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🛡️ Protección contra sobrecorriente, acometidas y equipo de servicio

Sobrecarga, cortocircuito y falla a tierra no son lo mismo

Un dispositivo de protección contra sobrecorriente atiende tres fenómenos distintos. La sobrecarga es una corriente excesiva en un circuito por lo demás sano: daña por calentamiento lento y se atiende con la característica térmica. El cortocircuito es una corriente muy alta entre conductores activos y debe interrumpirse en milisegundos. La falla a tierra deriva corriente hacia partes que no deberían conducirla. Confundirlos lleva a elegir mal el dispositivo, y varias preguntas del examen se contestan solo con esta distinción.

Tres conceptos completan el cuadro: la capacidad interruptiva —la corriente de falla que el dispositivo puede cortar sin destruirse, que no es su corriente nominal—, la selectividad o coordinación entre dispositivos aguas arriba y aguas abajo, y las corrientes nominales estándar, que forman una serie fija; cuando el cálculo cae entre dos valores de la serie, el código indica cuándo se permite subir al inmediato superior y cuándo no.

Dónde se protege el conductor

La regla general es que el dispositivo va en el punto donde el conductor recibe su alimentación. Todo lo demás son excepciones delimitadas con cuidado: las reglas de derivación permiten conductores sin protección en su origen si son cortos, si su ampacidad guarda cierta proporción con la del alimentador o con el dispositivo aguas arriba, si terminan en un único dispositivo y si están protegidos contra daño físico. Los conductores de motor tienen régimen propio, y también los secundarios de transformador. La pregunta típica describe una derivación y pide decir si es admisible: se contesta comprobando las condiciones una por una, sin saltarse ninguna.

Acometidas y equipo de servicio

La acometida es la parte de la instalación con menos protección aguas arriba, y el código la trata con reglas propias: número de acometidas permitidas por edificio, altura y separación de los conductores aéreos respecto a techos, ventanas y superficies transitables, ubicación del medio de desconexión lo más cerca posible del punto de entrada, número máximo de maniobras para desconectar todo el servicio, y obligación de que el desconectador indique con claridad si está abierto o cerrado. Para vivienda unifamiliar el código fija además una capacidad mínima de servicio.

En el equipo de servicio se produce la única unión permitida entre el conductor puesto a tierra y el sistema de puesta a tierra: aguas abajo, neutro y tierra van separados. Es la frontera conceptual más importante de toda la instalación y reaparece en el tema de puesta a tierra.

Protección de personas y de la propiedad: GFCI, AFCI y SPD

El interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI) protege personas: actúa con corrientes de fuga muy pequeñas y se exige en zonas húmedas, exteriores, cocinas, baños, garajes, sótanos no acabados y proximidades de fregaderos, con la lista ampliándose en cada edición. El interruptor de falla de arco (AFCI) protege la propiedad frente a incendios de origen eléctrico y se exige en circuitos de áreas habitables de vivienda. El dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) se ha vuelto exigible en servicios de vivienda, y en Puerto Rico tiene un valor práctico evidente por la frecuencia de tormentas eléctricas y de maniobras en la red de distribución.

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Preguntas de muestra (35)

1. ¿Qué distingue una sobrecarga de un cortocircuito en un circuito eléctrico?

  1. La sobrecarga afecta a los motores y el cortocircuito solo al alumbrado del inmueble
  2. La sobrecarga es corriente excesiva en un circuito sano y el cortocircuito una falla entre activos del sistema
  3. La sobrecarga se produce en corriente alterna y el cortocircuito en corriente continua
  4. La sobrecarga la detecta el dispositivo diferencial y el cortocircuito el interruptor térmico del tablero

El art. 100 define la sobrecarga como operación por encima de la capacidad nominal en un circuito sin falla, y el cortocircuito como contacto entre conductores activos.

2. ¿Qué caracteriza a una falla a tierra?

  1. Una interrupción del conductor de puesta a tierra de equipo del circuito ramal alimentado
  2. Una conexión no intencional entre un conductor activo y una parte puesta a tierra
  3. Una corriente que circula por el electrodo en condiciones normales de servicio
  4. Una diferencia de potencial entre dos electrodos enterrados del mismo sistema

El art. 100 describe la falla a tierra como conexión conductora no intencional entre un conductor no puesto a tierra y una parte normalmente no portadora de corriente.

3. ¿Qué protege un dispositivo de sobrecorriente?

