Para los estudiantes de eléctricidad

1. OCtUbre 201324
ElectroInstalador
Protección contra
cortocircuitos - Fusibles
Aparatos de Maniobra
Un fusible debe ser capaz de dominar (asumir) a la corriente de cortocircuito produci-
da por la falla, es decir, tiene una determinada capacidad de ruptura. La capacidad de
ruptura de un fusible depende de sus características constructivas.
Originalmente los fusibles se construyeron utilizando un
conductor de cobre de menor sección que la del conduc-
tor que debían proteger. Con el tiempo se buscaron
materiales capaces de conducir mayores corrientes pero
con un punto de fusión menor; así comenzaron a utilizar-
se los fusibles construidos con alambres de estaño o de
plomo e inclusive de plata.
Al ser necesario construir fusibles de elevada corriente
nominal, se debió recurrir a láminas de cobre. Para mejo-
rar su desempeño se utilizaron láminas de cobre con su
superficie estañada. Al aumentar la temperatura de la
lámina fusible, se funde el estaño y forma con el cobre
una aleación que tiene un punto de fusión menor al del
propio cobre, con esto se logra acelerar el proceso de
fusión del fusible.
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Por: Alejandro Francke
Especialista en productos eléctricos de baja tensión,
para la distribución de energía; control, maniobra y
protección de motores y sus aplicaciones.
Figura 1. Fusible aéreo con conductor fusible desprotegido.
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ElectroInstalador
También existieron llaves con portafusibles como el que
muestra la figura 3. En la parte inferior del interruptor se
montaban un par (o tres) conductores fusibles desnudos.
Dado que el proceso de extinción del cortocircuito se pro-
ducía dentro el mismo ámbito de funcionamiento del inte-
rruptor, los accidentes que se ocasionaban eran muy seve-
ros. Este tipo de llaves fue reemplazado por los que utilizan
cartuchos fusibles encapsulados en vidrio o en cerámica
como los mostrados en las figuras 5 y 6.
La figura 4 nos muestra al antiguo “tapón”. Se trataba de
un cuerpo cerámico con una tapa superior y un tornillo
inferior. Tenía una rosca del tipo Edison (E27) como la de
los cartuchos D y podía ser montado en una base portafu-
sibles de dichos fusibles. En la figura podemos ver a una
base portafusibles diseñada para su montaje sobre un base
de mármol, con anillo cubrerrosca y un “tapón”. La tapa
negra que muestra ya era de material plástico, quitándola
podía controlarse al fusible, lo que era muy riesgoso en
caso de producirse en ese momento una falla dado que el
arco eléctrico salía por el hueco dejado por la tapa.
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Al fundirse la lámina fusible el material con el que está
construido se volatiliza y se deposita en las inmediaciones
del fusible, generalmente la base portafusiles. Así la meta-
liza reduciendo, drásticamente, su rigidez dieléctrica. De
esta manera el fusible deja de ser confiable, ya que el
metalizado del entorno cambia las características de fun-
cionamiento y, en caso extremo, impide su actuación.
La figura1 muestra a una terna de fusibles aéreos común-
mente utilizados para la protección de conductores de dis-
tribución de energía eléctrica instalados de forma aérea, es
decir, entre postes. Son los habitualmente utilizados para
las tomas domiciliarias antes de la entrada al domicilio del
cliente.
La figura 2 muestra a un antiguo portafusibles tabaquera
bipolar de porcelana, cerrado y abierto. La fotografía b
muestra en el cuerpo de la base los efectos de cortocircui-
tos anteriormente protegidos. Inclusive la base fue destrui-
da en un evento anterior. Se ve claramente al elemento
fusible conectado en la tapa mediante tornillos. En sus últi-
mos tiempos este tipo de portafusibles se fabricó con
baquelita.
Figura 2. Antiguo portafusibles tabaquera a) cerrado, b) abierto.
Figura 3. Antigua llave con fusibles.
Figura 4. Tapón instalado en una base UZ tamaño Edison.
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Estos cartuchos son de muy alta capacidad de ruptura
(hasta 50 kA), a pesar de su tamaño reducido, y pueden ser
instalados en bases portafusibles seccionadoras con el
diseño propio de un pequeño interruptor automático.
Con la utilización de un elemento extintor se limita el tiem-
po de actuación del arco y con ello se aumenta la capaci-
dad de ruptura del cartucho fusible.
Los primeros cartuchos conocidos, hacia principios del
pasado siglo XX, con medio de extinción, fueron los cartu-
chos tipo D como los mostrados en la figura 7.
Posteriormente se evolucionó hacia los cartuchos del tipo
NH mostrados en la figura 8.
El elemento extintor por excelencia en los fusibles es la
arena de cuarzo químicamente pura y de una granulome-
tría adecuada.
Ya hacia principios del siglo pasado comenzaron a utilizarse
los llamados cartuchos fusible que, al contener al elemen-
to fusible en su interior, logran retener a los efectos de la
fusión dentro del cuerpo del fusible.
En estos tiempos ya no son aceptables fusibles como los
mostrados anteriormente, cuyo elemento de fusión no
esté encapsulado dentro de un cuerpo aislante.
Dependiendo de la capacidad de ruptura de diseño del car-
tucho fusible, el dominio del arco puede realizarse en aire
o dentro de un medio extintor.
Para casos donde no se espera una elevada corriente de
cortocircuito (circuitos de señales, circuitos de baja tensión
de aparatos electrónicos, automotores, etc.) se construyen
fusibles con extinción en aire. Por ejemplo, los enchufables
en los tableros de los automóviles, los cartuchos cilíndricos
de vidrio o los aplicables en circuitos electrónicos.
Los cartuchos encapsulados en vidrio se utilizan incorpora-
dos en bornes adicionables pero tienen una muy baja
capacidad de ruptura (sólo 500 A), por lo que no pueden
ser utilizados en la protección de circuitos de comando de
tableros de potencia o de centro control de motores
(MCC). Para estos casos se deben utilizar a los minicartu-
chos encapsulados en cerámica, como los que muestra la
figura 6.
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Figura 5. Cartuchos fusibles con extinción en aire.
Figura 6. Cartuchos cerámicos con medio extintor y base portafusibles.
Figura 7. Cartuchos D de distintos tamaños.
Figura 8. Cartuchos NH de distintos tamaños.
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