- Interruptores automáticos. Funcionamiento y simbología
- Entendiendo las curvas de disparo de los Interruptores automáticos
- ¿Cómo seleccionar un interruptor automático?
- Selectividad en las protecciones con interruptores automáticos
En este artículo veremos los criterios que debemos observar al seleccionar un interruptor automático para proteger una instalación eléctrica. Analizaremos los factores que debemos tener en cuenta para lograr una adecuada protección tanto ante una sobrecarga como en el caso de un cortocircuito.
Los interruptores automáticos (o pequeños interruptores automáticos -PIA- en el caso de una vivienda) o también interruptores termomagnéticos son dispositivos empleados para proteger las instalaciones eléctricas cuando se producen corrientes excesivas, como las que ocurren durante una sobrecarga o un cortocircuito.
En un artículos anteriores ya te expliqué como funcionan los interruptores automáticos y como interpretar correctamente sus curvas de disparo. Ahora toca analizar los criterios que debes tener en cuenta para seleccionar uno cuando proyectes o construyas una instalación eléctrica.
Criterios de selección
Un interruptor automático contiene en su interior dos mecanismos de protección: uno térmico, diseñado para actuar cuando se detecta una sobrecarga (un aumento lento de la corriente) y el otro magnético que actúa en el caso de un cortocircuito (que es un aumento muy rápido de la corriente). De allí la denominación de interruptor termomagnético o magnetotérmico.
Para elegir un interruptor que actúe correctamente en ambas situaciones (sobrecarga y cortocircuito) se debe prestar atención a dos criterios diferentes, como veremos a continuación.
Protección contra sobrecargas
Como dije antes, una sobrecarga es un aumento lento de la corriente que circula por la instalación. Esto puede deberse, por ejemplo, a un aumento del consumo cuando se van conectando cada vez mas cargas al circuito.
En este caso, la protección no debe permitir que la corriente circulante sobrepase el valor de corriente máxima admisible de los conductores que protege.
Recuerda que la corriente máxima admisible no es el valor de corriente que destruye o derrite al cable sino que es aquel valor que, en régimen permanente, produce una elevación de la temperatura hasta los 70 ºC, valor que si se mantiene en el tiempo puede dañar al cable, comenzando por su aislación. Este valor de corriente depende del material conductor del cable, su aislante, como este canalizado, la sección y la cantidad de conductores, entre otros factores.
Revisa las reglamentaciones correspondientes a tu país para obtener una tabla de valores de corriente máxima admisible. Puedes consultar aquí las empleadas en las reglamentaciones AEA utilizadas en la Argentina.
Para prevenir esta situación, debe seleccionarse la corriente nominal (In) del PIA de manera que cumpla simultáneamente con dos condiciones:
Ib < In < Iz
Donde Ib es la corriente de proyecto, es decir la corriente que calculamos va a circular normalmente por la instalación, e Iz es la corriente máxima admisible para el cable o conductor.
Podemos interpretar la condición anterior como que al cumplirse, el PIA si deja pasar la corriente de proyecto (Ib), porque es la que circula en condiciones normales, pero no deja pasar la corriente máxima (Iz), para que no se dañe el conductor.
Ejemplo de aplicación
Supongamos que tenemos un circuito de tomacorrientes que utiliza un cable de 2,5 mm2 y por el cual estimamos va a circular una corriente de proyecto (Ib) de 10 Amperes.
Un cable de 2,5 mm2 tiene una corriente máxima admisible (Iz) de unos 21 A. Teniendo eso presente, la corriente nominal del PIA debe estar entre 10A y 21A, es decir:
10 A < In < 21 A
Así que elegimos un PIA con una corriente nominal de 16A, que cumple las dos condiciones.
10 A < 16 A < 21 A
Corriente convencional de disparo (I2)
Un PIA no actúa cuando la corriente que circula por él apenas sobrepasa el valor de la corriente nominal. Como te expliqué en un artículo anterior, un parámetro sumamente importante, la corriente convencional de disparo o I2 es aquel valor de corriente que produce el disparo seguro de un PIA luego de una hora. En el caso de los PIAs que cumplen con la norma IEC 60898, ese valor es de 1,45 veces la corriente nominal:
I2 = 1,45 x In
Ahora, volviendo al ejemplo del punto anterior, donde elegimos un PIA para un circuito de tomas, que sucede si tenemos en cuenta este valor? Bueno, en ese caso, el PIA de 16A actuará cuando circule a través de él una corriente de 16 A x 1,45 = 23,2 A por una hora.
¿Eso significa que hemos elegido mal el PIA? ¿Si la corriente máxima admisible de ese cable de 2,5 mm2 es de 21A y el PIA permite el paso de una corriente superior, 23,2 A durante una hora, no se daña el cable?
La respuesta es no. Aunque el valor de 1,45 x In sea superior a la corriente Iz, la norma IEC60898 nos garantiza que esa situación no se mantendrá por un tiempo superior a 1 hora, lo que no supone un riesgo para el cable, así que el criterio de selección del PIA es correcto.
Protección contra cortocircuitos
Un cortocircuito se define como la unión de dos conductores con tensión. Cuando esto ocurre, la corriente no solo aumenta de manera brusca sino que puede alcanzar valores muy elevados.
¿Qué valores puede alcanzar la corriente en un cortocircuito?
