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El dispositivo de seguridad adecuado y fuente de alimentación redundante

La selección correcta del módulo de protección garantiza un funcionamiento seguro de instalaciones eléctricas y una alta disponibilidad de la instalación.

Interruptor automático e interruptor de protección de dispositivos

Instalación profesional de interruptores de protección de dispositivos  

Instalación profesional de interruptores de protección de dispositivos

Los interruptores automáticos protegen los conductores para la distribución de corriente en edificio o instalaciones. Desconectan el equipo terminal solo en caso de cortocircuito, para proteger el conductor de corriente de sobrecarga. Los interruptores de protección tiene una capacidad de conmutación alta de 6 kA para arriba.

Como último nivel de seguridad de los equipos terminales los interruptores de protección electromagnéticos y electrónicos ofrecen una protección muy eficaz contra cortocircuitos y contra sobrecarga. Si se protegen cada consumidor de manera individual o pequeños grupos de funciones, en caso de producirse un error, las partes de la instalación no afectadas pueden continuar trabajando, mientras el proceso general lo permita.

Si se instala un nuevo circuito eléctrico hay que prestar atención a un dispositivo de seguridad adecuado del equipo terminal previsto. También hay que tener en cuenta la longitud de los conductores y las secciones transversales durante la instalación. Los conductores deben estar diseñados para la corriente de servicio esperada, pero también para posibles corrientes de sobrecarga y cortocircuito. En el marco de un dispositivo de seguridad escalonado de zonas de la instalación, hay que mantener la selectividad entre cada uno de los fusibles o dispositivos de protección. Esto también garantiza una mayor disponibilidad de la instalación, dado que solo se desconecta el circuito eléctrico que está averiado.

Es aconsejable instalar los interruptores de protección de dispositivos de modo que sean de fácil acceso en el armario de control, para que después del disparo se puedan conectar rápidamente y sin problemas. El armario de control no debe estar equipado en exceso, para no sobrecargar la fuente de alimentación. Además debe asegurarse de que la alimentación de aire y el enfriamiento son suficientes. Así se evitan disparos accidentales.

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La selección de los interruptores de protección de dispositivos correctos

Interruptores de protección de dispositivos  

Diferentes ejecuciones de interruptores de protección de dispositivos

Los requisitos de una protección de dispositivos óptima varía dependiendo del ámbito de aplicación y ámbito de funciones. Los interruptores de protección de dispositivos funcionan con diferentes tecnologías: electrónica, térmica y termomagnética. La diferencia está en la técnica de disparo y el comportamiento de ruptura. Las curvas características muestran la característica de ruptura de los diferentes interruptores de protección de dispositivos.

La base para la selección de interruptores de protección de dispositivos es la tensión nominal, la corriente nominal y en caso necesario la corriente de arranque de un equipo terminal. La situación de avería prevista (cortocircuito o sobrecarga) determina el comportamiento de ruptura adecuado.

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Selección recomendada según la situación de avería

 Tiempo de apertura en caso de sobrecargaTiempo de apertura en caso de cortocircuitoSu aplicación está protegida de manera óptima con
interruptores de protección térmicosapropiadoinadecuado
  • Sobrecarga
Interruptores de protección termomagnéticosapropiadoideal
  • Sobrecarga
  • Cortocircuito
  • Rutas largas
    (curva característica de disparo SFB)
Interruptores de protección electrónicosidealideal
  • Sobrecarga
  • Cortocircuito
  • Rutas largas
    (limitación de corriente activa)
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Curva característica de disparo

Las curvas características de disparo ayudan a encontrar el módulo de protección adecuado dependiendo del caso de aplicación. Muestran el área de trabajo de módulos de protección limitados por corrientes en una curva característica de corriente/tiempo.

Dependiendo del tipo los módulos de protección tienen áreas de trabajo de diferentes tamaños. Dentro de los dispositivos de protección mas antiguos están los fusibles originales con cable de fusión.

La forma y el grosor del cable de fusión determinan la corriente nominal fundamental que se utiliza para el fusible. Los fusibles automáticos modernos y los interruptores de protección de dispositivos que examinamos aquí se desarrollan para un comportamiento de ruptura determinado.

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Temperatura ambiente

Los diferentes interruptores de protección reaccionan de diferentes maneras a las influencias térmicas externas. Especialmente en caso de interruptores de protección de dispositivos con disparo térmico hay que tener en cuenta la temperatura ambiente.

Para determinar el momento exacto de desconexión hay un factor de temperatura. Se multiplica con los valores relevantes de la curva característica de corriente/tiempo. De aquí resulta el valor definitivo.

En la tabla se representan valores típicos. Como condición estándar se parte de una temperatura ambiente de 23 °C. El factor para esto es de 1. Cuando la temperatura ambiente es menor, el disparo se retrasa. Aquí el factor está por debajo de 1. Las temperaturas más altas provocan un disparo más temprano. Aquí el factor está por encima de 1.

