Nota técnica | Protección mediante interruptores termomagnéticos | ABB

 

El objetivo de un sistema de protección es minimizar los riesgos (y las consecuencias) para las personas y los aparatos que puedan ser originados por condiciones anormales o fallas que afecten los parámetros eléctricos de la instalación o de sus cargas.

Toda instalación eléctrica debe ser protegida, como mínimo, contra las siguientes fallas eléctricas o condiciones anormales:
  • Sobretensiones y descargas atmosféricas
  • Fallas a tierra
  • Contactos directos
  • Contactos indirectos
  • Sobrecorrientes (sobrecargas y cortocircuitos)

En este contexto, la adecuada coordinación entre los aparatos de protección (normalmente colocados en los tableros seccionales o sobre ciertos componentes específicos) y un apropiado grado de selectividad, permiten alcanzar la óptima seguridad y confiabilidad de la instalación.

Para ofrecer un buen compromiso entre confiabilidad, simplicidad y conveniencia, el sistema de protección debe ser capaz de identificar cómo y dónde ocurrió la falla, y la protección debe permitir la rápida exclusión del área afectada por el problema, sin acciones precipitadas, inapropiadas o inoportunas que puedan comprometer el suministro energético de las áreas no afectadas, diferenciando siempre entre situaciones anormales pero tolerables y la situación real.
A pesar de que la selectividad de los aparatos de protección no es usualmente requerida por muchas normas de instalación, diseñar un sistema de protección selectivo significa elegir una solución mucho más eficiente y conveniente, adecuada para las necesidades de los usuarios y perfectamente realizada, más allá del simple aspecto regulatorio.
Ante la actuación de un aparato de protección, el personal de mantenimiento debe disponer rápidamente de la información clara y esencial del suceso, para poder restablecer la energía tan rápido como sea posible,reduciendo al mínimo los riesgos y el daño (destrucción, envejecimiento acelerado, etc.), pero salvaguardando al mismo tiempo la continuidad del suministro de energía.
Un sistema de protección debe también ofrecer una adecuada flexibilidad, y debe incluir mecanismos de respaldo, para el caso de un mal funcionamiento de la unidad de protección principal. Vamos a analizar a continuación la correcta protección ante sobrecorrientes, empleando interruptores termomagnéticos.
La función del interruptor termomagnético es proteger la instalación eléctrica y los equipos conectados a ella contra las eventuales sobrecargas y cortocircuitos que puedan afectarlos, minimizando sus consecuencias.
Sobrecargas: se pueden originar, por ejemplo, por la conexión simultánea de varias cargas mayores a las consideradas en el proyecto original. Un caso típico se da por el uso de zapatillas de conexión múltiple o de adaptadores triples en los enchufes.
Cortocircuito: se puede originar, por ejemplo, por el mal estado de los componentes eléctricos, o por el deterioro de los cables.
Como referencia, los consumos máximos usuales de los circuitos de iluminación y de los tomacorrientes están definidos en el reglamento para la ejecución de instalaciones eléctricas en inmuebles AEA 90364.
Para la correcta selección de un interruptor termomagnético debemos tener en cuenta algunas definiciones:
Un (tensión nominal): es la tensión normal de la instalación, y su valor está estandarizado en las normas vigentes.
In (corriente nominal): es la corriente máxima que puede conducir el interruptor en forma permanente sin actuar, a una dada temperatura ambiente; se usa para determinar el calibre del interruptor.
Icu (capacidad de apertura última): es la máxima corriente de cortocircuito que puede abrir un interruptor dos veces (secuencia O - t – CO), sin tener que conservar luego de este ciclo su capacidad de conducir su corriente nominal.
Ics (capacidad de apertura de servicio): es la máxima corriente de cortocircuito que puede abrir un interruptor tres veces (secuencia O - t - CO - t - CO), conservando luego de este ciclo su capacidad de conducir su corriente nominal.
Una consideración importante es que las características del interruptor deben estar claramente identificadas en el equipo.

Por otro lado, para realizar el diseño completo de la instalación tenemos que considerar las características de los cables que usaremos. En particular, ellos se diseñan en función de la corriente nominal que pueden transportar, la energía pasante que admiten (energía que pasa en el momento de producirse un cortocircuito) y la caída de tensión máxima admisible para la instalación.
En particular, la energía pasante estará limitada por la clase de limitación del interruptor termomagnético que escojamos.
Junto con su calidad y facilidad de instalación, los productos modulares para riel DIN propuestos en la gama System pro M compact® de ABB combinan características que permiten reconciliar dos necesidades aparentemente conflictivas: la identificación precisa de la falla y la rapidez de la acción.
Haciendo un poco de historia, en 1923 Hugo Stotz (Brown Boveri) inventó una protección térmica y una magnética combinada en un mismo dispositivo, desarrollando y patentando un innovador interruptor automático termomagnético que revolucionaría el mercado eléctrico.
El mismo se enroscaba directamente en la base portafusible existente, brindando la doble protección (sobrecarga y cortocircuito).

