InformedeProteccin en Baja TensinTema:Rels de SobrecorrienteFecha Entrega:13 de Noviembre del 2003IntroduccinEl trabajo a presentar consta fundamentalmente de el funcionamiento de los rels de sobrecarga, adems de los tipos de estos. Tambin este trabajo sirve para determinar el grado de proteccin que deben tener los circuitos y/o las instalaciones.Tambin ira incluida pero en lo que respecta a la exposicin del tema curvas y algunas fotos donde se podr distinguir la forma fsica de un rel de sobrecorriente.Por nombrar algunos tipos de rels tenemos los: releas de sobrecarga con tiras bimetalicas, rel de sobrecorriente de tiempo inverso y rels residuales de sobrecorriente entre otros.Proteccin de Sobrecorriente:Como su nombre lo indica, la operacin de este tipo de proteccin se basa en el aumento de corriente que provocan los cortocircuitos en la lnea de distribucin protegida.Las magnitudes sobre las que se debe actuar para su aplicacin son la corriente mnima de operacin pick-up y la curva de operacin lever.El pick-up fija la sensibilidad de la proteccin, lo que permite detectar cualquier tipo de cortocircuito en su zona protegida, incluida la zona en que debe dar respaldo.El lever nos permite seleccionar a curva de tiempo de operacin del rel, de modo que sea selectivo con la operacin de rels ubicados en zonas adyacentes.Los rels de sobrecorriente se fabrican en versiones instantneas (electromagnticos), rels de tiempo inverso (induccin) y rels de tiempo definido(instantneo mas rel de tiempo.Rels de sobrecorriente:Este es un rel electromagntico sin retardo o instantneo que reacciona ante una sobreintensidad de corriente, por ejemplo, un cortocircuito.Mediante un contacto auxiliar del rel se produce una desconexin remota, por ejemplo, del interruptor automtico correspondiente.Rels de sobrecarga :Rel con retardo dependiente de la intensidad de la corriente, que en caso de sobrecarga opera segn una caracterstica de tiempo-corriente y, de esta manera, protege ante sobrecargas a los aparatos de maniobra como tambin a los consumidores.Los rels de sobrecorriente se emplean para proteger contra sobrecalentamientos admisibles de los equipos elctricos, tales como motores y transformadores.Un sobrecalentamiento en un motor puede provenir de una sobrecarga en su eje, de un consumo asimtrico de corriente, provocada por una asimetra de las tensiones de la red o la falta de una de las fases (sistema de alimentacin de la red), e incluso por un bloqueo del rotor. En estos casos el rel de sobrecorriente supervisa la corriente consumida por todos los polos del consumidor.Los rels de sobrecorriente trabajan, como medio de proteccin dependiente de la corriente, sobre la base de bimetales o de circuitos electrnicos.TIPOS DE RELESRel de sobrecorriente de tiempo inverso:El tiempo de operacin varia en forma inversamente proporcional a la corriente de operacin. Se fabrican con curvas de tiempo mas o menos inversas, que se designan por tiempo inverso, tiempo muy inverso y tiempo extremadamente inversoRels residuales de sobrecorriente:En alimentadores, puede ocurrir que los cortocircuitos monofasicos que son los de mayor frecuencia de ocurrencia, no pueden ser detectados por los rels de sobrecorriente de fases si ellos ocurren con impedancia de falla. Ya que en estos casos la corriente de falla monofasica puede ser inferior a la corriente mnima de operacin de los rels de fases.Para solucionar este problema se utilizan rels residuales de sobrecorriente. Estos rels solo miden, por conexin, corriente de secuencia cero y son insensibles a las corrientes de carga, lo que permite que sus corrientes mnimas de operacin se ajusten por debajo de los valores en que hay que ajustar los rels de fase.Rels de sobrecarga con tiras bimetalicas:Los rels de sobrecarga, con retardo trmico dependiente de la intensidad de la corriente, tiene, por lo general, tres tiras bimetalicas.Las resistencias calefactoras, por las que circula la corriente del motor,calientan indirectamente estas tiras.Cuando las corrientes asignadas del motor son muy elevadas, deja de tener sentido el uso de estas resistencias calefactoras en forma directa, por lo tanto, para corrientes de mas 200A la corriente del motor circula por transformadores de medicin. As, el rel trmico de sobrecarga