Fundamentos de Protección y Control Eléctrico en Instalaciones Industriales

En cualquier instalación eléctrica, especialmente en entornos industriales, la seguridad y la eficiencia operativa son primordiales. Esto se logra mediante la implementación de dispositivos y principios que garantizan el correcto funcionamiento y la protección de equipos y personal. A continuación, se detallan los conceptos clave de seccionamiento, protección y conmutación, así como los dispositivos más comunes utilizados para salvaguardar los circuitos eléctricos.

Funciones Esenciales en Circuitos Eléctricos

Seccionamiento

El seccionamiento separa eléctricamente la red de alimentación de los circuitos de potencia y control. Esto permite manipular las instalaciones o las máquinas y sus respectivos equipos eléctricos con total seguridad, aislando la zona de trabajo de la energía.

Protección

La protección detecta y corta lo antes posible corrientes anómalas con el fin de evitar accidentes que dañen los componentes de la máquina o perturben la red de alimentación. Es crucial para la integridad del sistema y la seguridad del personal.

Conmutación

La conmutación establece y corta la corriente que toma el equipo. Esta función es fundamental para el control operativo de las máquinas y sistemas.

Tipos de Fallas Eléctricas Comunes

Sobrecarga

Una sobrecarga se produce cuando una intensidad superior a la nominal recorre el circuito durante un periodo de tiempo más o menos prolongado. Su valor no es muy elevado en comparación con un cortocircuito, pero puede causar daños si no se gestiona.

La protección adecuada contra las sobrecargas resulta imprescindible para:

• Optimizar la durabilidad de los motores.
• Garantizar la continuidad de explotación de las máquinas.
• Permitir un arranque rápido y seguro después de una interrupción.

Cortocircuito

Un cortocircuito es el contacto eléctrico directo entre dos puntos con un potencial eléctrico distinto, generalmente entre fases o entre estas y el neutro. Se produce durante un instante de tiempo muy breve, con una gran descarga de energía e intensidades muy elevadas. Pueden producirse por:

• Cables rotos, flojos o pelados.
• Presencia de cuerpos metálicos extraños.
• Aislamiento defectuoso.

Dispositivos de Protección Eléctrica

Fusibles

Los fusibles basan su funcionamiento en el calentamiento que experimenta un conductor al ser recorrido por la corriente eléctrica. Cuando una corriente superior a la nominal recorre el circuito, el conductor se calienta. Si este calentamiento sobrepasa un determinado valor, el hilo se funde y abre el circuito, interrumpiendo el flujo de corriente.

El fusible está calibrado para una intensidad específica y viene preparado para fundirse en un tiempo determinado, denominado tiempo de respuesta.

Tipos de Fusibles

• Fusibles tipo distribución (gl o gG): Desconectan a partir de su intensidad nominal o la calibrada, permitiendo indistintamente la protección contra cortocircuitos y sobrecargas en circuitos en los que no hay picos de intensidad importantes. Son de uso general.
• Fusibles tipo motor (aM): Desconectan a partir de 4 a 5 veces su intensidad nominal o calibrada, protegiendo solamente contra cortocircuitos en aparatos en los que se produzcan puntas de intensidad elevadas, como ocurre, por ejemplo, en los motores asíncronos trifásicos. Por tanto, el circuito no queda totalmente protegido con este dispositivo, sino que hará falta otro aparato de protección frente a sobrecargas (normalmente un relé térmico).

Relés Térmicos

Los relés térmicos son aparatos que protegen los circuitos o equipos, principalmente motores, contra sobrecargas, tanto débiles como prolongadas. Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. Sus características más habituales son:

• Tripolares y con rearme automático o manual.
• Compensados, es decir, insensibles a los cambios de la temperatura ambiente.
• Sensibles a una pérdida de fase, lo que evita la operación monofásica del motor y protege contra daños.

Nota: En sistemas de control, un relé térmico puede proteger el circuito de mando, mientras que un fusible de mayor capacidad protege el circuito de fuerza.

Interruptores Automáticos Magnetotérmicos

Los interruptores automáticos magnetotérmicos combinan dos tipos de protección en un solo dispositivo:

Disparo Térmico (Lento)

Actúa ante sobrecargas de manera similar al corte del relé térmico. Un bimetal se deforma por el calor generado por la sobrecorriente, activando el mecanismo de disparo.

Disparo Magnético (Rápido)

Para protección contra cortocircuitos. El disparo se produce debido al campo magnético creado por la corriente de cortocircuito al circular por una bobina incorporada al interruptor, lo que provoca una interrupción instantánea.

La denominación de PIA (Pequeño Interruptor Automático) se emplea para los interruptores magnetotérmicos de dimensiones normalizadas, usados comúnmente en los cuadros de distribución de los circuitos interiores de baja potencia en instalaciones residenciales y comerciales.

Guardamotores o Disyuntores Magnetotérmicos

Los guardamotores o disyuntores magnetotérmicos son aparatos de control y protección magnetotérmica tripolar que reúnen en un solo dispositivo todas las necesidades de un arranque directo del motor, incluyendo protección contra sobrecargas, cortocircuitos y, en algunos casos, pérdida de fase.