Cómo coordinar los interruptores automáticos de corte magnético (MCCB) aguas arriba y aguas abajo: guía sobre protección selectiva
Por Jimmy Zheng | Director de Negocios Internacionales de SSPD
Respuesta rápida: ¿Cómo se coordinan los interruptores automáticos de corriente continua (MCCB) situados aguas arriba y aguas abajo?
Para coordinar los interruptores automáticos en caja moldeada (MCCB) situados aguas arriba y aguas abajo, los ingenieros deben evaluar las condiciones de carga, la corriente de cortocircuito prevista, los ajustes de disparo, las curvas de característica tiempo-corriente y los datos de selectividad facilitados por el fabricante. El objetivo es garantizar que el interruptor automático más cercano a una falla interrumpa el circuito afectado mientras la protección aguas arriba permanece cerrada, dentro del rango de selectividad verificado.
¿Por qué es importante la coordinación de los MCCB?
En un sistema de distribución eléctrica industrial, un cortocircuito en una rama no debería interrumpir innecesariamente el suministro eléctrico a toda la instalación.
Cuando los interruptores automáticos de compuertas móviles (MCCB) situados aguas arriba y aguas abajo no están correctamente coordinados, ambos interruptores pueden dispararse durante una falla aguas abajo. Esto puede provocar la desconexión de circuitos en buen estado, interrumpir la producción y dificultar el diagnóstico de la falla.
Por ejemplo, un fallo en un pequeño cuadro de distribución auxiliar puede provocar que se dispare el interruptor principal de distribución si los dispositivos de protección no están debidamente coordinados.
La coordinación selectiva contribuye a limitar la interrupción a la parte afectada del sistema eléctrico. No obstante, es necesario verificar los dispositivos, los ajustes y las condiciones reales de corriente de fallo, en lugar de basarse en los valores nominales de corriente.
¿Qué es la selectividad entre disyuntores?
La selectividad, también denominada discriminación, es la capacidad de un sistema de protección para aislar una avería utilizando el dispositivo de protección más cercano a la misma, mientras que los dispositivos situados aguas arriba siguen en funcionamiento.
En un sistema de distribución típico, el MCCB situado aguas arriba protege un ramal principal o un cuadro de distribución, mientras que el MCCB situado aguas abajo protege un circuito derivado o una carga individual.
Cuando se produce una avería en la parte posterior del circuito, lo ideal es que el interruptor automático (MCCB) situado en esa parte interrumpa la avería sin desconectar innecesariamente el suministro de la parte anterior.
Hay tres resultados importantes:
- Selectividad total: La selectividad se mantiene en todo el rango de corriente de fallo especificado, hasta el límite aplicable definido en los datos de coordinación del fabricante.
- Selectividad parcial: La selectividad solo se mantiene hasta un límite de corriente de fallo especificado.
- Sin selectividad verificada: Los datos disponibles no demuestran que el disyuntor MCCB situado aguas abajo se dispare sin que el dispositivo situado aguas arriba también se active en las condiciones que se están evaluando.
Es importante distinguir entre selectividad total y parcial. Una combinación de interruptores puede coordinarse correctamente en caso de sobrecargas y corrientes de fallo más bajas, pero perder selectividad cuando la corriente de cortocircuito alcanza un nivel suficientemente alto.
Para obtener más información técnica, consulta el Explicación de la «Guía de instalaciones eléctricas» sobre la coordinación de los interruptores automáticos.
Cómo coordinar los interruptores automáticos de corriente continua (MCCB) situados aguas arriba y aguas abajo
Un estudio de coordinación fiable sigue un proceso sistemático. No basta con seleccionar un interruptor más grande en la parte inicial del circuito y uno más pequeño en la parte final.
Paso 1: Definir el sistema eléctrico
Empieza por determinar la configuración de la distribución y las condiciones de funcionamiento.
Recopila la siguiente información:
- Tensión y frecuencia del sistema
- Esquema unifilar
- Características del transformador u otra fuente de alimentación
- Modelos de interruptores automáticos de corte y conexión (MCCB) de entrada y salida
- Corrientes nominales y capacidades de corte
- Tipos de unidades de disparo y ajustes de protección
- Secciones de los cables y características de carga pertinentes
- Corriente máxima de cortocircuito prevista en cada punto relevante
La fuente de alimentación es importante porque la corriente de fallo disponible puede variar en función de la configuración del transformador, el funcionamiento del generador o los sistemas de suministro alternativos.
