Primer Etapa

El fusible foi l'últimu dispositivu de proteición usáu nos sistemes llétricos dende hai más de 240 años, que'l so desenvolvimientu puede estremase pal so estudiu en siete etapes. La hestoria de los fusibles y la primer etapa del so desenvolvimientu empieza nel añu 1774, momentu nel cual publicar los resultaos de la estensa investigación llevada a cabu por Narne. Estos esperimentos consistíen nel estudiu del efeutu de la lletricidá sobre les plantes, animales y voluntarios humanos, pa lo cual producíense corrientes elevaes por aciu descargues de condensadores (botelles de vidriu recubiertes internamente y externamente con plaques metáliques), protexendo a los elementos con un conductor de baxa seición. Darréu, fueron apaeciendo artículos describiendo munchos esperimentos y esplicando delles aplicaciones desaxeradamente simples, como por casu: la proteición de sistemes telegráficos, llegaron a la década de 1880.

Tien De recordase que nesos momentos trabayábase solamente en corriente continua, polo qu'amás de la fusión tenía de producise la rápida separación de los electrodos con cuenta d'apagar el arcu llétricu. Los primeros diseños de fusibles yeren de tipu abiertu, polo que l'elementu conductor, cuando fundía yera espulsáu en forma de gotes, con mayor o menos violencia según la enerxía de corriente que la fundía. El riesgu de quema y de dañu personal yera bien eleváu, colo que s'empezó a introducir al elementu fusible en tubos de vidrios con dambos estremos abiertos, menguando los riesgos citaos, ensin anulalos totalmente. Esti tipu de fusible, non podíen tapase los estremos del tubu, una y bones la resultancia cuando operaba en corrientes altes, yera la so esplosión.

Nel añu 1880, más precisamente'l 4 de mayu, Edison presenta la primer patente sobre fusibles, col númberu 227226, que tien llugar n'Estaos Xuníos, na cual indícase que'l fusible ye'l elementu débil del circuitu, una y bones la presencia de sobrecorrientes peligroses pal circuitu facer fundise y cortar la circulación de corriente. Nesi momentu, la principal aplicación yera na proteición de les costoses llámpares llétriques, que s'estropiaba pola sobrecorriente y les sobretensiones que se xeneraben na probeza de los reguladores de tensión usaos nesa dómina. El primer fusible zarráu foi patentáu por W. M. Mordey n'Inglaterra nel añu 1890.

Siguiendo a les primeres patentes, pueden atopase infinidá de diseños introduciendo idees por demás atélites, munches d'elles na direición de dexar que'l fusible fuera reusable, esto ye, nun tuviera de refugar se dempués d'operar.

Yá nesi momentu entendióse qu'unes de les claves d'usu del fusible aniciaba na so elevada confiabilidad, elementu que se ve seriamente perxudicáu colos agregaos necesarios pa dexar que'l fusible fuera re-usable. De tiempu en tiempu, entá na actualidá, surden idees nueves p'algamar esi oxetivu, pero'l so aplicabilidad ye baxa o nula, polo cual, l'elementu fusible sigue siendo descartable o d'una sola operación.

Segunda etapa

Puede considerase que la segunda etapa empieza nel añu 1906, cola publicación del llibru del investigador alemán Meyer, na cual preséntase un analís del procesu de fusión, muncho más científicu que nos artículos previos. Mientres esta etapa, los investigadores dedicaron los sos esfuercios principalmente a la predicción de la rellación ente'l material y dimensiones d'elementu fusible col tiempu tardáu pol mesmu n'algamar la fusión. Empezar a entender el comportamientu térmicu del fusible, la conducción axial y radial, l'efeutu de los terminales, etc. Nesi momentu definió'l principal parámetru de trabayu del fusible pa esa dómina, la corriente mínima de fusión. Nesa publicación preséntase la denomada constante de Meyer, valor que dexa determinar el tiempu de fusión d'un fusible pola densidá de corriente que la traviesa y en función del material emplegáu, so condiciones adiabáticas (ensin intercambiu de calor). En forma analítica, la constante de Meyer ye'l valor de la integral de la densidá de corriente elevada al cuadráu, que almacena nel elementu una cantidá de calor abondo pa provocar la fusión, integral que recibió'l nome d'enerxía específica.

La idea nesa etapa de desenvolvimientu, yera en que si l'elementu algamaba la fusión, eventualmente atayaría la sobrecorriente. Al poco tiempu reconocióse que cumplir col primer requisitu non siempres significaba'l cumplimientu del segundu. Nesa etapa, les enerxíes lliberaes polos sistemes llétricos en casos de falles empezaron a superar a la capacidá del fusible pa la so interrupción, polo qu'empezó a ser común la esplosión del fusible. El baxu nivel de conocencies del momentu sobre'l procesu d'interrupción, nun dexaba reconocer onde aniciaba'l problema. Yera normal atopar nos manuales d'instrucciones sobre'l manexu de fusibles, indicaciones que güei paecen risibles, como que

el operario tenía d'averase al fusible de banda p'amenorgar el perfil espuestu a la esplosión, col brazu esquierdu cubiertu con una manga de cueru, que tenía de movese escontra riba hasta cubrir los güeyos y recién operar cola mano derecha enguantada", o que "el operario solo puede operar fusibles cuando ta acompañáu por otru trabayador.

