Profundizaremos en un tema que muchas veces es fuente de confusión: sus curvas de disparo.

Corriente nominal

Antes de avanzar con el análisis de las curvas de disparo, cuya comprensión nos permitirá elegir adecuadamente el Interruptor Automático mas apropiado para cada necesidad, definamos un concepto importante, el de corriente nominal (In). Este es el valor que está indicado en el frente de todo interruptor automático.

Muchas veces se cree que este valor de corriente es el valor de disparo. Por ejemplo, que si está indicado “C16” (ya veremos que significa la letra C), ese interruptor abrirá el circuito cuando circulen a través de él 16A.

En realidad, esto no es así. La norma IEC 60898 define la corriente nominal como la corriente que el interruptor puede soportar en régimen ininterrumpido (es decir, sin dispararse) a una temperatura de referencia especificada de 30 ºC.

Volviendo al ejemplo anterior, esto significa que un interruptor automático marcado “C16” puede soportar el paso de una corriente de 16 Amperes sin actuar, y que el corte ocurrirá a un valor superior de corriente, como veremos mas adelante.

La misma norma indica los valores preferenciales de In (6, 10, 15, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 Amperes, etc.).

Curva de disparo o curva de corte

Estas curvas muestran gráficamente las combinaciones de tiempo y corriente que provocan la actuación o corte del interruptor.

Como los interruptores automáticos tienen dos mecanismos internos de disparo (uno térmico y otro magnético) estas curvas tienen dos partes:

• La curva térmica que muestra cuando actúa el bimetálico
• La curva magnética, que se subdivide en tres y muestra cuándo actúa el mecanismo magnético.

Los fabricantes, para no hacer una curva por cada Interruptor automático según su corriente nominal (una para el de 6A, otra para el de 10A y así) crean unas curvas que tienen el eje horizontal graduado en múltiplos de la corriente nominal. Esto significa que el valor 1 en este eje corresponde al valor de In, 2 al doble de In, etc. El eje vertical está graduado en segundos y las curvas muestran todas las combinaciones de corriente/tiempo que disparan al interruptor. Cualquier punto dentro o en los límites de la curva es una combinación corriente/tiempo que produce el disparo.

Estas curvas se pueden obtener ensayando el interruptor para distintos valores de corriente y midiendo el tiempo que demora en disparar. Si así se hiciera, un interruptor único tendría una curva también única. Si se repitiera el ensayo con mil interruptores del mismo tipo, posiblemente obtendríamos mil curvas distintas, debido a las variaciones que se producen en su fabricación. Al dibujar estas mil curvas juntas irían formando esas “franjas” que se pueden apreciar en la imagen anterior, con algunos interruptores que están en el límite mínimo (Valor Mín) y otros en el límite máximo (Valor Máx).

Zonas de disparo

Como ya vimos, los interruptores automáticos funcionan gracias a dos mecanismos: el térmico y el magnético. Por ello, las curvas de disparo tienen dos zonas bien diferenciadas, la del disparo térmico y la del disparo magnético, como se pueden ver en la siguiente imagen.

Analicemos ahora cada una de estas zonas por separado.

Curva térmica

En la imagen siguiente podemos apreciar la curva térmica ampliada.

Puede verse que para un valor de corriente igual a In (corriente nominal), el interruptor no se dispara nunca, porque ese valor de corriente no entra en la curva para ningún valor del tiempo. Recién cuando la corriente valga 1,13 veces la nominal el interruptor se disparará para un tiempo de entre 1 y 2 horas (3600-7200 segundos). Este valor de corriente se denomina I_nt o corriente convencional de no disparo y se lo define como la máxima corriente que no disparará al interruptor o como el umbral de disparo (puede apreciarse que cualquier valor menor no provoca el disparo).

Siguiendo hacia los valores mayores de corriente se encuentra I_t (también denominada I₂) la corriente convencional de disparo o también corriente de disparo seguro, valor que se toma como la mínima corriente que seguramente disparará al interruptor en 1 hora (para In<=63A) o dos horas (para valores de In>63A).

Puede interpretarse como que la curva 1 corresponde al interruptor mas “sensible” de un determinado tipo y la curva 2 es la del interruptor mas “duro”. Dentro de las variaciones del proceso de fabricación, el fabricante nos asegura que ningún interruptor se disparará con una corriente menor a I_nt y que todos se dispararán con una corriente de al menos I_t (o I₂).

La corriente convencional de disparo I₂ tiene distintos valores según se trate de un Interruptor Automático (IA) o un Pequeño Interruptor Automático (PIA):

• Interruptor automático (IEC 60947-2): I₂ = 1,3 In
• PIA (IEC 60898): I₂ = 1,45 In

Curva magnética

Volviendo ahora a las zonas de disparo, en la imagen de mas abajo está mas detallada la zona inferior, que muestra cómo se produce el disparo del mecanismo magnético. Un primer vistazo nos muestra que el disparo magnético se produce para valores de corriente mas elevados, ya que este mecanismo actúa en caso de cortocircuitos. También se aprecia que no hay una única curva de disparo, sino tres zonas o curvas distintas, marcadas como B, C y D.