Cuando existan varias configuraciones operativas posibles, se deberá evaluar la coordinación para cada una de las configuraciones pertinentes.
Paso 2: Determinar la corriente de cortocircuito prevista
La corriente de cortocircuito prevista es la corriente que podría circular en un punto concreto en una situación de fallo determinada antes de que el dispositivo de protección la limite o la interrumpa.
Este valor es fundamental para evaluar si un interruptor puede interrumpir la falla de forma segura y si los dispositivos situados aguas arriba y aguas abajo pueden coordinarse.
Los ingenieros deben determinar la corriente de fallo disponible en los puntos de instalación pertinentes mediante un cálculo de cortocircuito adecuado o un estudio del sistema contrastado.
No se debe elegir un interruptor cuya capacidad de corte sea insuficiente por el mero hecho de que su corriente nominal sea adecuada para la carga.
Tanto los dispositivos situados aguas arriba como los situados aguas abajo deben cumplir los requisitos aplicables en materia de protección contra cortocircuitos. Si se propone una configuración de protección en cascada o de respaldo que haya sido sometida a ensayo, se deberá confirmar su idoneidad utilizando los datos de combinación documentados por el fabricante.
Paso 3: Comprobar los valores nominales y las funciones de protección del MCCB
Revisa los valores nominales y las funciones de protección pertinentes de ambos interruptores automáticos de corte y conexión (MCCB).
| Parámetro | Qué hay que comprobar |
|---|---|
| Corriente nominal | Adecuación a los requisitos de carga y de protección de los conductores |
| Tensión nominal de funcionamiento | Compatibilidad con el sistema eléctrico |
| Icu | Capacidad máxima de interrupción de cortocircuitos |
| Ics | Capacidad de corte en caso de cortocircuito del servicio |
| Características del viaje | Funciones de protección contra sobrecargas, cortocircuitos y otras funciones de protección pertinentes |
| Ajustes ajustables | Ajustes reales de tiempo prolongado, tiempo breve, instantáneo o de fallo a tierra, cuando estén disponibles |
Los parámetros exactos disponibles dependen del modelo del MCCB y de la configuración de la unidad de disparo.
Un valor nominal de corriente más alto en la fase anterior puede ayudar a establecer una jerarquía de protección, pero no garantiza la selectividad. Es necesario evaluar el comportamiento real de disparo de ambos dispositivos.
Paso 4: Comparar las curvas características de tiempo-corriente
Una curva de característica tiempo-corriente (TCC) muestra cómo varía el tiempo de actuación de un dispositivo de protección en función de la corriente.
Para el análisis de la coordinación, los ingenieros comparan las curvas de entrada y de salida en el rango de corriente pertinente.
En el gráfico suele representarse la corriente en el eje horizontal y el tiempo de funcionamiento en el eje vertical, y es habitual utilizar escalas logarítmicas para ambos ejes.
La comparación debería tener en cuenta:
- Funcionamiento en sobrecarga
- Corrientes de cortocircuito más bajas
- Protección a corto plazo, cuando esté disponible
- Protección instantánea
- Bandas de tolerancia y características de funcionamiento pertinentes
A niveles más bajos de corriente de fallo, el tiempo de funcionamiento del dispositivo situado aguas arriba debe, por lo general, ser suficientemente mayor que el del dispositivo situado aguas abajo para permitir una interrupción selectiva.
Sin embargo, es posible que las curvas por sí solas no basten para garantizar la selectividad en condiciones de cortocircuito de alta intensidad. El comportamiento de limitación de corriente y la interacción entre los dos interruptores pueden influir en el resultado.
Importante: Un diagrama conceptual de TCC explica el principio, pero no permite verificar una combinación concreta de interruptores SSPD. Las decisiones reales de coordinación requieren las curvas de producto correctas, los ajustes adecuados y los datos aplicables del fabricante.
Paso 5: Verificar los datos de selectividad del fabricante
En el caso de corrientes de cortocircuito elevadas, las tablas de selectividad del fabricante u otros datos de coordinación validados revisten especial importancia.
Estos documentos pueden indicar la corriente de fallo máxima hasta la cual una combinación concreta de interruptores aguas arriba y aguas abajo mantiene la selectividad.
Al revisar una tabla, comprueba que los siguientes datos coincidan con la instalación propuesta:
- Gamas y modelos exactos de interruptores de entrada y salida
- Tipos de unidades de disparo
- Ajustes de protección o supuestos predeterminados indicados
- Tensión nominal de funcionamiento
- Condiciones de corriente y de fallo aplicables
- Cualquier restricción o condición de instalación especificada por el fabricante
No des por sentado que un resultado de selectividad para una combinación de productos sea válido para otra combinación con una intensidad nominal similar.
