Contactores, seccionadores, interruptores, contactos de conexión/desconexión en general: La importancia de la “Categoría de Empleo”.
En los elementos de contacto tales como contactores, seccionadores, llaves, etc. que habilitan o interrumpen el suministro de energía eléctrica a un artefacto es imprescindible conocer la tensión y corriente máxima que soportan.
Es muy importante también conocer el tipo de carga a la que se le suministra energía y las características de las maniobras de conexión/desconexión que se realizarán.
Fácilmente se puede observar que la naturaleza de la conexión/desconexión de cargas resistivas es diferente de la conexión/desconexión de cargas inductivas, y que tampoco es lo mismo si la desconexión se realiza en estado de régimen de la carga inductiva o bien en forma brusca instantes después de la conexión.
Para simplificar la elección del elemento de conexión/desconexión en función de la carga, la norma europea IEC 947 (EN 60947) establece en diferentes apartados las “Categorías de Empleo”.
Las categorías de empleo se pueden clasificar en dos grandes grupos: Cargas de C.A. y Cargas de C.C.
Seguidamente se detallan las categorías de empleo más usuales para cargas. Recordar que In es “intensidad nominal” y Vn “tensión nominal”. Las categorías AC se aplican a cargas en corriente alterna y las categorías DC a cargas en corriente continua:
Categoría AC1:
- Para condiciones de servicio ligeras en corriente alterna
- Cargas resistivas o poco inductivas. Factor de potencia con cos ø ≥ 0,95
- Ocasionalmente puede aplicarse a condiciones de cierre y apertura de 1,5 In o 1,1 Vn
Ejemplos de utilización: calefacción, distribución
Categoría AC2:
- Para Motores asíncronos de anillo con condiciones de servicio de marcha a impulsos o frenado en contracorriente
- Cargas inductivas. Factor de potencia con 0,65 ≤ cos ø ≤ 0,95
- La conexión y desconexión se puede establecer en situaciones de hasta 2,5 In
Categoría AC3:
- Para motores tipo jaula de ardilla con intensidad de arranque de 5 In a 7 In
- Cargas inductivas. Factor de potencia con cos ø ≥ 0,35
- La desconexión debe realizarse a 1 In
- Ocasionalmente puede aplicarse a corrientes de cierre del orden de 8 In o 10 In
- Ocasionalmente puede aplicarse a corrientes de apertura del orden de 6 In a 8 In
Ejemplos de utilización: todos los motores de jaula habituales: ascensores, escaleras mecánicas, cintas transportadoras, elevadores de cangilones, compresores, bombas, trituradoras, climatizadores, etc.
Categoría AC4:
- Para motores tipo jaula de ardilla con intensidad de arranque de 5 In a 7 In con maniobras de arranque, frenado en contracorriente y marcha a impulsos
- La desconexión puede realizarse a 5 In
- Ocasionalmente puede aplicarse a corrientes de cierre del orden de 10 In o 12 In
- Ocasionalmente puede aplicarse a corrientes de apertura del orden de 8 In a 10 In
Ejemplos de utilización: máquinas de impresión, máquinas de trefilar, elevadores, equipos de la industria metalúrgica.
Categoría AC11:
Se aplica al control de cargas electromagnéticas en las que la potencia absorbida, cuando el electroimán está cerrado, es inferior a 72 VA. Ejemplo de utilización: control de bobina de contactores y relés.
Categoría AC12:
Mando de cargas óhmicas y de cargas estáticas aisladas por opto-acoplador
Categoría AC15:
Se aplica al control de cargas electromagnéticas en las que la potencia absorbida, cuando el electroimán está cerrado, es inferior a 72 VA. Ejemplo de utilización: control de bobina de contactores.
Categoría DC1:
Para cargas de corriente continua y cuya constante de tiempo R/L ≤1 ms.
Categoría DC2:
- Para motores de corriente continua tipo shunt
- En la conexión se puede verificar una corriente del orden de 2,5 In
- La desconexión se realiza a In con tensión entre bornas de sus polos del orden de 0,1 Vn
- La constante de tiempo R/L está en el orden de los 7,5 ms
- Ocasionalmente puede aplicarse a condiciones de cierre y apertura de 4 In o 1,1 Vn
Categoría DC3:
- Para arranque directo, a impulsos y frenado en contracorriente de motores de corriente continua tipo shunt
- En la conexión y en la desconexión se puede verificar una corriente del orden de 2,5 In
- La constante de tiempo R/L ≤ 2ms
- Ocasionalmente puede aplicarse a condiciones de cierre y apertura de 4 In o 1,1 Vn
El corte resulta difícil.