ser caldeado por la corriente secundaria del transformador. De esta forma, se logran reducir las perdidas, y se aumenta la resistencia a los circuitos de los rels.FUNCIONAMIENTOCuando las tiras bimetalicas se calientan debido a la corriente que circula a travs de las resistencias calefactoras L1a L3, desplazan la corredera que acta sobre el disparador a travs de cintas de compensacin de la temperatura ambiente y de la palanca de desconexin. En la posicin de reposo el contacto NC (95-96) se encuentra cerrado y el contacto NA (97-98) abierto.En el caso de una sobrecarga, la palanca de desconexin se desplaza tanto como para que el disparador cambie de posicin abriendo el contacto NC, y cerrando el contacto NA. Un indicador de la posicin de maniobra sealiza que el rel disparo.Cuando el botn de desbloqueo reset se encuentra en la posicin de reposicin manual, el disparador pasa mas all de su punto muerto (bloqueo de la reconexion).Una vez que las tiras bimetalicas enfriaron en un determinado grado, podr volverse el disparador a su posicin inicial oprimiendo el botn de desbloqueo.Cuando el botn de desbloqueo esta en la posicin de reposicin automtica, en caso de sobrecarga tambin se abre el contacto NC y se cierra el contacto NA. Sin embargo, el disparador no pasa mas all de su punto muerto. Despus del enfriamiento de las tiras bimetalicas, el disparador regresa automticamente a su posicin de reposo.Ajuste:Los rels de sobrecarga estn provistos de un botn rotativo, con el cual, dentro del margen de ajuste del rel, se puede regular en forma continua la corriente de ajuste (Ir).El ajuste se podr realizar girando la escala de ajuste hasta que la lnea grabada coincida con el valor deseado o la palanca de ajuste coincida con ese valor de la escala. Cuando se utilizan transformadores de intensidad separados del rel, para regular este ultimo debe ajustarse en la marca puntual. Con esto se compensan las diferentes influencias trmicas de las dos formas de montaje.Tiempo de reposicin del servicio:Los rels de sobrecarga con retardo trmico necesitan un tiempo determinado para que las tiras bimetalicas se enfren despus de un disparo.Una vez transcurrido dicho tiempo es posible reponer el rel en la posicin de trabajo, a este tiempo se le denomina tiempo de reposicin.Los tiempos dependen de la intensidad de la corriente que produce el disparo y de la curva caracterstica de disparo del rel.REL DE SOBRECORRIENTELos rels de sobrecorriente son los tipos ms simples de los rels de proteccin. Como su nombre lo indica, y como todo elemento de proteccin visto hasta el momento, tiene como finalidad operar cuando la corriente en la parte del sistema donde se ubica alcanza valores superiores a un valor predeterminado o mnimo de operacin. Existen dos tipos bsicos de rels de sobrecorriente: los de tipo de operacin instantnea y los de tipo de operacin retardada.Los rels de sobrecorriente instantneos operan sin retardo cuando la corriente excede de un valor preestablecido; sin embargo, el tiempo de operacin de estos tipos de rels pueden variar significativamente (desde 0.016 a 0.1 seg.)Los rels de sobrecorriente con retardo poseen caractersticas de operacin tal que el tiempo vara inversamente con la magnitud de la corriente que detecta. La figura muestra caractersticas de los tipos de rels de sobrecorriente ms comnmente usados, y stos son tres: inverso, muy inverso y extremadamente inverso.Tanto los rels instantneos como los de tipo inverso, son inherentemente no selectivos, dado que pueden detectar condiciones de sobrecorriente en sus zonas de proteccin como tambin en las zonas adyacentes. Sin embargo, en la prctica, esta selectividad se logra mediante una adecuada calibracin de sus sensibilidades o mediante un retardo intencional, o bien, combinando estas dos alternativas. Tambin puede obtenerse selectividad combinando sus rels direccionales, especialmente, en sistemas de distribucin no radiales.Cualquiera sea el tipo de rel, de induccin o esttico, existen trminos comunes que se definen a continuacin y que son bsicos para la comprensin del empleo y calibracin de estos elementos.Tap: este dispositivo permite variar la sensibilidad del rel permitiendo que opere a diferentes valores de corriente.Corriente mnima de operacin ( pick up): es