Protecciones Eléctricas: Conceptos Clave y Dispositivos

Conceptos Fundamentales en Circuitos Eléctricos

Tensión (V)

Se produce cuando entre dos puntos existe un desequilibrio de cargas, donde un punto tiene un potencial eléctrico superior al otro.

Intensidad (I)

Es la circulación de cargas eléctricas a través de un material conductor.

Sobreintensidad

Se produce cuando la intensidad que circula por la instalación supera significativamente su valor nominal (puede multiplicarse por dos, tres veces o más).

Defectos de Aislamiento

Se producen cuando dos conductores activos con distinta tensión entran en contacto (cortocircuito), o cuando una parte activa de la instalación entra en contacto con masa o tierra.

Sobretensiones

Se producen cuando la tensión supera la tensión nominal de la red.

Tipos de Sobretensiones:

• Sobretensiones Transitorias: Presentan valores de tensión muy elevados durante periodos de tiempo extremadamente cortos. Suelen ser causadas por fenómenos atmosféricos (rayos) o por maniobras en la red (conexión/desconexión de cargas inductivas).
• Sobretensiones Temporales: Presentan un valor de sobretensión menor (generalmente superior al 10% de la tensión nominal), pero su duración es considerablemente mayor.

Dispositivos de Protección Eléctrica

Fusibles

Funcionamiento

Son elementos de protección de las instalaciones eléctricas que se conectan en serie con el circuito que tienen que proteger. Se fabrican con un hilo calibrado de un material con un punto de fusión más bajo que el de los conductores de la instalación (normalmente cobre), y suelen tener una sección inferior a la de estos conductores. Cuando la intensidad supera un valor determinado, el hilo se funde, interrumpiendo el circuito.

Características

• Intensidad Nominal: Intensidad que circula por la instalación en condiciones normales.
• Tensión Nominal: Tensión a la cual va a ser colocado.
• Poder de Corte: Valor máximo de la intensidad que es capaz de cortar de forma segura.
• Elemento Percutor: Dispositivo indicador de que el fusible se ha fundido.
• Tipo de Fusible: Referente al principal uso para el que ha sido diseñado y se identifica por dos letras.

Tipos de Fusibles por Uso (Letras)

• 1ª Letra:
  • g: Fusibles de distribución (uso general).
  • a: Fusibles de acompañamiento (protección contra cortocircuitos, requieren otra protección contra sobrecargas).
• 2ª Letra:
  • G: Uso general (protección contra sobrecargas y cortocircuitos).
  • L: Protección de líneas eléctricas.
  • M: Protección de motores.
  • R: Fusibles de actuación rápida (para semiconductores).

Tipos de Fusibles por Construcción

• Fusibles Cilíndricos.
• Fusibles de Cuchillas o NH: Fusibles de baja tensión y alta capacidad de ruptura. Son para intensidades nominales de hasta 1250 A y capacidades de ruptura de hasta 120 kA.
• Fusibles Diazed: Intensidades nominales entre 2 y 100 A. Capacidad de corte de hasta 50 kA.

Interruptor Magnetotérmico

Definición y Función

Es un dispositivo de protección contra corrientes de sobrecarga y cortocircuitos.

Métodos de Apertura

• Disparador Magnético: Actúa frente a las corrientes de cortocircuito (valores elevados e instantáneos).
• Disparador Térmico: Actúa frente a las corrientes de sobrecarga (valores moderados pero mantenidos en el tiempo).

Características

• Nº de Polos: Es el número de conductores que interrumpe simultáneamente.
• Intensidad Nominal: Intensidad que va a circular por él en condiciones normales.
• Poder de Corte: Máxima intensidad de cortocircuito que es capaz de interrumpir de forma segura.
• Tipo de Curva de Disparo: Determina el tiempo de respuesta del dispositivo frente a diferentes niveles de sobreintensidad (ej: curvas B, C, D, K, Z).

Interruptor Diferencial

Definición y Función

Es un dispositivo que protege la instalación contra defectos de aislamiento (corrientes de fuga a tierra) y a las personas que la utilizan contra contactos indirectos.

Características

• Intensidad Nominal (In): Intensidad nominal de la instalación en la que va a ser instalado.
• Tensión Nominal (Un): Tensión nominal de la instalación en la que va a ser instalado.
• Sensibilidad (IΔn): Mínimo valor de la corriente de defecto a tierra que provoca la apertura del interruptor diferencial. Puede ser:
  • Alta Sensibilidad: Entre 10 y 30 mA (protección de personas).
  • Baja Sensibilidad: Mayor a 300 mA (protección de instalaciones contra riesgo de incendio).
• Nº de Polos: Se fabrican bipolares (para circuitos monofásicos) o tetrapolares (para circuitos trifásicos).

Principios de Coordinación de Protecciones

Selectividad

Se produce cuando, en caso de fallo en una instalación, las consecuencias de este se limitan solamente a la zona afectada, manteniendo el resto de circuitos en funcionamiento para poder seguir trabajando con total normalidad.

Formas de Lograr la Selectividad

• Por Tiempo: El interruptor aguas arriba tiene que permitir configurar un retardo en el disparo para dar tiempo al interruptor aguas abajo a que desconecte primero el tramo afectado.
• Por Intensidad: Consiste en elegir el interruptor aguas arriba con una intensidad de disparo (tanto térmico como magnético) superior a la del interruptor aguas abajo.
• Natural: Se obtiene utilizando dispositivos de características diferentes y aprovechando las diferencias en su modo de funcionamiento (ej: fusible aguas abajo y magnetotérmico aguas arriba).

Filiación (Discriminación)

Técnica que permite instalar un dispositivo de protección con un poder de corte inferior a la corriente de cortocircuito máxima prevista en ese punto del circuito, siempre y cuando exista otro dispositivo de protección aguas arriba con un poder de corte suficiente para limitar la corriente de cortocircuito a un valor que el dispositivo aguas abajo pueda soportar y despejar.