Relés de protección contra arco eléctrico: dónde instalarlos y qué debe ver cada sensor
El relé de protección contra arco eléctrico está instalado, probado y en servicio. Aun así, cuando ocurre un arco en un tablero, no dispara a tiempo porque se originó en un compartimento que ningún sensor veía. El relé no detecta arcos en general, sino la luz que llega a sus sensores. Si la luz no llega, no hay disparo. Por eso, más que preguntar qué relé se compró, conviene revisar qué ve cada sensor. Lo que ningún sensor ve queda a oscuras.
La protección contra arco eléctrico se diseña compartimento por compartimento. Primero se identifica dónde puede originarse un arco. Después se define cómo cubrir cada espacio, con un sensor de punto o con fibra óptica. Por último, se confirma que el interruptor asociado abra dentro del tiempo previsto en el estudio de arco eléctrico.
Cómo detecta el relé
Los relés de Littelfuse muestrean la luz de sus sensores cada 125 microsegundos y exigen varias muestras consecutivas por encima del umbral antes de ordenar el disparo. Por eso, una linterna potente que cruza el compartimento no provoca el disparo, pero un arco sí. El PGR-8800 y el AF0500 detectan en menos de 1 ms; el AF0100 y el AF0025, en menos de 5 ms típicos. El umbral de luz es ajustable en algunos modelos y fijo en el AF0025. Littelfuse confirma los tiempos de cada modelo antes de que se utilicen en una especificación.
Dos tipos de sensor, dos formas de mirar
Sensor de punto (PGA-LS10). Detecta un arco tan pequeño como 3 kA dentro de una media esfera de 2 m, con visión de 180°. Cubre un compartimento.
Sensor de fibra óptica (PGA-LS20 y PGA-LS30). Detecta en 360° a lo largo de 8 m o 18 m de fibra, con cable de hasta 50 m. Se utiliza en barras colectoras y centros de control de motores donde existen sombras.
Littelfuse ha documentado una limitación de la fibra: debido a la atenuación a lo largo del recorrido, la luz que llega al extremo puede no ser suficiente para provocar el disparo, dependiendo de dónde ocurra el arco. Por eso, el esquema de Littelfuse admite varias entradas de sensor por relé. La cobertura se diseña; no se supone.
Dónde va cada cosa en el tablero
El relé se instala en el tablero, y los sensores se ubican en cada compartimento donde puede originarse un arco: el de las barras colectoras, el del interruptor y el de los cables. Un tablero con cinco compartimentos y un solo sensor deja cuatro a oscuras. La ubicación exacta de cada sensor la definen el estudio de arco eléctrico y el fabricante del tablero.
Un caso documentado por Littelfuse
Littelfuse ha documentado el caso de una planta con horno en Tulsa, Oklahoma (2012): un gabinete de 480 V alimentado por un transformador de 3.500 kVA, clasificado con equipo de protección personal (EPP) de categoría 4. Se instaló un PGR-8800 en 3 horas, y una firma de ingeniería independiente reclasificó el gabinete a categoría 2. Una semana después ocurrió un arco real: los seis sensores dispararon en menos de 1 ms y el daño se limitó a una pieza de barra colectora. El costo para el usuario fue de US$ 6.000, frente a una estimación de US$ 800.000 a 1.000.000, y la planta volvió a operar en menos de 24 horas.
Los errores frecuentes
Instalar el relé sin revisar qué compartimentos quedan fuera del campo de visión de los sensores.
Suponer que la fibra cubre cualquier distancia sin atenuación.
Prometer una categoría de EPP, aunque la reclasificación la determina un estudio de arco eléctrico, nunca el relé.
Olvidar que el interruptor tarda entre 35 y 60 ms en abrir y requiere mantenimiento.
Cómo se revisa
Obtener el estudio de arco eléctrico vigente del tablero.
Dibujar el tablero por compartimentos y marcar qué ve cada sensor.
Confirmar con el fabricante el tiempo de detección del modelo elegido.
Verificar el tiempo de apertura del interruptor asociado.
Un relé de protección contra arco eléctrico protege hasta donde llegan sus sensores. Envíenos el unifilar y el estudio de arco eléctrico, y le decimos qué relé y qué sensores corresponden a cada compartimento.
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