aquella corriente mnima que produce el cambio de los contactos del rel de abierto a cerrado.Corriente de partida: es el valor de corriente justa y necesaria que vence la inercia de las partes mviles.Escala de tiempo (lever): en lo rels de induccin indica la posicin de reposo del disco, por lo tanto, determina el recorrido del mismo hasta el cierre de los contactos, en general, tanto en los rels de induccin como estticos, el lever permite variar el tiempo de operacin para valores de corriente mnima de operacin.Sobrecarrera (overshoot): es el tiempo que puede seguir girando el disco, en los rels de induccin, debido a su inercia, luego que la falla ha sido desenergizada por otro sistema de proteccin, antes de cerrar sus contactos.Es recomendable, para lograr un uso ms efectivo de un rel de sobrecorriente de tiempo inverso, escoger una sensibilidad tal, que ste opere en la parte ms inversa de la curva de operacin para todo el rango de corriente de cortocircuito de su zona de proteccin, es decir, el valor mnimo de la corriente para la cual ste debe operar deber ser igual o a lo menos superior a 1.5 veces la corriente mnima de operacin (pick up), pero no mucho ms.Tambin es altamente recomendable que su curva caracterstica, en cuanto al grado de la pendiente de su curva de operacin, sea lo ms semejante posible a las correspondientes a las curvas de operacin de los otros dispositivos de proteccin de sobrecorriente instalados en la misma parte del sistema que se debe proteger, de otra manera, el problema de obtener una adecuada selectividad en todo el rango de corriente de cortocircuito de la zona de proteger, puede convertirse en un problema muy difcil de resolver y a veces imposible.El rel instantneo se usa como un elemento complementario, combinando su caracterstica de operacin con otros dispositivos de proteccin, principalmente con rels de sobrecorriente de tiempo inverso. Pueden ser usados solamente cuando la corriente de cortocircuito es sustancialmente mayor que cualquier otra condicin posible, por ejemplo, la corriente momentnea asociada a la energizacin de ciertos componentes del sistema, o bien, cuando existen lneas largas y/o transformadores cuyas impedancias son relativamente grandes comparadas con la impedancia del circuito; es decir, cuando existe una diferencia apreciable entre las corrientes del circuito. Estas magnitudes deben al menos estar en una razn de 2 a 3 veces. Por esta razn, frecuentemente sucede que stos rels pueden ser utilizados en ciertas lneas y no en otra.En este tipo de rel instantneo, slo es necesario ajustar su sensibilidad, de modo que sta sea un 20% a un 30% superior a la mxima magnitud de corriente de falla que puede acontecer en el extremo ms alejado, con respecto a su ubicacin, en la lnea a proteger. Con esta calibracin a su sensibilidad, provee de aclaramiento instantneo para todas aquellas fallas que puedan ocurrir aproximadamente, dentro del 80% a 70% de la longitud de la lnea.En general, en sistemas donde las magnitudes de las corrientes de cortocircuito dependen principalmente de la ubicacin del punto del sistema donde ocurre la falla con respecto a la ubicacin del rel, y no lo es tanto a la cantidad de generacin en servicio, generalmente se puede lograr tiempos de aclaramiento bastante rpidos utilizando rels de sobrecorriente con caractersticas de operacin muy inversas. Por otra parte, donde la magnitud depende significativamente de la cantidad de generacin en servicio, en el instante de la ocurrencia de la falla, se obtiene resultados mucho mejores si se usan rels con caractersticas de operacin inversa.Adems, en las zonas cercanas a los extremos de los circuitos de distribucin primaria, es frecuente el uso de fusibles en lugar de rels de sobrecorriente; en la regin donde ocurre esta transicin, es conveniente usar rels de sobrecorriente que tengan caractersticas de operacin extremadamente inversa. De tal manera que sea posible lograr una buena selectividad en combinacin con las caractersticas de operacin de los fusibles, como se menciona ya anteriormente en este mismo prrafo.Tambin, esta caracterstica extremadamente inversa, se ha hallado que es bastante til bajo ciertas condiciones, al permitir reconectar alimentadores que han estado fuera de servicio por un