Si los datos disponibles no abarcan la combinación requerida, solicite aclaraciones o una verificación técnica al fabricante. Hasta que se disponga de pruebas suficientes, la combinación no debe describirse como totalmente selectiva.
Paso 6: Evaluar todo el rango de corrientes de fallo
Un estudio de coordinación no debería limitarse a examinar únicamente un valor actual que resulte conveniente.
Se debe tener en cuenta el rango pertinente de corrientes de fallo previstas, incluidas aquellas condiciones en las que el interruptor situado aguas abajo pueda entrar en su zona de disparo instantáneo.
La evaluación final debe determinar si la selectividad es total, parcial hasta un límite establecido o si no se ha demostrado en las condiciones de funcionamiento requeridas.
Cuando se haya instalado una protección contra fallos a tierra, también se deben evaluar sus ajustes y su coordinación, según corresponda.
Si el sistema eléctrico puede funcionar con diferentes fuentes o configuraciones, comprueba los casos de funcionamiento requeridos en lugar de basarte en un único cálculo.
Métodos de coordinación selectiva
Se pueden utilizar varios métodos para coordinar los dispositivos de protección. Su idoneidad depende del diseño del interruptor, de las funciones de la unidad de disparo, de los requisitos del sistema y de los datos del fabricante.
1. Selectividad de corriente
La selectividad de corriente se basa en las diferencias entre los umbrales de corriente de los dispositivos de protección.
El dispositivo situado más abajo en la cadena suele estar configurado para responder a umbrales de corriente de fallo más bajos que el dispositivo situado más arriba, siempre que las funciones de protección disponibles permitan esta configuración.
Este método puede resultar eficaz en un rango de corriente determinado. No obstante, es necesario comprobar su rendimiento en función de las características reales de los dispositivos, especialmente en caso de corrientes de fallo elevadas.
2. Selectividad temporal
La selectividad temporal se basa en retrasos de funcionamiento coordinados.
El dispositivo situado más abajo está diseñado para interrumpir la avería en primer lugar, mientras que el dispositivo situado más arriba proporciona un tiempo de funcionamiento más prolongado en caso de averías que se produzcan dentro de la zona de protección situada más abajo.
Este método depende de las funciones de unidad de disparo disponibles y de la capacidad del interruptor situado aguas arriba para soportar la falla durante el tiempo de retardo requerido.
No se deben introducir retardos de tiempo sin tener en cuenta la capacidad de resistencia a cortocircuitos del sistema y los requisitos de seguridad aplicables.
3. Selectividad energética
La selectividad energética se basa en el comportamiento de limitación de corriente y de energía de los dispositivos de protección compatibles.
Su rendimiento depende de los diseños específicos de los interruptores y de su interacción durante la interrupción de una falla. No debe deducirse únicamente a partir de las relaciones de corriente nominal o de comparaciones genéricas de TCC.
Los datos de coordinación específicos de cada fabricante revisten especial importancia para este método.
4. Enclavamiento selectivo por zonas
El enclavamiento selectivo por zonas (ZSI) utiliza equipos de protección compatibles y un sistema de señalización entre los dispositivos de protección para mejorar la coordinación.
Por ejemplo, un dispositivo situado aguas arriba puede modificar su respuesta al recibir una señal que indique un fallo aguas abajo.
La función ZSI solo está disponible en equipos compatibles y no es una característica universal de los interruptores automáticos de corte magnético (MCCB). Su implementación requiere las unidades de disparo adecuadas, el cableado, los ajustes y las instrucciones del fabricante.
Ejemplo práctico: Evaluación de dos interruptores automáticos de corte magnético (MCCB) en un sistema de distribución industrial
Consideremos un sistema de distribución industrial a modo de ejemplo, con un alimentador principal protegido por un MCCB situado aguas arriba y un circuito derivado protegido por un MCCB situado aguas abajo.
El circuito derivado alimenta equipos que pueden sufrir una sobrecarga o un cortocircuito durante su funcionamiento.
El objetivo técnico es aislar una avería en un circuito derivado sin interrumpir innecesariamente el alimentador principal.
Una evaluación práctica seguiría estos pasos:
En primer lugar, establece las condiciones del sistema. Comprueba la tensión, la configuración de la fuente de alimentación, los modelos de los interruptores, los ajustes de protección y la corriente de cortocircuito disponible en el circuito derivado.
