Fusible de potencia
Los fusibles de potencia son dispositivos de protección eléctrica diseñados para interrumpir el flujo de corriente en un circuito eléctrico en caso de una sobrecarga o cortocircuito. Su función principal es proteger equipos y componentes eléctricos de daños causados por corrientes excesivas.
Funcionamiento
El delgado filamento que compone los fusibles está hecho de un material metálico que puede fundirse en caso de un aumento de tensión o variación. Por lo tanto, si ocurre una situación de alta tensión, el filamento se quemará y cortará completamente el suministro de energía eléctrica al resto de la instalación.
Dado que estos fusibles están situados al principio del circuito, cuando se funden, no solo protegen toda la instalación eléctrica, sino que también proporcionan seguridad a las personas, evitando incendios u otros peligros que puedan poner en riesgo la vida.
Un fusible seleccionado correctamente debe abrir el circuito al destruir el elemento fusible, eliminando el arco que se produce durante la destrucción y manteniendo las condiciones del circuito abierto con la tensión nominal aplicada en sus terminales. Esto significa que no debe haber arco a lo largo del elemento fusible. A pesar de su apariencia simple, la función del fusible es compleja. Para que funcione adecuadamente, debe:
- Detectar las condiciones que intenta proteger.
- Interrumpir la corriente rápidamente.
- Coordinar con otros dispositivos de protección.
Tipos de fusibles de potencia
Existen varios tipos de fusibles de potencia, cada uno diseñado para aplicaciones y requisitos específicos. Aquí te detallo algunos de los más comunes:
- Fusibles de cartucho:
- Fusibles de cartucho cilíndricos: Utilizados en aplicaciones de baja y media potencia, estos fusibles tienen un diseño cilíndrico y son comunes en instalaciones residenciales e industriales.
- Fusibles NH (Neozed y HRC): Estos son fusibles de alta capacidad de ruptura (HRC) utilizados en aplicaciones industriales para protección de circuitos de alta potencia.
- Fusibles de tipo lazo (Link-Type Fuses):
- Utilizados en líneas de transmisión y distribución de energía, estos fusibles tienen un diseño de lazo o tira que se funde en caso de sobrecorriente.
- Fusibles de alto voltaje:
- Diseñados para proteger equipos en sistemas de alta tensión, como transformadores y líneas de transmisión, estos fusibles pueden soportar tensiones de varios kilovoltios (kV).
- Fusibles de baja tensión:
- Comunes en aplicaciones residenciales y comerciales, protegen circuitos de baja tensión y están disponibles en varios tamaños y capacidades.
- Fusibles de tipo rejilla (Grid-Type Fuses):
- Utilizados en sistemas de potencia donde se requiere una rápida respuesta a sobrecorrientes, estos fusibles tienen un diseño de rejilla o malla.
- Fusibles limitadores de corriente:
- Diseñados para limitar la cantidad de corriente que pasa a través del circuito, protegen contra corrientes de cortocircuito extremadamente altas.
- Fusibles de retardo (Time-Delay Fuses):
- Permiten un cierto período de sobrecorriente antes de fundirse, lo cual es útil en aplicaciones donde los arranques de motores u otras cargas temporales pueden causar corrientes iniciales altas.
- Fusibles de alta ruptura (High Rupturing Capacity – HRC):
- Estos fusibles están diseñados para interrumpir corrientes de cortocircuito muy altas sin explotar ni causar daño adicional. Son comunes en aplicaciones industriales y comerciales.
- Fusibles SMD (Surface Mount Device):
- Utilizados en aplicaciones electrónicas y de circuitos impresos, estos fusibles están diseñados para montarse directamente en la superficie de la placa de circuito.
- Fusibles de energía solar:
-
- Especialmente diseñados para proteger sistemas de energía solar, estos fusibles pueden manejar las características de corriente y voltaje específicas de los paneles solares.
Los fusibles también se clasifican según su operación:
- Fusible clase G: Tienen una tensión máxima de operación de 300V y no son recambiables.
- Fusible clase H: Pueden ser recambiables o no, con capacidades de interrupción de hasta 10KA. Operan con voltajes entre 250V y 600V AC.
- Fusible clase J: No son recambiables y soportan tensiones de hasta 600V AC. Pueden tener un retardo de tiempo y están diseñados para ser atornillados a barras colectoras o fijados a portafusibles.
- Fusible clase K: Son limitadores de corriente no recambiables, con capacidades de interrupción que van de 100 a 200KA y una tensión de operación de 600V AC.
- Fusible clase L: Diseñados para tensiones de 600V AC, están pensados para ser atornillados a barras colectoras.
- Fusible clase R: No son recambiables y pueden operar con retardo de tiempo. Tienen una tensión nominal que varía entre 250V y 600V AC.
- Fusible clase CC: Pequeños y de baja potencia, no son recambiables y son ideales para intensidades nominales de hasta 30V AC. Se fijan en portafusibles.