periodo prolongado ( con cargas tales como: sistemas de refrigeracin, calefactores, bombas, ascensores, etc.) o con corriente de Inrush.Proteccin Contra una Reconexin IndeseableLos rels de sobrecarga Siemens estn equipados con un bloqueo de reconexin ( reposicin manual) para proteger contra reconexiones indebidas. Para que los contactos auxiliares retornen a su posicin de reposo y posibiliten la conexin de los contactos correspondientes a los rels tiene que accionarse manualmente el botn de reposicin reset.Los rels de sobrecarga Siemens, adems, tienen disparo libre, es decir, si se oprime el botn de reposicin mientras ocurre una sobrecarga, no se impide el disparo.La reposicin del bloqueo de reposicin pueden conmutarse entre manual y automtica. De fbrica, los rels siempre se suministran en la posicin de reposicin manual.Por motivos de seguridad, los rels de sobrecarga slo deben emplearse con el botn en la reposicin de automtica cuando los contactores se operan con pulsadores.Despus de transcurrir en tiempo de reconexin, el NC de los contactos auxiliares del rel de sobrecarga retorna a su posicin de reposo. Sin embargo, el circuito de comando permanece abierto a travs del pulsador SI.Los rels de sobrecarga con reposicin manual podrn emplearse en circuitos con operacin por medio de interruptor de mando de los contactores.El contacto auxiliar NC del rel se sobrecarga y con ellos el circuito de comando queda abierto, aun cuando los otros elementos de mando, como controladores, interruptores de posicin, presostatos, flotadores o termostatos permanezcan cerrados.Se dispone de un mdulo elctrico para la reposicin (reset) a distancia de los rels de sobrecarga, este mdulo se puede montar sobre el rel.Prueba de funcionamiento testCon la corredera de prueba se puede verificar el funcionamiento de los contactos auxiliares de los rels de sobrecarga dispuestos para el servicio. Al accionar la corredera de prueba test, se simula la operacin del rel. El contacto NC (95-96) se abre, y el contacto NA (97-98) se cierra. Esta operacin permite comprobar el cableado de circuito de comando.En servicio con reposicin manual, despus de realizada la prueba, el rel de sobrecarga permanece en la posicin de disparo, por lo tanto, debe pulsarse el botn de reposicin para que rel retorne a la posicin de servicio.En servicio con reposicin automtica, despus de accionarse la corredera de prueba, el rel de sobrecarga se repone automticamente a la posicin de servicio.Botn de parada stop:Con el botn de parada se abre el contacto NC y permanece abierto hasta que se suelta dicho botn. Por este medio se puede desconectar el contactor correspondiente al rel y con ste el motor.Curvas caractersticas de disparo:Las curvas caractersticas indican la dependencia entre el tiempo de disparo y la corriente de disparo como mltiplo de la intensidad de la corriente ajustada. Estas curvas se representan para una carga simtrica tripolar y para una carga bipolar, ambas a partir del estado fro.La menor corriente capaz de producir un disparo se denomina corriente de disparoCarga monofsica:Cuando se debe proteger consumidores monofsicos o de corriente continua con un rel de sobrecarga trifsico con retardo trmico, es necesario que el calentamiento comprenda las tres tiras bimetalicas del rel. Por lo tanto, todas las vas de corriente principales del rel tienen que conectarse en serie. En este caso, tendr validez la curva caracterstica.Comportamiento con temperatura de servicio:Un motor que trabaja con su temperatura de servicio tiene, sin lugar a duda, menores reservas trmicas que un motor en estado fro. El comportamiento de los rels de sobrecarga tambin tiene en cuenta este efecto. Los tiempos de disparo se reducen aproximadamente a la cuarta parte cuando el rel se carga en forma permanente con su corriente de ajuste.Dispersin de los tiempos de disparo:Las tolerancias de fabricacin, de los materiales y de calibracin, tiene como consecuencia una dispersin de los tiempos de disparo. Por ello, con cada margen de ajuste de un rel se correlaciona una banda de dispersin.Compensacin de temperatura:La compensacin de temperatura reduce la influencia de la temperatura ambiente en el comportamiento de disparo de rel.Sensibilidad a la falta de fase:La curva caracterstica de disparo