Categoría DC4:
- Para motores de corriente continua tipo shunt
- En la conexión se puede verificar una corriente del orden de 2,5 In
- La desconexión se realiza con el motor en régimen a In con tensión entre bornas de sus polos del orden de 0,3 Vn
- La constante de tiempo R/L está en el orden de los 10 ms
- Ocasionalmente puede aplicarse a condiciones de cierre y apertura de 4 In o 1,1 Vn
Categoría DC5:
- Para motores de corriente continua tipo serie
- En la conexión y en la desconexión se puede verificar una corriente del orden de 2,5 In
- La constante de tiempo R/L ≤ 7,5ms
- Ocasionalmente puede aplicarse a condiciones de cierre y apertura de 4 In o 1,1 Vn
El corte resulta brusco.
Categoría DC11 y DC 13:
Se aplica al control de cargas electromagnéticas en las que el tiempo empleado en alcanzar el 95% de la corriente en el régimen establecido (T = 0,95) es 6 veces superior a la potencia P absorbida por la carga (con P ≤ 50 W).
Ejemplo de utilización: control de bobina de contactores sin resistencia de economía.
Existe una gran variedad de categorías de empleo, las más usuales son las que se listaron más arriba.
Categoría DC23: Se aplica a cargas fuertemente inductivas (motores serie)
Al efecto práctico se analizará información técnica extraída de las hojas de datos de algunos productos de la marca STAHL.
Caso 1:
Switches de la Serie 8008 (se utilizan en las Control Stations de la familia 8040):
Switch de la Serie 8008 de STAHL
En esta serie hay un gran número de switches de 2 polos, 4 polos y 3 polos + contacto auxiliar. No obstante notar que sólo los switches cuya codificación empieza con 8008/2-6 poseen una categoría de empleo AC3. Los switches que empiezan con 8008/2-0 y 8008/2-1 son AC1 (aptos sólo para cargas poco inductivas). Notar que todos los switches soportan una tensión de 690 Vac y una corriente de 16 Amperes pero sólo los 8008/2-6 soportan a motores como carga.
Categorías de Empleo (Switching capacity) de los switches de la Serie 8008 de STAHL
Caso 2:
Tomacorrientes con seccionador de la Serie 8070 de STAHL.
Serie 8070 de STAHL. Tomacorriente con seccionador y Ficha para corrientes de hasta 16 Amperes en AC3
En esta serie los contactos principales son del tipo AC3 (también DC-1), no así los auxiliares que son AC15 (también AC-12 y DC-13). Los contactos auxiliares son un accesorio que se adquiere aparte del tomacorriente. Los contactos auxiliares normalmente se utilizan para dar una señal de estado a un sistema de control o de monitoreo.
Categorías de Empleo (Switching capacity) de los contactos de los tomacorrientes de la Serie 8570 de STAHL
Caso 3:
Elementos de contacto de la Serie 8082. Se utilizan para los pulsadores de las Control Stations de la familia 8040.
Elementos de contacto de la familia 8082 de STAHL
Estos contactos pueden permitir hasta una corriente máxima de 12 Amperes en AC-10 y de 6 Amperes en AC-15 (para una tensión de 230 Vac) o bien 4 Amperes en AC-15 (para una tensión de 400 Vac).
Categorías de Empleo (Switching capacity) de los contactos 8082 de STAHL
Caso 4:
Llave seccionadora STAHL Serie 8146-5-V11. En esta serie hay llaves (según modelo) capaces de conmutar corrientes máximas de 10 Amperes, 16 Amperes, 20 Amperes, 25 Amperes, 40 Amperes, y 63/80 Amperes.
Llaves seccionadoras de la familia 8146/5-V11 de STAHL
Las Llaves seccionadores STAHL que están en condiciones de seccionar 63/80 Amperes son las siguientes:
Llaves seccionadoras aptas para corrientes de hasta 63/80 Amperes
La hoja de datos da precisiones, en qué casos, para la misma llave, la corriente máxima podrá ser de 80 Amperes o de 63 Amperes.
Categorías de Empleo (Switching capacity) de los contactos de la llave seccionadora 8146/5-V11-_06 de STAHL
Notar que la llave podrá conducir una corriente de 80 Amperes en AC-3 para una tensión máxima de 500 Vac. Para una tensión de 690 Vac, la corriente máxima es de 63 Amperes, también en AC-3.
Para una categoría DC-23, la corriente también puede ser de 80 Amperes, pero para una tensión de apenas 60 Vdc. Si se quiere aumentar la tensión y mantener la corriente en 80 Amperes se puede conectar en serie los contactos: Si se conectan dos contactos en serie, la corriente puede llegar a 80 Amperes y una tensión de 120 Vdc en DC-23; si se conectan tres contactos en serie, la corriente puede llegar a 80 Amperes y usar una tensión de 220 Vdc en DC-23.
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