Cómo Funciona un Fusible

Este artículo proporciona una descripción general de algunos aspectos sutiles pero importantes de la funcionalidad y el diseño de los fusibles. Veremos entonces cómo funciona un fusible.

Un fusible es una forma simple y altamente efectiva de proteger un dispositivo de niveles peligrosos de corriente.

• La corriente que fluye a través de la resistencia no nula de un conductor conduce a la disipación de energía.
• El poder se disipa en forma de calor.
• El calor eleva la temperatura del conductor.

Si la combinación de la amplitud y la duración de la corriente son suficiente para elevar la temperatura por encima del punto de fusión del fusible, el fusible se convierte en un circuito abierto y el flujo de corriente cesa.

Cuando se quema un fusible, a menudo puedes escucharlo explotar con un sonido agudo, que sumerge tu hogar en la oscuridad repentina. Es una verdadera molestia cuando esto sucede a altas horas de la noche, pero la alternativa es mucho peor. Si no tuviéramos fusibles, las fallas eléctricas podrían iniciar incendios en nuestros hogares y quemarlos. Gracias a Dios, entonces, por estos diminutos protectores eléctricos que nos mantienen seguros.

Aunque la operación fundamental de un fusible no es complicada, hay puntos sutiles a tener en cuenta. El resto de este artículo te ayudará a comprender algunos detalles importantes relacionados con el comportamiento,el uso y como funciona un fusible.

¿Qué es un fusible?

Si tienes algo de conocimiento sobre la electricidad, sabrás que una corriente eléctrica es un flujo de electrones que transportan energía a través de un metal en un sistema llamado circuito.

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La electricidad que llega a nuestros hogares desde las centrales eléctricas viaja a voltajes increíblemente altos porque ayuda a ahorrar energía. Los transformadores en las subestaciones cercanas a los edificios, convierten la energía de alto voltaje en voltajes más bajos que los electrodomésticos de nuestros hogares puedan usar de manera segura.

Diferentes aparatos necesitan cantidades mayores o menores de energía eléctrica. Las cosas que se calientan (duchas eléctricas, tostadoras y estufas) necesitan grandes corrientes que suministran mucha energía a la vez, mientras que los equipos electrónicos (reproductores de CD, televisores, etc.) necesitan corrientes más pequeñas y usan menos energía. Todos estos aparatos asumen que la electricidad que ingresa a su hogar tiene un voltaje razonablemente constante.

Pero a veces el voltaje fluctúa debido a cambios repentinos en la forma en que se suministra energía desde la red. O puede suceder que alguien en una fábrica cercana enciende o apaga un aparato enorme con un potente motor eléctrico en su interior, lo que podría causar un aumento repentino o una caída en la alimentación en todo el circuito de tu hogar.

Un cambio muy breve en el voltaje se llama un pico. Un cambio más duradero se llama aumento repentino. Un pico o aumento repentino probablemente no afectará a otros aparatos grandes, pero podría dañar componentes pequeños en equipos electrónicos sensibles. Lo que necesitamos es algo que proteja a los componentes de los circuitos, de los picos en el voltaje, y eso es lo que hacen los fusibles.

¿Por qué necesitamos fusibles?

Por toda una variedad de razones impredecibles, los cables que se ejecutan en los aparatos eléctricos pueden encontrarse de repente cargando mucha más corriente de lo que deberían. Si no tuviéramos fusibles, esas altas corrientes podrían dañar nuestros televisores, radios, computadoras y bombillas, lo que podría ocasionar incendios e incluso poner vidas en peligro. El fusible protege los aparatos eléctricos al bloquear las corrientes que son más grandes de lo que deberían ser.

Cómo funciona un fusible.

Un fusible no se dispara directamente por la corriente, más bien, la corriente crea calor, y el calor dispara el fusible. Esta es en realidad una distinción bastante importante porque significa que la operación del fusible está influenciada por la temperatura ambiente y por las características temporales de la corriente.

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La clasificación de corriente especificada de un fusible es relevante solo para una temperatura ambiente específica (generalmente, o quizás siempre, 25 ° C) y, por lo tanto, necesitas ajustar tu selección de fusible si estás diseñando un dispositivo que funcionará al aire libre en, digamos la Antártida o el Valle de la Muerte.

Con respecto a las características temporales de la corriente que pasa a través del fusible, todos sabemos que el efecto del calor se acumula con el tiempo (tocar momentáneamente una sartén caliente no es nada comparado con levantarla y darse cuenta de que está caliente cuando está a medio camino entre la estufa, el horno y la mesa del comedor).

En consecuencia, la calificación actual de un fusible es una simplificación de su comportamiento real. No podemos esperar que un fusible responda a los transitorios de alta amplitud, porque la corta duración de la disipación de mayor potencia no aumenta la temperatura lo suficiente como para causar un disparo.

Como puedes ver, en tiempos cortos, las amplitudes transitorias deben ser mucho más altas que la corriente nominal. Por ejemplo, necesitas 3 amperios para disparar un fusible de 0.5 amperios cuando la duración de la condición de sobre – corriente es de solo 1 ms (milisegundo).

Cómo Funciona un Fusible.