de un rel tripolar contra sobrecarga es vlida, con al condicin de que por las tres tiras bimetlicas circulen simultneamente corrientes iguales. Cuando se interrumpe una de las tres fases que alimentan a un consumidor, slo dos tiras bimetlicas se calientan, y stas deben aportar toda la fuerza necesaria para el accionamiento del mecanismo de disparo. Para ello se necesita una corriente ms elevada o tiempos de disparo ms largos.En caso del motor se cargue con estas corrientes ms elevadas por tiempos prolongados, deben esperarse averas del motor. Para poder ofrecer proteccin contra sobrecargas del motor, incluso en los casos de asimetra de la red y cuando falta una de las fases, los rels de sobrecarga se prevn con una sensibilidad adicional a la falta de fases.Rel de Sobrecarga ElectrnicoEn los rels de sobrecarga con retardo electrnico, la corriente momentnea de cada una de las fases se detecta mediante transformadores de intensidad integrados en el aparato. La intensidad de la corriente se transforma en una tensin proporcional, que se rectifica a travs de un convertidor analgico-digital, se conduce a un microprocesador conectado a continuacin. Este microprocesador procesa las seales en conformidad con el programa previsto y en caso de sobrecarga del motor, da una seal al rel de disparo. Los rels de sobrecarga electrnicos, con solo seis variantes del producto, cubren los alcances de la intensidad de la corriente que abarcan desde 0,25 hasta 820 A.Ajuste:El rel de sobrecarga electrnico se regula al valor deseado mediante una perilla giratoria. La escala de ajuste se tara en Amperios.Se puede emplear un diodo luminiscente (LED)rojo indicador de sobrecargas Overload como ayuda para el ajuste. El LED comienza a parpadear, cuando la corriente de ajuste seala un inminente disparo. El disparo se sealiza mediante la iluminacin permanente del LED:Clase de disparo (Class):Mediante una segunda perilla de ajuste de la clase de disparo (CLASS-Einstellung), se puede seleccionar una de las seis clases de disparo (CLASS 5/10/15/20/25/30).Reposicin (RESET) manual, a distancia y automticaLa reposicin del rel se implementa con la tecla Test/Reset (prueba/reposicin). La conexin de un pulsador externo a los bornes Y1 e Y2 del rel electrnico de sobrecarga permite realizar una reposicin a distancia. Un puente entre los bornes Y1 e Y2 posibilita una reposicin automtica.Funcin de prueba:Con la tecla de funcin combinada Test/Reset (prueba/reposicin), se puede comprobar la disponibilidad de funcionamiento de un rel dispuesto para el servicio. Si se oprime una tecla durante un perodo de hasta 2s, se realiza una prueba del hardware del aparato, de los LED, de la medicin de la intensidad, de las entradas de termistores y del control de puesta a tierra. Cuando la tecla se pulsa durante 5s, se realiza una prueba de los transformadores de intensidad, de su carga y del microprocesador, sin desconectar la derivacin hacia el motor. Si la tecla se pulsa ms de 5s, desconectan los rels de salida, y de esa manera se comprueba completamente la electrnica del rel de sobrecarga. Cuando por el circuito principal no circula corriente, no se controlan los transformadores de intensidad ni su carga.Tiempo de reposicin:Despus de un disparo por sobrecarga se intercala una pausa o tiempo de reposicin para que el motor pueda enfriar antes de retomar el servicio. Este tiempo es de 5 minutos y est fijado en el programa del microprocesador.Curvas caractersticas del disparo:Para la clase de disparo CLASS 10, ste se produce, en caso de carga tripular simtrica con 7,2 veces la intensidad de corriente ajustada a partir del estado fro, dentro de los 10 s; para CLASS 30, ser dentro de los 30s.La intensidad de la corriente lmite de disparo est entre el 110% y el 120% del valor ajustado. La tolerancia de los tiempos de disparo en el rango de sobrecargas es, como mximo, de+10%. Con ellos los rels electrnicos de sobrecarga cumplen no solo con las exigencias de la norma IEC 947, sino tambin con las correspondientes normas UL y CSA.Cargas asimtricas:Los motores asincrnicos trifsicos reaccionan frente a pequeas asimetras de la tensin de la red con una asimetra mayor en su consumo de corriente.Las prdidas as producidas debidas al campo antagnico que se forma, tienen como