u3 circuito electricos investigacion

7/21/2019 U3 Circuito Electricos Investigacion

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ITSM

ING. ELECTROMECANICA

Instalaciones ElctricasM.C. Morales Garca Joel Maurilio

UNIDAD 3Calculo de corto circuito

Coordinacin de protecciones para corto circuito en instalacio

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE MISANT


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Instalaciones Elctricas

ContenidoIntroduccin..........................................................................................................2

1.- Los conceptos bsicos del corto circuito................................................................3

Fuentes de Corto Circuito:....................................................................................4Corrientes de Cortocircuito simtricas y asimtricas.................................................

Tipos de fallas en los sistemas elctricos de potencia industriales..............................!

Falla trifsica slida,............................................................................................!

Falla de fase a fase slida....................................................................................!

Falla de lnea !fase" a tierra slida.........................................................................!

#.-$l detalle de los clculos de cortocircuito............................................................."#

%.-&plicacin del clculo de cortocircuito a instalaciones industriales y comerciales.......""

'.- (eleccin de fusibles e interruptores..................................................................."$

(eleccin de interruptores.................................................................................."$

(eleccin de fusibles........................................................................................."%

Funcionamiento................................................................................................"%

)armetros de seleccin....................................................................................2#

Conclusin..........................................................................................................22

&i'lio(ra)*a........................................................................................................ 23

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Introduccin

$I clculo de las corrientes de corto circuito es esencial para la seleccin de ya capacidadadecuada del e*uipo, la proteccin y los dispositi+os de Interrupcin. $n los estudios deproteccin, tambin es bsico para la coordinacin de las protecciones. Losprocedimientos de clculo de cortocircuito son enerales, ya *ue por un lado el fenmenoes el mismo y, por el otro, la metodoloa no difiere en forma importante entre un sistemaelctrico de potencia clsico y un sistema de potencia clsica y un sistema de potencia detipo industrial.

)ara la persona *ue disea o ace clculos para a/ustes de protecciones en lasinstalaciones elctricas. 0 bien, selecciona o +erifica las caractersticas del e*uipo deinterrupcin. Tiene la necesidad de acer clculos de cortocircuito: stos, dependiendo deltamao y comple/idad de la Instalacin, se pueden acer por mtodos manuales

simplificados, con la simple ayuda de calculadoras de bolsillo para las operaciones, obien, como ocurre en la actualidad en mucas casas, con la ayuda de proramasdiitales, especialmente para computadoras personales !)C".

La terna sobre el estudio del cortocircuito a sido suficientemente estudiada en distintoslibros de teto y publicaciones. 2 en ocasiones se le dan distintos enfo*ues, en especial alos mtodos para proramas diitales, pero en el fondo es el mismo. $n este captulo, setratara el tema en forma conceptual principalmente. 2a *ue con frecuencia ay personas*ue se dedican al estudio de las protecciones *ue an tenido poca contacta con este

tema, el cual re*uiere claridad para su estudia y aplicaciones.

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1.- Los conceptos bsicos del corto circuito

Los sistemas elctricos de potencia en plantas centros comerciales y randes edificios sedisean para alimentar las caras en una forma seura y confiable. 3no de los aspectos alos *ue se les pone mayor atencin en el diseo de los sistemas de potencia es el controladecuado de los cortocircuitos o de las fallas, corno se les conoce com4nmente, ya *ueestas pueden producir interrupciones de ser+icio con lo consecuente prdida de tiempo, lainterrupcin de facilidades importantes o ser+icios +itales +, desde lueo el rieso de dallara personas e*uipos e instalaciones.

Los sistemas elctricos de potencia se disean para estar ton libre de fallas como seaposible mediante el uso de e*uipos especiali5ados y diseos completos y cuidadosos, ascomo tcnicas modernas deconstruccin y mantenimiento apropiado.

