Selectividad en las protecciones con interruptores automáticos Interruptores automáticos Interruptores automáticos. Funcionamiento y simbología Entendiendo las curvas de disparo de los Interruptores automáticos ¿Cómo seleccionar un interruptor automático? Selectividad en las protecciones con interruptores automáticos En artículos anteriores ya vimos las características fundamentales de los Interruptores Automáticos y cómo emplearlos para proteger una instalación eléctrica. Ahora vamos a ver un concepto muy importante, el de la selectividad de las protecciones. Contenido Introducción Condiciones de selectividad Métodos para lograr selectividad o o o Selectividad amperimétrica Selectividad cronométrica Selectividad electrónica Ejemplo Conclusiones Para aprender más Introducción Es muy común que en las instalaciones eléctricas los interruptores automáticos (IA o PIAS) se conecten en serie distribuidos en distintos tableros para proteger “en cascada” distintas partes de la instalación. Por ejemplo, puede haber un Tablero seccional (TS1) con un interruptor en la planta baja de una vivienda y otro interruptor dentro de otro Tablero seccional (TS2) ubicado en la planta alta, y ambos interruptores conectados a un tercero en un Tablero seccional general (TSG). Si hubiera un inconveniente como un cortocircuito en la planta alta, debería abrir solo el interruptor instalado en el tablero (TS2) de esa planta y no el que está en el tablero general, ya que esto último dejaría sin energía a toda la vivienda. Esa capacidad de actuar sólo en la zona bajo fallas se denomina selectividad de las protecciones. Selectividad Es la coordinación de las protecciones para que un defecto, ocurrido en un punto cualquiera de la instalación, sea eliminado por la protección colocada inmediatamente aguas arriba del defecto, y sólo por ella. Recordemos que el término aguas arriba significa en la dirección de la acometida y aguas abajo es en dirección a los consumos. La selectividad se aplica a todos los dispositivos de protección, como los fusibles, interruptores automáticos y los interruptores diferenciales que veremos en otro artículo. Ahora haremos una introducción al tema y estudiaremos con mas detalle la selectividad de IA y PIAs. Condiciones de selectividad En una instalación pueden darse tres condiciones: selectividad nula, parcial o total. Para comprender la diferencia veamos el circuito de la siguiente imagen y supongamos que se produce un fallo en el consumo protegido por el interruptor B: Fig. 1. Ejemplo de fallo Selectividad total: Sin importar el valor de la corriente de sobrecarga o de cortocircuito, se abre el interruptor B y nunca el interruptor A Selectividad parcial: Para corrientes “bajas” se abre sólo el interruptor B , pero cuando la corriente de falla supera un valor determinado, pueden abrirse los interruptores B y A Sin selectividad: Para cualquier valor de corriente de sobrecarga o cortocircuito se pueden abrir B y A Lo anterior puede explicarse observando las siguientes imágenes, que muestran posibles combinaciones de curvas de disparo de dos PIAs. Si no sabes interpretar las curvas de disparo, te sugiero que leas antes este otro artículo. Haciendo referencia a la imagen de la Fig. 2 de mas abajo, si se eligen dos PIA con curvas como las de la izquierda, cualquiera sea el valor de la corriente de falla (sobrecarga o cortocircuito), primero se disparará B, sin afectar al interruptor A, logrando la selectividad total (para cualquier valor de corriente, si “suben” desde el eje de la corriente hacia arriba siempre tocan la curva B y nunca se llega a la curva A). En cambio, si las curvas son como las de la derecha, donde comparten la parte de disparo magnético a partir del valor Icc2, sólo para valores de corriente entre Icc1 e Icc2 se abrirá el interruptor B, pero si la corriente de falla es superior a Icc2, se abrirán los dos interruptores, por lo que la selectividad será parcial y decimos que hay selectividad sólo hasta el valor de corriente de Icc2 Fig. 2. Selectividad total y parcial Métodos para lograr selectividad Para lograr la selectividad los