Automatización Industrial - Capítulo IV

Automatización Industrial

Clases de fusibles

La aplicación específica de los tipos de fusibles citados previamente se indica con la denominada clase de operación. El conocimiento del significado de la clase de los fusibles es imprescindible a fin de lograr una utilización correcta de los mismos.

Letras que designan el tipo de fusible: Primera letra: g: De uso general, capaz de cortar todas las intensidades de corriente desde su valor convencional de corriente nominal a 1,6 In, hasta su valor de corriente de ruptura. a: Capaz de cortar las intensidades de corriente nominal desde 3 a 4 In, hasta su poder de ruptura. Segunda letra: G: De uso general. M: De protección de aparatos de maniobras y motores. R: De protección de circuitos con semiconductores. B: De uso en minería. C: De protección a capacitores. No normalizado. Tr: De protección completa de transformadores.

Ejemplos

1. Tipo aM: Se denominan de acompañamiento, cuya respuesta de disparo es ocho veces la intensidad en la cual fue calibrado el fusible en un segundo. Este fusible es empleado para la protección de motores eléctricos, pues éstos en el momento de arranque pueden absorver entre 4 y 6 veces la intensidad nominal del motor hasta cinco segundos. (In: corriente nominal del fusible). 2. Tipo gL: De uso general, para protección de conductores y dispositivos de maniobra en general; accionamiento de limitación entre 4-8 In, accionamiento por sobrecarga en el orden de corrientes mayores a 1,6 x In. 3. Tipo gF: Son fusibles rápidos, cuya respuesta de disparo es de 2,5 In veces en la cual fue calibrado el fusible, en un segundo. Este fusible es empleado para la protección de redes de distribución con cables aislados para los circuitos de iluminación.

Especificación de los fusibles

En el pedido del fusible se deben tener en cuenta los siguientes datos : 1. Tipo de fusible (NH, D o cilíndrico). 2. Corriente nominal y tensión de servicio. 3. Capacidad de ruptura. 4. Característica del fusible (retardado, rápido). 5. Base del fusible: a) Para fusible NH: tipo de base, b) Para fusible tipo D: base, tapa, tornillo de ajuste, anillo de protección y fusible. c) Para fusible cilíndrico.

Principales definiciones referentes a fusibles

Las características nominales de los fusibles se dan en forma de curvas de respuesta, las cuales muestran relaciones entre tres valores nominales, dos de ellos en los ejes y un tercero como parámetro.

A continuación se definen los valores no-

minales que deben conocerse: - Corriente nominal: corriente que puede circular por el fusible en forma permanen-

te sin producir su operación ni elevación de temperatura mayor que la admisible (usualmente entre 65 y 70 °C) ni envejecerlo o apartarlo de su característica de operación. En otras palabras, es la corriente de servicio del fusible, la cual no lo altera ni modifica en lo más mínimo. - Corriente presunta: Es la corriente de cortocircuito que se produciría en el lugar de instalación del fusible cuando se lo reemplaza por una barra de impedancia nula. - Capacidad de ruptura: Es la máxima corriente de cortocircuito que el fusible es capaz de interrumpir a tensión nominal. - Tiempo de operación: Es el tiempo que tarda el fusible en interrumpir la corriente de falla. Como los ensayos para determinar estos valores son destructivos y además los fusibles no son siempre exactamente iguales, los valores de la curva característica corriente – tiempo poseen una tolerancia que usualmente es del orden del 5 al 10 % en términos de corriente. - Tensión nominal: Es la tensión de trabajo, para la cual está definida la capacidad de ruptura, generando en la operación una sobretensión acorde a tal valor de trabajo.

Curvas características

La curva característica más usada es la si-

guiente:

1. Corriente presunta – tiempo de operación

Brinda la información del tiempo que tardará en operar el fusible en función de la corriente de falla. Por razones de facilitar la lectura de valores los dos ejes están expresados en coordenadas logarítmicas. En la figura se muestra la curva de corriente-tiempo de al menos una veintena de fusibles de distintas corrientes nominales. La curva que corresponde a una corriente nominal de 35 A, indicando que el tiempo de operación es de 1 segundo cuando la corriente falla es de 200 A, o de 0,03 segundos (30 milisegundos) si la intensidad de perturbación alcanza los 500 A.