&un con todos las precauciones y medidas antes mencionados, las fallas ocurren alunasde las causas principales son los siuientes:

(obretensiones de orien atmosfrico. $n+e/ecimiento prematuro de los aislamientos. Falsos contactos u coneiones. )resencia de elementos corrosi+os. 6umedad. )resencia de roedores. $rrores umanos. 7 a4n las llamadas causas desconocidas.

Cuando ocurre un cortocircuito se presentan situaciones incon+enientes *ue semanifiestan con distintos fenmenos, como son:

1.- $n el punto de la falla se puede presentar un fenmeno de arco elctrico a fusin delos metales mismos.

#.-Las corrientes de cortocircuito, circulan de las fuentes !alimentacin de la red uma*uinas rotatorias" acia el punto de las fallas.

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%. Todas los componentes de la instalacin por donde circulan las corrientes decortocircuito, se +en su/etos a esfuer5os trmicos y dinmicos8 estos +aran con elcuadrado de la corriente !i9" y de la duracin de la corriente !ser".

'. Los cados de +olta/e en el sistema estn en proporcin a la manitud de los corrientesde cortocircuito, la cada de +olta/e mimo se presenta en el punto de ocurrencia de lafalla !es prcticamente cero para el +alor mimo de falla".

)or todos los disturbios *ue produce la ocurrencia de un cortocircuito, las fallas se debenremo+er tan rpido como sea posible, y esta es /ustamente la funcin de los dispositi+osde proteccin !interruptores. fusibles. etctera". e eco para cumplir con esta funcin,los dispositi+os de proteccin deben tener la capacidad de interrumpir la mima corrientede cortocircuito *ue pueda circular para una falla en el punto de locali5acin deldispositi+o de interrupcin.

$l mimo +alor de la corriente de cortocircuito est directamente relacionado al tamao ycapacidad de la fuente de potencia y es independiente de la corriente de cara del circuitoproteida por el dispositi+o de proteccin.

$ntre mayor es la capacidad de cortocircuito de la fuente de potencia. ;ayor es lacorriente de cortocircuito.

Fuentes de Corto Circuito:Cuando se ace un estudio para determinar la manitud de lascorrientes de cortocircuito es muy importante *ue se consideren todas las fuentes decortocircuito y *ue las caractersticas de las impedancias de estas fuentes sean conocidaslas fuentes a cortocircuito son principalmente las siuientes:

a" los eneradores.b" Los motores sncronos.c" Los motores de induccin.d" La compaa suministradora de enera elctrica.e" 0CICII0


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potencia a la corriente de cortocircuito como un +alor e*ui+alente de la red o sistemadetrs de ese punto.

$l +alor total de lo corriente de cortocircuito en un punto de la red es la suma de los

contribuciones de cado uno de los elementos con la intensidad y duracin de cada caso.$n la fiura siuiente se muestra tericamente como ocurri esta:

Los elementos *ue alimentan la falla !acti+os" son: el enerador, el motor sncrono

y los motores de induccin.

Los elementos *ue se oponen al paso de la corriente de falla !pasi+os" son:o la impedancia = los propios elementos acti+os de los alimentadores.o barras u transformadores principalmente.

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Corrientes de Cortocircuito simtricas y asimtricas.Las palabras >(imtrico? u >asimtrica?describen la forma a las ondas de corriente alterna alrededor de su e/e cero. (i las

e*ui+alentes de los picos de las ondas de corriente son simtricas alrededor del e/e cerose les denomina >en+ol+entes de corriente simtrica@: (i las en+ol+entes no son simtricasalrededor del cero se les denomina entonces @e+ol+entes de corriente asimtrica?.

$n cual*uier caso, la en+ol+ente es una lnea *ue se tra5a uniendo los picos de las ondas.

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La mayora de las corrientes de cortocircuito son casi siempre asimtricas durante losprimeros ciclos despus de la ocurrencia del cortocircuito. La corriente asimtrica esto ensu mimo durante el primer ciclo despus *ue el cortocircuito ocurre y en unos pocosciclos ms tarde se transforma en simtrica.

