Características y diseño de fusibles de baja tensión

Podemos definir los fusibles eléctricos como dispositivos de protección. Su función principal es la de abrir el circuito cuando existe una falla eléctrica bien por sobrecarga o bien por cortocircuito.

El material principal para su fabricación son las láminas metálicas con bajo punto de fusión.

En el momento de considerar su diseño cabe destacar las características químicas pero también hay que considerar la parte geométrica de la pieza (tamaño o dimensiones) para definir la máxima corriente que puede fluir por el fusil.

Funcionamiento de un fusible

Cuando circula corriente por un conductor, se genera calor a causa de la resistencia que le ofrece el material, a este efecto se le llama ley de Joule.
El calor disipado en el conductor depende de las características geométricas y además, también depende del material con el que está fabricado.
El fusible es una simple lámina intercalada en el circuito, que se abre por el calor generado en este
La cantidad de energía térmica generada por la corriente, depende directamente del cuadrado de la intensidad, tiempo de circulación de la corriente, así como la resistencia del conductor.

Existe una fórmula para calcularla:

Q=K×I^2×R×t

Q: La energía térmica disipada en calorías.
K: Constante de 0.24.
I: Corriente eléctrica por el conductor en amperes.
R: Resistencia del conductor en ohmios.
t: Tiempo de circulación de la corriente en segundos.

Características de los fusibles

1.- Voltaje nominal de operación:  Se denomina voltaje nominal de operación a la máxima tensión a la que se puede someter el fusible para que funcione correctamente.

2.- Intensidad nominal:  Es la máxima corriente que puede pasar por el fusible. Y es la corriente de diseño para la carga que se vaya a conectar al circuito. Si se supera esta corriente la lámina del fusible se fundirá.

3. Poder de corte o capacidad de interrupción:  Para el caso de la corriente de cortocircuito, el fusible tiene una corriente máxima que puede manipular ( corriente máxima de cortocircuito) sin problemas al producirse la falla. Está expresada en kiloamperes (kA).

4. Retardo de tiempo: Representa la curva desarrollada por la relación corriente-tiempo. Donde expresa el tiempo necesario para que el fusible se funda (tiempo de corte) luego de haber sobrepasado la corriente nominal.

Clasificación de los fusibles

1 · Según su operación

Los fusibles son de alta capacidad de interrupción o bien pueden ser limitadores de corriente. La capacidad de interrupción de estos fusibles está entre 10,000 y 200,000 A. Estos fusibles pueden interrumpir cualquier capacidad de corriente dentro de su rango de interrupción, limitando así los valores picos de corrientes.

- Limitador de corriente: Es la capacidad de cortar la corriente de falla de forma rápida, antes de que la intensidad llegue a su valor pico o máximo.

- Recambiables y no recambiables: a los recambiables se le puede cambiar la lámina o listón de fusible al fundirse por sobrecarga o cortocircuito, caso contrario con las no recambiables.

- Valor RMS: Es el valor equivalente para disipar la misma potencia en un sistema en DC a un mismo receptor.

- Corriente simétrica: Este aspecto mantiene la onda senoidal simétrica en ambos semiciclos (positivo y negativo).

- Retardo de tiempo: Se denomina así al tiempo de exposición de la corriente para que el fusible se funda.

Fusible clase G
Los fusibles  clase G son limitadores de corriente. Sus capacidades de interrupción son de 10KA-RMS (valor eficaz) siméctricos. Su máxima de tensión de operación es de 300V-AC. Con intensidades nominales hasta los 60A. Son no recambiables, para ser fijados en portafusibles.

Fusible clase H
Los fusibles de clase H son recambiables o no recambiables con capacidades de interrupción de 10KA-RMS siméctricos. Su voltaje nominal de operación va desde los 250 a 600V-AC, con intensidades nominales hasta los 600A. Este tipo no es limitador de corriente.

