X.-DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

En los dispositivos de protección y control en las instalaciones, se deben satisfacer las normas y recomendaciones dadas para la instalación y diseño de los circuitos.

Se debe de proveer de circuitos separados para alumbrado general, para contactos y aplicaciones especiales.

Las ramas de los circuitos con más de una salida no deben tener una carga que exceda al 50% de la capacidad de conducción los ramales individuales de cada circuito.

De acuerdo con la capacidad de carga de cada circuito se deben instalar tableros de distribución con tantos circuitos como sea necesario.

Es necesario contar con los siguientes dispositivos de protección en una instalación eléctrica residencial.

También conocidos como de seguridad, son interruptores de navaja con puerta y palanca exterior para la operación del interruptor.

X.1.-INTERRUPTORES DE SEGURIDAD.

Un interruptor de seguridad es simplemente un medio de desconexión (basado en

cuchillas) montado en el interior de un gabinete. El gabinete proporciona un grado de

protección al personal en contra de contactos involuntarios con equipo eléctrico

energizado. También proporciona al equipo mismo protección contra condiciones

ambientales específicas. Un interruptor de seguridad puede consistir solo de cuchillas

o éstas acompañadas de un portafusibles. Existen dos familias de este tipo de

interruptores: uso general y uso pesado.

Son generalmente empleados para dos propósitos:

Como servicio de acometida Como medio de desconexión y protección de circuitos derivados (comúnmente motores).

Figura X.- Interruptores de seguridad servicio pesadoFigura X.- Interruptores de seguridad servicio pesado

X.2.- CLASIFICACIÓN DE GABINETES

X.2.1.- Gabinetes tipo NEMA 1

Estos gabinetes están diseñados para uso interior principalmente para proporcionar protección de cantidades limitadas de material extraño y contacto con equipo en su interior en lugares donde no existen condiciones inusuales de servicio.

X.2.1.- Gabinetes tipo NEMA 3R

Estos gabinetes están diseñados principalmente para uso exterior. Proveen un grado de protección contra la intemperie, polvo, lluvia, tormentas de nieve y formaciones de hielo.

X.3.- FUSIBLES.

Los fusibles son elementos de protección que constan de un alambre o cinta de una aleación de plomo y estaño con un bajo punto de fusión, que se funde cuando se excede el límite para el cual fue diseñado, interrumpiendo el circuito. Su función principal es la protección de sobrecorrientes moderadas (sobrecargas) y severas (cortocircuito). Se aplican en baja, mediana y alta tensión para la protección de motores, alimentadores, transformadores y rectificadores.

Especificaciones generales aplicables a fusibles

Los siguientes términos permiten especificar y aplicar de manera adecuada las diferentes clases de fusibles que existen, por tal motivo resulta de gran interés que se conozcan y se interpreten correctamente.

Corriente nominal.Magnitud de corriente que el fusible puede conducir continuamente sin deteriorarse y sin exceder la sobre elevación de temperatura en los límites especificados para el fusible.

Voltaje máximo de diseño.Valor máximo de voltaje en C.D. o en C.A. para el cual el fusible ha sido diseñado. El fusible puede operar a valores de voltaje iguales o menores al de diseño pero nunca mayores.

Capacidad interruptiva.

Valor máximo de corriente de falla en C.D. o en C.A. que el fusible es capaz de interrumpir con seguridad sin destruirse. Se especifica de acuerdo al valor máximo de la corriente de falla de cortocircuito esperada en el punto del sistema donde se instalará el fusible.

HRC (High RupturingCapacity). Terminología inglesa y canadienseque equivale a HIC (High InterruptingCapacity), término utilizado en México y en USA, y que indica que el fusible tiene alta capacidad interruptiva.

I² t

Es la medida de energía calorífica generada en un circuito durante el proceso de fusión o de apertura de un fusible.

Corriente pico de fuga (Peakletcurrent).

Corriente máxima instantánea que circula a través de un fusible durante el tiempo total de apertura. El valor es instantáneo y podría alcanzar el valor de la corriente rms disponible en el circuito en los casos en los que no se instale un fusible limitador de corriente.

Corriente de umbral (Thesholdcurrent).

