¿Por qué se utilizan ampliamente los interruptores automáticos de mando y protección (MCCB) en la distribución de energía de baja tensión en fábricas?

Beneficios de los interruptores automáticos de caja moldeada para una alimentación industrial fiable

Los interruptores automáticos de caja moldeada ofrecen protecciones esenciales para las redes industriales de energía gracias a dos ventajas fundamentales de ingeniería. Nuestros interruptores automáticos de caja moldeada están diseñados para ayudar a garantizar la continuidad operativa en condiciones exigentes, como las que se encuentran en las fábricas industriales.

Los interruptores industriales principales y secundarios mantienen una capacidad de interrupción de 10–200 kA y una intensidad nominal de hasta 2500 A.

Los interruptores automáticos en caja moldeada ofrecen una solución eléctrica para la protección de instalaciones industriales. Las plantas de fabricación consumen grandes cantidades de energía para operar sus máquinas, lo que implica que dichas plantas pueden enfrentar fallos eléctricos extremadamente peligrosos. Un cable expuesto, por ejemplo, puede provocar un cortocircuito y generar corrientes superiores a 200 000 A. Esto probablemente cause daños catastróficos, irreparables y, posiblemente, amenazantes para la vida. Los interruptores automáticos en caja moldeada (MCCB) constituyen una solución, ya que pueden soportar corrientes continuas de hasta 2500 A. En caso de un fallo o problema eléctrico, los MCCB limitan su interrupción únicamente a la parte del sistema eléctrico donde se ha producido el fallo. Las plantas manufactureras, especialmente las acerías, son propensas a incidentes de arco eléctrico (arc flash). Esto se debe a la frecuente presencia de corrientes de cortocircuito superiores a 100 kA. Sin embargo, las acerías equipadas con protección mediante MCCB diseñados para condiciones de fallo de 150 kA pueden minimizar la probabilidad de incidentes de arco eléctrico. En el Informe Trimestral de Seguridad Eléctrica 2022 se demostró que las plantas dotadas de una protección adecuada mediante MCCB experimentaron menores costos asociados al reemplazo de equipos eléctricos. De hecho, una protección correctamente dimensionada según las condiciones de fallo eléctrico del sistema puede asociarse con una reducción de hasta el 75 % en los costos vinculados al reemplazo de equipos eléctricos.

Los interruptores de sobrecarga térmica y de cortocircuito protegen contra sobrecorrientes sin necesidad de piezas adicionales y son reutilizables.

Al proporcionar protección eléctrica y térmica, los sistemas térmico-magnéticos integrados ofrecen la máxima protección contra problemas eléctricos. El componente térmico supervisa sobrecargas prolongadas causadas por láminas bimetálicas, que se deforman tras un flujo de corriente excesivo. Esto resulta especialmente útil para motores de cintas transportadoras que corren el riesgo de demandar un 130 % adicional de potencia durante el arranque. Para cortocircuitos, se dispone de protección adicional. Las bobinas magnéticas están diseñadas para responder a aumentos rápidos de corriente entre el 500 % y el 1000 % del flujo normal. Los interruptores automáticos de baja tensión (MCCB) son preferidos frente a los fusibles convencionales porque están concebidos para ser reiniciados tras un disparo, lo que permite su reutilización. Las empresas informan un ahorro promedio de 18 000 USD en costes de mantenimiento debido a la menor necesidad de intervenciones. El desarrollo de estos sistemas puede facilitar colaboraciones fluidas y evitar paradas no deseadas, como las provocadas por la puesta en servicio inicial de transformadores.

Protección adaptativa mediante MCCB para cargas operativas variables

La configuración personalizada de los disparos evita disparos innecesarios causados por las corrientes de conexión de motores, picos de soldadura y el ciclo de equipos de climatización (HVAC)

En operaciones industriales, las cargas pueden fluctuar drásticamente y los interruptores automáticos para cuadros de mando y control (MCCB) responden a este desafío mediante ajustes de disparo térmico-magnético regulables. Los operadores pueden configurar curvas de respuesta para que no actúen ante sobrecargas transitorias, pero sigan ofreciendo protección. Por ejemplo:

Los ajustes térmicos se desactivan cuando los compresores de equipos de climatización (HVAC) realizan su ciclo

Los ajustes magnéticos se configuran para no responder a las corrientes de conexión de motores en el rango de 8 a 12 veces la corriente nominal

Esta capacidad de ajuste reduce un 47 % el tiempo de inactividad en comparación con los interruptores automáticos de disparo fijo en entornos de fabricación.

Cuando se aplica la coordinación, los MCCB garantizan que los interruptores automáticos aguas arriba permanezcan cerrados y solo se disparen los interruptores automáticos afectados aguas abajo.

Los interruptores automáticos de potencia (MCCB) garantizan la coordinación selectiva mediante la personalización de las curvas tiempo-corriente de los interruptores automáticos aguas arriba y aguas abajo. Evitamos un apagón en cascada en todas las líneas de producción, ya que un interruptor automático del circuito principal se abre en menos de 0,03 segundos para desconectar un interruptor automático aguas abajo. Los aspectos importantes son:

Las salas de servidores y otras operaciones críticas pueden seguir funcionando incluso cuando ocurre una falla aguas abajo

El aislamiento de fallas reduce el tiempo medio de localización de una falla en un 68 %

La energía se libera únicamente al circuito con la falla, lo que reduce el riesgo de una descarga por arco.

Los sistemas bien coordinados garantizan el suministro de energía durante una falla al 95 % de los equipos del circuito [NFPA 70E 2023].