A continuación mencionaré las ventajas y desventajas de los fusibles de potencia:
- Ventajas:
- Protección rápida y confiable contra sobrecorrientes y cortocircuitos.
- Son dispositivos de protección pasivos, no requieren energía externa para funcionar.
- Fáciles de reemplazar una vez que se han fundido.
-
Desventajas:
- Una vez que se funden, deben ser reemplazados, a diferencia de los interruptores automáticos que pueden ser reiniciados.
- No proporcionan protección contra subtensiones o otros tipos de anomalías eléctricas.
Símbolo
Partes de un fusible
Características eléctricas
¿Por qué se queman los fusibles?
Edad
El flujo constante de electricidad debilita los fusibles debido a la vibración que hace que sus componentes se muevan de un lado a otro a nivel molecular. Con el tiempo, esta degradación disminuye su calidad y aumenta la probabilidad de que exploten.
Calificación inadecuada
Los fusibles tienen calificaciones específicas para manejar cierta cantidad de energía. Si la calificación es menor que la requerida por el circuito que controlan, es probable que el fusible se queme. La solución para esta situación es utilizar fusibles con un amperaje superior.
Exceso de uso temporal
Los fusibles están diseñados para que sus cables se fundan cuando pasan altos niveles de electricidad. También pueden quemarse por una subida temporal de tensión, causada por fenómenos naturales como la caída de rayos.
Como se instala un fusible?
La instalación del fusible en un circuito requiere atención especial debido a las diversas opciones disponibles:
- Soldadura directa en PCI: Aquí, el fusible se suelda directamente en la placa de circuito impreso. Aunque este método es económico, carece de la capacidad de reemplazo fácil en campo.
- Clips de fusible: Estos clips permiten el reemplazo sencillo del fusible en campo, pero requieren que el usuario abra el equipo para acceder al fusible. Es importante desconectar la fuente de alimentación para evitar riesgos eléctricos al manipular el fusible en el clip.
- Portafusibles montados en panel: Estos dispositivos facilitan el acceso seguro para que el usuario final pueda reemplazar el fusible sin riesgo de choques eléctricos. Están aprobados por agencias de seguridad como UL y CSA, y pueden manejar corrientes de hasta 30 A.
- Bloques de fusibles: Similar a los clips, pero no requieren montaje en la placa de circuito. Al abrir el equipo para acceder al fusible, se debe tener cuidado con la desconexión de la fuente de alimentación para evitar riesgos eléctricos.
- Portafusibles en línea: Se utilizan en ensambles de mazos de cables donde no hay superficie para otro tipo de montaje de fusibles. Disponibles en configuraciones que van hasta 100 A para aplicaciones de menor voltaje y hasta 30 A para aplicaciones de mayor voltaje.
¿Es necesario que el fusible sea reemplazable en el campo?
Los fusibles están diseñados para interrumpir el circuito cuando hay una sobrecorriente, como un cortocircuito o una sobrecarga. La decisión de si el fusible debe ser reemplazable en el campo depende de varios factores.
Una razón para optar por un fusible reemplazable es la conveniencia para el usuario final, quien puede necesitar sustituirlo rápidamente para restaurar el funcionamiento del equipo. Sin embargo, existen consideraciones adicionales:
- Costo: Incluir un portafusible puede incrementar significativamente el costo de fabricación en comparación con soldar el fusible directamente en la placa de circuito impreso (PCI).
- Acceso y responsabilidad: Algunos fabricantes pueden preferir no permitir que los usuarios finales accedan al interior del equipo por razones de responsabilidad. Esto es especialmente relevante si un cortocircuito ha causado el problema inicial.
- Obsolescencia programada: Algunos fabricantes pueden diseñar sus productos con obsolescencia programada, fomentando el reemplazo de la placa de circuito completa en lugar de solo el fusible.
Estos factores influencian la decisión sobre si el fusible debe ser diseñado como reemplazable en campo o no.
¿Existen problemas asociados con los fusibles reajustables?
Los ingenieros pueden elegir entre fusibles de un solo uso y fusibles reconfigurables para proteger los circuitos contra sobrecargas. Los fusibles reconfigurables son adecuados para aplicaciones que requieren hasta 14 A (a 12 V) y para voltajes de corriente más altos. Los disyuntores también ofrecen ajustes y pueden manejar corrientes que van desde 1 A hasta 300 A.
Los fusibles de un solo uso, como su nombre indica, deben ser reemplazados una vez que se activan; el enlace interno se funde. Sin embargo, simplemente reemplazar el fusible puede no resolver el problema subyacente en el circuito, como un cortocircuito o una sobrecarga persistente, que podría hacer que el nuevo fusible se abra de nuevo. Es crucial abordar cuidadosamente cualquier problema que haya causado que el fusible se abra antes de reemplazarlo.