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