)ara el e*uipo se establece *ue un dispositi+o de proteccin debe tener la capacidad deinterrumpir la mima corriente de cortocircuito *ue circula a la falla a tra+s deldispositi+o de proteccin en el punto de su locali5acin. Aste mismo concepto se aplic ala determinacin de la capacidad de corriente de cortocircuito de barras. Buses. &islador ytableros.

Tipos de fallas en los sistemas elctricos de potencia industriales. Las fallas ocortocircuitos pueden ocurrir en un sistema elctrico a potencia trifsica en distintas

formas. $l dispositi+o de proteccin o e*uipo. ebe tener la capacidad de interrumpir o desoportar cual*uier tipo de folio *ue se pueda presentar, para la determinacin de lascaractersticas de e*uipo de interrupcin se considera la folla trifsico, aun cuando loprobabilidad de ocurrencia de esta sea ba/a y casi siempre sea causada por moti+osaccidentales. Las fallas *ue se pueden presentar son los *ue se indican a continuacin:

Falla trifsica slida, una falla trifsica slida describe la condicin en *ue los tresconductores es decir, las tres fases, se unen fsicamente con un +alor de cero impedanciaentre ellos, como si se soldaran o atornillaran fsicamente.

&un cuando este tipo de condiciones de fallo no es el ms frecuente en ocurrencia, resultapor lo eneral el de mayor +alor y. por esta ra5n resulta el clculo bsico para lasinstalaciones industriales y comerciales.

Falla de fase a fase slida. $n la mayora de los sistemas trifsicos, los ni+eles de fallaslida de fase son de aproimadamente el DE de la corriente de falla trifsica slidadebido a esto el clculo a esta falla no siempre se re*uiere, ya *ue no representa el

mima +alor.

Falla de lnea !fase" a tierra slida.$n sistemas con el neutro slidamente conectada atierra, falla solida de fase a tierra es por lo eneral iual o lieramente menor *ue la fallasolida trifsica, ecepto cuando se conectan las neutras a tierra a tra+s de un +alorele+ado de impedancia, donde el +alor de corriente es sinificati+amente menor.

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$l calculo de la falla de lnea a tierra, es necesaria en las instalaciones comerciales eindustriales *ue tienen el neutro slidamente aterri5ado en el lado de ba/o +olta/e. )ara elclculo de la falla de lnea a tierra, se re*uiere del uso de tcnicas por componentessimtricas ya *ue la corriente de falla o tierra se puede calcular como:

onde:

$ste +alor de ZN en las instalaciones industriales, puede ser una resistencia, cuyo

+alor se selecciona de manera *ue limite la corriente de falla a tierra a un +alor entre 'y # amperes.

2.-El detalle de los clculos de cortocircuito

$n esta parte. (e presentan alunos de los detalles de los clculos de cortocircuito *ueincluyen desde la representacin del propio sistema, ya sea en formo eneral o como unaimpedancia e*ui+alente del punto de falla acia la fuente, iniciando por la obtencin de los+alores e*ui+alentes de las impedancias de los elementos del sistema. espus de estarepresentacin, el clculo de los +alores de cortocircuito resulta relati+amente simple conun procedimiento de paso a paso, este debe proporcionar las bases para la reali5acin de

los clculos de cortocircuito para la mayora de los tipos de instalaciones industriales ycomerciales. )ara sistemas cuya tensin de alimentacin sea de 11G H7, con +olta/es dedistribucin a utili5acin de 1%. H7, '.l H7, #.' H7, '' 7 o ## 7.

$n el caso de las instalaciones se re*uiere de una representacin etensi+a, aun cuandoun clculo de cortocircuito sea necesario slo para una parte del sistema, por e/emplo,cuando se instala un nue+o e*uipo y solo se re*uiere conocer el +alor de la corriente decortocircuito en el alimentador del e*uipo.