consecuencia un aumento de la temperatura en los devanados del rotor y del estator.Los rels electrnicos tambin detectan este consumo asimtrico de la corriente del motor protegido.En caso de una asimetra mayor del 40% en la corriente del motor, se efecta un disparo adelantado de acuerdo con la curva caracterstica para carga bipolar. Con esto se descarga una sobrecarga del motor, aun en caso que falte una fase.Carga unipolar:Los rels de sobrecarga electrnicos se disearon para proteger motores trifsicos asincrnicos. Si se desea emplear estos rels para la proteccin de motores monofsicos, debe asegurarse que el microprocesador solo considere una fase. Por eso, es necesario conectar las vas de corrientes principales a los transformadores de intensidad de acuerdo con lo indicado en las instrucciones de servicio del rel de sobrecarga electrnico.Proteccin de motores mediante transmisoresLos rels de sobrecarga electrnicos ofrecen, adems de la proteccin contra sobrecargas, la posibilidad de controlar la temperatura de los bobinados del motor mediante la conexin de un circuito de sondas de termistores del tipo PTC. De esta manera, se puede garantizar una proteccin integral de altas prestacin contra, por ejemplo un bloqueo en la circulacin del medio refrigerante o grandes variaciones de temperatura del motor.La conexin de los termistores es del tipo segura en caso de circuito abierto, es decir, si se interrumpe el cableado de los sensores, el rel dispara.Luego de una desconexin, el aparato queda disponible para una nueva conexin, cuando la temperatura del bobinado, en el lugar del montaje del sensor, es 5 K menor que su correspondiente temperatura de actuacin asignada.Control de efecto a tierraLos rels de sobrecarga electrnicos tambin ofrecen las siguientes posibilidades de control de defecto a tierra:1. Una deteccin interna permite reconocer corrientes de defecto>30% del valor de la intensidad de la corriente ajustada en servicio nominal.1. Una deteccin externa permite reconocer corrientes de defecto con valores 23 KV).Arco seccionalizadoUn mayor alargamiento del arco se logra si se emplean barreras de material aislante, lo que permite interrumpir corrientes de mayor magnitud.Las superficies de las lminas aislantes se pueden enfriar. El arco se alarga por efecto de un soplo magntico (bobinas alimentadas por la corriente del sistema, en serie con el arco).Gran volumen aceiteVentajas Mayor conductibilidad trmica del aceite que el aire (enfra el arco y los contactos). Al formarse el arco el aceite vecino se evapora formando una burbuja que lo rodea. La descomposicin del aceite produce un gas con alto contenido de hidrgeno, el que es desfavorable a la formacin de iones. Los gases de alta presin introducen turbulencias dentro de la columna del arco. La interrupcin del arco depende:1. Alargamiento1. Refrigeracin1. Introduccin de gas desfavorable a su formacin.Cmara aislanteCada polo o fase tiene doble cmara interruptiva conectadas en serie.Cmara de contactos cerradosPara tensiones y capacidades de ruptura o de interrupcin muy grandes, cada fase de un interruptor va dentro de un tanque separado, aunque el accionamiento de los tres polos es simultneo, por medio de un mando comn.Cmara de contactos abiertosAl descender el contacto mvil, el arco sale por la garganta.La parte del arco que esta dentro de la cmara genera gas que expele el aceite por la garganta ponindolo en ntimo contacto con el arco, enfrindolo y arrastrndolo fsicamente hacia fuera a los electrones libres y los iones positivos.En algunos diseos el soplo de aceite es transversal.soplo longitudinal soplo transversalPeligro: Incendio de aceite en caso de que el tanque se rompa por presin interna muy elevada.Aire comprimido o aire a presin o neumticoVentajas:1. Peligro de incendio est reducido a un mnimo.1. Velocidad de separacin de los contactos puede ser muy grande.FuncionamientoAl tomarse el arco un chorro de aire e alta presin lo enfra y elimina el gas ionizado de entre los contactos en separacin.El poder de ruptura aumenta casi proporcionalmente a la presin del aire inyectado, esta vara entre 8 y 13 kg/cm. La extincin del arco se efecta en un tiempo muy corto del orden de 3 ciclos, lo cual produce sobretensiones mayores que en los casos anteriores.Debido a