Protección eléctrica: sobrecargas, cortocircuitos y selectividad de interruptores

Fundamentos de la Protección Eléctrica en Instalaciones

1. Protección contra Sobrecargas

1.1. Definición de Sobrecarga

Una instalación o parte de ella se considera sometida a una sobrecarga cuando:

• Durante un cierto tiempo es recorrida por una corriente mayor que la nominal o asignada sin que exista ningún tipo de avería o fallo en la instalación.

1.2. Tipos de Sobrecargas

• Sobrecargas Previsibles: Se producen durante la utilización normal de la instalación y son debidas a transitorios asociados al funcionamiento de ciertas cargas.
• Sobrecargas No Previsibles: Pueden ser debidas a:
  • Averías en las cargas: Deterioro de cojinetes, fallo de espiras en el transformador, etcétera.
  • Sobreutilización de la instalación: Conexión de más cargas de lo previsto.
  • Sobreutilización de las cargas: Obteniendo una potencia superior a la prevista.

1.3. Condición General de Protección frente a Sobrecargas

La condición para que un dispositivo de protección frente a sobrecargas proteja adecuadamente a un conductor es que:

• Para todas las sobrecargas posibles, el dispositivo de protección actúe interrumpiendo la corriente del circuito antes de que el conductor alcance su temperatura admisible.

1.4. Fusibles: Designación y Características

• Designación de Fusibles: Se designan por dos letras:
  • La primera indica: La zona de corte o rango de intensidades que el fusible es capaz de cortar.
  • La segunda letra indica: El tipo de elemento a proteger (cables, motores, etcétera).
• Intensidad Convencional de Fusión (I_f): Es el valor de la corriente que provoca la fusión en un tiempo dado.

1.5. Verificación de la Protección frente a Sobrecargas con Fusibles

Para verificar la protección frente a sobrecargas con un fusible, se deben cumplir las siguientes condiciones:

• La corriente de diseño del circuito (I_b) debe ser menor o igual que la intensidad nominal del fusible (I_n): I_b ≤ I_n
• La intensidad nominal del fusible (I_n) debe ser menor o igual que la intensidad admisible del conductor (I_z): I_n ≤ I_z
• La intensidad de fusión del fusible (I_f) debe ser menor o igual que 1.45 veces la intensidad admisible del conductor (I_z): I_f ≤ 1.45 · I_z

2. Protección contra Cortocircuitos

2.1. Limitación de la Intensidad en Cortocircuito

El valor de la intensidad en una línea sometida a un cortocircuito solamente está limitado por:

• La impedancia de las líneas aguas arriba del defecto.

2.2. Protección de un Conductor frente a Cortocircuitos con Fusibles

Un conductor estará protegido frente a cortocircuitos por un fusible cuando se cumplan las siguientes condiciones:

• I_s > I_f: La intensidad de cortocircuito admisible por el cable en cinco segundos (I_s) será superior a la intensidad de fusión del fusible en cinco segundos (I_f).
• I_f > I_cc: La intensidad de fusión del fusible en cinco segundos (I_f) será superior a la corriente que resulte de un cortocircuito en cualquier punto de la instalación (I_cc).

3. Interruptores Automáticos y Selectividad

3.1. Uso de Interruptores Automáticos por Curva de Disparo

Un interruptor automático de curva D se utiliza cuando:

• Se prevén transitorios importantes, por ejemplo, el arranque de motores.

Características de la Curva D:

• I_m = (10 ÷ 20) · I_n (Donde I_m es la intensidad de disparo magnético e I_n es la intensidad nominal).

3.2. Tipos de Selectividad en Interruptores Automáticos (I.A.)

Los tipos de selectividad en los Interruptores Automáticos (I.A.) son:

• Selectividad amperimétrica
• Selectividad cronométrica
• Filiación

3.3. Selectividad Parcial

La selectividad es parcial cuando:

• Por encima de determinados valores de corriente se produce el disparo simultáneo de más de un interruptor.