¿Qué curva de disparo elijo para un motor?

Los interruptores automáticos que tienen disparo instantáneo, son los que se utilizan para proteger los circuitos eléctricos frente a cortocircuitos. Sin embargo, puede ocurrir que una selección incorrecta de estos interruptores, provoque su actuación en situaciones que se considerarían normales, dejando sin servicio el circuito.

El problema

En ocasiones, la elevada corriente que se produce durante el arranque de algunos motores, puede ser detectada por el dispositivo de protección dentro de su rango de disparo instantáneo. Si eso ocurriera, la protección actuaría interrumpiendo instantáneamente la alimentación y cortando el proceso de arranque del motor.

Lógicamente, se trataría de una situación no deseable, puesto que no se correspondería realmente con un cortocircuito y afectaría negativamente a la utilización del proceso. En estas situaciones, el objetivo es gestionar adecuadamente la sobreintensidad momentánea que se produce durante el tiempo de arranque del motor.

La protección frente a cortocircuitos

En la introducción de este artículo hemos hecho una descripción muy genérica para referirnos a la protección que pueda llegar a tenerse para el caso de cortocircuito. Esta protección se puede hacer de formas variadas, como por ejemplo usando alguno de los siguientes elementos:

1. Con un fusible de tipo aM.
2. Con un interruptor automático de disparo instantáneo (lo que algunos fabricantes denominan interruptores automáticos con curva MA, o interruptores IAIs).
3. Con un interruptor automático magnetotérmico.

En los ejemplos 1 y 2, habría que complementar la protección del circuito para poder detectar también las sobrecargas. El elemento más usado para complementar en estos casos es el interruptor automático con disparador por relé térmico de sobrecarga(lo que se conoce al uso simplemente como «relé térmico»). Cuando la protección frente a cortocircuitos se hace con algunos de los elementos indicados en 1 o 2, el problema que estamos analizando se resuelve simplemente verificando que el valor de intensidad de arranque no intercepte a la curva de disparo instantáneo.

Cuando se opta por proteger con un interruptor magnetotérmico, nos encontramos con que la protección para sobrecargas (por efecto térmico), va íntimamente asociada a la protección para cortocircuitos (por efecto magnético). En los magnetotérmicos de uso por personas no cualificadas según la Norma EN 60898 (antes denominados de «uso doméstico»), esta asociación del efecto térmico con el efecto magnético es lo que quedaría regulado por las distintas curvas normalizadas.

La Norma ya no contempla la curva D

Cuando se utilizan interruptores magnetotérmicos, sobre todo los fabricados para uso en instalaciones cuya manipulación queda a cargo de personas no cualificadas (Norma EN 60898), son clasificados de acuerdos a distintas curvas de disparo. Esta clasificación está orientada al rango de intensidades a partir del cual se produce el disparo por efecto magnético y, hasta el año 2007, era la siguiente:

• Magnetotérmicos de tipo B: normalmente orientados a protección de generadores, cables de gran longitud, circuitos donde no hay puntas de corriente, protección de personas en determinados esquemas de distribución, etc.
• Magnetotérmicos de tipo C: normalmente orientados a protección de alumbrado que no presentan grandes puntas de corriente, tomas de corriente, circuitos de tomas de corriente, etc.
• Magnetotérmicos de tipo D: normalmente orientados a circuitos con elevados picos de corriente como los que se tienen con lámparas de descarga, motores, transformadores, etc.

Cada una de estas curvas de disparo estaba orientada a un tipo concreto de receptores, precisamente para tener en consideración las particularidades de funcionamiento de cada uno de ellos.

Desde el año 2007, se ha actualizado la clasificación de los rangos de disparo instantáneo, aunque algunos fabricantes mantienen el tipo D e incluso añaden otros magnetotérmicos con distintas funcionalidades. Los tipos actualizados en la Norma 60898-1 así como sus rangos para disparo instantáneo son los siguientes:

• Tipo B:
  • En corriente alterna:
  • En corriente continua:
• Tipo C:
  • En corriente alterna:
  • En corriente continua:

Igual que se ha descrito la situación particular de sobreintensidad de arranque en ciertos motores, también se presentan sobreintensidades de conexión en algunos transformadores, en ciertos tipos de lámparas, en baterías de condensadores, etc. Se trata siempre de situaciones técnicamente correctas, inherentes al funcionamiento normal de este tipo de equipos, y no a sobreintensidades debidas a un mal funcionamiento momentáneo. Así que el análisis que se hace en este artículo para el caso de motores, también sería extrapolable a casos análogos con otros receptores.