que algunos interruptores producen mayores sobretensiones, es comn en los fabricantes insertar en paralelo con los contactos principales, resistencias amortiguadoras y capacitancias que producen altas impedancias y reparten las tensiones de las cmaras.Pequeo volumen de aceiteLas cmaras de extincin tienen la propiedad de que el efecto de extincin aumenta a medida que la corriente que va a interrumpir crece. Por eso al extinguir las corrientes de baja intensidad, las tensiones generadas son pequeas.La potencia de apertura es limitada slo por la presin de los gases desarrollados por el arco, presin que debe ser soportada por la resistencia mecnica de la cmara de arqueo. Para potencias interruptivas altas, el soplo de los gases sobre el arco se hace perpendicularmente al eje e los contactos, mientras que para potencias bajas, el soplo de os gases se inyecta de forma axial.El desarrollo de los gases de extincin depende ms de la corriente que la tensin, lo que origina que la potencia de cortocircuito aumente constantemente con la tensin, como se puede observar en la figura 6.33, que relaciona la potencia mxima de cortocircuito en por ciento con la tensin de restablecimiento, tambin en por ciento.En dicha grfica se puede apreciar que si la tensin de restablecimiento alcanza un valor doble, la potencia de ruptura aumenta en un 50%. Los interruptores de este tipo usan un mando que energiza por medio de resortes.El tiempo de la extincin de arco es del orden de 6 ciclos.Curvas de potencia de cortocircuito - tensin de restablecimientoHexafloruro de azufre (SF6)Las cmaras de extincin operan dentro de un gas llamado hexafloruro de azufre (SF6) que tiene una capacidad dielctrica superior a otros fluidos dielctricos conocidos. Esto hace ms compactos y ms durables los interruptores desde el punto de vista de mantenimiento.Propiedades del SF6:Es un gas qumicamente estable e inerte, su peso especfico es de 6.14 g/l. Alcanza unas tres veces la rigidez dielctrica del aire, a la misma presin. A la temperatura de 2000 K conserva todava alta conductividad trmica, que ayuda a enfriar el plasma creado por el arco elctrico y al pasar por cero la onda de corriente, facilita la extincin del arco. Fsicamente el gas tiene caractersticas electronegativas, o sea, la propiedad de capturar electrones libres transformando los tomos en iones negativos, lo cual provoca en el gas las altas caractersticas de ruptura del arco elctrico y por lo tanto la gran velocidad de recuperacin dielctrica entre los contactos, despus de la extincin del arco.Los interruptores con este gas pueden librar las fallas hasta en dos ciclos y para limitar las sobretensiones altas producidas por esta velocidad, los contactos vienen con resistencias limitadoras.Las principales averas de este tipo de interruptores son las fugas de gas, que requieren aparatos especiales para detectar el punto de la fuga. En un aparato bien instalado, las prdidas de gas deben ser inferiores al 2% anual del volumen total de gas encerrado dentro del aparato.En caso de prdida total de la presin del gas y debido a la alta rigidez dielctrica del SF6, la tensin que pueden soportar los contactos cuando estn abiertos es igual al doble de la tensin de fase a tierra. De cualquier forma, no es conveniente operar un interruptor de SF6 cuando ha bajado su presin por una fuga y debe ser bloqueado el circuito de control de apertura para evitar un accidente.En los interruptores trifsicos, la apertura de los contactos es simultnea, aunque conviene que haya dispersin de un milisegundo, entre los tres polos; se entiende por dispersin a la diferencia en tiempo que existe entre el instante del cierre del primero y el instante de cierre del ltimo polo del interruptor. El uso de la dispersin es importante, pues sirve para reducir las sobretensiones debidas a impulsos por maniobra.El vacoLos aparatos que utilizan este sistema, en teora, abren en un ciclo debido a la pequea inercia de sus contactos y a su pequea distancia. Los contactos estn dentro de botellas especiales en las que se ha hecho el vaco casi absoluto. El contacto fijo esta sellado con la cmara de vaco y por el otro lado entra el contacto mvil, que tambin esta sellado al otro extremo de la cmara, y que en lugar de deslizarse, se mueve junto con