Sistemas de Protección Eléctrica y Arranque de Motores: Conceptos Fundamentales

Interruptores Termomagnéticos Automáticos

Los interruptores automáticos del tipo **termomagnético** se utilizan para proteger contra los efectos de **sobrecarga** y **cortocircuito** a los cables y conductores que conforman una red de distribución de energía eléctrica.

La norma **IEC 60898** presta atención a la aplicación doméstica o comercial de los interruptores termomagnéticos y a su operación por personal no idóneo o no capacitado en el manipuleo de aparatos eléctricos. Por eso, los interruptores termomagnéticos automáticos no permiten la regulación de ninguna de las protecciones para evitar que personal no especializado tome decisiones equivocadas.

Principio de Funcionamiento

Disponen de un **disparador térmico retardado**, dependiente de su característica intensidad/tiempo, que reacciona ante **sobrecargas moderadas**; y un **disparador electromagnético** que reacciona sin retardo ante **elevadas sobrecargas** y **cortocircuitos**.

Capacidad de Ruptura

Se define así a la característica que tiene un aparato de protección de **interrumpir una corriente de cortocircuito**.

Selectividad

Las redes de distribución de energía tienen una disposición radial. En cada reducción de sección debe instalarse una protección contra **sobreintensidades**. De esta forma se obtiene un escalonamiento en serie, ordenado por las **intensidades asignadas** de las corrientes de cada tramo. Este escalonamiento en serie ordenado debe ser selectivo.

**Selectividad** significa que, en caso de una falla, solo reaccionará el elemento de protección más cercano al punto de la anomalía, en el sentido de la corriente.

Interruptores Diferenciales

Estos interruptores están destinados a proteger la vida de las personas contra **contactos directos accidentales** con elementos bajo tensión.

Además, protegen a los edificios contra el riesgo de incendios provocados por **corrientes de fuga a tierra**. No incluyen ningún tipo de protección contra sobrecargas o cortocircuitos entre fases o entre fase y neutro. El funcionamiento se basa en el principio de que la suma de las corrientes que entran y salen de un punto da como resultado cero.

Las corrientes que fluyen por las fases se compensarán con la del neutro, sumando vectorialmente cero en cada momento. Si hay una fuga a tierra, parte de la corriente fluirá por tierra hacia el generador. Esa corriente a tierra, llamada **corriente de defecto**, será detectada mediante un **transformador sumador de corrientes** que tiene el interruptor diferencial y desconectará el circuito fallado. Cuando se toca accidentalmente una parte bajo tensión, también se produce una corriente a tierra que será detectada por el interruptor diferencial, protegiendo así a la persona.

Arrancadores a Tensión Reducida

Con la modalidad de **arranque directo** en los motores pueden surgir inconvenientes de tipo eléctrico o mecánico.

Problemas Eléctricos

Si la capacidad de la red eléctrica para suministrar potencia a la carga es limitada, durante el arranque de un motor habrá trastornos en el servicio, pues las elevadas **corrientes de arranque** propias de un motor asincrónico causarán grandes **caídas de tensión** en la línea. Estas caídas de tensión perjudicarán el normal funcionamiento de los otros consumidores conectados al mismo punto de la red.

Aplicando al motor una **tensión menor a la asignada** durante el arranque, es posible limitar la corriente, que varía proporcionalmente con la tensión aplicada.

Problemas Mecánicos

Arrancar el motor con los accionamientos convencionales implica **esfuerzos de torsión** en el eje del motor y en el acoplamiento mecánico, reduciendo sustancialmente su vida útil. Es de notar también que podría sufrir daños el producto contenido en la máquina. Teniendo en cuenta estas condiciones, es conveniente reducir el **par de arranque** del motor. Es para esto que se le asigna un **sistema de arranque a tensión reducida**.