Comprender los fusibles: tipos, clasificaciones e instalación segura

Aunque la clasificación de ampacidad de un conductor es típicamente un límite de diseño que nunca debe superarse, los fusibles son una excepción. En estos dispositivos, el propio diseño consiste en superar la corriente nominal y luego interrumpir el circuito de forma segura.

¿Qué es un fusible?

Un fusible es un dispositivo de seguridad eléctrico que contiene una lámina conductora diseñada para fundirse y abrir el circuito cuando la corriente supera su valor nominal. Como el fusible se conecta en serie con el equipo que protege, en el momento en que se funde se abre todo el circuito y cesa el flujo de corriente hacia los componentes protegidos. En un circuito en paralelo, un fusible en una rama no afecta a las demás.

Para evitar arcos peligrosos cuando el elemento se quema, la lámina normalmente va encapsulada en una vaina protectora. En los fusibles de automoción la vaina es transparente para permitir inspección visual. El cableado residencial solía emplear fusibles de rosca de vidrio con un núcleo de lámina metálica delgada. La siguiente fotografía muestra ambos tipos:

 

 

Los fusibles de cartucho son comunes en entornos automotrices e industriales cuando se requiere una vaina no de vidrio. Como los fusibles están diseñados para fallar abriendo el circuito, normalmente se instalan en un portafusibles en lugar de soldarse o atornillarse directamente a los conductores. La siguiente imagen muestra fusibles de cartucho de vidrio en un portafusibles múltiple:

 

 

Los clips de resorte retienen el fusible, mientras que la base del portafusibles es un buen aislante eléctrico. Otro tipo de portafusibles se usa a menudo en paneles de control donde todos los puntos de contacto quedan ocultos tras una carcasa aislante:

 

 

El caballo de batalla moderno para la protección contra sobrecorriente de alta corriente es el interruptor automático (circuit breaker).

¿Qué es un interruptor automático?

Los interruptores automáticos son interruptores que se abren automáticamente al detectar una condición de sobrecorriente. Los interruptores residenciales e industriales ligeros son de operación térmica: una lámina bimetálica se curva al calentarse, disparando el interruptor una vez que la lámina se ha movido lo suficiente. Los interruptores de mayor tamaño usan fuerzas magnéticas o relés de protección externos para iniciar el disparo.

A diferencia de los fusibles, los interruptores no se destruyen; simplemente se abren y pueden rearmarse accionando una palanca. Por ello, se cablean permanentemente en los circuitos con mayor frecuencia. La siguiente imagen muestra un pequeño interruptor residencial:

 

 

Algunos vehículos usan eslabones fusibles baratos para circuitos de carga de batería. Son simplemente cables aislados con caucho que se funden bajo sobrecorriente. Estos dispositivos no se usan en sistemas industriales o residenciales debido a los voltajes y corrientes más altos involucrados.

El símbolo esquemático de un fusible es una curva en forma de S:

Clasificaciones de fusibles

Los fusibles se clasifican principalmente en amperios. El diseño asegura que el propio hilo del fusible añada resistencia despreciable, lográndose al mantener el hilo lo más corto posible. La corriente a la que un fusible se funde está determinada por el material y el calibre, no por su longitud.

Sin embargo, tras fundirse, los dos extremos del hilo fundido quedan separados por un espacio de aire. Si el espacio es demasiado pequeño en un circuito de alto voltaje, una chispa podría saltar y restablecer el circuito. Por consiguiente, los fusibles también llevan una clasificación de voltaje que indica el voltaje máximo que el espacio puede soportar con seguridad.

Algunos fusibles industriales grandes tienen elementos de hilo reemplazables para reducir costes. El cartucho es opaco y reutilizable, protegiendo el elemento del entorno.

Hay más matices en la clasificación de corriente de un fusible. Un fusible de 30 A no necesariamente se disparará instantáneamente si circulan 35 A; puede operar en modo de fusión rápida o lenta según su diseño. Los fusibles de fusión lenta son esenciales para aplicaciones con corrientes de arranque elevadas, como motores eléctricos, donde una sobrecorriente breve de hasta diez veces la corriente nominal es normal al arranque.

Por el contrario, los fusibles para semiconductores se abren extremadamente rápido para proteger componentes electrónicos delicados de sobrecorrientes transitorias.

Al instalar un fusible, colóquelo en el lado «fase» (no conectado a tierra) de un sistema con tierra. Esto asegura que la carga quede completamente desenergizada cuando el fusible se abre. Los dos diagramas siguientes ilustran la diferencia:

Ambos circuitos interrumpen la carga, pero el primer diseño elimina el riesgo de voltaje peligroso en el lado neutro. El mismo principio de colocación se aplica a los interruptores automáticos.

Los dispositivos de protección contra sobrecorriente no están destinados a proteger contra descargas eléctricas; están diseñados para prevenir el sobrecalentamiento de conductores y los consiguientes riesgos de incendio. Los dispositivos de falla a tierra son la solución adecuada para detectar condiciones de contacto con personas.

REPASO:

• Un fusible es un conductor delgado que se funde para abrir un circuito cuando la corriente supera su clasificación.
• Un interruptor automático es un interruptor que se abre automáticamente ante sobrecorriente, usando mecanismos térmicos, magnéticos o de relé.
• Los fusibles se clasifican por corriente máxima y por el voltaje que el espacio puede soportar tras abrirse.
• Existen fusibles de fusión rápida, lenta y media para una misma clasificación de corriente, permitiendo a los ingenieros adaptar el comportamiento del fusible a la aplicación.
• Instalar un fusible en el conductor no conectado a tierra en un sistema con tierra mantiene la carga segura tras la apertura del fusible.

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