Selectividad eléctrica: definición, disyuntores y curvas tiempo-corriente

Selectividad eléctrica: guía práctica sobre disyuntores, curvas tiempo‑corriente, Ipeak e I²T para lograr coordinación y protección eficaz en instalaciones eléctricas.

El principio de selectividad (o discriminación) se basa en el análisis de varias características de los interruptores. Entre ellas se encuentran las curvas de tiempo-corriente (disparo), la corriente de paso de pico (Ipeak) y la energía de paso (I²T).

El nivel máximo de selectividad con dos interruptores nominados en serie en condiciones de cortocircuito suele ser indicado por los proveedores en los manuales de referencia técnica.

La selectividad puede mejorarse más allá de la capacidad de corte del interruptor aguas abajo siempre que esté respaldado por un interruptor aguas arriba adecuadamente seleccionado, que no debería dispararse (desengancharse) bajo la corriente de cortocircuito indicada.

La selectividad funciona a medida que el disyuntor aguas arriba se calienta en condiciones de fallo, proporcionando impedancia en el circuito de fallo y reduciendo la gravedad global del mismo.

¿Qué es la selectividad eléctrica?

La selectividad es la propiedad de un sistema de protección en la que, ante una falla en una zona concreta, el dispositivo más próximo a la falla actúa (se dispara) sin provocar la desconexión innecesaria de otras partes de la instalación. El objetivo es limitar la interrupción del suministro al mínimo estrictamente necesario y reducir el número de equipos afectados.

Tipos y niveles de selectividad

• Selectividad total (o absoluta): el dispositivo aguas abajo elimina la falta sin que el dispositivo aguas arriba intervenga en ningún tiempo de la curva de disparo.
• Selectividad parcial: el dispositivo aguas abajo actúa inicialmente, pero el dispositivo aguas arriba puede verter parte de la corriente o llegar a dispararse si la magnitud o duración de la falta supera ciertos límites; se mantiene la continuidad del servicio en parte de la instalación.
• Selectividad práctica: condición útil en instalaciones reales donde se alcanzan criterios aceptables operativos (a menudo otorgada por tablas de fabricantes o ensayos) aunque no exista una separación absoluta de las curvas.

Curvas tiempo‑corriente y componentes de disparo

Las curvas tiempo‑corriente (I‑t) describen cuánto tarda un interruptor en dispararse en función de la corriente que circula. Las curvas típicas de un interruptor de baja tensión con protección térmica-magnética incluyen segmentos:

• Long‑time (largo tiempo): protege contra sobrecargas sostenidas (funciona en segundos o decenas de segundos).
• Short‑time (corto tiempo): retardo intencional para coordinar selectividad con dispositivos aguas abajo (si está presente).
• Instantaneous (instantáneo): actuación muy rápida frente a faltas de alta magnitud (milisegundos).

La coordinación entre dispositivos se logra comparando estas curvas y asegurando márgenes de tiempo adecuados entre el dispositivo aguas abajo y el aguas arriba.

Ipeak e I²T: por qué importan

• Ipeak (corriente de pico): representa el valor máximo de corriente instantánea en el arranque de un cortocircuito (incluye componente transitoria asimétrica). Es determinante para esfuerzos electrodinámicos (fuerzas sobre bornes y barras).
• I²T (energía de paso): es la integral del cuadrado de la corriente respecto al tiempo y se correlaciona con el calentamiento que sufre el conductor o equipo por la falta. Es clave para evaluar daños térmicos y la capacidad de los dispositivos para soportar la energía dejada pasar.

Factores que limitan la selectividad

• Capacidad de corte (Icu / Ics): si la magnitud de la falta supera la capacidad de corte declarada de un interruptor, no puede garantizarse selectividad ni seguridad.
• Let‑through energy: la energía que el dispositivo aguas abajo deja pasar puede ser suficiente para hacer actuar al dispositivo aguas arriba.
• Características asimétricas de la corriente: el componente de pico puede provocar disparos mecánicos o térmicos inesperados.
• Impedancias del circuito: la impedancia entre puntos modifica las corrientes y tiempos de actuación.

Métodos para lograr o mejorar la selectividad

• Usar dispositivos con curvas ajustables (tiempo de disparo, retardo corto, disparo instantáneo) y programar márgenes de time grading entre niveles.
• Emplear fusibles limitadores de corriente en combinación con interruptores: los fusibles limitan la Ipeak y el I²T dejando menos energía hacia el interruptor aguas arriba.
• Seleccionar equipos con suficiente capacidad de corte y valores de I²T acordes al sistema.
• Instalar soluciones de coordinación activa como Zone Selective Interlocking (ZSI) o comunicaciones de protección que permiten inhibir o retrasar el disparo del upstream cuando el downstream está en proceso de operar.
• Utilizar transformadores de corriente, relevo y esquemas de protección en sistemas de media tensión que permiten selectividad por zonas.

Reglas prácticas y márgenes

En la práctica se suelen dejar márgenes de tiempo entre la actuación del dispositivo aguas abajo y el aguas arriba para evitar disparos simultáneos. La magnitud de ese margen depende del tipo de equipos y de normas del proyecto; es frecuente un margen de coordinación entre 0,2 y 0,5 s en protecciones de baja tensión, aunque esto no es una regla universal y debe verificarse con cálculos y tablas del fabricante.

Verificación y normativa

• Los fabricantes publican tablas de selectividad y curvas I‑t que permiten comprobar si dos aparatos son selectivos para un determinado valor de cortocircuito.
• Normas relevantes: entre otras, IEC 60947‑2 para interruptores automáticos de baja tensión y las normas específicas de media tensión; además conviene consultar normas nacionales y guías de instalaciones (por ejemplo, los reglamentos eléctricos aplicables en cada país).
• La verificación práctica puede incluir simulaciones con software de coordinación y pruebas in situ con equipos de ensayo para confirmar el comportamiento esperado.

Ejemplo conceptual

Si un disyuntor A (aguas abajo) tiene una curva que dispara a 5 kA en 0,02 s y un disyuntor B (aguas arriba) está ajustado para no disparar antes de 0,5 s para la misma corriente, existe selectividad total para ese fallo. Sin embargo, si la corriente es mayor que la capacidad de A o el I²T que deja pasar provoca la actuación de B, la selectividad puede perderse y ambos pueden dispararse.

Consejos finales

• Consultar siempre las hojas técnicas y tablas de selectividad del fabricante antes de diseñar la coordinación.
• Priorizar la seguridad: no modificar ajustes sin el cálculo y la justificación técnica adecuada.
• En instalaciones críticas, usar soluciones de protección avanzadas (ZSI, relevo diferencial, fusibles limitadores) y realizar pruebas periódicas.

En resumen, la selectividad es una propiedad esencial para la continuidad del servicio y la seguridad de las instalaciones; su correcto diseño requiere el estudio de las curvas tiempo‑corriente, la consideración de Ipeak e I²T, y la elección de dispositivos y ajustes apropiados basados en normas y en las tablas técnicas de los fabricantes.

Búsqueda por letra