INTRODUCCION
El propósito de seleccionar un dispositivo de protección es realizar dos funciones esenciales: proteger a las personas y proteger las instalaciones, garantizando al mismo tiempo la mejor continuidad de servicio posible. Por otra parte, el papel de un dispositivo de corte (seccionamiento, corte funcional, corte de emergencia) es controlar los diversos circuitos sin proporcionar protección por sí mismo.
El propósito de la protección de la instalación es limitar los efectos de las sobrecargas y cortocircuitos. Las personas quedan protegidas contra contactos indirectos conforme al sistema de tierra y neutro y las características de la instalación.
Los equipos de Legrand cubren todos los requerimientos de corte y protección de Baja Tensión:
– Interruptores automáticos de bastidor abierto DMX3
para cuadros de protección y de distribución de alta potencia y Baja Tensión (hasta 4.000 A).
– Interruptores automáticos de caja moldeada DPX (16 a 1.600 A).
– Interruptores-seccionadores DPX-IS y Vistop.
– Magnetotérmico DX para proteger los circuitos terminales.
– Interruptores diferenciales y bloques diferenciales adaptables para la protección de las personas.
– Protecciones de sobretensión para proteger los equipos frente a éstas.
Hay una amplia gama de características, tecnologías y accesorios a disposición para cumplir todas las especiaciones.
Interruptores automáticos
Un interruptor automático es un dispositivo de corte que puede establecer, soportar e interrumpir corrientes cuya intensidad es como máximo igual a su corriente nominal (In), y también un dispositivo de protección que puede interrumpir automáticamente las sobreintensidades que generalmente se presentan después de fallos en las instalaciones. La elección de un interruptor automático y sus características dependen del tamaño de la instalación.
TECNOLOGIAS USADAS:
Las sobreintensidades son detectadas por tres dispositivos diferentes: térmicos en el caso de sobrecargas, magnéticos en el caso de cortocircuitos y electrónicos para ambos casos. Los relés térmicos y magnéticos que generalmente se combinan (interruptores automáticos magnetotérmicos) usan tecnología económica y de probada calidad, pero proporcionan menor flexibilidad de ajuste que los relés electrónicos.
Los interruptores automáticos Legrand realizan también las siguientes funciones:
– Control manual o automático de un circuito.
– Seccionamiento con indicación de contacto positivo.
– Seccionamiento con operación de contacto visible para dispositivos de fijos o extraíbles.
– Corte de emergencia.
– Protección contra corriente residual.
– Protección contra mínima tensión.
Normas del producto y normas de instalación
Es importante distinguir entre estos dos tipos de normas: la primera tiene relación con el equipo y es de responsabilidad de los fabricantes, mientras que la segunda tiene relación con la instalación y asegura el funcionamiento correcto, la seguridad y la durabilidad
de las instalaciones. Las normas de instalación son obligatorias conforme a la ley. Los instaladores las deben aplicar, pero más allá de eso ellos deben también asegurar el rendimiento general de la instalación (desde el CGBT hasta la última toma de corriente) en base a la calidad del producto y garantías que solo un fabricante importante puede proporcionar.
1 RELÉ TÉRMICO
Este consiste en una pletina bimetálica que al calentarse más allá de los valores de funcionamiento normales se deforma, abriendo el bloqueo que mantiene los contactos unidos.
El tiempo de reacción de una pletina bimetálica es inversamente proporcional a la intensidad de la corriente. Como resultado de su inercia térmica, la pletina bimetálica reacciona con mayor rapidez cuando una segunda sobrecarga sigue a la primera en rápida sucesión. Esto mejora la protección de los cables, cuya temperatura ya es alta.
Los interruptores automáticos DPX permiten fijar la intensidad de disparo Ir entre ciertos límites (0,4 a 1 In dependiendo del modelo).
2 RELÉ MAGNÉTICO
Este consiste en una bobina magnética cuyo efecto abre el bloqueo que mantiene los contactos unidos, disparando de esta forma el corte en el caso de que exista sobreintensidad. El tiempo de respuesta es muy corto (alrededor de una centésima de segundo).