En segundo lugar, comprueba cada dispositivo por separado. Compruebe que los interruptores automáticos de corte magnético (MCCB) situados aguas arriba y aguas abajo sean adecuados para sus respectivas cargas y cumplan los requisitos aplicables en materia de protección contra cortocircuitos.
En tercer lugar, compara las características de protección. Revisa las curvas de tiempo-corriente reales y determina si el dispositivo situado a continuación puede funcionar, en primer lugar, dentro del rango de corriente requerido.
En cuarto lugar, comprueba los datos de la combinación. Comprueba si ese par concreto de interruptores cuenta con límites de selectividad documentados para la tensión, los ajustes y las condiciones de fallo pertinentes.
Por último, documenta el resultado. Expone las condiciones en las que se establece la selectividad e identifica los posibles límites o casos sin resolver.
Sin las curvas pertinentes y los datos de coordinación del fabricante, este ejemplo no permite determinar si una combinación concreta de MCCB es totalmente selectiva. Ilustra el proceso de verificación, no el resultado de un producto sometido a ensayo.
Selectividad frente a cascada: ¿cuál es la diferencia?
La selectividad y la protección en cascada abordan diferentes aspectos de la protección eléctrica.
Selectividad tiene por objeto garantizar que el dispositivo de protección más cercano a una avería interrumpa el circuito afectado, mientras que los dispositivos situados aguas arriba permanezcan cerrados, dentro del rango de selectividad verificado.
En cascada, también denominada «protección de respaldo», aprovecha las características de un dispositivo de protección situado aguas arriba para ayudar a proteger los equipos situados aguas abajo frente a situaciones de cortocircuito que, de otro modo, podrían superar la capacidad individual del dispositivo situado aguas abajo.
Una disposición en cascada debe estar respaldada por los datos adecuados del fabricante para la combinación especificada. No debe darse por sentado que ofrece una selectividad total.
Estos conceptos están relacionados, pero no son intercambiables. Un diseño puede recurrir a la cascada para cumplir los requisitos de protección contra cortocircuitos sin alcanzar necesariamente el nivel deseado de coordinación selectiva.
Para obtener más información técnica, consulte el Guía de selectividad, cascada y coordinación de Schneider Electric. Comprueba siempre que la información se aplique a los productos que estás barajando.
Errores habituales en la coordinación de los interruptores automáticos de corte magnético (MCCB)
Error n.º 1: Dar por sentado que una intensidad nominal más alta en la fase de entrada garantiza la selectividad
Los valores nominales de corriente por sí solos no determinan por completo el comportamiento de disparo de dos interruptores. También deben tenerse en cuenta las curvas de protección, los ajustes de disparo, la corriente de fallo y la interacción entre los dispositivos.
Error n.º 2: Ignorar las corrientes de cortocircuito elevadas
Es posible que dos dispositivos se coordinen en una parte del rango de funcionamiento, pero que pierdan selectividad con corrientes de fallo más elevadas. El estudio debe abarcar el rango de corrientes de fallo pertinente.
Error n.º 3: Considerar las curvas TCC como la única prueba
Las curvas TCC son esenciales, pero es posible que no garanticen plenamente la coordinación durante una interrupción de alta intensidad con limitación de corriente. Es posible que se requieran los datos de selectividad facilitados por el fabricante.
Error n.º 4: Confundir la cascada con la selectividad
La protección de respaldo no implica automáticamente que el interruptor situado más abajo vaya a interrumpir todas las faltas sin que se active el interruptor situado más arriba.
Error n.º 5: Aplicar datos de una combinación de interruptores incorrecta
Los resultados de la coordinación pueden depender del modelo exacto del interruptor, la unidad de disparo, los ajustes, la tensión y otras condiciones indicadas. Los productos de aspecto similar no deben considerarse intercambiables sin pruebas que lo demuestren.
Lista de comprobación para la verificación de la coordinación del MCCB
Antes de dar por finalizado un proyecto de distribución de baja tensión, comprueba que:
- Se han comprobado el esquema unifilar y la configuración de la fuente de alimentación.
- Se han determinado las corrientes de cortocircuito previstas en los puntos pertinentes.
- Ambos interruptores automáticos de corte y conexión (MCCB) cuentan con las características nominales y las funciones de protección adecuadas.
- Se han revisado los parámetros reales de recorrido y las curvas características.