métodos mas empleados son: Selectividad amperimetrica (o amperometrica) Selectividad cronométrica. Selectividad electrónica. Selectividad amperimétrica Consiste en instalar aguas arriba interruptores con una corriente nominal superior al interruptor ubicado aguas abajo. Además, la curva magnética del interruptor aguas arriba debe ser de menor sensibilidad a la correspondiente del interruptor instalado aguas abajo. Ejemplo: aguas arriba D25 y aguas abajo C16. Si se emplean Interruptores Automáticos según IEC 60947, en los que se puede regular tanto el disparo térmico como el magnético, se puede lograr una selectividad total, pero con PIAs (IEC 60898) que no tienen ninguna posibilidad de ajuste, la selectividad es sólo parcial. Selectividad cronométrica Se logra al instalar aguas arriba un dispositivo con disparo retardado, y aguas abajo uno sin retardo, para que active la protección y abra el circuito sin interferir con el resto de la instalación. Esta técnica se usa con diferenciales, pero no con PIAs IEC60898, porque no pueden dispararse en forma retardada. Selectividad electrónica Se logra con algunos interruptores automáticos que tienen un mecanismo de disparo electrónico y permiten una configuración precisa de sus características, como la curva de disparo, tiempos de retardo, etc. Estos interruptores se encuentran en la categoría de dispositivos industriales y responden a la norma IEC60947. Selectividad con interruptores IEC 60898 Con estos interruptores se puede mejorar la selectividad eligiendo adecuadamente sus características, pero nunca llegará a ser total, siempre obtendremos selectividad parcial. Ejemplo A modo de ejemplo vamos a analizar cómo es la selectividad entre dos interruptores, uno de tipo B16 instalado aguas abajo de otro D32. Para ello utilizaremos un excelente software gratuito de la empresa SIEMENS que nos muestra las curvas de disparo de sus interruptores así como de muchos otros dispositivos de protección: SIMARIS Curves. En la imagen de mas abajo (hecha con ese programa) podemos ver las dos curvas. La de la izquierda en color naranja es la curva de disparo del interruptor B16 y a la derecha en rojo la del interruptor D32. Fig. 3. Selectividad parcial En el eje horizontal tenemos la corriente de falla en escala logaritmica, desde 10 hasta 1000 Amperes y en el eje vertical el tiempo de disparo en segundos, tambien en escala logaritmica. Se puede apreciar que para corrientes de falla menores a unos 48A se dispara el mecanismo térmico del interruptor B16 y que para corrientes superiores se activa el mecanismo magnético del mismo interruptor. Para cualquier valor de corriente por debajo de 320 A (la línea roja vertical) siempre se dispara el B16 primero, pero a partir de ese valor de Icc las curvas se unen y se dispararán los dos interruptores. Por eso decimos que la selectividad es parcial: se mantiene para corrientes por debajo de 320A pero se pierde para corrientes superiores. Para finalizar, la imagen de la Fig. 4 podemos ver la combinación entre un interruptor C32 aguas abajo (color naranja) y uno industrial aguas arriba (en rojo). Fig. 4. Selectividad total Como se puede ver, el interruptor industrial permite retardar el disparo introduciendo selectividad cronometrica (se dispara en 100 ms en lugar de 10 ms) logrando que haya selectividad total (al menos hasta valores de corriente que están por sobre el poder de corte del interruptor mas pequeño), pero estos interruptores no se emplean en instalaciones domiciliarias. Conclusiones En este artículo te expliqué el concepto de selectividad de las protecciones en una instalación eléctrica, las condiciones que se pueden lograr y los distintos métodos disponibles. Vimos mas en detalle como es la selectividad con interruptores tipo IEC 60898 y llegamos a la conclusión de que aunque la podemos mejorar, siempre tendremos selectividad parcial por la falta de ajustes en esos interruptores. Te presenté también el programa SIMARIS que es muy útil para ver y analizar las curvas de disparo de distintos dispositivos de protección de SIEMENS y lo usamos para analizar un caso particular.