Los interruptores automáticos de caja moldeada DPX tienen una regulación Im (hasta 10 x Ir) que se puede usar para fijar el valor de disparo a las condiciones de protección de la instalación (corriente de cortocircuito y contacto indirecto).
Además, esta regulación, al combinarse con un retardo de tiempo, se puede usar para encontrar las mejores condiciones de selectividad entre los dispositivos.
3 RELÉ ELECTRÓNICO
Un toroidal, puesto en cada polo, mide permanentemente la corriente en cada uno de ellos.
Esta información es procesada por un módulo electrónico que controla el disparo del automático cuando se exceden los valores de regulación.
La curva del interruptor muestra tres zonas de funcionamiento.
• Zona de funcionamiento “instantáneo”
Proporciona protección contra cortocircuitos de alta intensidad. Viene fijado de fábrica en un valor fijo (5 a 20 kA) o se ajusta según el dispositivo.
Zona de funcionamiento con “retardo corto”
Proporciona protección contra cortocircuitos de intensidad menor, lo que generalmente tiene lugar al final de la línea. Generalmente el umbral de activación es ajustable. El periodo de retardo puede ser aumentado en pasos de hasta un segundo para asegurar la selectividad con los dispositivos colocados aguas abajo.
• Zona de funcionamiento con “retardo largo”
Es similar a las características de un relé térmico.
Protege a los conductores contra sobrecargas. Los relés electrónicos disponibles en DMX3 y DPX mejoran la discriminación y permiten la comunicación entre los dispositivos.
Arco eléctrico
El corte de corriente tiene lugar en las cámaras de contactos del interruptor, diseñadas para controlar el arco eléctrico que se produce cuando los contactos se abren (similares a electrodos). La energía del arco puede llegar a ser considerable, hasta 100 kilojulios y 20.000 °C, y puede hacer que los contactos se corroan por la vaporización del metal.
Por lo tanto, es una buena idea extinguir el arco lo más rápido posible para limitar sus efectos. El campo magnético producido por el arco (que es un conductor) se usa para llevarlo a una “cámara apagachispas” y extenderlo hasta su extinción.
Los mecanismos del interruptor deben combinar una apertura muy rápida de los contactos (limitando la erosión) con una alta presión de contacto (oposición a los esfuerzos electrodinámicos).
CARACTERÍSTICAS DE LOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS
1 TENSIÓN NOMINAL DE FUNCIONAMIENTO Ue (en V)
Tensión o tensiones en las que se puede usar el automático. El valor indicado es habitualmente el valor máximo. A tensiones menores, ciertas características pueden diferir o incluso mejorar, como por ejemplo el poder de corte.
2 TENSIÓN DE AISLAMIENTO Ui (en V)
Este valor actúa como referencia para las características de aislamiento del dispositivo. Las tensiones de prueba de aislamiento (impulso, frecuencia industrial, etc.) se determinan en base a este valor.
3 TENSIÓN DE IMPULSO Uimp (en kV)
Este valor caracteriza la capacidad del dispositivo para soportar sobretensiones transitorias como rayos (impulso normal 1,2/50 μs).
4 CATEGORÍA DE UTILIZACIÓN
La norma UNE-EN 60947-2 designa a los interruptores como pertenecientes a una de dos categorías:
– Categoría A para los interruptores que no tienen retardo de tiempo antes de dispararse en caso de cortocircuito.
– Categoría B para los interruptores que tienen retardo de tiempo. Esto puede ser ajustado para realizar la selectividad cronométrica para un valor de cortocircuito inferior a Icw. El valor de Icw debe ser al menos igual al mayor de dos valores, 12 In o 5 kA, para los interruptores automáticos con corriente nominal de 2.500 A como máximo y 30 kA por encima de ese valor.
5 INTENSIDAD NOMINAL In (en A)
Este es el valor máximo de corriente que el interruptor puede soportar de manera permanente.
Este valor se da siempre para una temperatura ambiente de 40 °C alrededor del dispositivo conforme a la norma UNE-EN 60947-2 y de 30 °C conforme a la norma UNE-EN 60898-1.
Si esta temperatura es mayor, es probable que sea necesario reducir la corriente de utilización.