Integración y cumplimiento normativo del MCCB en cuadros eléctricos industriales de baja tensión

Seguridad ambiental y resistencia comprobadas en la zona de pruebas en planta, con interruptores automáticos MCCB de servicio continuo IL, certificados según UL 489 e IEC 60947-2

En entornos industriales, los interruptores automáticos en caja moldeada (MCCB) deben contar con la certificación UL 489 e IEC 60947-2 para garantizar el cumplimiento normativo y un funcionamiento eficaz. Dichos entornos requieren MCCB diseñados para servicio operativo continuo a carga nominal. Dichos entornos requieren MCCB diseñados para servicio operativo continuo a carga nominal. Para tales entornos, los fabricantes diseñan los MCCB para servicio operativo continuo a carga nominal. Esto se logra realizando ensayos térmicos concebidos para más de 6000 ciclos operativos. Para resistir las duras condiciones de fabricación, los fabricantes de MCCB someten estos dispositivos a ensayos de sal, humedad y vibración, simulando así las reales condiciones del suelo de fábrica. A menudo se exige un rendimiento óptimo en condiciones ambientales extremas, manteniéndose una funcionalidad óptima entre -25 °C y +70 °C. El cumplimiento de las normativas de seguridad es igualmente importante. De conformidad con la norma IEC TR 61912-2, los MCCB deben ser capaces de interrumpir la corriente de defecto en un plazo de 3 a 8 milisegundos durante una explosión por arco eléctrico.

Cumplir todos estos criterios significa que los interruptores automáticos de caja moldeada (MCCB) pueden hacer frente a los desafíos típicos en las fábricas, como la acumulación de polvo conductor y la exposición a productos químicos de distinta naturaleza, sin interrumpir el sistema de coordinación de protecciones que protege los equipos.

Colocación estratégica del interruptor automático de caja moldeada (MCCB) en la arquitectura de distribución eléctrica de la fábrica

Los interruptores automáticos en caja moldeada (IACM) son insustituibles y están estratégicamente posicionados, tanto para proteger los sistemas industriales de energía como durante las fases de expansión del sistema, garantizando así el funcionamiento continuo de todos los sistemas. Se utilizan en alimentadores principales de 100 a 2500 A, así como en interruptores sometidos a cargas elevadas, donde los interruptores automáticos miniatura convencionales no resultan adecuados para la tarea. Su característica distintiva es la opción de montaje sobre carril DIN, lo que permite instalarlos en cuadros de control de motores y tableros de maniobra. Estos IACM son preferidos, por ejemplo, en fábricas, donde cada centímetro de espacio resulta vital. Esta disposición es fruto de normas de seguridad mejoradas y de capas adicionales de protección; en caso de una falla, únicamente los grandes interruptores automáticos en caja moldeada aislarán las zonas activas afectadas, mientras que los circuitos locales adyacentes serán gestionados de forma independiente mediante dispositivos locales más pequeños. Los ahorros de costes derivados de la eliminación rápida de tiempos de inactividad se acumulan rápidamente, evidenciando la ventaja económica de los dispositivos de protección eléctrica integrados en los Sistemas Estructurales Acoplados (SEA), que proporcionan a los fabricantes aproximadamente 740 000 USD/año, según el estudio más reciente del Instituto Ponemon del año pasado. Entre las funciones adicionales incorporadas en los modelos más recientes figuran el monitoreo remoto del consumo energético por parte de los técnicos y la detección de consumos energéticos anómalos antes de que ocurra una falla.

Los interruptores automáticos de potencia (MCCB) han evolucionado para ayudar en la gestión eficiente de las redes eléctricas, y no solo para su uso como interruptores de seguridad. El empleo de estos dispositivos en diversos puntos de la estructura operativa de la red del sistema permite que este se adapte a diversas presiones operativas presentes en entornos industriales, tales como el arranque brusco de motores, la soldadura y los ciclos de conmutación en unidades de climatización (HVAC). Las tecnologías anteriores no son capaces de adaptarse a estos cambios, a diferencia de los MCCB.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las ventajas de los interruptores automáticos de potencia (MCCB) en aplicaciones industriales?

Los interruptores automáticos de potencia (MCCB) ofrecen una combinación de ventajas, como una alta capacidad de interrupción y de conducción de corriente, disparo térmico-magnético (reutilizable) para protección, protección adaptable con ajustes regulables, aislamiento de fallos mediante coordinación selectiva y cumplimiento de normas industriales.

¿De qué manera pueden los interruptores automáticos de potencia (MCCB) mitigar el problema de los disparos intempestivos?

Los interruptores automáticos de potencia (MCCB) pueden mitigar los disparos indebidos mediante ajustes de disparo regulables, lo que permite tolerar pulsos temporales, como los generados por motores o soldadura, manteniendo al mismo tiempo la protección contra fallos.

¿Qué normas y certificaciones deben cumplir los interruptores automáticos de potencia (MCCB) para su uso en fábricas?

Los interruptores automáticos de potencia (MCCB) deben estar certificados conforme a las normas IEC 60947-2 y UL 489, con el fin de garantizar que cumplan los requisitos establecidos para: a) funcionar de forma continua en entornos operativos y b) cumplir las normas exigidas para los entornos operativos de las fábricas.

¿De qué manera contribuye un interruptor automático de potencia (MCCB) a minimizar el tiempo de inactividad?

Los interruptores automáticos de potencia (MCCB) contribuyen a minimizar el tiempo de inactividad mediante la coordinación selectiva, que interrumpe únicamente la porción afectada del circuito y mantiene la continuidad aguas arriba, permitiendo además una indicación rápida del fallo.