Variantes de interruptor de protección-20 °C-10 °C0 °C+23 °C+40 °C+60 °C
Factor de temperatura
interruptor de protección termomagnético
0,790,830,881,001,121,35
Factor de temperatura
fusible automático térmico
0,820,860,911,001,091,25
Factor de temperatura
interruptor de protección térmico
0,760,840,921,001,081,24
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Resistencia interna de los módulos de protección

La resistencia interna de un módulo de protección se indica o bien como valor de resistencia en ohmio o como interrupción de tensión en milivoltios.

Lo ideal es una resistencia interna baja: con esto la potencia de pérdida en el interruptor de protección baja. Por eso es adecuado para circuitos eléctricos con una tensión nominal más pequeña.

Las siguientes tablas muestran los valores típicos de la interrupción de tensión y de la resistencia interna de diferentes interruptores de protección de dispositivos.

Típica interrupción de tensión1 A2 A3 A4 A5 A...
Interruptores de protección electrónicos140 mV100 mV120 mV100 mV130 mV 
Fusible automático térmico    <150 mV<150 mV
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Resistencias internas típicas0,1 A0,5 A1 A2 A3 A4 A5 A8 A
Interruptores de protección
termomagnéticos
 5 Ω1,1 Ω0,3 Ω0,14 Ω0,09 Ω0,06 Ω≤ 0,02 Ω
Interruptores de protección
térmicos
81 Ω3,4 Ω0,9 Ω0,25 Ω0,11 Ω0,07 Ω≤ 0,05 Ω 

Montaje en línea de interruptores de protección modulares

En el montaje en serie de interruptores de protección de dispositivos con carga de corriente conjunta aparece una interferencia térmica recíproca. Se corresponde con una temperatura ambiente elevada. El efecto es una desconexión rápida del interruptor de protección.

Factores influyentes:

  • Temperatura ambiente
  • Corriente nominal bajo condiciones de funcionamiento
  • Corriente nominal del interruptor de protección
  • Número de interruptores de protección instalados unos junto a otros
  • Distancia entre los interruptores de protección

Para mejorarlos se pueden dimensionar los interruptores de protección de manera que solo reciban un 80 % de la corriente nominal del interruptor de protección en condiciones de funcionamiento normales. Esto compensa las influencias de temperatura y optimiza el comportamiento de ruptura.

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Las fuentes de alimentación adecuadas

Fuentes de alimentación y interruptores de protección de dispositivos con tecnología SFB  

Unidad fiable: fuentes de alimentación y interruptores de protección de dispositivos con SFB

Ya en la fase de planificación deben definirse los requisitos de la fuente de alimentación con reservas para futuras ampliaciones, dado que los requisitos de la fuente de alimentación suben constantemente. Para fuentes de alimentación de 24 V DC en aplicaciones industriales son importantes por ejemplo una construcción compacta y una capacidad de rendimiento creciente.

Las fuentes de alimentación deben corresponderse con la potencia necesaria del equipo terminal que debe conectarse. Además, en la planificación no se debe incluir más del 80% de la corriente nominal. Si la fuente de alimentación seleccionada es demasiado pequeña o el valor de conexión es demasiado alto, puede existir subtensión. De este modo caen piezas de la instalación y se interrumpe el proceso de producción.

Algunas fuentes de alimentación disponen de la tecnología SFB, es decir Selective Fuse Breaking. Estas suministran en pocos milisegundos seis veces más corriente nominal. Con esta reserva de corriente se disparan los módulos de protección en caso de avería. Junto con los interruptores termomagnéticos de protección de dispositivos con tecnología SFB forman una unidad fiable que garantiza la más alta disponibilidad de la instalación.

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Fuente de alimentación redundante

Con una fuente de alimentación redundante se pueden elevar de manera visible la disponibilidad y la productividad. Los fallos de conexión, cortocircuitos o rupturas de tensión en un brazo de alimentación primario no repercuten en la tensión de salida. Especialmente para procesos sensibles y zonas importantes de las instalaciones.

En un sistema superpuesto en redundancia se desacoplan las fuentes de alimentación entre sí. Esta tarea la realizan los módulos de redundancia que están equipados con diferentes características de rendimiento. Por ejemplo, la carga puede repartirse en caso de no existir averías de manera óptima entre varias fuentes de alimentación. Dependiendo de la ejecución se lleva a cabo un control continuo de la tensión de entrada y la corriente de salida. Si falla una fuente de alimentación la otra entra en funcionamiento sin demora.

Las fuentes de alimentación alimentan los interruptores de protección de dispositivos a través de un módulo de redundancia  

Dos fuentes de alimentación alimentan a través de un módulo de redundancia la placa de interruptores de protección de dispositivos

Los conductores de alimentación instalados en redundancia evitan fallos en los conductores en su trayecto entre el módulo de redundancia y el consumidor. El ejemplo de aplicación muestra la construcción redundante de fuentes de alimentación hasta su protección con la placa del interruptor de dispositivos de protección. La placa, con módulos de alimentación dobles, permite conectar dos conductores de alimentación.

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PHOENIX CONTACT, S.A.U.

Parque Tecnológico de Asturias, parcelas: 16-17-18-22
E-33428 LLANERA (Asturias)
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