6 PODER DE CORTE ÚLTIMO Icu (en kA)
Este es el valor máximo de corriente de cortocircuito que un interruptor automático puede interrumpir a una tensión y ángulo de fase (cos φ) determinados.
Las pruebas se ejecutan conforme a la secuencia O–t–CO, donde O representa una operación de desconexión automática, t un intervalo de tiempo y CO una operación de conexión seguida de una operación de desconexión automática. Después de la prueba, el interruptor automático debe continuar funcionando con un nivel mínimo de seguridad (aislamiento, resistencia dieléctrica).
7 PODER DE CORTE NOMINAL Icn (en A)
En la norma UNE-EN 60898-1, el poder de corte del dispositivo es sometido a prueba de manera similar, pero se denomina Icn. Después de la prueba, el interruptor automático debe retener sus propiedades dieléctricas y ser capaz de dispararse en conformidad con las especificaciones de la norma.
NOTA
A menudo los interruptores automáticos se identifican con dos poderes de corte.
Esta distinción es el resultado de normas que usan diferentes condiciones de prueba.
• 10.000 : norma UNE-EN 60898-1 para instalaciones residenciales o aplicaciones similares donde personal no cualificado puede volver a cerrar varias veces un circuito con defecto persistente. El poder de corte (en amperios) aparece en un casillero sin mencionar la unidad.
• 10 kA: norma UNE-EN 60947-2 para todas las aplicaciones donde aquellos que trabajan con ellas son cualificados. El poder de corte aparece entonces junto con su unidad.
8 PODER DE CORTE DE SERVICIO Ics
Este es el valor expresado como porcentaje de Icu.
Será uno de los siguientes valores: 25% (solo categoría A), 50%, 75% o 100%. El interruptor automático debe ser capaz de operar normalmente después de interrumpir la corriente de Ics varias veces usando la secuencia O-CO-CO. La norma UNE-EN 60898 indica los valores mínimos que se deben alcanzar conforme al Icn del dispositivo.
NOTA
Durante el funcionamiento normal es muy raro que un interruptor automático tenga que interrumpir la corriente de cortocircuito
máxima prevista (que se usa para determinar su poder de corte requerido). Sin embargo, es probable que tenga que interrumpir corrientes menores. Si son menores que el Ics del dispositivo, esto significa que la instalación puede ser reiniciada inmediatamente después
de la ruptura. Se debe hacer notar que hasta la fecha muy pocas especificaciones o normas de instalación hacen referencia al Ics.
9 CORRIENTE DE CORTA DURACIÓN ADMISIBLE Icw (en kA)
Este es el valor de la corriente de cortocircuito que un interruptor automático de categoría B es capaz de resistir durante un periodo definido sin alterar sus características. Se pretende que este valor permita la selectividad entre dispositivos. El interruptor
automático en cuestión puede permanecer cerrado mientras el dispositivo aguas abajo elimina el defecto en tanto la energía I2t no exceda Icw2(1 s).
NOTA
Por convención, el valor Icw se proporciona por un tiempo t = 1 s. En el caso de un t de diferente duración, esto debe ser indicado;
por ejemplo, Icw0,2. Entonces es necesario verificar que la energía térmica I2t generada hasta que el dispositivo aguas abajo efectúa la
desconexión, sea efectivamente menor a Icw2t.
10 PODER DE CIERRE ASIGNADO BAJO CORTOCIRCUITO Icm (kA)
Es la intensidad de corriente máxima que un dispositivo puede establecer bajo la tensión asignada en las condiciones de la norma. Los dispositivos sin una función de protección, como los conmutadores, deben poder soportar corrientes de cortocircuito con un valor y duración resultantes de la acción del dispositivo de protección asociado.
Normas del producto
• Norma UNE-EN 60898-1
En la práctica se hace referencia a esta norma para los circuitos terminales de electrodomésticos, instalaciones residenciales y negocios pequeños, donde los utilizadores son personal no cualificado.
