Por qué un cortocircuito no siempre activa al interruptor termomagnético. Al analizar una corriente siempre se considera el flujo y la trayectoria que tomará. La trayectoria es el circuito. La corriente es el flujo de electrones libres. En este artículo se repasarán el flujo de corriente y algunas leyes básicas de electricidad y los circuitos que se aplican en forma práctica a los sistemas de tierra. Es importante considerar la trayectoria o trayectorias de los electrones libres hacia la tierra y los electrones libres que circulan por los conductores de formas controladas, realizando el trabajo adecuado.
Ley de Ohm
La ley de Ohm muestra la relación entre corriente, voltaje y resistencia de un circuito eléctrico. Esta fórmula se aplica en la mayor parte de los circuitos y determina la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia o impedancia en caso de un sistema de corriente alterna. Es muy importante tener presente que entre mayor sea la impedancia menor será el flujo de corriente, o que entre menor sea la impedancia mayor será el flujo de corriente, lo cual es imperativo para que esta corriente active el disparo instantáneo de los interruptores termomagnéticos de seguridad y los dispositivos de protección del circuito.
La letra E designa la diferencia de potencial o voltaje y se mide en volts. Para denominar el flujo de corriente, que se mide en amperes, se utiliza la letra I. La letra R representa la resistencia del circuito y se mide en ohms.
De acuerdo a la ecuación de la ley de Ohm, cuando el voltaje es constante, la resistencia limita el flujo de corriente. El voltaje en un circuito eléctrico se considera constante. Técnicamente, puede existir una diferencia de potencial, pero en nuestro caso la consideramos constante. Un voltaje de 120 volts será igual en todo el circuito. Pero la corriente en un circuito eléctrico varía de acuerdo con la carga o la oposición al flujo de corriente. Ésta la generan las cargas que se conectan al circuito y la resistencia de los conductores.
Cuando se diseña los circuitos eléctricos se debe considerar la ampacidad de la carga en amperes, lo que determina el calibre de los conductores. La ampacidad del circuito derivado la determina la capacidad del interruptor termomagnético de circuito. Éste alimenta y protege al circuito derivado.
Circuito en serie
A menudo el flujo de electrones (medido en amperes) en el sistema de tierra es similar al de un circuito en serie. Una de las leyes importantes aplicable a estos circuitos es que el flujo de corriente que circula en todas sus partes es constante debido a que sólo existe una trayectoria en él. Cuando se considera un sistema de tierra es primordial tener presenta la ley, pues la única trayectoria para el flujo de corriente es importante. No así la magnitud de la corriente de falla o el voltaje presente.
Un circuito en serie también tiene innumerables puntos de oposición. Primero, la carga se encuentra en serie con los conductores del circuito. Cada conexión, ya sea entre la carga y la fuente de alimentación, puede ser una posible fuente de oposición, especialmente si la conexión está floja o mal realizada. Los conductores ofrecen cierta resistencia, la cual incrementará la oposición al flujo de corriente. A su vez, ésta aumenta si por los conductores circula una corriente que ocupa toda su capacidad. Es decir, que estén sobrecargados. Así como cuando aumenta la temperatura del ambiente en el cual éstos se encuentran instalados.
La Ley de Ohm y el flujo de corriente en los sistemas de tierra
En un sistema de conexión a tierra existen por lo general muchos equipos y componentes conectados en serie. Si consideramos un circuito en serie podríamos tener dos resistores de 5 ohms, una conexión en el interruptor del tablero principal, otra en la barra de neutros (común) y algunas conexiones en los conductores del circuito. Si aplicamos la ley de Ohm la resistencia en serie total de los resistores de 5 ohms será una resistencia total de 10 ohms, y de acuerdo con la ley de Ohm circularán 12 amperes en este circuito.
Hasta ahora el sistema se encuentra en orden y todo funciona como es debido.
Nos enfrentamos a una falla si una de las uniones no se realizó correctamente y se produce un cortocircuito. En este caso, si suponemos que sólo uno de los dos resistores de 5 ohms está en corto y, por consiguiente, disminuye la oposición al flujo de corriente, nuestra corriente sería:
Es decir, existe una falla de baja resistencia.
Mediante la ley de Ohm encontramos que en este ejemplo circulan 24 amperes en el circuito, los cuales pueden considerarse como corriente de falla. Por consiguiente, el interruptor de circuito de 15 amperes se activará y superará la falla de alimentación en forma inmediata.
Por qué un cortocircuito no siempre activa al interruptor termomagnético
Ahora consideremos el mismo circuito y la otra falla adicional suponiendo que existen conexiones flojas entre dos puntos. Esto añadiría resistencias adicionales. En este caso habría dos conexiones de alta resistencia: una conexión floja en la barra común de 2 ohms y otra resistencia de 4 ohms en el punto de falla. La oposición total es ahora de 11 ohms en lugar de los 5 ohms del circuito anterior.
Esta vez el interruptor de circuito de 12 amperes no se activará y no aislará la falla de la alimentación. Ésta continuará existiendo por un tiempo, hasta que se produzca un accidente grave. En el punto de falla se generará calor y por consiguiente aumentará la resistencia en ese punto. Al crecer la oposición al flujo de corriente, disminuirá la cantidad de corriente que fluye en el circuito. Esta situación continuará hasta que se haya producido suficiente daño y probablemente cause el deterioro y destrucción del aislamiento del cable o se produzca un incendio.
Esa es la razón de por qué un cortocircuito no siempre activa al interruptor termomagnético del circuito. ¿Habías considerado esta situación? Platícame en los comentarios.
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