Magnitud de corriente a cual el fusible inicia su acción limitadora de corriente.

FIGURA XXX Curvas de tiempo mínimo de fusión y tiempo máximo de apertura.

Fusible renovable.Es aquel en el cual el eslabón fusible puede ser reemplazado por otro similar, después de que el fusible ha operado.

Fusible no renovable.Es aquel al cual no se le puede reponer el listón fusible y se deshecha al fundirse.

Fusible de doble elemento.Fusible de cartucho que tiene elementos conectados en serie responsables de interrumpir la corriente en dos diferentes características de fusión. Uno responde a magnitudes de corrientes de cortocircuito y el otro a magnitudes de corrientes de sobrecarga.

Eslabón fusible tipo H (de alto impulso).Se denomina así a aquellos eslabones fusibles con relaciones de velocidad de fusión que varían desde 20 para la capacidad nominal de 1 A hasta 6.9 para la capacidad nominal de 8 A.

Eslabón fusible tipo K (rápido).Se denomina así a aquellos eslabones fusibles con relaciones de velocidad de fusión que varían desde 6 para la capacidad nominal de 6 A hasta 8 para la capacidad nominal de 200 A.

Eslabón fusible tipo S (estándar).Se denomina así a todos aquellos eslabones fusibles con relaciones de velocidad de fusión que varían desde 6.89 para la capacidad nominal de 5 A hasta 7.67 para la capacidad nominal de 200 A.

Eslabón fusible tipo T (lento).Se denomina así a todos aquellos eslabones fusibles con relaciones de velocidad de fusión que varían desde 10 para la capacidad nominal de 6 A. hasta 13 para la capacidad nominal de 200 A.

Fusible con accionador de indicador de apertura.El portafusibledel cortacircuitos cae automáticamente a la posición de abierto después de que se ha interrumpido el circuito.

Retardo.Este término se aplica a los tiempos de apertura de un fusible mayores de un ciclo, donde el tiempo puede variar dentro de las normas establecidas.

Tiempo de retardo.NEMA y U.L. lo definen como tiempo mínimo de apertura de 10 s en una sobrecarga de 500% de la corriente nominal del fusible. En fusibles tipo tapón, U.L. dice: tiempo mínimo de 12 s para una sobrecarga de 200% de la corriente nominal del fusible.

Sobrecarga.Valor de sobrecorriente de 101 % a 500% de la corriente nominal del fusible.

Clasificación por su respuesta: Convencionales. De doble elemento.

CLASIFICACIÓN POR SUS ESPECIFICACIONES, CARACTERÍSTICAS DE RESPUESTA Y DIMENSIONES:

Clase H. Clase J. Clase K. Clase L.

Clase H.Cartuchos fusibles, también conocidos como de dimensiones NEC (National ElectricCode), no se clasifican en normas de otra clase. Aparecen listados en U.L. (UnderwritersLaboratories).Clase J.Capacidad interruptiva de 100 a 200 kA C.A. simétricos U.L. y NEMA. Limitador de corriente 600 V C.A. o menos. Dimensiones tales que no son intercambiables con otras clases de fusibles. Según U.L. no tienen retardo de tiempo. Corrientes nominales disponibles en el mercado 1-600 A (vea la tabla V.III).

Clase K.Según U.L. K1, K5, K9, con valores prescritos para la máxima corriente de pico de fuga, y2

valores de I t, siendo K1 la de valores másbajos y K9 con los valores más altos. Dimensiones iguales a los de la clase H. No renovable. Limitadores de corriente. SegúnU.L. con retardo de tiempo. Capacidad interruptiva 200 kA simétricos. Corrientes nominales disponibles en el mercado 0.1-600 A (vea la tabla V.IV).

Clase L.Capacidad interruptiva de 100 a 200 kA CA simétricos, según U.L. y NEMA limitadores de corriente. 600 V. Dimensiones mayores a los otros fusibles de 600V. Se atornillan a barras alimentadoras y no usan portafusibles. No tienen características de retardo de tiempo. Corrientes nominales disponibles de 800 a 6000 A

CURVA CARACTERÍSTICA PROMEDIO CORRIENTE TIEMPO.