Fusible clase J
Son fusibles no recambiables, con capacidades de interrupción de 200KA-RMS, para niveles de tensión de 600V-AC e intensidades nominales hasta los 600A. Estos pueden operar con retardado de tiempo y etiquetados como limitadores de corriente. Su diseño viene para ser atornillados barras colectoras, o para ser fijados en portafusibles.

Fusible clase K
Son fusibles limitadores de corriente no recambiables, con capacidades de interrupción de 100 y 200KA simétricos. Con tensión de 600V-AC e intensidades nominales hasta los 600A. Siendo etiquetados cuando tengan retardo de tiempo. Estos se han subclasificados según la máxima corriente de pico que pueden manejar, estos son: K1, K5 y K9. Donde los de la clase K1 proporcionan una mayor limitación de intensidad que los de clase K5 y K9.

Fusible clase L
Son fusibles limitadores de corriente, para niveles de tensión de 600V-AC. Su intensidad nominal va desde los 601 hasta los 6000A. Están diseñados con capacidades de interrupción de 100 a 200kA-RMS simétricos. Estos son fabricados para ser atornillados en barras colectoras, no pudiéndose utilizar con portafusibles.

Fusible clase R
Son fusibles no recambiables limitadores de corriente, pueden operar con retardo de tiempo. Su tensión nominal de operación va desde los 250 a 600V-AC. Con intensidades nominales hasta los 600A.

Fusible clase CC
Son fusibles no recambiables de baja potencia, para intensidades nominales de 1/10 a 30 A. a tensiones nominales de 600V-AC. Su poder de corte es de 200KA. Son pequeños, y están diseñados para fijarse en portafusibles.

2 · Según su diseño
Vemos a continuación un listado de las diferentes clasificaciones de los fusibles según su diseño.

Fusibles tipo tapón 

Los fusibles tipo tapón tienen una base roscado, con una rosca estándar E-40 (llamada rosca Edison).
Estos fusibles son desechables. Una vez que se funden hay que cambiarlos por uno nuevo.
Puedes encontrarlos en calibres de 15, 20, 25, 30 amperios.
Esta tipología de fusibles se utiliza de forma regular como protección para pequeñas cargas, con voltajes que no sobrepasen los 130 V-AV.
Encontramos una subdivisión dentro de los fusibles de tapón:

• Los ordinarios
• Los de acción retardada
• Y los tipo S (anti-fraude)

Los fusibles de tapón ordinario poseen un hilo o banda de acción como fusible fijado en una base de porcelana. La base superior de este es transparente, para poder verificar si se ha fundido la lámina del fusible. Estos funcionan adecuadamente en los circuitos de iluminación.

Fusibles tipo cartucho de casquillo (cilíndrico)

Los fusibles de tipo cartucho de casquillo son con un tubo de fibra vulcanizada. En el interior se encuentra la lámina de fusible (de plata y algunas elecciones). Los terminales del fusible se conectan a presión a los casquillos al cerrarse.

Existen algunos de estos que vienen rellenos con una sustancia pulverulenta (arena de sílice), para extinguir el arco eléctrico. Su capacidad de corriente son de: 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 y 60 amperes

Están diseñados para trabajar con niveles de tensión de 125V hasta los 600V. Estos se utilizan para circuitos de potencia a nivel industrial, o a nivel comercial y residencial en las cajas de los interruptores principales. 

Existen fusibles con la posibilidad de de cambiar la lámina al desenroscar los casquillos ( recambiables), el cilindro se cambia en caso de que el arco producido haya perforado la pared del tubo. Mientras, que otros son totalmente desechables.

Fusibles tipo cartucho de navaja

Estos fusibles son similares a los de cartucho de casquillo, la diferencia está en las navajas o cuchillas que se le agregan a los extremos para aumentar la capacidad de corriente, usándose ampliamente a nivel industrial y comercial.

Las capacidades de corrientes son de: 75, 80, 90, 100, 110, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500 y 600 amperes. Al igual que los de casquillos estos pueden ser recambiables y no recambiables.