Protecciones y dimensionamiento de instalaciones
Un circuito de 3 kW a 30 m del tablero soporta la corriente con cables de 1,5 mm², pero la tensión cae casi un 6 %. La sección la decide el largo, no la corriente.
01Dos riesgos, dos protecciones
Una instalación eléctrica tiene que proteger contra dos cosas distintas. La sobrecorriente —sobrecarga o cortocircuito— calienta los conductores hasta dañar la aislación y provocar un incendio. El contacto eléctrico hace circular corriente por una persona: directo, al tocar una parte con tensión, o indirecto, al tocar una carcasa que quedó con tensión por una falla. Cada riesgo tiene su dispositivo:
| Dispositivo | Protege contra | Cómo actúa |
|---|---|---|
| Interruptor termomagnético | Sobrecarga y cortocircuito | Un bimetal para las sobrecargas lentas y un electroimán para los cortocircuitos |
| Fusible | Sobrecarga y cortocircuito | Se funde; alta capacidad de ruptura |
| Interruptor diferencial | Contactos directos e indirectos | Compara la corriente que va y la que vuelve; corta si falta más de 30 mA |
| Puesta a tierra | Contactos indirectos | Da a la corriente de falla un camino de baja resistencia y hace actuar la protección |
Una corriente de unos 30 mA por el cuerpo, durante una fracción de segundo, puede provocar fibrilación ventricular: por eso el diferencial de 30 mA es obligatorio en las viviendas. La presentación práctica de instalaciones y protecciones está en la tecnicatura, en instalaciones eléctricas y protección eléctrica.
02Maniobra y protección
Los dispositivos de maniobra abren y cierran circuitos en condiciones normales: interruptores, seccionadores (que solo abren sin carga, para aislar con seguridad), contactores (que maniobran a distancia y miles de veces). Los de protección abren solos ante una falla. Un interruptor termomagnético hace las dos cosas. Su curva de disparo (B, C o D) indica a cuántas veces la corriente nominal actúa el disparo magnético: 3 a 5 veces la B, 5 a 10 la C, 10 a 20 la D, para cargas con corrientes de arranque altas como motores y transformadores.
03El dimensionamiento de los conductores
Un circuito se dimensiona encadenando tres condiciones. La corriente de proyecto \( I_B \) sale de la carga; el interruptor tiene que tener una corriente nominal \( I_n \) mayor; y el conductor, una corriente admisible \( I_z \) mayor que la del interruptor, para que este lo proteja:
La segunda condición es la caída de tensión: aunque el conductor soporte la corriente, si el circuito es largo la tensión en la carga baja demasiado. La reglamentación la limita, típicamente entre el 3 y el 5 % según el tipo de circuito:
Elegís la carga, su factor de potencia y el largo del circuito. Se calculan la corriente de proyecto, el interruptor normalizado, la sección mínima por corriente admisible y la necesaria por caída de tensión (límite del 3 %). Las corrientes admisibles son las de IEC 60364-5-52 para cobre con PVC en caño (método B1), a 30 °C, como referencia; para una instalación real rige la reglamentación de la AEA.
04La corrección del factor de potencia
Una carga inductiva, como un motor, toma además de la potencia activa una potencia reactiva que va y viene sin hacer trabajo, pero que circula por los conductores y los calienta. Las distribuidoras penalizan un factor de potencia bajo. Un capacitor en paralelo entrega localmente esa reactiva:
Los conceptos de potencia en alterna están en potencia en corriente alterna, de la tecnicatura. Con cargas electrónicas la situación cambia: el factor de potencia bajo se debe a las armónicas y no al desfase, y un capacitor no lo corrige, como se ve en calidad de energía.
05En el laboratorio
Dimensionar el circuito de tomacorrientes de un taller con cinco cargas conocidas, eligiendo interruptor, sección y verificando la caída de tensión con la reglamentación vigente.
Con un instrumento de ensayo de diferenciales, medir la corriente y el tiempo de disparo de un interruptor de 30 mA.
Medir la potencia activa y reactiva de un motor en vacío y con carga, y calcular y conectar el capacitor que lleva su factor de potencia a 0,95.
06Errores frecuentes
- Elegir el interruptor por la sección y no por la carga. Tiene que cumplir las dos condiciones.
- Olvidar la caída de tensión en circuitos largos. El conductor soporta la corriente, pero la carga recibe poca tensión.
- Instalar un diferencial sin puesta a tierra. Protege igual contra contactos directos, pero la falla a masa queda con tensión hasta que alguien la toca.
- Sobrecompensar el factor de potencia. Con la carga desconectada, los capacitores dejan la instalación capacitiva.
07Autoevaluación
¿Qué corriente toma una carga trifásica de 10 kW con cos φ = 0,8 a 380 V?
\( 10\,000/(\sqrt3 \cdot 380 \cdot 0{,}8) \approx 19 \) A.
¿Qué caída tiene un circuito monofásico de 40 m, 10 A, cos φ = 1 y 2,5 mm²?
\( 2 \cdot 0{,}0225 \cdot 40 \cdot 10 / 2{,}5 = 7{,}2 \) V: el 3,3 % de 220 V.
¿Qué capacitor corrige 10 kW de cos φ 0,7 a 0,95?
\( 10 \cdot (1{,}020 - 0{,}329) \approx 6{,}9 \) kvar.
¿Por qué el diferencial no protege contra sobrecargas?
Porque solo mide la diferencia entre la corriente que va y la que vuelve; una sobrecarga circula completa por los dos conductores.
08Para ampliar
- Asociación Electrotécnica Argentina. Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles (AEA 90364). AEA, ediciones vigentes. La norma que rige las instalaciones en la Argentina: protecciones, secciones, caídas de tensión y puesta a tierra.
- Marcelo A. Sobrevila. Instalaciones eléctricas. Alsina, varias ediciones. El texto clásico argentino sobre proyecto de instalaciones.
- Schneider Electric. Guía de diseño de instalaciones eléctricas. Schneider Electric, según IEC. El dimensionamiento completo de una instalación con los criterios IEC, con ejemplos.