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$l procedimiento pas a paso. Los siuientes pasos identifican las consideracionesbsicos para la reali5acin de clculos de cortocircuito: desde lueo *ue con lo prcticoalunos de estos pasos se pueden combinar o simplificar. )or e/emplo, en el uso de undiarama unifilar o de impedancias, los pasos bsicos son los siuientes:

)reparar un diarama unifilar del sistema, incluyendo todos los componentes sinificati+osdel mismo.

eterminar las puntas de falla y el tipo de corriente de cortocircuito o determinar, basadoen el ob/eto del mismo, como por e/emplo: el tipo de e*uipo a especificar.

)reparar el diarama de impedancias correspondiente, reempla5ando cada elemento porsu impedancia y cado fuente de cortocircuito !enerador. motor. rupo y motores dealimentacin" por una fuente de +olta/e en serie con una reactancia e impedancia.

)ara el punto de falla desinado y las condiciones de falla, reducir la red, de manera *uese obtena una impedancia e*ui+alente entre el punto de fallo y la fuente. Cuando elclculo se ace por medio de la computadora diital, por lo eneral se usan mtodosmatriciales para la formacin de la red, en este caso, los e*ui+alentes de todos los nodos

se obtienen en forma automtica por medio de los elementos de la diaonal principal de lamatri5 de red.

3.-Aplicacin del clculo de cortocircuito a instalaciones industriales y comerciales.

Los mtodos de clculo de cortocircuito, se puede decir *ue son enerales y aplicables acual*uier sistema elctrico: sin embaro, para el caso de las instalaciones comercialesindustriales, se deben acer alunos consideraciones particulares, debido a *ue se tienencaras en mediana u ba/a tensin y por e/emplo, la resistencia *ue es despreciable en lossistemas elctricos de potencia de alto tensin, no lo es en estos sistemas.

)ara alunas operaciones, se puede acer uso de mtodos simplificados para el clculode las corrientes de cortocircuito, los conceptos de estos mtodos se pueden aceretensi+os o los proramas diitales.11


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$stos mtodos simplificados se basan en el clculo de la corriente de cortocircuitosimtrica, modelando cada enerador como una fuente de +olta/e detrs de la reactanciaapropiada !por lo eneral. la subtransitoria". Cuando se us la reactancia subtransitoria,se obtiene el +alor inicial de la corriente de cortocircuito, y cuando se us el transitorio da,el +alor de esta corriente directa se inora.

& este mtodo tambin se le conoce corno eJ, debido a *ue se despreci el +alor de laresistencia, especialmente en las componentes de alta tensin !lneas de transmisin.transformadores. cables de potencia", en donde el +alor de la reactancia predomina sobreel de la resistencia. $n las instalaciones en ba/a tensin, esta consideracin no siemprees +lida y, entonces la reactancia se reempla5a por la impedancia, el efecto de noincorporar el +alor de < en el clculo de la corriente de cortocircuito mediante un cociente$JK, se puede dar a partir de factores cuyos +alores dependen de la relacin KJ< delsistema y de la +elocidad de operacin del interruptor.

Aste mtodo simplificado se puede usar siempre para dimensionar interruptores y puederesultar un tanto conser+ador en su clculo, ya *ue los factores de correccin a/ustan losdecrementos de los componentes de corriente alterno y de corriente continua de lacorriente de cortocircuito.

)ara calcular el +alor de la relacin KJ< para una falla en un punto determinado, eistendos mtodos distintos !pero e*ui+alentes":

&" $l primer mtodo in+olucra la reduccin de la red para encontrar el e*ui+alente deTe+enin para reactancias y para resistencias. $l procedimiento apropiadoconsiste en construir el diarama de reactancias de la red !despreciando lasresistencias *ue se supone tienen +alores muy ba/os en comparacin con lasreactancias" entonces, se reduce la red asta encontrar una reactanciae*ui+alente a Te+enin *ue se conecta entre lo fuente y el punto de la falla.

