¿Cómo afecta la selección de fusibles a la seguridad general del sistema?
Un cartucho fusible BS 88 elegido haciendo coincidir su número de amperios con la corriente de carga no es una decisión de seguridad. Es una suposición disfrazada de especificación. El dispositivo que termina en el soporte puede transportar la corriente correcta, pasar una prueba de continuidad y aun así no realizar la única función que justifica su existencia: interrumpir una falla antes de que el cable o el equipo detrás de él se dañe. La brecha entre "instalado" y "protector" es donde residen la mayoría de las fallas de seguridad relacionadas con fusibles, y es más amplia de lo que sugiere el catálogo.
El primer lugar donde se abre la brecha es la categoría de utilización. BS 88-2 y la armonizada IEC 60269-2 separan enlaces de rango completo en gG para protección de equipos y conductores de uso general, y gM para circuitos de motores. En una hoja de datos, estos dos pueden parecer intercambiables: el mismo cuerpo, clasificaciones de corriente similares, la misma capacidad de corte de 80 kA a 415 V CA. No lo son. Un enlace GM está construido para funcionar a través del impulso de rotor bloqueado de un motor en línea directa, y su curva de tiempo-corriente se desplaza para tolerar ese impulso sin abrirse. Coloque un enlace GM en un alimentador que no detecta la entrada del motor (una entrada de un variador de velocidad, una red secundaria de distribución, un circuito de iluminación) y el fusible habrá sido seleccionado para una función que no existe. El cable detrás de él ahora está protegido por un dispositivo cuya característica de sobrecarga nunca fue dibujada para ese cable.
He visto este error justificado con el razonamiento de que el enlace gM "tiene mayor margen". No es así. Tiene un margen diferente, colocado donde lo requiere el impulso de arranque del motor y retirado de la región donde sería necesario eliminar una sobrecarga sostenida en un alimentador sin motor. Un enlace de 63 A gG y un enlace de 63 A gM no son dos grados de la misma protección. Son respuestas a dos preguntas diferentes, y aplicar la respuesta motora a una pregunta no motora deja al conductor desprotegido en la banda de sobrecarga.
El voltaje y el poder de corte tienen su propia versión de este error de categoría. La documentación de la gama Kempston enumera los enlaces gG probados a 415 V CA y 250 V CC, con 80 kA a 415 V CA y 40 kA a 250 V CC. Esas cifras no son transferibles. Una clasificación de 250 V CC en un enlace no lo convierte en candidato para una cadena de 550 V CC o una matriz de 1000 V CC. El comportamiento de extinción del arco que produce la capacidad de ruptura está ligado a la geometría del elemento, el empaque de relleno y el voltaje al que se probó el enlace. Un fusible que elimina 40 kA a 250 V CC puede generar un arco durante un período prolongado, o no extinguirse en absoluto, a un voltaje CC más alto donde no hay una corriente natural cero que lo asista. La columna DC en la hoja de datos es evidencia de una prueba, no una licencia para extrapolar.
La temperatura del recinto es la variable que más consistentemente se omite en la aritmética de selección. Los enlaces BS 88 están referenciados a una temperatura del aire ambiente que no supera los 40 °C, con una media de 24 horas de 35 °C. El estándar es directo sobre lo que sucede a continuación: cuando se instalan enlaces en gabinetes, es la temperatura dentro del gabinete la que determina si es necesaria una reducción de potencia. Las tablas de reducción publicadas para enlaces tipo 'T' muestran la escala de la corrección. Un enlace con capacidad nominal de 63 A a 40 °C está listado en 48 A en un gabinete de 55 °C, 30 A a 60 °C y aún más bajo a 65 °C y más. Un tablero de distribución o un gabinete combinador que funcione a 55–60 °C internamente no es un caso extremo; es un recinto cargado en un día cálido. Un enlace de 63 A seleccionado en la placa de identificación e instalado en esa caja es efectivamente un enlace de 48 a 30 A. Si la carga está cerca de la clasificación original, el fusible ya está en el hombro de su curva antes de que ocurra cualquier falla, y la degradación que sigue (oxidación del elemento, aumento de la resistencia del contacto, un fusible que se abre sin ninguna falla que lo explique) es un resultado térmico, no eléctrico.