- Se han comprobado los datos de selectividad del fabricante para la combinación exacta, cuando ha sido necesario.
- Se han documentado los límites de selectividad parcial, en su caso.
- Las afirmaciones en cadena están respaldadas por los datos pertinentes del fabricante.
- Se han tenido en cuenta la protección contra fallos a tierra y las configuraciones de funcionamiento alternativas, cuando procede.
- Un profesional cualificado en electricidad revisa los ajustes finales y las decisiones de diseño.
Preguntas frecuentes
¿Garantiza un MCCB de corriente de entrada con una intensidad nominal más alta la selectividad?
No. Una mayor intensidad nominal en la línea de alimentación, por sí sola, no garantiza la selectividad. El resultado depende de las características de disparo de los interruptores, sus ajustes, la corriente de fallo prevista y los datos de coordinación validados.
¿Cuál es la diferencia entre la selectividad total y la parcial?
La selectividad total significa que la coordinación se mantiene en todo el rango de corriente de fallo especificado, hasta el límite aplicable. La selectividad parcial significa que la coordinación se mantiene únicamente hasta un valor definido de corriente de fallo.
¿Puedo combinar interruptores automáticos de diferentes fabricantes?
Puede que sea posible, pero no hay que darlo por sentado. Comprueba que las curvas pertinentes y los datos de coordinación respalden la combinación propuesta. Si no se dispone de información validada, el resultado de la coordinación sigue sin estar verificado.
¿Los interruptores automáticos de corte magnético (MCCB) de disparo electrónico ofrecen siempre una mayor selectividad?
No. Las unidades de disparo electrónicas pueden ofrecer funciones de protección ajustables que ayudan a los ingenieros a desarrollar un diseño coordinado, pero el resultado depende de las características reales del dispositivo, de los ajustes y de los requisitos del sistema.
¿Por qué podrían dispararse tanto los interruptores automáticos de corriente magnética (MCCB) situados aguas arriba como los situados aguas abajo durante un cortocircuito?
Ambos interruptores pueden responder a una corriente de fallo elevada si sus características de funcionamiento se solapan o si la combinación no mantiene la selectividad en esa condición. La causa real debe determinarse a partir del estudio del sistema y de los datos de los dispositivos.
¿La coordinación en cascada es lo mismo que la coordinación selectiva?
No. La conexión en cascada se refiere a la protección contra cortocircuitos mediante una combinación de dispositivos probada. La selectividad se refiere a qué dispositivo de protección interrumpe la falla. Una configuración en cascada no garantiza automáticamente la selectividad total.
Conclusión
La coordinación de los interruptores automáticos de corriente magnética (MCCB) situados aguas arriba y aguas abajo requiere algo más que la simple selección de diferentes intensidades nominales. Los ingenieros deben evaluar los niveles de fallo del sistema, los ajustes de protección, las características tiempo-corriente y los datos de coordinación del fabricante para establecer el nivel de selectividad necesario.
Un estudio de coordinación documentado contribuye a mejorar el aislamiento de fallos, a reducir las interrupciones innecesarias del suministro eléctrico y a garantizar un sistema de distribución de baja tensión más fiable.
Acerca de la SSPD
SSPD fabrica productos de protección eléctrica de baja tensión, entre los que se incluyen interruptores automáticos en caja moldeada (MCCB), interruptores automáticos de aire (ACB), interruptores automáticos miniatura (MCB), interruptores automáticos de protección de motores (MPCB) y contactores de CA.
Para consultas relacionadas con proyectos, los compradores y los fabricantes de aparamenta pueden ponerse en contacto con SSPD indicando la tensión del sistema, los requisitos de carga, los modelos de interruptores propuestos y la información disponible sobre la corriente de fallo, con el fin de analizar la idoneidad del producto y la documentación técnica necesaria para su evaluación.
Sobre el Autor
Jimmy Zheng
Gerente de Negocios Internacionales en SSPD
Jimmy Zheng se dedica a los productos eléctricos de baja tensión y al comercio internacional B2B, colaborando con distribuidores, fabricantes de aparamenta eléctrica y clientes industriales en la selección de productos y en las necesidades de abastecimiento.
Entre sus áreas de especialización se incluyen los interruptores automáticos de corte magnético (MCCB), los interruptores automáticos de corriente alterna (ACB), los interruptores automáticos (MCB), los interruptores automáticos con control de presión (MPCB), los contactores de corriente alterna y las soluciones de protección de circuitos de baja tensión.
