también se ve la diferencia de velocidad de actuación entre estos tres.
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Protección de contactores contra cortocircuitos con
interruptores
Al producirse un cortocircuito, los contactos de un contactor
se abren por efecto de los esfuerzos electrodinámicos de la
intensidad de la corriente de cortocircuito; por lo antes mencionado podemos concluir que los interruptores de paso por
cero no son aptos para proteger contactores ya que permiten el paso del pico de la corriente de cortocircuito.
Algo similar podemos decir de los pequeños interruptores
PiA y de los compactos MCCB. Sólo en casos especiales los
fabricantes de contactores admiten el uso de estos interruptores para la protección de sus contactores y en todo caso se
trata de interruptores de su propia fabricación y limitados a
determinados valores de corriente de cortocircuito.
Los guardamotores sí son adecuados para la protección de
contactores; pero cada fabricante informa el tipo adecuado de guardamotor para cada contactor. Este dato está
avalado por costosos ensayos y no es recomendable reemplazar al guardamotor indicado por otro de similares características, ya sea éste de otro fabricante o del mismo fabricante pero otro modelo.
Protección de relés de sobrecargas contra cortocircuitos
con interruptores
Al producirse un cortocircuito, los elementos calefactores
de un relé de sobrecargas térmico se destruyen por efecto
del calor producido por la corriente de cortocircuito. La
energía que permiten pasar los interruptores para la protección de conductores es suficiente para que los elementos calefactores se quemen; por eso ni los interruptores de
paso por cero ni los PiA ni los MCCB son adecuados para
protegerlos. Lo mismo pasa con los transformadores de
medición de los relés de sobrecargas del tipo electrónico.
Los interruptores para la protección de motores o guardamotores cuentan con un disparador por sobrecargas por lo
que en general no es necesario incluir en el circuito de alimentación del motor a un relé de sobrecargas.