Criterios de diseño de instalaciones eléctricas industriales (12ª PARTE)

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Discontactor (contactor + relé térmico)

Un contactor equipado con un relé de tipo térmico que aporta protección contra sobrecargas se define como un “discontactor”. Los discontactores se utilizan extensamente para el control remoto de circuitos de iluminación mediante pulsadores, por ejemplo, y también se pueden considerar un elemento esencial de un controlador de motor.

El discontactor no es el equivalente a un interruptor automático, puesto que su capacidad de desconexión de corriente de cortocircuito está limitada a 8 o 10 In. Por lo tanto, para aportar protección contra cortocircuitos es necesario incluir fusibles o un interruptor automático en serie con los contactos del discontactor y aguas arriba de los mismos.

Fusibles

Las principales diferencias entre los fusibles de uso doméstico e industrial son los niveles de tensión y de corriente nominal (que requieren dimensiones físicas mucho mayores) y su capacidad de desconexión de corrientes de defecto.

Elementos combinados de la aparamenta

Por lo general, la aparamenta individual no cumple todos los requisitos de las tres funciones básicas, a saber, protección, control y aislamiento.

Cuando la instalación de un interruptor automático no resulta adecuada (en particular, cuando la velocidad de conmutación es elevada durante periodos prolongados), se utilizan combinaciones de unidades diseñadas específicamente para aportar este tipo de rendimiento. A continuación se describen las combinaciones utilizadas habitualmente.

Combinaciones de interruptor y fusible

Se pueden distinguir dos casos:

•  Cuando el funcionamiento de uno o más fusibles hace que se abra el interruptor.
• Cuando un interruptor no automático está asociado a un conjunto de fusibles integrados en un envolvente común.

Características de un interruptor automático

Las características fundamentales de un interruptor automático son:

• Su tensión nominal U_e.
• Su corriente nominal I_n.
• Sus márgenes de ajuste del nivel de corriente de disparo para protección contra sobrecargas (I_r  o I_rth) y para protección contra cortocircuitos (I_m).
• Su poder de corte de la corriente de cortocircuito (I_cu para interruptores automáticos industriales e I_cn para interruptores automáticos de uso doméstico).

Tensión nominal de funcionamiento (U_e)

Es la tensión a la que funciona el interruptor automático en condiciones normales (inalteradas). También se asignan al interruptor automático otros valores de tensión que corresponden a condiciones perturbadas.

Corriente nominal (I_n)

Es el valor de corriente máximo que un interruptor automático equipado con un relé de disparo por sobreintensidad puede transportar indefinidamente a la temperatura de referencia indicada por el fabricante, sin superar los límites de temperatura especificados de los componentes conductores de corriente.

Ajuste de la corriente de disparo del relé de sobrecarga (I_rth o I_r)

Especificación del tamaño de trama

A los interruptores automáticos que pueden estar equipados con unidades de disparo por sobreintensidad con diferentes márgenes de ajuste del nivel de la corriente se les asigna una especificación que se corresponde con la de la unidad más alta de disparo por ajuste del nivel de la corriente que se puede instalar.

Ajuste de la corriente de disparo del relé de sobrecarga (I_rth o I_r)

A parte de los interruptores automáticos pequeños que se pueden sustituir con suma facilidad, los interruptores automáticos de uso industrial están equipados con relés de disparo por sobreintensidad extraíbles, es decir, intercambiables. Además, para adaptar un interruptor automático a los requisitos del circuito que controla y para eliminar la necesidad de instalar cables de gran tamaño, los relés de disparo son por lo general ajustables. El ajuste de la corriente de disparo I_r o I_rth (designaciones ambas de uso habitual) es la corriente por encima de la cual disparará el interruptor automático. También representa la corriente máxima que puede conducir el interruptor automático sin disparar. Ese valor debe ser mayor que la corriente de carga máxima I_B, pero menor que la corriente máxima permitida en el circuito I_z.

Los relés de disparo térmico son por lo general ajustables entre 0,7 y 1,0 veces el valor de I_n, pero cuando se utilizan dispositivos electrónicos para realizar esta operación, el margen de ajuste es mayor, normalmente entre 0,4 y 1 veces el valor de I_n.

Selección de un interruptor automático

A la hora de elegir un interruptor automático deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:

• Características eléctricas de la instalación en la que se utilizará el interruptor automático.
• Su entorno previsto: temperatura ambiente, en una cabina o una envolvente de cuadro de distribución, condiciones climáticas, etc.
• Requisitos de conexión y desconexión de la corriente de cortocircuito.
• Especificaciones operativas: disparo selectivo, requisitos (o no) de control remoto e indicación, contactos y bobinas de disparo auxiliares, conexiones, etc.
• Normas de instalación, en particular: protección de las personas.
• Características de carga, como motores, iluminación fluorescente, transformadores de baja tensión/baja tensión.

Elección de la corriente nominal en cuanto a la temperatura ambiente

La corriente nominal de un interruptor automático se define para su funcionamiento a una determinada temperatura ambiente, que por lo general es de:

• 30 °C para interruptores automáticos regidos según la norma doméstica.
•  40 °C para interruptores automáticos regidos según la norma industrial.

El rendimiento de estos interruptores automáticos a temperaturas ambiente diferentes depende principalmente de la tecnología de sus unidades de disparo.

Unidades de disparo magnetotérmicas no compensadas

Los interruptores automáticos con elementos de disparo térmicos no compensados disponen de un nivel de corriente de disparo que depende de la temperatura ambiente. Si se instala el interruptor automático en una envolvente o en un lugar donde la temperatura es elevada (sala de calderas, etc.), la corriente necesaria para disparar el interruptor automático en caso de sobrecarga se reducirá sensiblemente. Cuando la temperatura del lugar donde se encuentra el interruptor automático supere su temperatura de referencia, se “reducirá”. Por este motivo, los fabricantes de interruptores automáticos proporcionan tablas que indican los factores que se deben aplicar a temperaturas diferentes de la temperatura de referencia del interruptor automático.

Unidades de disparo magnetotérmicas compensadas

Estas unidades de disparo incluyen una pletina de compensación bimetálica que permite ajustar la corriente de disparo de sobrecarga (Ir o Irth) en un margen especificado, independientemente de la temperatura ambiente.

Unidades de disparo electrónicas

Una ventaja importante de las unidades de disparo electrónicas es su rendimiento estable en condiciones de temperatura cambiantes. Sin embargo, la propia aparamenta a menudo impone limitaciones operativas a temperaturas elevadas, y por ello los fabricantes suelen proporcionar una tabla en la que se indican los valores máximos de los niveles de corriente de disparo permisibles a temperatura ambiente.

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