$n seuida se construye lo red en formo similar al caso anterior pero aora slocon resistencias !despreciando todas las reactancias", entonces se reduce estared asta encontrar el e*ui+alente de Te+enin para resistencias de la fuente alpunto de falla.

La relacin KJ< de una falla en un punto dado, es la relacin entre los e*ui+alentesde Te+enin de las redes de reactancia y de resistencia.

B" $l seundo mtodo se basa en la formacin de la llamada matri5 bus. en estecaso, se orienta la solucin acia el uso de proramas diitales, se puede correr el

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prorama dos +eces, una +e5 1 la reactancia, formando K bus y atrapar la red deresistencia, obteniendo (us. de modo *ue como la diaonal principal de lasmatrices representa cada nodo o bus del sistema, de cual*uier nodo H, la relacin!KJ


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4.- Seleccin de fusibles e interruptores.

Cual*uier instalacin elctrica debe de estar proteida contra los cortos circuitos y esto,sal+o ecepcin, en cada punto *ue se presenta una discontinuidad elctrica, lo *uecorresponde casi siempre con un cambio de seccin de los conductores. La intensidad dela corriente de corto circuito debe calcularse para cada uno de los di+ersos ni+eles de lainstalacin con el fin de poder determinar las caractersticas de los componentes *uedebern soportar o cortar la corriente de defecto.

(eleccin de interruptores.Como se mencion arriba, teniendo la capacidad de corto circuito, es necesario obteneruna proteccin adecuada a ste para poder interrumpir la falla y e+itar riesos mayores. $lelemento ms usado en las instalaciones de tiendas de autoser+icio es el interruptortermomantico, *ue por su di+ersidad y caractersticas !+istas en el captulo I" resulta serla me/or opcin.

$isten dos formas para interrumpir el flu/o de la corriente: reduciendo a cero el potencial*ue lo enera y separando fsicamente el conductor del flu/o de corriente. $sta 4ltima, esla ms usada para lorar dica interrupcin. Los primeros interruptores consistan en un

/ueo de barras conductoras sumeridas en mercurio, posteriormente, se dise elinterruptor con cucillas, *ue a4n es usado en alunas aplicaciones de ba/a tensin. $nlos interruptores modernos la interrupcin es un proceso *ue inicia en el instante deseparacin de sus contactos. Aste contin4a mientras los contactos se separan y formanun entreierro *ue es puenteado por un plasma conductor. $l proceso de interrupcintermina cuando el plasmaconductor pierde su conducti+idad. $l plasma conductor es eln4cleo del arco elctrico y un elemento indispensable del proceso de interrupcin de

corriente. Basado en lo anterior, se deduce *ue el proceso de etincin del arco constituyeel fundamento sobre el *ue se basa la interrupcin de corriente.

Las condiciones ba/o las *ue el interruptor opera estn determinadas por lascaractersticas elctricas del circuito a interrumpir. La operacin de un interruptor modificael estado del circuito en el cual opera. $sta modificacin comprende una fase transitoria,en la *ue se producen una serie de fenmenos transitorios pro+ocados por el paso de unestado a otro.

$l funcionamiento de los interruptores en el momento de interrupcin de las corrientes decorto circuito depende de +arios factores *ue se consideran como condiciones se+eras.

La corriente y la tensin de corto circuito !+er fiura '.M" muestran *ue al efectuarse lainterrupcin al cruce por cero de la corriente, la tensin *ue aparece en las terminales delinterruptor tiene una influencia importante en su funcionamiento. e eco, la interrupcineitosa de la corriente depende de esta tensin. $sta tensin en las terminales despusde la interrupcin de corriente, tiene dos componentes: la primera !inmediatamentedespus de la interrupcin", llamada tensin transitoria de restablecimiento y la seunda!despus de *ue se amortiuan las oscilaciones" *ue alcan5a la tensin de 65,llamada tensin de recuperacin. La seleccin de un interruptor en un sistema elctrico,

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depende no slo de la corriente *ue el interruptor pueda lle+ar ba/o condiciones normalesde operacin, sino tambin de la corriente mima *ue pueda circular momentneamentey de la corriente *ue tena *ue interrumpir al +olta/e nominal de la lnea a la cual seencuentre conectado.