La coordinación añade un segundo nivel que las calificaciones actuales por sí solas no pueden captar. La verificación adiabática según la norma BS 7671 434.5.2 compara la resistencia térmica del cable, k²S², con la energía de paso del dispositivo de protección, I²t. Para un cable de Cu/PVC de 35 mm² con k = 115, k²S² es aproximadamente 16,2 × 10⁶ A²s. El fusible debe dejar pasar menos energía que esa cifra en la posible corriente de falla. Un enlace que satisface la verificación de corriente continua aún puede fallar la verificación adiabática si su I²t total en el nivel de falla de la instalación excede la resistencia del cable. Lo contrario también es posible: un fusible con una curva muy rápida y un I²t bajo protege generosamente el cable pero puede discriminar mal contra los dispositivos aguas arriba, y un estudio de coordinación que asumió una curva no es válido si el enlace instalado es de una clase diferente o una tensión nominal diferente, porque el I²t de paso depende del voltaje y el valor publicado a 415 V no describe el dispositivo a 550 V o a un voltaje de CC.
El caso de la cadena fotovoltaica muestra lo que sucede cuando la polaridad y la selección de fusibles se tratan como decisiones independientes. Una instalación de 500 kW en Japón se energizó durante la puesta en servicio con la polaridad de CC invertida en una de las nueve cajas combinadoras que alimentaban a un solo inversor. Cuando se cerró el interruptor final, se abrió el fusible de corriente inversa en ese combinador. La corriente que fluyó se estimó en cientos de amperios, impulsada no por la cadena fallada sino por los ocho combinadores en buen estado que alimentaban el camino inverso. El fusible hizo su trabajo, y ese es el punto: el fusible fue el componente que detectó un error de cableado que la secuencia de puesta en servicio no había detectado. Pero ese resultado depende de que el fusible esté presente en la polaridad correcta y clasificado para la corriente inversa que puede entregar la matriz en paralelo. Un enlace seleccionado sólo para corriente directa de cadena, u omitido bajo el supuesto de que una polaridad es suficiente, elimina el mecanismo de detección junto con la protección.
Los eslabones falsificados y mal marcados atacan la misma cadena de seguridad desde el lado físico. Los indicadores publicados son específicos y verificables sin laboratorio: los eslabones BS 88 falsificados suelen ser más livianos que las unidades genuinas, a menudo por debajo de 2,2 gy a veces tan solo 1,7 g, porque el relleno de arena de sílice está ausente o sustituido; la cerámica es más blanca que el cuerpo auténtico; y las tapas de los extremos pueden estar flojas. La arena no es un envase inerte. Es el medio de extinción del arco el que hace posible la capacidad de ruptura publicada y el I²t. Un enlace sin él puede transportar corriente nominal indefinidamente y aún así fallar explosivamente debido a una falla, porque el elemento no tiene dónde transferir la energía del arco. El cálculo de selección que utilizó la curva real ahora describe un dispositivo que no está en el soporte.
Lo que todos estos modos de falla tienen en común es que la clasificación de la placa de identificación del fusible es necesaria pero no suficiente. La pregunta de selección no es "¿qué corriente consume la carga?" pero "bajo el voltaje, la temperatura, el nivel de falla y las condiciones físicas de instalación que realmente existen, ¿este enlace todavía se comporta como el elemento calibrado que describe su curva?" La categoría gG/gM debe coincidir con el servicio de la carga. La clasificación de voltaje debe coincidir con el voltaje máximo del circuito, CC o CA, sin extrapolación de un voltaje de prueba más bajo. El poder de corte debe verificarse a esa tensión frente a la posible corriente de falla. La temperatura del gabinete debe aplicarse como una entrada de reducción, no tratada como una nota al pie. Se debe comprobar la I²t en el nivel de fallo de la instalación frente a la resistencia adiabática del cable. Y la fuente física del vínculo debe ser verificable, porque un elemento falsificado tiene una curva que existe sólo en su etiqueta. Un fusible que pasa la verificación actual y falla cualquiera de los demás no es un fusible "casi correcto". Es un componente cuya función protectora se ha asumido en lugar de establecida, y la suposición se pondrá a prueba en el momento más importante.