  1. Al equipo frente a las sobretensiones de origen atmosférico
  2. A las personas frente al contacto directo con partes energizadas del circuito
  3. Al conductor y al equipo frente a corrientes superiores a las admisibles
  4. Al circuito frente a las caídas de tensión en régimen permanente

El art. 240.1 explica que la protección contra sobrecorriente busca abrir el circuito antes de que conductores o aislamientos superen su límite térmico o mecánico.

4. ¿Qué expresa la capacidad interruptiva de un dispositivo?

  1. La corriente máxima que puede cortar a su tensión nominal sin destruirse
  2. La corriente máxima que puede transportar de forma continua sin calentarse
  3. El tiempo que tarda en abrir cuando circula su corriente nominal
  4. La tensión máxima que soporta entre sus bornes con el circuito abierto

El art. 100 define la capacidad interruptiva por la corriente que el dispositivo puede interrumpir en condiciones de ensayo; no coincide con su corriente nominal.

5. ¿Qué ocurre si se instala un dispositivo con capacidad interruptiva inferior a la corriente de falla disponible?

  1. Puede destruirse al intentar cortar la falla, sin llegar a despejarla
  2. Dispara antes de tiempo con la carga normal del circuito conectado
  3. Aumenta la caída de tensión del circuito que protege en régimen permanente
  4. Pierde la coordinación con los dispositivos instalados aguas abajo

El art. 110.9 exige capacidad interruptiva suficiente para la corriente de falla disponible; por debajo de ese valor el dispositivo puede fallar violentamente.

6. ¿Qué son las corrientes nominales estándar de los dispositivos de sobrecorriente?

  1. Los valores que resultan de multiplicar la ampacidad por el factor de carga
  2. Los valores comerciales que cada fabricante decide ofrecer en su catálogo
  3. Los valores que la autoridad competente aprueba para cada obra concreta
  4. Una serie de valores normalizados que el código enumera para su selección y su ajuste

El art. 240.6 enumera las corrientes nominales estándar de fusibles e interruptores automáticos, y esa serie condiciona el redondeo del cálculo de protección.

7. ¿Cuándo permite el código elegir el valor estándar inmediatamente superior a la ampacidad?

  1. Solo en circuitos que alimentan motores de más de cinco caballos de fuerza
  2. Siempre, porque el dispositivo puede ser mayor que la ampacidad del conductor que protege
  3. Nunca, la protección debe ser igual o inferior a la ampacidad del conductor
  4. Cuando la ampacidad no coincide con un valor estándar y se cumplen sus condiciones

El art. 240.4(B) admite subir al valor estándar inmediato superior si el circuito no alimenta receptáculos múltiples y la corriente no supera el límite que fija.

8. ¿Qué condición impide subir al valor estándar inmediato superior?

  1. Que la temperatura ambiente supere la de referencia de las tablas
  2. Que el conductor sea de aluminio en lugar de cobre en ese tramo
  3. Que el circuito alimente varias salidas de receptáculo de uso general
  4. Que el circuito discurra por una canalización enterrada bajo el terreno

El art. 240.4(B) excluye del ajuste al alza los circuitos que alimentan receptáculos múltiples y los que superan el valor de corriente que el propio artículo señala.

9. ¿Qué regla especial rige la protección de los conductores de calibre pequeño?

  1. La prohibición de emplearlos en circuitos ramales de más de una salida
  2. La obligación de instalar dos dispositivos en serie por cada circuito ramal del inmueble
  3. Un tope de protección por calibre, cualquiera que sea la ampacidad calculada
  4. La exigencia de duplicar su sección cuando alimentan cargas continuas

El art. 240.4(D) fija topes de protección para los calibres pequeños con independencia del resultado del cálculo de ampacidad, salvo las excepciones que enumera.

10. ¿Dónde debe instalarse, como regla general, el dispositivo que protege un conductor?

  1. En el extremo del conductor, junto al equipo que alimenta
  2. En el punto donde el conductor recibe su alimentación
  3. En el punto medio del recorrido del conductor protegido
  4. En el tablero más próximo a la entrada del edificio servido

El art. 240.21 sitúa la protección en el punto donde el conductor recibe su alimentación, y todo lo demás son excepciones delimitadas de derivación.

11. ¿Qué condiciones caracterizan a una derivación admisible sin protección en su origen?