)ara seleccionar un interruptor termomantico adecuado debemos conocer primero

alunas definiciones *ue nos ser+irn de ran ayuda. & continuacin se enuncian alunasde las ms importantes:

o Tensin normal de diseo: $s la tensin mima para la *ue fue diseado elinterruptor.

o Tensin nominal de operacin: $s la tensin del sistema donde operar elinterruptor.

o Corriente nominal: $s la corriente mima *ue puede circular a tra+s de loscontactos principales del interruptor.

o Capacidad interruptora: $s la cantidad de corriente *ue el interruptor puedeinterrumpir con seuridad.

o Tensin de control: $s la tensin de los dispositi+os secundarios de control.

e las definiciones anteriores la capacidad interruptora es la ms importante en laseleccin del interruptor de acuerdo al clculo de corto circuito trifsico. $stacaracterstica tambin llamada la potencia mima de corto circuito *ue puede soportar uninterruptor termo mantico est limitada por:

La separacin de los contactos en posicin abierta. $l tiempo *ue tardan en abrirse los contactos y llear a la separacin mima.

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La capacidad de la cmara de etincin para enfriar los ases del arco.

(i la capacidad de corto circuito se especifica en amperes se entiende *ue el +olta/e deestablecimiento es el +olta/e nominal. (i la corriente de corto circuito sobrepasa lacapacidad interruptora, las paredes de la cmara de etincin no son capaces de enfriarlos ases ioni5ados y la corriente siue fluyendo. $ntonces la enera disipada por el arcopor efecto Noule, debida a la resistencia del arco !


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determinar la capacidad interrupti+a del interruptor y sus caractersticas enerales. Cabemencionar *ue en las instalaciones elctricas de centros comerciales, se cometenmucos errores de seleccin de los interruptores. )ero debido a *ue la mayora de stosestn instalados en ba/a tensin, el ni+el de corto circuito relati+amente es pe*ueo y conPmuca suerteQ la falla no perdura, sin embaro ste tipo de situaciones son las *ue se

deben e+itar en las instalaciones, ya *ue nuestro traba/o como inenieros no se lopodemos de/ar a la suerte.

(eleccin de fusibles.&l ocurrir una condicin de corto circuito en una red elctrica, se producen efectostrmicos y dinmicos muy apreciables a causa de las ele+adas manitudes *ue alcan5a lacorriente. La interrupcin de estas corrientes en el menor tiempo posible es de sumaimportancia puesto *ue se e+itan o cuando menos se minimi5an los daos ocasionadospor el sobrecalentamiento de partes conductoras y por los esfuer5os dinmicos.

0tro dispositi+o de proteccin importante en las instalaciones elctricas de centros

comerciales es el fusible, *ue como se mencion en el captulo I, eisten para ba/a, mediayJo alta tensin.

La idea eneral de este apartado es eplicar de manera bre+e su funcionamiento, con elfin de entenderlos y poder especificar el adecuado en las instalaciones.

Los fusibles se definen como dispositi+os de sobrecorriente con una parte etrable *uese calienta y es destruida cuando pasa una cantidad de corriente prefi/ada, pro+ocando laapertura del circuito asociado al mismo. Todos los fusibles tienen la capacidad de limitar lacorriente, pero el trmino Pfusibles limitadoresQ se aplica a fusibles con una accinlimitadora muco ms pronunciada. $stos fusibles son diseados para actuar muco msrpido *ue los fusibles normales, ya *ue pueden reali5ar la apertura del circuito en menosde R de ciclo a 65, antes *ue la manitud de la corriente de corto circuito lleue a sus+alores mimos.