Estas curvas están definidas por la norma IEC 60898 que especifica tres rangos de sensibilidad, de menor a mayor:

• Curva B: Disparo con corrientes entre 3 In a 5 In
• Curva C: Disparo con corrientes entre 5 In a 10 In
• Curva D: Disparo con corrientes entre 10 In a 20 In

Volviendo al ejemplo con el que comenzamos, de un PIA marcado C16, ahora vemos que la C nos indica la curva de disparo magnético, y que ese PIA en particular, ante un cortocircuito, se activará en un rango de corrientes que van entre 80 Amperes (5 x 16A) y 160 Amperes (10 x 16A).

Aplicaciones

En instalaciones residenciales se usan habitualmente los interruptores de curva C. Para proteger motores o luminarias con corrección de potencia, que pueden tener elevadas corrientes de conexión, los de curva D. Finalmente los de curva B se suelen usar para proteger la salida de generadores, que requieren un rápido accionamiento de las protecciones.

Las curvas B, C y D como dije están definidas en la IEC 60898 que describe las características de los interruptores automáticos destinados a aplicaciones domésticas (los denominados Pequeños Interruptores automáticos – PIAs). El estándar IEC 60947-2 en cambio se aplica a interruptores automáticos empleados en aplicaciones industriales, con otras exigencias. Este estándar define otras curvas magnéticas adicionales como las K, Z y MA, con las siguientes características:

• Curva K: Disparo con corrientes entre 10 In a 14 In (similar a curva D). Empleada en equipos con sobrecorrientes iniciales, como motores o transformadores.
• Curva Z: Disparo con corrientes entre 2,4 In a 3,6 In. Para la protección de dispositivos electrónicos.
• Curva MA: Disparo con corrientes hasta 12 In, sin protección térmica. Destinados a protecciones de motores.

Ejemplos

Aclaremos las ideas con unos ejemplos:

La siguiente es la curva de disparo de la familia de PIAs iC60 de Schneider Electric y se aplica para corrientes nominales de 6 a 63A.

Ejemplo 1

¿Cuánto tiempo demora en disparar un PIA C16 tipo iC60 de Schneider si es atravesado por una corriente de 32A?

Para poder entrar en la curva, primero debemos determinar cuantas veces In es 32A. Dividimos 32/16 = 2, es decir que debemos ubicar el punto 2In sobre el eje horizontal. A partir de ahi trazamos una línea vertical hasta cruzar a la curva para determinar el tiempo. En este caso la cruza en infinitos valores, empezando con un mínimo 6 segundos y un máximo en 120 segundos.

Esto implica que en estas condiciones, ese PIA puede que dispare, como mínimo en 6 s y como máximo en 120 s. Por cuestiones de seguridad, tomamos el valor máximo y asumimos que el corte se realizará en ese tiempo. Comparemos este resultado con la idea errónea que citabamos al inicio, de que el PIA se dispara para el valor nominal de corriente. Con este ejemplo vemos que no sólo no se dispara con 16A sino que con el doble de esa corriente, la protección demora hasta 2 minutos en actuar.

Ejemplo 2

¿Cómo se comporta la misma PIA con una corriente de cortocircuito de 128A?

Como antes, determinamos primero cuantas veces la In representa esta corriente: 128A/16A = 8, es decir 8 veces In. Ubicando ese punto en la curva, vemos que estamos en la zona de disparo magnético y que el disparo es muy rápido (encontramos la curva sobre el mismo eje horizontal) con un tiempo de 0,01 segundos.

Ejemplo 3

Un PIA C16 protege un circuito donde se instala un motor monofásico con una corriente nominal de 12 A, pero que tiene una sobrecorriente de arranque de 120 A durante 0,2 segundos. ¿Cómo se comporta ese PIA?

La sobrecorriente equivale a 120/16 = 7,5 In. Esto nos ubica en la zona del disparo magnético, lo que implica que ese PIA se activará cada vez que el motor arranque, aunque esté correctamente calibrado para la corriente nominal (12A)

Para evitar esto, tal vez la primera idea sea poner un PIA con una corriente nominal mayor, como 25 A. Probando de nuevo en la curva, ahora 120/25 = 4,8 veces In y vemos que estamos en la zona térmica y el tiempo de disparo mínimo es de unos 0,5 segundos y el máximo aproximadamente de 6 segundos, lo que parece resolver el problema, ya que la demora es mayor que el tiempo que dura la sobrecorriente.

Sin embargo, cambiar de 16A a 25A significa que tal vez hayamos dejado sin protección a los cables que alimentan ese motor, generando una situación insegura ante una sobrecarga de corriente.

La decisión mas acertada es cambiar el PIA por otro de curva D pero manteniendo la corriente nominal, es decir D16 en vez de C16. Si vemos otra vez la curva para este caso, vemos que con 120/16 = 7,5 In y como la zona magnética de este PIA está más a la derecha (D), este valor de 7,5 In produce un disparo dentro de la zona térmica, con una demora mínima de aproximadamente 0,25 s, superior al tiempo de la sobrecorriente, pero manteniendo la protección de los conductores.

Este último ejemplo demuestra la necesidad de conocer el funcionamiento de las protecciones y de saber interpretar sus características para no tomar decisiones erróneas y potencialmente inseguras.

Conclusión

Las curvas de disparo de un Interruptor automático nos dan detalles de su comportamiento ante distintos valores de corriente. Comprenderlas e interpretarlas correctamente es fundamental para elegir adecuadamente las protecciones que garanticen la protección adecuada de una instalación o circuito.

Fuentes: researchgate.net

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