En teoría, si dos conductores se unen sin una resistencia, la ley de Ohm nos dice que la corriente tendrá un valor infinito. Sin embargo, los conductores no tienen una resistencia nula, siempre tienen algunos ohms. Además, el transformador de la empresa distribuidora de energía al que estamos conectados no tiene la capacidad de entregar una cantidad infinita de corriente.
Cuando se produce el cortocircuito puede circular, aunque sea por unas fracciones de segundo, una corriente de algunos miles de amperes. Este valor se denomina máxima intensidad de corriente de cortocircuito presunta ( I“k).
Determinar este valor de corriente máxima de cortocircuito no es fácil. Depende de muchos factores, como la capacidad del transformador que provee de energía a la instalación, de la distancia entre la instalación y el transformador, de la sección de los cables entre ambos puntos y del lugar de la instalación donde se produzca el cortocircuito.
Debería ser suministrado por la empresa proveedora de energía, pero esto no siempre ocurre y muchas veces debemos utilizar valores estimados. Por ejemplo, donde yo vivo un valor aproximado de máxima intensidad de corriente de cortocircuito es de unos 3000 a 4000 Amperes.
Todo esto significa que cuando se produzca un cortocircuito, los interruptores automáticos o PIAS que usemos en la instalación serán atravesados por esta corriente de algunos miles de amperes. Se espera que sean capaces de soportarla al menos el tiempo necesario para actuar, abrir el circuito y de esta manera interrumpir la circulación de corriente.
Esta capacidad de soportar la corriente de cortocircuito se denomina Poder de Corte del PIA(PdCCC), y es la máxima corriente que puede soportar el interruptor manteniendo su capacidad de actuación sin dañarse.
El poder de corte se indica generalmente dentro de un rectángulo en el frente del PIA y los valores habituales son 1500 (en desuso), 3000 , 4500 , 6000 y 10.000 A
Entonces, el criterio que debemos seguir para seleccionar un PIA para proteger nuestros cables ante un cortocircuito es que el Poder de Corte sea mayor que la máxima intensidad de corriente de cortocircuito:
PdCCC > I“k
Si esta condición se cumple, el PIA seleccionado será capaz de actuar y abrir el circuito aún cuando por él circule la corriente máxima de cortocircuito.
Ejemplo de aplicación
Se sabe que a la entrada de la instalación (en el primer dispositivo de seccionamiento y protección o interruptor principal) el valor de la corriente máxima de cortocircuito es de 4500A. ¿Cómo seleccionamos el PIA?
En ese caso, se instalará en ese punto un PIA con un poder de corte de 6kA (6000A) ya que es mayor a los 4500 que puede tener el cortocircuito.
Como la corriente de cortocircuito máxima es menor a medida que nos adentramos en la instalación, en el siguiente tablero (tablero seccional) podemos emplear PIAs con un poder de corte inferior, como 4,5 kA.
Los valores mínimos de poder de corte a emplear en distintos puntos de la instalación pueden variar según las reglamentaciones locales, así que te recomiendo que lo compruebes según el país en el que residas.
Curva de disparo
Finalmente, también debemos elegir correctamente el tipo de curva de disparo magnético (B, C o D) según la aplicación.
Las aplicaciones típicas de cada una de estas curvas son las siguientes:
Curva B: Protección de generadores
Curva C: Circuitos de iluminación o tomacorrientes (es la curva mas usada en instalaciones domiciliarias)
Curva D: Cargas con elevadas corrientes de arranque, como motores.
Conclusiones
Vimos que para elegir correctamente un interruptor automático (PIA) para proteger una instalación debemos emplear el criterio de la máxima corriente admisible para determinar la corriente nominal (In) y el criterio del poder de corte para asegurar la protección en caso de cortocircuitos. También vimos que no debemos olvidar la curva de disparo magnético según la naturaleza del circuito que proteja el PIA en cuestión.
Como siempre, espero que este artículo te haya sido de utilidad para que sigas aprendiendo a realizar instalaciones eléctricas cumpliendo con los criterios que aseguren un correcto funcionamiento en condiciones de seguridad. Cualquier duda o sugerencia puedes dejarla mas abajo. Hasta la próxima!
Excelente explicación. Gracias Profesor
Pero si la corriente que circula es un 40 % mayor que el valor del pia….16×1,4=22,4 A puede que no corte nunca.A esa corriente el cable lo soportaria.
Pero si considero 1,4 de psi ,o sea 1,4 x 16 A= 22,4 A .este valor de intensidad puede atravesar el conductor por mucho mas de una hora.
Hola Ricardo, lo que planteas es una duda bastante común, pero está aclarada en el artículo. Los PIAs fabricados según la norma IEC 60898 se activarán cuando circule a través de ellos una corriente de 1,45 veces la nominal al cabo de una hora. Esto significa una sobrecarga al conductor o cable, pero como no dura mas de una hora, no supone un riesgo. Recuerda que la definición de corriente máxima admisible (Iz) no es el valor de corriente para el cual el cable se funde o prende fuego, sino que es una corriente que daña al cable cuando circula de manera permanente por un tiempo prolongado.
Un abrazo!
Hola profesor,felicitaciones por sus artículos los
Considero de muy buena calidad y muy didácticos.
Me gustaría que ahondara en el tema del cálculo de la corriente de cortocircuito en un punto determinado
Hola Oscar, muchas gracias. Bueno, tendré en cuenta tu sugerencia. Es un tema complicado y generalmente se lo resuelve empleando tablas que pueden variar según las reglamentaciones eléctricas de cada país.