Protecciones Eléctricas: Tipos y Funcionamiento

Estados Operativos de una Instalación Eléctrica

Durante su funcionamiento, toda instalación eléctrica puede presentar dos estados operativos:

• Normal: Voltaje, corriente, aislación, temperatura, etc., se encuentran dentro de los márgenes preestablecidos.
• Anormal: Uno o más parámetros se encuentran fuera de los valores preestablecidos (sobrevoltajes, cortocircuitos, sobretemperatura, caída de voltaje, etc.).

Clasificación de Anormalidades

• Perturbación: Anormalidad de corta duración, como variaciones de voltaje, partida de motores de gran potencia y variaciones de frecuencia. No constituye un riesgo para la operación, por lo que la instalación puede seguir en servicio.
• Falla: Anormalidad grave, como pérdida de aislación, sobrecarga permanente, cortocircuitos, etc. Constituye un riesgo para la integridad de las personas y/o equipos, por lo que la instalación debe quedar fuera de servicio lo antes posible.

Tipos de Fallas

• Sobrecargas
• Cortocircuitos
• Fallas de aislación

Sobrecarga

Magnitud de voltaje o corriente que supera el valor nominal. Las sobrecargas de corriente se originan por exceso de consumo, causando calentamiento excesivo en las líneas eléctricas y riesgo de incendio.

Cortocircuito

Falla grave que se produce por la unión de dos conductores a distinto potencial eléctrico (fase y neutro, fase y fase, etc.). Genera corrientes excesivas que pueden fundir conductores y componentes, con riesgo de incendio.

Falla de Aislación

Se origina por envejecimiento de las aislaciones, cortes mecánicos o malas reparaciones. Si un elemento pierde su aislación, las carcazas metálicas de los equipos se electrifican, con peligro de shock eléctrico por contacto indirecto.

Elementos de Protección en Instalaciones Eléctricas

Toda instalación eléctrica debe contar con un sistema de protecciones para la seguridad de personas y equipos. Las protecciones minimizan los efectos de las fallas, aislando la instalación dañada para su reparación. Alterar, sobredimensionar o eliminar una protección eléctrica compromete la seguridad.

Tipos de Protección

• Fusibles
• Disyuntores
• Protector diferencial
• Sistema de puesta a tierra de protección

Fusibles

Desconectan corrientes de cortocircuito y sobrecargas permanentes. Cuentan con un hilo conductor de bajo punto de fusión dentro de un envase cerámico o de vidrio.

Disyuntores

Dispositivo de protección que abre o cierra un circuito en condiciones normales y lo abre en condiciones de falla (sobrecarga o cortocircuito). Se puede reutilizar después de una falla. Su funcionamiento se basa en dos elementos:

• Elemento térmico: Bimetal que se dilata por el calor del exceso de corriente, operando el mecanismo de apertura. Es de operación lenta y protege contra sobrecargas.
• Elemento magnético: Bobina que sensa el comportamiento de la instalación, recorrida por la corriente del circuito que protege.

Protector Diferencial

Desenergiza un circuito en caso de falla de aislación. Consiste en un núcleo toroidal ferromagnético, abrazado por dos bobinas en serie con el circuito protegido y una bobina diferencial. Desconecta el circuito cuando la intensidad a tierra supera la intensidad diferencial.

Sistema de Puesta a Tierra de Protección

Garantiza la seguridad en instalaciones de baja tensión, especialmente en viviendas, mediante mecanismos de protección.