la contraccin de un fuelle de un material que parece ser una aleacin del tipo del latn.Al abrir los contacto dentro de la cmara de vaco, no se produce ionizacin y, por tanto, no es necesario el soplado del arco ya que este se extingue prcticamente al paso por cero despus del primer ciclo.Este tipo de utiliza en instalaciones de hasta 34,5 KV dentro de tableros blindados.Los dos inconvenientes principales son:1. Que por algn defecto o accidente, se pueda perder el vaco de la cmara y al entrar el aire y producirse el arco, pueda reventar la cmara.1. Debido a su rapidez producen grandes sobretensiones entre sus contactos y estos emiten ligeras radiaciones de rayos x.CMARAS DE EXTINCIN DEL ARCOEs la parte primordial de cualquier interruptor elctrico, en donde al abrir los contactos se transforma en calor la energa que circula por el circuito de que se trate. Dichas cmaras deben soportar los esfuerzos electrodinmicos de las corrientes de cortocircuitos, as como los esfuerzos dielctricos que aparecen al producirse la desconexin de bancos reactores, capacitores y transformadores.El fenmeno de interrupcin aparece al iniciarse la separacin de los contactos, apareciendo un arco a travs de un fluido, que lo transforma en plasma y que provoca esfuerzos en las cmaras debido a las altas presiones y temperaturas. Al interrumpirse la corriente, durante el paso de la onda por cero, aparece entre los contactos la llamada tensin transitoria de restablecimiento o recuperacin.Durante la interrupcin del arco aparecen los siguientes fenmenos:1. Altas temperaturas debido al plasma creado por el arco.1. Altas presiones debido a la alta temperatura del plasma.1. Flujos turbulentos del gas que adquieren velocidades variables entre 100 y 1000 metros entre segundo y que producen el soplado del arco, su alargamiento y, por lo tanto su extincin.1. Masas metlicas en movimiento (contacto mvil) que se aceleran en pocos milsimos de segundo hasta adquirir velocidades del orden de 10 metros entre segundo1. Esfuerzos mecnicos debido a las corrientes de cortocircuito.1. Esfuerzos dielctricos debidos a la tensin de restablecimiento.Con la interaccin de estos fenmenos es difcil de analizar, el diseo de una cmara de interrupcin esta basada, en gran porcentaje, en tablas y pruebas de laboratorio. En la actualidad, se sigue en la bsqueda de cmaras interruptivas de menor tamao y mayores capacidades de cortocircuito, centrndose los estudios en lainvestigacin de la fsica del arco elctricoa travs de equipos de medicin, captacin de datos, simulacin y, finalmente del empleo de computadoras.CONCLUSIONESLa electricidad ha sido el motor del progreso en el siglo XX y la utilizacin de ella es una de las mayores preocupaciones que debemos tener como futuros Instaladores Elctricos, en lo que se refiere a la seleccin de las Protecciones Elctricas.Como nos pudimos dar cuenta con este trabajo, se ha avanzado mucho en materia de seguridad, pero existe un gran riesgo difcil de eliminar y que es el control de la energa liberada por los arcos elctricos en los aparatos y equipos elctricos.Cuando se realiza una desconexin de un aparato de maniobra o de proteccin, sea en forma manual (si se va a realizar algn trabajo o mantencin en la instalacin), o en forma automtica (debido a la operacin de la proteccin), no solo se abren los contactos del interruptor, sino que tambin debe ser apagado el arco elctrico que se presenta cuando los contactos se abren.Si no se tienen las precauciones necesarias, un arco elctrico que tan solo dure 30 [ms], puede provocar grandes desperfectos en una instalacin elctrica.Los arcos elctricos, entre muchas causas, se generan cuando se reduce el aislamiento entre las partes conductoras a distinto potencial, lo cual puede ser debido a:1. Cargas mecnicas, trmicas o elctricas muy elevadas.1. Sobretensiones.1. Cuerpos extraos en el interior de los equipos de maniobra.1. Errores humanos al trabajar bajo tensin.Las consecuencias de los arcos elctricos son daos a las personas (quemaduras, problemas auditivos y oculares, lesiones por material desprendido), destruccin total o parcial de la instalacin y daos a la infraestructura (por el aumento de temperatura) y prdidas econmicas por el cese prolongado en la produccin y por los costos en las reparaciones.