Actualmente ABB (Asea Brown Boveri), una empresa Suizo-Sueca con presencia en mas de 100 países, con 145.000 empleados, una facturación global del orden de los 38.000 MUSD, y con una inversión anual en investigación y desarrollo superior a los 1.300 MUSD (con 7.500 científicos e ingenieros trabajando en esta área), y con mas de 130 años de experiencia liderando el mercado eléctrico, ofrece una gama completa y de última tecnología de interruptores termomagnéticos, interruptores diferenciales, protectores de sobretensión, etc., aptos para la óptima protección de hogares, comercios e industrias.

La familia de interruptores termomagnéticos ABB integra la familia de equipos de protección, control y monitoreo System pro M compact® ABB, y está compuesta por una gama completa de interruptores que cubren todas las necesidades y aplicaciones.
Los interruptores de la familia S200 tienen corrientes nominales comprendidas entre 0,5 y 63 A, y corrientes de cortocircuitos de hasta 25 kA.
Esta gama se complementa con la familia S280 de ABB, que llega hasta 100 A, y con la familia S800, que llega hasta 125 A de corriente nominal y 50 kA de corriente de ruptura, siempre con interruptores para montaje sobre riel DIN.
Gracias a la impresión láser, las características de todos los interruptores termomagnéticos ABB se pueden apreciar claramente en el cuerpo de cada aparato.

Los interruptores termomagnéticos ABB cuentan con distintas certificaciones: IEC 60898-1 / IEC 60947-2 / UL 1077 / CSA 22.2 No235.
De igual modo, se pueden apreciar las marcas de calidad en el cuerpo del interruptor:

Accesorios

Existe una gama de accesorios comunes a toda la familia S200:

  • Contacto auxiliar de indicación del estado del interruptor
  • Contacto auxiliar de indicación de falla
  • Bobina de apertura
  • Bobina de mínima tensión
  • Comando rotativo
  • Comando motorizado

Curvas de disparo

La familia S200 cuenta con la más amplia gama de curvas de disparo disponibles en el mercado: B – C – D – K – Z.

Clase de limitación


Diagramas de I2t
Valor de la energía específica pasante I2t

Las curvas I2t indican los valores de la energía específica pasante expresada en A2s (A= amperios; s= segundos) en relación con la intensidad de cortocircuito eficaz (Irms) en kA
Curvas de limitación
Valores de intensidad de pico

Las curvas Ip indican los valores de la intesidad de pico, expresada en kA, en función de la intensidad de cortocircuito eficaz (kA)

El fabricante del interruptor automático tiene derecho a definir la clase de limitación de energía del dispositivo. De acuerdo con la norma IEC/EN 60898, el fabricante clasifica el interruptor asignándole una clase de limitación entre 1 y 3 en función de los valores I2 t que el interruptor permite pasar.
Esta clasificación es muy importante para verificar si el interruptor seleccionado y el cable a instalarse son compatibles con las características de la instalación a realizar.

En el siguiente diagrama se pueden observar los valores específicos de energía pasante para algunos de los interruptores termomagnéticos de la gama S200:
Esto se logra gracias a las características limitadoras con que cuenta la familia S200, cuya clase de limitación es 3, la mejor de todas.

Esta característica puede apreciarse en el siguiente grafico de curvas de limitación de corriente:

Esta característica limitadora de los interruptores ABB permite minimizar las consecuencias de cualquier cortocircuito que pueda producirse en la instalación, y a su vez optimizar la misma, pudiendo optarse por cables de menor sección en forma segura.
La gran inversión que ABB realiza a nivel mundial en investigación y desarrollo ha permitido que en el diseño de estos interruptores se hayan empleado y patentado varios desarrollos de última tecnología, entre ellos:

  • el diseño de los contactos
  • el dispositivo de disparo
  • el mecanismo de conmutación
  • el doble borne de alimentación, que permite la conexión independiente y simultánea de un cable de 35 mm² junto con un cable de 10 mm² o un peine.

Otra característica importante de los interruptores ABB es el indicador de posición de contacto (CPI): se trata de una indicación visual en el frente del interruptor que indica cuál es la posición real del contacto, independientemente de lo que muestre la manija, otorgando mayor seguridad al operador.

ABB

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