Protección eléctrica industrial: relés térmicos, fusibles y guardamotores

Conceptos Fundamentales de Protección Eléctrica

Relé Térmico: Funcionamiento y Selección

Tipos de Rearme en Relés Térmicos

El rearme de un relé térmico puede ser automático o manual. Cuando el relé se enfría y se rearma por sí mismo, se denomina rearme automático. Este tipo de rearme es útil en sistemas donde se requiere que el motor reinicie su funcionamiento una vez que la condición de sobrecarga ha desaparecido y el bimetal se ha enfriado. Sin embargo, si el objetivo es evitar un arranque inesperado del motor tras una sobrecarga (por ejemplo, por seguridad o para inspección), se debe optar por un relé con rearme manual.

Criterios para la Selección de un Relé Térmico

Para la selección adecuada de un relé térmico, es necesario considerar las siguientes características:

• Rango de ajuste de corriente: Debe ser compatible con la corriente nominal del motor a proteger.
• Tipo de contacto auxiliar: Pueden ser Normalmente Cerrados (NC), Normalmente Abiertos (NA), o una combinación (NC+NA), e incluso conmutados (inversores), según la lógica de control requerida.
• Tipo de rearme: Manual o automático, según la aplicación y los requisitos de seguridad.
• Tipo de montaje: Si es adosado directamente al contactor o si requiere un montaje independiente.

Fusibles: Protección contra Cortocircuitos y Sobrecargas

Función Principal de los Fusibles

Para la protección de cortocircuitos y sobrecargas severas en circuitos eléctricos, se utilizan fusibles. Estos dispositivos funcionan en serie con la carga y, ante la aparición de una corriente superior a la determinada (por ejemplo, un cortocircuito), el elemento fusible se funde, interrumpiendo así el circuito de forma rápida y segura.

Clasificación y Tipos Comunes de Fusibles

Los tipos más comunes de fusibles se clasifican de la siguiente manera:

Según su Uso:

• Comunes para uso domiciliario: Diseñados para proteger instalaciones eléctricas residenciales.
• Especiales para uso industrial: Diseñados para soportar condiciones más exigentes y proteger equipos industriales.

Según sus Características Constructivas:

• Con lámina de fusión abierta.
• Con láminas encerradas con fusión en aire.
• Con láminas de fusión semicerradas.
• Con láminas encerradas (cartucho).

Según su Forma Constructiva y Rango de Corriente:

• Con cartucho cilíndrico: Rangos típicos de 0.16 A a 1000 A.
• Con cartucho a cuchillas: Rangos típicos de 80 A a 1000 A.

Conceptos Clave en el Funcionamiento de los Fusibles

Para comprender el comportamiento de los fusibles, se definen los siguientes conceptos:

• Tiempo de fusión: Es el tiempo necesario para que el elemento fusible alcance su temperatura de fusión y se interrumpa.
• Tiempo de duración del arco: Es el tiempo durante el cual la corriente sigue circulando, no a través del elemento fusible fundido, sino a través del arco eléctrico que se forma tras la fusión, hasta que este se extingue completamente.

Guardamotor: Protección Integral para Motores

Características Principales del Guardamotor

El guardamotor es un dispositivo de protección integral para motores eléctricos, que combina varias funciones en una sola unidad. Sus características principales incluyen:

• Es de accionamiento manual, lo que implica la necesidad de una intervención física para su operación.
• Está compuesto por un relé térmico (para protección contra sobrecarga) y un disparador magnético (para protección contra cortocircuitos).
• Ofrece protección para motores trifásicos de baja potencia, aunque existen modelos para potencias mayores.

Ventajas y Limitaciones del Guardamotor

El guardamotor logra reunir en un solo aparato las cualidades de protección térmica y magnética, ofreciendo consecuentes ventajas en términos de tiempo de armado, espacio y cableado. Sin embargo, presenta ciertas limitaciones:

• Tiene una capacidad de ruptura limitada, lo que puede impedir su colocación en puntos de la industria con altos niveles de corriente de cortocircuito.
• Su accionamiento es manual, lo que requiere la presencia de un operador para su rearme o desconexión.
• Debido a su accionamiento manual, las posibilidades de realizar automatismos complejos con él son muy limitadas.

Componentes de Protección del Guardamotor

Dentro del guardamotor, el disparador térmico (relé térmico) realiza la protección contra sobrecarga y su valor es regulable dentro de un rango específico. Por otro lado, el disparador magnético realiza la protección contra cortocircuitos y es de valor fijo, diseñado para actuar instantáneamente ante corrientes elevadas.

Criterios Generales para la Selección de Dispositivos de Protección

Al seleccionar dispositivos de protección eléctrica, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos fundamentales:

1. Corriente nominal: La corriente de operación normal del circuito o equipo a proteger.
2. Tensión nominal: La tensión de operación del circuito.
3. Alcance de regulación del relé térmico: Si aplica, el rango de ajuste de corriente para la protección contra sobrecarga.
4. Presencia de bobina de mínima tensión: Si el dispositivo incorpora o requiere una bobina para protección contra caídas de tensión.

Cuestionario de Repaso sobre Dispositivos de Protección Eléctrica

A continuación, se presentan algunas preguntas clave para consolidar los conocimientos sobre relés, contactores, fusibles y guardamotores:

1. Detalle el funcionamiento del relé térmico.
2. ¿Qué características deben tener los contactos del relé en cuanto a la conducción?
3. Ídem, características en la capacidad de apertura.

4. a) ¿Cómo se amplía la capacidad de apertura y la de conexión de un relé?

   b) ¿Qué es necesario conocer para poder seleccionar un relé?

5. ¿Cuál es el criterio utilizado para seleccionar contactores?
6. ¿Qué son las categorías de empleo de un contactor?
7. Detalle las más utilizadas.
8. ¿Cuál es el funcionamiento del relé térmico y cuál es el del fusible?
9. ¿Cómo y a qué valor se regula el relé térmico?
10. ¿Cómo se selecciona el relé térmico?
11. Explique el funcionamiento del relé térmico.
12. ¿Qué ventajas tienen los relés térmicos con rearme manual y con rearme automático?
13. ¿Qué es necesario conocer para seleccionar un relé térmico?

14. a) ¿Cuál es la función del fusible?

    b) ¿Cómo está compuesto?

    c) ¿Cuáles son los tipos más comunes?

    d) ¿Cómo se clasifican por su forma constructiva y su velocidad de actuación?

15. ¿Qué es el tiempo de fusión y la duración del arco en un fusible?