Interruptores Termomagnéticos Automáticos: Protección Esencial en Instalaciones Eléctricas

Los interruptores automáticos termomagnéticos se utilizan para proteger contra los efectos de sobrecargas y cortocircuitos a los cables y conductores que conforman una red de distribución de energía eléctrica. También asumen la protección contra el calentamiento excesivo de equipos eléctricos.

La Norma IEC 60898 presta atención a la aplicación doméstica o comercial de los interruptores termomagnéticos y a su operación por personal no idóneo, es decir, no capacitado en el manipuleo de aparatos eléctricos. Por eso, los interruptores termomagnéticos automáticos no permiten la regulación de ninguna de sus protecciones, para evitar que personal no especializado tome decisiones equivocadas. Estos ajustes fijos no permiten implementar una amplia protección de motores eléctricos; para ello, se deben emplear interruptores automáticos específicos para la protección de motores, conocidos como guardamotores.

Principio de Funcionamiento

Los interruptores termomagnéticos disponen de un disparador térmico retardado (bimetal), dependiente de su característica intensidad/tiempo, que reacciona ante sobrecargas moderadas; y un disparador electromagnético que reacciona sin retardo ante elevadas sobrecargas y cortocircuitos.

Características Clave

• Distintas curvas de actuación según la carga: A, B, C o D.
• Elevada capacidad de ruptura de hasta 15 kA, según modelo, acorde con IEC 60898.
• Excelente selectividad y elevada limitación de la corriente de cortocircuito.
• Fácil montaje sobre riel de montaje rápido, según DIN EN 50022 de 35 mm.
• Bornes de seguridad que impiden el contacto casual con dedos, palma y dorso de la mano, de acuerdo con VDE 0106, parte 100.
• Cableado ágil gracias a aberturas de bornes cónicas.
• Bornes combinados que permiten conectar cable o barras colectoras de alimentación.
• Características de seccionador para el interruptor 5SP4, según DIN VDE 0660, con indicador de estado de los contactos.
• Características de interruptor principal para el interruptor 5SP4, según EN 60204.
• Accesorios para señalización (modelos 5SX2 y 5SP4).

Curvas Características de Disparo

La función de los interruptores termomagnéticos automáticos (I.T. automáticos) es la protección de la aislación de los cables y conductores contra sobrecargas térmicas producidas por sobreintensidades o cortocircuitos. Es por ello que las curvas de disparo de los interruptores se adaptan a las curvas de carga de cables y conductores.

• CURVA A: Protección limitada de semiconductores, protección de circuitos de medición con transformadores y de circuitos con conductores largos.
• CURVA B: Protección de gran longitud que no permite la inserción de corrientes elevadas de corta duración.
• CURVA C: Protección de conductores en instalaciones donde se produzcan corrientes de arranque elevadas (en motores, lámparas, etc.).
• CURVA D: Protección de conductores en instalaciones donde se produzcan fuertes corrientes de impulso (en transformadores, capacitores, etc.).

Guardamotores: Protección Integral para Motores Eléctricos

El interruptor automático para la protección de motores, también conocido como guardamotor, permite reunir todas las características de un arrancador directo: maniobra y protección del motor, protección del circuito, comando e inclusive seccionamiento. Todo en un solo aparato.

Se trata de un interruptor automático con la función de protección de motores. Cuenta con un disparador por sobrecargas, cuyas características y funcionamiento son iguales a las de un relé de sobrecargas; incluyendo la sensibilidad ante falta de fase, la compensación de temperatura ambiente y la posibilidad de regulación. El guardamotor contiene un disparador magnético que protege al disparador por sobrecargas y a los contactos contra los efectos de un cortocircuito y separa el circuito afectado de la instalación.

Se llama capacidad de ruptura o poder de corte a la capacidad de un interruptor de manejar una corriente de cortocircuito. Con un poder de corte de 50 kA o 100 kA, los guardamotores son resistentes a casi todos los cortocircuitos que pueden ocurrir en la mayoría de los puntos de la instalación. En caso de que la corriente de cortocircuito presunta supere la capacidad de ruptura asignada del guardamotor, se deben prever fusibles de protección de respaldo.

Un guardamotor reemplaza una combinación de contactor, relé de sobrecargas y terna de fusibles. Tiene la ventaja de, al reunir todas las funciones en un solo aparato, reducir el espacio necesario, el tiempo de armado y el cableado. Sin embargo, su capacidad de ruptura y limitación no son tan elevadas como las de los fusibles, y su frecuencia de maniobras y vida útil no alcanzan las de un contactor. El accionamiento del guardamotor se realiza de forma manual y, con la utilización de accesorios, puede señalizarse la posición de los contactos, detectar posibles fallas y desconectar a distancia. Una solución práctica es combinar un contactor con un guardamotor, aprovechando así las virtudes de ambos aparatos.