  1. Alimentación desde un dispositivo de falla a tierra de personas
  2. Calibre idéntico al del alimentador y longitud libre a lo largo del recorrido instalado
  3. Instalación en canalización metálica y conexión a un electrodo propio
  4. Longitud limitada, ampacidad proporcionada, terminación única y protección física del tramo

El art. 240.21(B) condiciona las derivaciones a longitud máxima, proporción de ampacidad respecto del alimentador, terminación en un único dispositivo y protección física.

12. ¿Qué debe comprobarse en una derivación de longitud corta sin protección propia?

  1. Que termine en dos dispositivos distintos para repartir la corriente
  2. Que su calibre sea igual al del alimentador del que se deriva el circuito alimentador
  3. Que su ampacidad guarde la proporción exigida con el dispositivo aguas arriba
  4. Que discurra por el exterior del edificio para facilitar su inspección

El art. 240.21(B)(1) exige una proporción mínima entre la ampacidad de la derivación y la corriente del dispositivo aguas arriba, además del límite de longitud.

13. ¿En qué debe terminar un conductor de derivación acogido a las reglas del código?

  1. En una caja de empalme accesible desde el nivel del piso
  2. En un tablero con al menos seis dispositivos de protección
  3. En un único dispositivo de sobrecorriente que limite su corriente corriente de forma efectiva
  4. En un medio de desconexión sin protección contra sobrecorriente propia del tramo

El art. 240.21(B) exige que la derivación termine en un solo dispositivo de sobrecorriente cuya corriente nominal limite la del conductor derivado.

14. ¿Qué particularidad tiene la protección de los conductores del secundario de un transformador?

  1. No requiere protección alguna por tratarse de un sistema derivado del edificio
  2. Se protege siempre con un dispositivo idéntico al del primario
  3. Se rige por reglas propias que consideran la protección del primario
  4. Se protege con un dispositivo de falla a tierra de personas

El art. 240.21(C) y el art. 450.3 regulan la protección de los conductores secundarios teniendo en cuenta el dispositivo del primario y la relación de transformación.

15. ¿Por qué los conductores de un circuito de motor siguen reglas propias de protección?

  1. Porque el conductor de un motor no puede protegerse en su origen
  2. Porque su ampacidad es siempre inferior a la corriente de plena carga del motor
  3. Porque el motor no admite protección contra sobrecarga de ningún tipo
  4. Porque la protección de cortocircuito debe permitir el arranque del motor

El art. 430 separa la protección contra sobrecarga de la de cortocircuito precisamente porque la segunda debe soportar la corriente de arranque sin actuar.

16. ¿Qué diferencia esencial hay entre un fusible y un interruptor automático?

  1. El fusible protege contra sobrecarga y el interruptor contra cortocircuito
  2. El fusible se destruye al operar y el interruptor puede reponerse
  3. El fusible se usa en vivienda y el interruptor en instalaciones industriales
  4. El fusible no tiene capacidad interruptiva declarada y el interruptor sí

El art. 100 describe el interruptor automático como dispositivo capaz de abrir y reponerse sin daño, mientras que el fusible actúa fundiendo su elemento.

17. ¿Qué representa la curva característica de un dispositivo de protección?

  1. La caída de tensión que produce en función de la carga conectada
  2. La corriente nominal en función de la temperatura ambiente del local
  3. El tiempo de actuación en función de la corriente que lo atraviesa
  4. La capacidad interruptiva en función de la tensión del sistema

La curva relaciona corriente y tiempo de actuación, y es la herramienta que permite comprobar la coordinación entre dispositivos en serie del art. 240.12.

18. ¿Qué se busca con la coordinación selectiva entre dispositivos?

  1. Que disparen simultáneamente todos los dispositivos del circuito
  2. Que dispare solo el dispositivo más próximo a la falla que se ha producido
  3. Que ningún dispositivo dispare hasta que la falla se despeje sola
  4. Que el dispositivo principal actúe antes que los derivados

La coordinación selectiva persigue que la falla la despeje el dispositivo aguas abajo más próximo, dejando el resto de la instalación en servicio.

19. ¿Dónde exige el código coordinación selectiva de forma expresa?

  1. En determinados sistemas de emergencia y circuitos críticos que enumera
  2. En todas las instalaciones de vivienda unifamiliar de la isla y de sus anexos
  3. En cualquier circuito ramal que alimente más de seis salidas
  4. En los circuitos protegidos por dispositivos de falla de arco

Los artículos de sistemas de emergencia y de instalaciones sanitarias exigen coordinación selectiva, para que una falla derivada no deje sin servicio a todo el sistema.