Lo que se va a describir es la manera de seleccionar tanto la curva de disparo de magnetotérmicos, como su intensidad asignada, para ilustrar que no es preciso usar siempre la tradicional curva D para el caso de motores, por ejemplo.

En la figura 1, se ilustran estas curvas de disparo B y C. La diferencia entre ellas es simplemente el rango de intensidades a partir del cual se produciría el disparo instantáneo (por efecto magnético, cuyo objetivo es proteger frente a cortocircuitos).

Además de los valores normalizados para el disparo instantáneo de cada curva indicados antes según EN 60898-1, tendremos en cuenta para este ejemplo el rango que dan los fabricantes para el tipo D que se suele mantener en el mercado:

• Curva D:

A la hora de elegir, no solo hay que tener en cuenta la curva, sino también que la intensidad indicada en las gráficas no están en valor absoluto, en amperios. El eje horizontal indica el valor relativo a la intensidad asignada del magnetotérmico, . Es decir, que cuando queremos deducir el tiempo de disparo para una intensidad de 4, como está representado en la figura 1, lo que obtenemos es el tiempo cuando la intensidad que realmente circularía es de , siendo la intensidad asignada (o calibre) que seleccionamos para el magnetotérmico. Esta manera de representar los valores, permite usar exactamente las mismas gráficas para todo el rango de calibres posibles de fabricación en el ámbito de la norma.

Ejemplo numérico

Para ilustrar lo anterior, vamos a considerar que se tiene un motor de corriente alterna cuya intensidad asignada es . Según lo indicado en la ITC-BT-47 del Reglamento electrotécnico de baja tensión, en general la corriente de arranque de este motor debería estar limitada en veces su intensidad asignada. En una situación así, resulta muy claro que la selección de un magnetotérmico de curva D nos garantiza con creces que no se produciría un disparo instantáneo durante el arranque.

Pero hay situaciones donde se podría autorizar que la intensidad en el arranque pudiera ser, por ejemplo, 10 veces la intensidad asignada del motor ¿Qué magnetotérmico elegiríamos para proteger el circuito en tal caso?

A priori, lo más común sería decidir directamente el uso de un magnetotérmico de curva D, porque así está indicado en las orientaciones de la norma. Veremos que no es la única solución posible, y compararemos las implicaciones que tendría cada una.

Optando por curva D, si queremos que no haya disparo instantáneo en la situación de arranque, donde la intensidad es , tenemos que garantizar que la corriente a partir de la cual se podría dar el disparo instantáneo de curva D se mantenga por encima de dicho valor. Es decir, se tiene que cumplir:

donde es la intensidad asignada (calibre) del magnetotérmico. Según esto, el calibre mínimo para proteger este motor desde el punto de vista de garantizar que no actúe durante el arranque es:

También podemos resolver esta situación, optando por un magnetotérmico de curva C. Ahora para poder garantizar que no se interrumpa en el arranque, tenemos que considerar el límite inferior de disparo instantáneo de la curva C, es decir,

lo que nos daría un calibre mínimo si quisiéramos usar la curva C de,

Consecuencias de la selección

Hemos visto 2 soluciones posibles al mismo problema en la protección de un motor con y una corriente de arranque de :

1. Usar un magnetotérmico curva D de calibre
2. Usar un magnetotérmico curva C de calibre

Una consecuencia básica derivada de qué opción seleccionar, se ilustra en las figuras 1 y 2 de este artículo. El caso 1 permite una protección más estricta del motor. Sin embargo, la opción 2 permite cierto margen de una futura ampliación del circuito que alimenta al motor, para incorporar futuras cargas.

En ambos casos, no obstante, hay que garantizar también que se cumplen el resto de criterios para la correcta selección de la protección. En este artículo se resumen dichos criterios.