Protección de Instalaciones Eléctricas: Componentes y Funcionamiento

Componentes Clave en la Protección de Instalaciones Eléctricas

1. Interruptor Automático (Disyuntor)

Un interruptor automático, también conocido como disyuntor, es un dispositivo mecánico de conexión. Su función principal es establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales de operación. Además, puede establecer, soportar durante un tiempo determinado y cortar corrientes de cortocircuito.

Se compone de:

1. Contactos
2. Cámara de extinción de arco
3. Mecanismo de apertura y cierre de los contactos
4. Disparadores:

Tipos de Disparadores

4.1. Disparadores Directos

Son recorridos por la intensidad del circuito principal. Cuando la corriente supera un valor determinado, el disparador actúa.

• 4.1.1. Disparador Electrotérmico: Protección contra sobrecargas.
• 4.1.2. Disparador Electromagnético: Protección contra intensidades de cortocircuito.

4.2. Disparadores Indirectos

Están conectados a un circuito auxiliar.

Funcionamiento del Interruptor Automático

Se utiliza para maniobra y protección. Puede desconectar automáticamente corrientes de sobrecarga o cortocircuito antes de que representen un peligro.

2. Seccionador

Un seccionador es un dispositivo mecánico de conexión que, por seguridad, asegura una distancia de seccionamiento específica cuando está abierto. Solo se utiliza para abrir o cerrar circuitos sin corriente. Pueden ser de cuchillas giratorias o deslizantes. Su función principal es hacer visible la apertura de los circuitos, garantizando el aislamiento. Se caracteriza por no tener poder de corte ni de cierre.

3. Fusible

Un fusible es un dispositivo de conexión que abre el circuito en el que está instalado mediante la fusión de uno o varios elementos. Esta fusión ocurre cuando la corriente sobrepasa un valor determinado durante un tiempo específico. Se compone de una base portafusible y un cartucho fusible.

Funcionamiento del Fusible

Cuando la corriente circula por el elemento fusible, este se calienta. Si la corriente es muy alta, la temperatura alcanza el punto de fusión del elemento conductor, que comienza a fundirse, interrumpiendo el circuito. Los fusibles tienen un alto poder de corte (a menudo superior a 100 kA). La curva más utilizada para su selección es la de tiempo-corriente.

4. Protección Contra Sobrecargas

Una sobrecarga ocurre cuando la intensidad que circula por un circuito eléctrico es superior a la admisible, sin que exista un defecto de aislamiento.

Causas de las Sobrecargas

• Fenómenos transitorios debidos al funcionamiento de algunos receptores.
• Sobreutilización de los receptores (se demanda más potencia de la nominal).
• Sobreutilización de la instalación (se conecta más potencia de la prevista).

Efectos de las Sobrecargas

Producen una elevación de la temperatura en los conductores, que puede superar la admisible. Esto deteriora los aislantes y disminuye la vida útil de los cables.

Dispositivos de Protección contra Sobrecargas

• Interruptor automático (magnetotérmico)
• Fusibles
• Contactor combinado con relé térmico

5. Puesta a Tierra

La puesta a tierra es la conexión metálica de uno o varios puntos de una instalación a uno o varios electrodos enterrados. Su objetivo es permitir el paso a tierra de corrientes de fallo o descargas atmosféricas, evitando tensiones peligrosas entre la instalación y las superficies próximas.

6. Componentes de la Puesta a Tierra

• a) Toma de tierra: Masas metálicas en contacto con el terreno.
• b) Conductor de tierra: 25 o 50 mm².
• c) Borne de puesta a tierra.
• d) Línea principal: Sección mínima de 16 mm².
• e) Conductor de protección.
• f) Conductores de unión equipotencial principal: Unen el punto de puesta a tierra con la canalización de agua principal.
• g) Conductor de equipotencial suplementaria: Une la masa con un elemento conductor.

7. Protección Contra Cortocircuitos

Un cortocircuito es una conexión de baja impedancia entre dos puntos con diferencia de potencial. Esto ocasiona una intensidad muy elevada. Suelen ser causados por fallos de aislamiento en la instalación o en los receptores.

Efectos de los Cortocircuitos

1. Efectos Térmicos: La corriente elevada produce calentamiento de los conductores (efecto Joule).
2. Efectos Electrodinámicos: Las corrientes de cortocircuito elevadas pueden destruir las barras de conexión debido a las fuerzas electrodinámicas.

Dispositivos de Protección contra Cortocircuitos

• Interruptores automáticos.
• Fusibles.
• Combinación fusible-interruptor automático.
• Combinación fusible-contactor o relé térmico.

8. Selectividad en las Protecciones Contra Sobreintensidades

La selectividad se refiere a la coordinación de los dispositivos de protección para que, ante una falla, solo actúe el dispositivo más cercano al punto de defecto, evitando interrupciones innecesarias en otras partes de la instalación.