20. ¿Cómo se protege un conjunto de conductores en paralelo?

  1. Sin dispositivo, porque el reparto de corriente evita la sobrecarga del conjunto
  2. Con un dispositivo independiente por cada conductor del conjunto
  3. Con dos dispositivos en serie en el origen del conjunto instalado
  4. Con un único dispositivo dimensionado para la ampacidad del conjunto

El art. 240.8 y el art. 310.10(G) tratan el conjunto en paralelo como un solo conductor de ampacidad equivalente, protegido por un único dispositivo.

21. ¿Admite el código conectar dos dispositivos de sobrecorriente en paralelo?

  1. Sí, si se instalan en el mismo tablero y a la misma temperatura
  2. Sí, siempre que ambos tengan la misma corriente nominal declarada
  3. No, salvo que se trate de un conjunto ensamblado y ensayado de fábrica
  4. No, en ningún caso y bajo ninguna condición prevista por el código eléctrico vigente

El art. 240.8 prohíbe conectar en paralelo fusibles o interruptores salvo que formen un conjunto ensamblado y ensayado por el fabricante para ese uso.

22. ¿Puede instalarse un dispositivo de sobrecorriente en el conductor puesto a tierra?

  1. Sí, si el dispositivo es de acción retardada respecto de los de fase
  2. Sí, en cualquier caso, para proteger también el conductor de retorno
  3. No, en ningún caso, porque el neutro nunca puede interrumpirse
  4. Solo si abre simultáneamente todos los conductores del circuito

El art. 240.22 prohíbe interrumpir el conductor puesto a tierra salvo que el dispositivo abra simultáneamente todos los conductores del circuito.

23. ¿Dónde prohíbe el código instalar dispositivos de sobrecorriente en una vivienda?

  1. En cocinas y comedores por la presencia de artefactos de gran consumo
  2. En cuartos de baño y en las proximidades de material fácilmente combustible del inmueble servido
  3. En pasillos por la circulación permanente de los ocupantes del inmueble durante el día
  4. En garajes anexos por la presencia de vehículos y combustible

El art. 240.24(D) y (E) prohíben situar los dispositivos cerca de material fácilmente combustible y, en vivienda, dentro de los cuartos de baño.

24. ¿A quién deben resultar fácilmente accesibles los dispositivos de sobrecorriente?

  1. A cada ocupante del inmueble, con las excepciones que el código admite
  2. Únicamente al personal de la empresa que presta el servicio eléctrico
  3. Únicamente al perito electricista que ejecutó y certificó la obra
  4. Al administrador del edificio, que custodia la llave del cuarto técnico

El art. 240.24(B) exige accesibilidad fácil para cada ocupante, salvo las excepciones previstas para edificios con supervisión continua de mantenimiento.

25. ¿Qué exige el código respecto del entorno de los dispositivos de sobrecorriente?

  1. Que se instalen siempre dentro de un armario cerrado con llave por el propietario
  2. Que no queden expuestos a daño físico ni a humedad que los deteriore con el paso del tiempo
  3. Que se sitúen a menos de un metro del medidor de la empresa
  4. Que se protejan con una malla metálica conectada a tierra

El art. 240.24(C) obliga a que los dispositivos no queden expuestos a daño físico, y el art. 110.11 añade la consideración del ambiente donde se instalan.

26. ¿Qué debe indicar el marcado de un interruptor automático?

  1. La fecha de fabricación y el número de serie del producto
  2. Su corriente nominal, su tensión y su capacidad interruptiva
  3. El nombre del circuito al que sirve dentro del inmueble
  4. El par de apriete de sus terminales expresado en newton metro

El art. 240.83 exige que el interruptor lleve marcada su corriente nominal de forma visible tras la instalación, junto con tensión y capacidad interruptiva.

27. ¿Cuándo puede usarse un interruptor automático para maniobrar cargas de alumbrado con regularidad?

  1. Nunca, porque la maniobra frecuente degrada su capacidad interruptiva
  2. Siempre, porque cualquier interruptor automático admite maniobras frecuentes
  3. Cuando está marcado como apto para esa función de maniobra
  4. Solo cuando el circuito no supera los quince amperios nominales

El art. 240.83(D) condiciona el uso del interruptor automático como interruptor de maniobra al marcado que lo identifica para esa aplicación.