Protección Específica de Motores con Guardamotores

Las curvas características de los guardamotores están diseñadas para proteger contra sobrecargas a motores asincrónicos trifásicos. El guardamotor debe ser ajustado a la corriente de servicio del motor. Para proteger motores monofásicos, se deben conectar todas las vías de corriente en serie para que todos los disparadores estén cargados, impidiendo así que la protección de falta de fase actúe innecesariamente.

El disparador por cortocircuitos está ajustado a 13 veces la corriente asignada del guardamotor, es decir, el valor máximo de regulación. Este valor permite el arranque sin problemas del motor, permitiendo la adecuada protección del disparador por sobrecargas.

Arranques Inversores: Control de Sentido de Giro en Motores

Los motores asincrónicos trifásicos se construyen para que, conectando ordenadamente las fases a sus bornes de principio de devanado, giren en sentido horario vistos desde el cabo de eje, es decir, hacia la derecha. Este sentido de marcha también se conoce como directo. Se puede lograr que el motor gire en sentido contrario invirtiendo dos de sus fases. En ese caso, el motor girará en sentido antihorario o inverso, es decir, hacia la izquierda. Para lograr esta función, se cuenta con los inversores de marcha. Estos constan de dos contactores, cada uno de ellos calculado como si se tratara de un arrancador directo.

Arranque a Tensión Reducida: Soluciones para Motores Eléctricos

Con la modalidad de arranque directo en los motores pueden surgir inconvenientes de tipo eléctrico o mecánico, los cuales están relacionados con las corrientes de inserción en el momento del arranque. Consecuentemente, estos casos requieren de sistemas de arranque que puedan evitar los inconvenientes citados, por ejemplo, el arranque a tensión reducida.

Problemas Eléctricos Asociados al Arranque Directo

Si la capacidad de la red eléctrica para suministrar potencia a la carga es limitada (ya sea porque el transformador de alimentación es pequeño o porque el cable de acometida es de reducida sección o muy largo), durante el arranque del motor habrá trastornos en el servicio, pues las elevadas corrientes de arranque propias de un motor asincrónico causarán grandes caídas de tensión en la línea. Estas caídas de tensión perjudicarán el normal funcionamiento de los otros consumidores conectados al mismo punto de la red. Por ejemplo, las lámparas de iluminación parpadearán o se apagarán, al igual que otros aparatos electrónicos cuyas fuentes de alimentación son sensibles a las bajas tensiones.

Aplicando al motor una tensión menor a la asignada durante el arranque, es posible limitar la corriente que varía proporcionalmente con la tensión aplicada. Además, se obtiene una importante reducción en el consumo de energía en el momento del arranque, también ligada a estas elevadas corrientes.

Problemas Mecánicos Asociados al Arranque Directo

Arrancar un motor con los accionamientos convencionales implica esfuerzos de torsión en el eje del motor y acoplamiento mecánico, reduciendo su vida útil. También podría sufrir daños el producto contenido en la máquina, caerse los envases transportados en una cinta, e incluso hasta cortarse la misma. Así, es conveniente reducir el par de arranque del motor; un sistema de arranque a tensión reducida logra esta característica.

Arrancadores Estrella-Triángulo: Un Método Eficaz

El arrancador estrella-triángulo es el más utilizado de todos los métodos a tensión reducida, por la simpleza de su construcción, su relativo bajo costo y su confiabilidad. 

Así, la corriente de arranque se reduce a 1/3 de la de arranque en directo. Si es 7,2, se reducirá a 2,4.

Células Fotoeléctricas: Funcionamiento y Aplicaciones

Cuando está oscuro en el lugar de la célula fotoeléctrica, la resistencia aumenta su valor y la corriente circula directamente por el contacto normalmente cerrado y por la lámpara, encendiéndose. Cuando hay luz, la resistencia disminuye y la corriente pasa por la resistencia misma y por el bimetálico; este se dilata y termina abriendo el contacto normalmente cerrado, y la luz se apaga. Si es de día y se corta la energía eléctrica y al rato vuelve, la lámpara se enciende porque el bimetálico demora un tiempo en dilatarse y abrir el circuito para apagar la lámpara. También, ese tiempo de retardo en la dilatación es útil cuando hay una luz instantánea o de corta duración, evitando que la lámpara se apague innecesariamente.