(u principal uso es acompaado de interruptores o contactores de ba/o +olta/e, para e+itarsu destruccin cuando las manitudes de la corriente de falla superen la capacidad deinterrupcin de los mismos. Los elementos fusible tienen una serie de perforaciones deprecisin reularmente espaciadas a todo lo laro, calibradas de acuerdo a lascaractersticas de cada fusible y *ue constituyen una reduccin en la seccin trans+ersalde conduccin al circular una corriente de corto circuito, es en estas 5onas donde seproduce la fusin de los elementos y se establece el arco +oltaico durante la primera parte

de la onda de la corriente. $l tipo y n4mero de cintas de plata conectadas en paralelodepende de la corriente nominal del fusible.

Funcionamiento.$stos fusibles proporcionan proteccin contra los daos trmicos y dinmicos *ueocurriran en caso de falla. La interrupcin se debe a su respuesta instantnea y a lacaracterstica de limitacin de corriente de corto circuito a los +alores pre+istos en eldiseo del fusible, en el momento de interrumpir la corriente antes de *ue el primer

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semiciclo de la onda de corriente lleue a su +alor mimo natural. Cabe mencionar *uela interrupcin se reali5a tanto para corrientes de corto circuito simtricas comoasimtricas.

$l tiempo total de interrupcin se compone del perodo de fusin durante el cual el calorse incrementa en el elemento del fusible y el perodo de ar*ueo despus de *ue elelemento se funde y otros componentes del fusible enfran los productos aseosos delarco. $l arco area una impedancia *ue limita la corriente, reducindola finalmente acero.

La importancia de los fusibles radica en el efecto limitador de corriente, *ue es lacapacidad de los fusibles para interrumpir la corriente de corto circuito antes de *uealcance su +alor picomimo, al limitar el +alor de la corriente de paso I al +alor de lacorriente de ruptura o corriente de fusin I( *ue es considerablemente menor *ue lacorriente de corto circuito no limitada !corriente prospecti+a" IO@ mostrada en la fiura '.11con lnea punteada y *ue corresponde a la corriente de corto circuito disponible en el

punto donde ocurre la falla.&l iniciarse el corto circuito, una mnima resistencia se opone a la circulacin de corrientede paso I por lo *ue sta se incrementa a la par de IO@, inicindose el proceso deele+acin de temperatura en los elementos fusible. &l llear al +alor I(, los elementosfusible se funden yJo e+aporan e interrumpen el circuito en +arios puntos, apareciendom4ltiples arcos +oltaicos, cuya lonitud se +a incrementando rpidamente al fundirse yJoe+aporarse ms material. La tensin se incrementa bruscamente a partir del momento dela fusin asta llear a un mimo !tensin de interrupcin" y la corriente se limita al +alorI(, inicindose a partir de este momento un proceso de disminucin.

$l efecto limitador es por lo tanto el resultado de la insercin de la resistencia de los arcos+oltaicos en +arios puntos a partir de la fusin. &l enfriarse los arcos por efecto de la arenacircundante se reduce consecuentemente la conducti+idad y por lo tanto, la resistencia ala circulacin de corriente aumenta rpidamente. La corriente disminuye radualmente almismo tiempo *ue la tensin. Cerca del siuiente paso por cero de la tensin, seetinuen los arcos +oltaicos y la corriente *ueda interrumpida totalmente. Los e+entosdescritos suceden dentro del primer semiciclo de la corriente de corto circuito, es decir enmenos de a 1 miliseundos.

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)armetros de seleccin.La seleccin adecuada de los fusibles est en funcin de di+ersos parmetros, acontinuacin se mencionan las ms importantes.

Corriente nominal !In": La corriente nominal de un fusible corresponde al +alormimo de corriente *ue l mismo puede conducir por tiempo indefinido sin lleara la fusin y *ue enera una cantidad de calor tal *ue el fusible puede disiparsatisfactoriamente.

Corriente mima de interrupcin !I1": Tambin llamada capacidad interrupti+a ycorresponde a la intensidad de corriente corto circuito *ue un fusible es capa5deinterrumpir con seuridad. $s del orden de +arias decenas de O&.