28. ¿Qué ventaja aporta un fusible de acción retardada en un circuito de motor?

  1. Elimina la necesidad de un medio de desconexión junto al motor
  2. Reduce la corriente de arranque del motor durante la puesta en marcha
  3. Sustituye a la protección contra sobrecarga del circuito de motor
  4. Soporta la corriente de arranque sin fundirse y corta la falla franca

El fusible de acción retardada tolera la punta de arranque y actúa con rapidez ante el cortocircuito, comportamiento que el art. 430.52 aprovecha.

29. ¿Qué distingue la protección contra falla a tierra de equipo de la protección de personas?

  1. Protege a las personas con umbrales de miliamperios como el diferencial
  2. Protege la instalación con umbrales mucho mayores que los de personas
  3. Actúa únicamente en circuitos ramales de vivienda unifamiliar
  4. Sustituye al conductor de puesta a tierra de equipo del circuito

El art. 230.95 exige protección contra falla a tierra de equipo en servicios grandes, con umbrales muy superiores a los del dispositivo que protege personas.

30. ¿Qué caracteriza al dispositivo de protección por falla a tierra de personas?

  1. Actúa con corrientes de fuga muy pequeñas, del orden de miliamperios de fuga
  2. Actúa cuando la corriente supera la nominal del circuito ramal protegido
  3. Actúa cuando la tensión de contacto supera los cincuenta voltios
  4. Actúa cuando se detecta un arco eléctrico en el alambrado del circuito

El dispositivo de protección de personas compara ida y retorno y actúa ante diferencias muy pequeñas, muy por debajo de la corriente nominal del circuito.

31. ¿Qué criterio sigue el código para exigir protección por falla a tierra de personas?

  1. La presencia de humedad o de contacto con tierra en el lugar de uso
  2. La potencia del artefacto que se conectará en esa salida
  3. El material del que está hecha la canalización del circuito
  4. La antigüedad de la instalación eléctrica del inmueble servido desde su construcción

El art. 210.8 enumera ubicaciones caracterizadas por humedad o contacto con tierra, condiciones que agravan las consecuencias de una fuga a través del cuerpo.

32. ¿Qué detecta un dispositivo de protección contra falla de arco?

  1. El desequilibrio entre las corrientes de las fases del sistema
  2. La corriente de fuga hacia tierra a través del cuerpo humano
  3. La sobretensión transitoria de origen atmosférico en la red
  4. La firma eléctrica característica de un arco en el alambrado

El art. 210.12 exige protección contra falla de arco en los circuitos que enumera; el dispositivo reconoce la firma del arco y desconecta antes de que inicie un incendio.

33. ¿Qué protege cada uno de los dos dispositivos especiales del circuito ramal?

  1. Uno protege el conductor y el otro el aislamiento del mismo circuito
  2. Ambos protegen personas, pero uno actúa más rápido que el otro
  3. Uno protege personas frente al choque y el otro la propiedad frente al incendio
  4. Ambos protegen la propiedad, uno frente al fuego y otro frente al agua de lluvia

El dispositivo del art. 210.8 protege personas frente al choque eléctrico y el del art. 210.12 protege la propiedad frente a incendios de origen eléctrico.

34. ¿Qué función cumple un dispositivo de protección contra sobretensiones en una vivienda?

  1. Limita los transitorios desviando la corriente asociada hacia la tierra
  2. Corta el suministro cuando la tensión de red supera su valor nominal
  3. Estabiliza la tensión cuando la red presenta variaciones lentas
  4. Impide el paso de corriente cuando falla el conductor puesto a tierra del circuito

El art. 242 regula estos dispositivos, que limitan las sobretensiones transitorias; en la isla su valor práctico es alto por la frecuencia de tormentas eléctricas.

35. ¿Dónde se instala habitualmente el dispositivo de protección contra sobretensiones de una vivienda?

  1. En la acometida aérea, entre el poste y la fachada del inmueble
  2. En el extremo del circuito, junto al equipo electrónico protegido
  3. En el electrodo de puesta a tierra enterrado junto al edificio
  4. En el equipo de servicio o en el tablero principal del inmueble servido

El art. 230.67 exige el dispositivo en el equipo de servicio de las viviendas, donde protege toda la instalación aguas abajo frente a los transitorios de la red.

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