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Conexión de los fusibles en serie.

No nos detendremos mucho en este punto porque es muy sencillo, pero vale la pena mencionarlo por si acaso te estás demorando en el diseño de un esquema, y no te das cuenta de que colocaste el fusible de tal manera que es, por ejemplo, en serie con solo uno de dos reguladores de voltaje. Un fusible no puede proteger nada que esté conectado en paralelo con él.

Diseño o montaje de Fusibles.

Si rompes un fusible de cartucho, esto es lo que encontrarás:

• Un cable conductor delgado en el medio, para transportar la corriente.
• Una carcasa de cerámica bastante gruesa y aislante. La cerámica está diseñada para proteger el equipo del calor y el fuego cuando fluye una corriente alta.

Probablemente sepas que los cables se calientan cuando la electricidad los atraviesa. Así es como funcionan las lámparas ordinarias, incandescentes. La electricidad fluye a través de un cable muy delgado llamado filamento que lo calienta tanto que emite luz. La misma idea está en el trabajo en una tostadora eléctrica.

Aquí, la electricidad fluye a través de una serie de cintas metálicas delgadas, que las calientan tanto que producen suficiente calor para cocinar el pan. Un fusible usa exactamente el mismo principio. Así es como funciona un fusible, es un pedazo delgado de cable diseñado para transportar una corriente eléctrica limitada. Si intentas pasar una corriente más alta a través del cable, se calentará tanto que se quema o se derrite. Cuando se derrite, rompe el circuito al que está instalado y detiene el flujo de la corriente.

Sin saber cómo funciona un fusible, colocamos muchos de estos en diferentes lugares de nuestros hogares. En algunos países, los fusibles están instalados en los enchufes de todos los aparatos que se conectan a una toma de corriente. Los diferentes dispositivos consumen diferentes cantidades de corriente, por lo que una tostadora eléctrica necesitará un fusible más alto que una luz eléctrica.

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Sería perfectamente razonable suponer que un fusible clasificado para 6 amperios, podría usarse en un circuito que podría necesitar 5 amperios de corriente de estado estable. Sin embargo, resulta que esto no es suficiente para considerarla una buena práctica de diseño. Y te explicaremos por qué.

Temperatura.

La clasificación de corriente de un fusible no es una especificación de alta precisión. Además, (como se explicó anteriormente) la temperatura de disparo real está influenciada por la temperatura ambiente. En consecuencia, para evitar el "disparo molesto", debes tener una brecha bastante generosa entre la corriente de estado estacionario esperada y la corriente nominal de tu fusible.

Por norma general, se sugiere una brecha de 25%, cuando las condiciones del medio ambiente son las idóneas. Por lo tanto, un fusible con una clasificación de 10 amperios se usaría solo si la corriente de estado estable del circuito se mantuviera por debajo de 7,5 amperios.

Tiempo.

Digamos que tu circuito incluye un componente delicado que seguramente se dañará si se somete a corrientes superiores a 1 amperio. El circuito nunca debe consumir más de 500 mA en condiciones normales, de modo que incluyes un fusible con una capacidad nominal de 900 mA. Esto es lo suficientemente alto para evitar disparos molestos y lo suficientemente bajo para garantizar que el componente delicado nunca vea 1 amperio.

Pero debes tener en cuenta también el tiempo de acumulación de energía. Ya hemos discutido el hecho de que el calor toma tiempo para acumularse. Existen casos en los que tendrás que esperar al menos cuatro horas para que el fusible se dispare cuando la corriente sea igual a la clasificación. Incluso al doble de la corriente nominal, el retraso es de al menos cinco segundos. La conclusión es que el componente delicado puede estar tostado mucho antes de que se dispare el fusible.

En estos casos, tendrás que repensar tu selección de fusibles o, implementar un método diferente para lidiar con las condiciones de sobre – corriente.

Valor nominal de voltaje.

Si ya tienes claro cómo funciona un fusible, sabrás que estos dispositivos están diseñados para tener una resistencia muy baja para que no interfieran indebidamente con los circuitos que están protegiendo. Esta baja resistencia significa que la caída de voltaje a través del fusible será muy pequeña. ¿Por qué, entonces, los fusibles tienen una tensión nominal?

Es cierto que los fusibles generan una pequeña tensión durante el funcionamiento normal, pero la clasificación de voltaje no es relevante para el funcionamiento normal. Más bien, la clasificación de voltaje te dice qué puede soportar el fusible después de que se haya disparado. Un fusible quemado es un circuito abierto, y si el voltaje a través de este circuito abierto es suficiente para provocar la formación de arco, no se puede confiar en el fusible.

Es una buena idea vigilar las clasificaciones de voltaje si estás utilizando pequeños fusibles de montaje en superficie, ten en cuenta lo delgado que es el elemento de fusión real.

Conclusión.

Hemos cubierto algunos detalles interesantes sobre cómo funciona un fusible y cómo incorporarlos de manera efectiva en nuestros diseños. Tomando en cuenta estas pequeñas recomendaciones, no tendrás problemas por disparo inadecuado o falta de protección en tu circuito. Esperamos te sirva nuestra información.