CURVA CARACTERISTICA “NH”

Tiempo-Corriente

Tiempo de fusión virtual (Segundo)

Tolerancia 5% de corriente * Curva tiempo-corriente para fusibles NH, partiendo de un estado no precalentado por carga. Corriente en A (valor eficaz)

Reemplazo del fusible por otro dispositivo interruptor

Los fabricantes y vendedores de interruptores termomagnéticos han iniciado una fuerte campaña tendiente a reemplazar al fusible por el mencionado dispositivo, basándose en la simple comparación de las características nominales de los dispositivos citados. En la actualidad, la campaña ha incrementado su agresividad, pudiendo encontrar en las revistas técnicas expresiones que condicen más con una guerra que con campañas comerciales, tachando al fusible como un elemento obsoleto, lo cual está muy lejos de la verdad. Realmente los campos de aplicación de los dispositivos enfrentados son bastante diferentes, existiendo sólo una pequeña porción donde ambos tipos realmente podrían competir.

Por ello, el reemplazo indiscriminado puede traer aparejado consecuencias serias, ya que en el análisis para el reemplazo que sólo se hace comparando corrientes y tensiones nominales, deben también con-

siderarse los siguientes aspectos: - Costo de reemplazo. - Velocidad de operación. - Necesidad de mantenimiento. - Requerimiento de fuentes auxiliares. - Capacidad de ruptura. - Nivel de limitación de la energía específica. - Nivel de control de los picos de corriente. - Forma de las curvas características. - Pérdidas y elevación de temperatura. - Confiabilidad. Obviamente no se pueden negar algunas de las capacidades que poseen los interruptores termomagnéticos modernos, que no disponen los fusibles, como: facilidad de modificar la curva característica, comunicación entre dispositivos, almacenamiento de los datos de la falla, etc., capacidades que se logran sacrificando la lista dada previamente.

Podemos como ejemplo citar las siguientes

tareas: - Los interruptores termomagnéticos no poseen velocidad de operación suficiente para evitar el daño de los semiconductores de potencia, el control de esfuerzos electrodinámicos dado por un interruptor no puede evitar la distorsión del bobinado de un transformador frente a un cortocircuito en bornes. - Permitir severos ciclos de arranques de motores y actuar rápidamente frente a cortocircuitos, etc. Tareas que sí cumple perfectamente el fusible de alta capacidad de ruptura.

Disyuntores termomagnéticos

Las características más importantes son: 1. La corriente nominal 2. La tensión de trabajo. 3. La capacidad de ruptura. 4. Los límites de regulación (si los tiene). 5. El número de polos.

Tipos

Tipo H (B): Dispara para 2-3 veces la corriente nominal. Usados en los circuitos de control. Tipo L (C): Dispara para 3-5 veces la corriente nominal. Usados en la protección de conductores. Tipo G (D): Dispara para 8-12 veces la corriente nominal. Usados en la protección de transformadores y motores, pues soportan las elevadas corrientes de arranque.

Curva característica de los disyuntores termomagnéticos

Tiempo de disparo Milisegundos Segundos Minutos 240 120 60

10

1

10

1

100 Sobrecarga desconexión térmica

B C D Zona mixta desconexión térmica o magnética

10

1 2 4 6 8 10 20 40 100 5 3 12 veces la intensidad nominal

Interruptor automático de motor (guardamotor)

El interruptor automático de motor sirve para maniobrar y proteger al motor contra sobrecargas.

Características: - Sensibilidad contra la falta de fase y compensación de temperatura. - Permite adicionar varios bloques de contactos auxiliares y disparadores con señalización. - Permite el montaje sobre rieles DIN de 35 mm para todos los rangos de ajustes. - Posibilidad de instalación en caja saliente y en caja embutida. Algunos datos técnicos: Vida útil: 100.000 maniobras. Frecuencia máxima de maniobras: 40 maniobras por hora. Tiempo de apertura: 7 milisegundos. Curva 1: Disparo térmico, funcionamiento con tres polos. Curva 2: Disparo térmico diferencial (partiendo de estado frío), funcionamiento con dos polos. Observación: Tiempo de disparo en función del múltiplo de la corriente ajustada a frío. En caliente (temperatura bajo corriente nominal de servicio) los tiempos se reducen a 25% para el disparador térmico del interruptor automático.

Curva característica del interruptor automático del motor (guardamotor)

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