Como se estableció en la parte correspondiente a las especificaciones generales

aplicables a fusibles, se trata de una "curva que informa el tiempo promedio para fundir el elemento de respuesta a la corriente, considerando que la magnitud de la corriente de fusión no debe variar en más o menos 10% para cualquier tiempo dado". Como se observa en la figura XXX, a cada valor de corriente nominal de fusible corresponde una curva que tiene característica de tiempo inverso; es decir, el tiempo de respuesta es afectado por la magnitud de la corriente, a mayores valores de corriente corresponden tiempos de fusión más cortos. Por ejemplo, refiriéndose a la curva del fusible ECN tipo K5 de 30 A (vea la figura V.12), observamos que para una corriente de I1 = 200 A corresponde un tiempo de respuesta t1 = 4 s, mientras

que para I2 = 600 A el tiempo es t2 = 0.03 segundos aproximadamente; por lo tanto

se confirma que mientras I1<I2 t1>t2

X INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS.

Estos interruptores están diseñados para abrir el circuito en forma automática cuando

ocurre una sobrecarga, accionada por una combinación de un elemento

térmico y un elemento magnético. Su función principal es la protección contra

sobrecargas moderadas y sobrecorrientes severas (cortocircuitos). Se aplica en baja

tensión para la protección de motores, alimentadores, cables, barras y

transformadores.

X.1 PRINCIPIO DE OPERACIÓN.

Como el nombre lo indica, el interruptor tipo termomagnético está integrado con un

elemento térmico y uno magnético. El elemento térmico tiene una característica de

respuesta de tiempo inverso y responde a valores de sobrecorriente de las llamadas

moderadas que contemplan valores superiores al 100% y hasta aproximadamente

500% del valor de la corriente nominal del interruptor. El elemento térmico consta

esencialmente de la unión de dos elementos metálicos de diferente coeficiente

de dilatación, conocido también como par térmico, el cual al paso de la corriente

se calienta, y por lo tanto se deforma, habiendo un cambio de posición que es

aprovechado para accionar el mecanismo de disparo del interruptor. Por otro

lado, el elemento magnético responde a las sobrecorrientes severas con valores arriba

de 500% de la corriente nominal del interruptor. Por otro, el elemento magnético

responde a las sobrecorrientes severas con valores arriba de 500% de la corriente

nominal del interruptor.

X.2 FORMA DE ESPECIFICACIÓN.

Al especificar un interruptor del tipo termoplástico se deben mencionar las características siguientes:

1) Marco. Se refiere al rango y valor máximo de corriente nominal disponibles dentro de él. Por ejemplo en un marco de 250A se tienen corrientes nominales de 125, 150, 175, 200,225 y 250A

2) Corriente nominal. Es el valor de corriente al cual ha sido ajustado en fábrica el disparo mínimo del interruptor para su respuesta. Ejemplos: 200A, 225A

3) Capacidad interruptiva. Es la corriente rms máxima de falla de cortocircuito que el interruptor puede interrumpir o desconectar a un cierto valor de voltaje de operación, en forma segura sin que se destruya. Para un mismo marco pueden existir dos o más opciones en cuanto a capacidad interruptiva.

4) Numero de polos. Depende del número de fases del circuito por proteger. Un circuito trifásico requiere de tres polos, mientras que un circuito bifásico podrá ser controlado y protegido con un interruptor de dos polos y uno monofásico con la versión de un polo.

5) Tensión máxima. Es el valor de voltaje máximo de diseño al cual el interruptor puede operar. Los fabricantes informan del voltaje máximo al cual puede operar el interruptor, obviamente el voltaje de operación en el punto de la red en donde se instale, deberá ser igual o menor al valor de tensión máxima especificada.

X.3 CURVAS CARACTERISTICAS DE DISPARO

Establecen la característica de respuesta corriente-tiempo (I-t) de un interruptor en particular y se deben obtener con los fabricantes, están trazadas en hojas log-log con cuatro y medio ciclos para el eje horizontal correspondientes a los valores de corriente (I) y un poco más de seis para el eje vertical que corresponde al tiempo (t).