Se aplica a un poder de corte de hasta 125 A, 25.000 A y 440 V. El disparo térmico tiene lugar entre 1,13 y 1,45 In. Determina los rangos de funcionamiento, como B, C, D, etc. para el disparo magnético. También se pueden usar los productos que cumplen con la norma UNE-EN 60898 en las instalaciones industriales en tanto sus características lo permitan.
• Norma UNE-EN 60947-2
Se usa esta norma en la industria y se asume que los utilizadores son personal cualificado. Define un rango
de funcionamiento: todas las características (Ir, Im, t,
etc.) se pueden ajustar.
Los interruptores automáticos DX de Legrand cumplen
con ambas normas.
• Norma IEC 61009-1
Esta norma se aplica a los magnetotérmicos
diferenciales.
• Norma IEC 61008-1
Esta norma se aplica a los interruptores diferenciales.
CURVAS DE DISPARO
Ejemplo de ajuste de un interruptor automático y lectura de las curvas
Para los interruptores automáticos divisionarios, la norma UNE-EN 60898-1 especifica los límites dentro de los cuales debe tener lugar el disparo en el caso de cortocircuitos:
• Curva B: 3 a 5 In
• Curva C: 5 a 10 In
• Curva D: 10 a 20 In
También se pueden usar otros tipos de curvas:
• Curva Z: 2,4 a 3,6 In
• Curva MA: 12 a 14 In
Importante:
Como regla general, los interruptores automáticos curva C se usan para aplicaciones de distribución estándares. Puede ser necesario usar interruptores automáticos curva B para corrientes bajas de cortocircuito (cables largos, interruptor automático divisionario en régimen IT o IN, alternador, etc.).
Si hay corrientes de entrada elevadas (transformadores, motores), la curva D evita un disparo intempestivo, especialmente en el arranque. La curva Z (alta sensibilidad) generalmente se reserva para la protección de circuitos que alimentan equipos electrónicos.
Los interruptores automáticos MA (solo magnéticos) se usan para circuitos donde la protección térmica está prohibida o se realiza a través de otros métodos: circuitos de seguridad en edificios públicos, circuitos de motores, transformadores, etc.
LIMITACIÓN
En caso de cortocircuito y en ausencia de protección, la corriente que circula a través de la instalación es la corriente de cortocircuito presunta.
Cuando una corriente de cortocircuito pasa por un interruptor automático, éste tiene una capacidad más o menos elevada para dejar pasar sólo una parte de esta corriente. En tal caso, el cortocircuito está limitado en amplitud y duración.
El propósito de la limitación es reducir:
– Los esfuerzos térmicos.
– Los esfuerzos electrodinámicos.
– Los efectos de la inducción electromagnética.
También facilita la selectividad y la asociación.
El poder de limitación de los dispositivos se representa en forma de curvas de limitación.
1 CURVAS DE LIMITACIÓN DE CORRIENTE
Estas curvas proporcionan los valores máximos de
las corrientes de pico (en A pico), limitados por los dispositivos conforme al valor de la corriente de cortocircuito presumible. Los valores de corriente limitada se usan para determinar el tamaño de los juegos de barras y para verificar la resistencia de los conductores y dispositivos.
2 CURVAS DE LIMITACIÓN DE ESFUERZO TÉRMICO
Estas curvas proporcionan la imagen de la energía (en A²s) que deja pasar el aparato en función de la corriente de cortocircuito presumible. Se pueden usar para verificar la resistencia de los cables protegidos por el dispositivo ante los esfuerzos térmicos.
Clase de limitación para interruptores automáticos modulares
La norma UNE-EN 60898-1 define las clases de limitación del esfuerzo térmico para calibres nominales de 40 A o inferiores. Las clases de limitación se usan para clasificar las capacidades de limitación del esfuerzo térmico.
Ejemplo de un interruptor automático tipo C de 6 kA entre 20 y 32 A:
– Clase 1: esfuerzo térmico no limitado.
– Clase 2: esfuerzo térmico limitado a 160.000 A²s como máximo.
– Clase 3: esfuerzo térmico limitado a 55.000 A²s como máximo.
Todos los interruptores automáticos Legrand con calibre nominal de 40 A o inferior son de la clase 3.
Proximo capitulo: Interruptor automático de bastidor abierto DMX3