Corriente mnima de interrupcin !I%": )ara +alores por encima de In, los tiemposde fusin son muy laros y +an disminuyendo a medida *ue la corriente es mayor,as como se indica en la fiura '.1#. $n este rano, la capacidad de disipacin decalor es menor *ue la cantidad de calor enerado en el interior, por lo *ue sepresentan esfuer5os trmicos se+eros *ue pueden daar al fusible. & medida *ue

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la corriente es mayor, los tiempos de fusin son ms reducidos y se llea a unpunto tal *ue la fusin ocurre en un lapso de tiempo relati+amente corto, antes de*ue se presenten los esfuer5os trmicos y daos al fusible. & este +alor decorriente se le define como la corriente mnima de interrupcin I% y correspondepor lo tanto al lmite inferior de la ama de corrientes *ue el fusible puedeinterrumpir satisfactoriamente.Considerando lo anterior, en las cur+as corrientetiempo se define para cada tipo de fusible un +alor de corriente mnima deinterrupcin por deba/o del cual no es recomendable la operacin durante lapsosprolonados, debido a *ue la sobrecorriente no presenta una manitudsuficientemente alta para producir la fusin en forma franca y definida, peroproduce un ecesi+o calentamiento, modificando las caractersticas de loselementos fusible y produciendo daos trmicos al cuerpo del mismo.)or lo tanto,los fusibles limitadores de corriente no deben operar durante tiempos prolonadosen el rano de corrientes superiores a la nominal e inferiores a la corriente mnimade interrupcin por los moti+os epuestos. (in embaro, en el caso de corrientesaltas superiores a I%, es decir en la ama de las corrientes de corto circuito, laoperacin del fusible es rpida, definida y predecible.

Tensin de operacin !7n": Cuando se especifican las caractersticas de un fusible,es de +ital importancia indicar la tensin de operacin del sistema, ya *ue de stase especifica la tensin de operacin del fusible. (i se especifica al fusible con otratensin diferente a la de la red, es decir con una tensin de operacin menorrespecto a la tensin de la red se presentarn problemas para mane/ar losradientes de crecimiento de la tensin, mientras *ue uno de mayor tensinnominal y consecuentemente de mayor tensin de interrupcin, causara un mayorradiente de crecimiento de tensin y consecuentemente oriinara problemas enlos aislamientos de otros e*uipos del sistema.

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Conclusin

$s importante conocer sobres este tipo de temas en la carrera elctrica *ue abarca ennuestra ineniera, ya *ue lo ms importante en una empresa es la seuridad de losempleados y tambin el aorro econmico, es for5oso conocer este tema, ya *ue loscortos circuitos suelen ocurrir sin pre+io a+iso, como ya se pudo obser+ar se puedenpresentar de la nada.

Como inenieros es importante conocer *ue mtodos se pueden utili5ar para calcular loscortos circuitos y tambin las descaras, para proteer al personal y tambin al e*uipodentro de la empresa. &fortunadamente eisten in+estiaciones detalladas para poderestar listos para pre+enir desracias tanto fsicamente y tambin matemticamente.

$l traba/ar en una empresa rande, implica estar bien refor5ado con lo *ue es la materiade instalaciones elctricas, ya *ue posiblemente nos to*ue traba/ar en el rea demantenimiento, puede suceder *ue al4n da nos to*ue acer instalaciones elctricas.

La seleccin de un fusible no debe reali5arse solo en base a la eperiencia, como enmucas ocasiones se reali5a, se debe acer un estudio detallado con el fin de conocertodas las ad+ersidades *ue pudieran presentarse, as como las +enta/as *ue un sistemade proteccin coordinado arro/a.

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'i(lio)ra*a +roteccin de instalaciones elctricas industriales , co-erciales

&, Enr*ue/ 0arper

El A&C de las instalaciones elctricas industriales&, Enr*ue/ 0arper

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