Nesta etapa del desenvolvimientu, los sistemes llétricos empezaron a migrar de corriente continua a corriente alterna, polo que se constrúin llinies de distribución de llargor importante y empiézase a alzar la tensión de trabayu, yá teniéndose sistemes con delles decenes de kV. Nesi altor de desenvolvimientu disponíase fusibles abiertos, capaces de funcionar dende unos pocos voltios hasta los 70 kV, recibiendo'l nome de fusible d'espulsión, teniendo bien poca capacidá d'interrupción de corriente.

Los dispositivos d'alta tensión instalar en llugares solitarios y en puntos elevaos del poste, p'amenorgar el riesgu de dañu polos elementos espulsaos. Esto significaba que solo podía emplegase fusibles neses tensiones pa corrientes bien baxes quedando apostraos a los sistemes de distribución de baxa potencia y rurales.

Pa la proteición y operación d'estos sistemes de mayor tensión, esistíen interruptores basaos na estinción n'aceite, naciendo la idea d'emplegar una combinación de interruptor n'aceite y fusible, denomináu fusible líquidu o d'aceite. L'elementu fusible, tensionado por un resorte, atópase dientro que'l fusible debilitar pola temperatura alcanzao, el resorte cortar y mueve, allargando l'arcu llétricu que s'apaga n'aceite. Esti dispositivu, n'usu mientres dellos años, dexaba potencies d'interrupción enforma mayores que les d'espulsión.

La gran variedá de diseños disponibles comercialmente y les diferencies nos criterios de diseñu y aplicación, conducieron a la necesidá de normalizar, momentu nel cual empiézase a trabayar nes normal específiques con cuenta de poder garantizar uniformidá y intercambiabilidad ente fabricantes. Apruébense normes sobre fusibles en Norteamérica, Alemaña ya Inglaterra, que yeren los países que lideraben el desenvolvimientu.

Esploróse la idea d'asitiar l'elementu fusible somorguiáu en material de rellenu, probándose coles siguientes sustancies: tiza, mármol, lladriyu molíu, arena, mica, carborudurm y amiantu, ensin algamar resultaos concluyentes.

Tercer etapa

La tercer etapa considérase que s'empecipia cola nacencia del dispositivu denomináu Fusible de potencia o fusible con material esterior con rellenu, que foi introducíu por investigadores alemanes mientres la década de 1940. Mientres esa etapa, efeutuáronse estensos estudios sobre'l fenómenu d'estinción del arcu llétricu y la influyencia del rellenu, determinando que'l meyor elementu estintor yera ya inda lo ye güei, el sable de cuarzu. La idea del emplegu del sable de cuarzu naz del so yá espublizáu usu pal apagáu de quemes.

Cuarta etapa

De siguío presentóse la cuarta etapa denomada la yera escura del fusible, que foi'l periodu nel cual desencadenóse la Segunda Guerra Mundial. Nesta etapa, producióse una rápida medría de les enerxíes de falla de los yá importantes sistemes llétricos, que superó en bien curtiu tiempu a los desarrollos pendientes a suministrar al fusible la capacidá de rotura para remanares. Amás, contemporáneamente introducióse'l interruptor automáticu magnetu térmicu, que como competidor amenació seriamente, al nesi momentu atrasáu fusible. Esta situación caltener hasta aproximao l'añu 1945, esto ye, hasta finales de la segunda guerra mundial, momentu nel qu'empezaron a apaecer nuevos y atélites diseños de fusibles, con una importante variedá en distintos tipos y aplicaciones.

Quinta etapa

La introducción d'innovaciones importantes p'ameyorar el comportamientu del fusible marcó l'entamu de la quinta etapa. Tales innovaciones son, fundamentalmente: l'agregáu del denomináu efeutu , usu d'elementu fusible con amenorgamientos de seición distribuyíes, usu de material estintor como rellenu, etcétera. Tales carauterístiques punxeron nuevamente al fusible nuevamente en condiciones de competir col recién llegáu interruptor magnetotérmico, superándolo'l fusible no que se refier a capacidá de rotura y fiabilidá. El fusible d'elevada capacidá d'interrupción, algamó niveles de tensión del orde de los 60 kV, colo que s'introdució nel campu nel qu'hasta esi momentu yera cuasi esclusivu pa los interruptores. Dende esi momentu y hasta l'actualidá, el fusible ye'l dispositivu con mayor capacidá volumétrica nel manexu d'enerxía de falles, lo que se llogra cola rápida intervención, fenómenos que se denominen llimitación, que significa que'l fusible anula la corriente ensin esperar el so pasu natural por cero.

Esti periodu coincidió cola gran espansión mundial que lu siguió a la fin de la guerra, creciendo'l tamañu y la demanda de los sistemes llétricos, dando llugar a la nacencia de grandes empreses fabricantes de fusibles, fundamentalmente n'Europa y Norteamérica.

Sesta etapa

La sesta etapa aniciar cola introducción del semiconductor d'estáu sólidu, que tuvo llugar nos empiezos de la década del 1950, magar los semiconductores con potencies apocayá importantes vieron la lluz mientres la década de 1970. Los semiconductores de potencia tienen carauterística d'operación totalmente distintes a los sistemes llétricos. Basada tal diferencia, fundamentalmente, na so elevada densidá d'enerxía so condiciones de funcionamientu nominal y la so amenorgada capacidá térmica. N'otres pallabres, los semiconductores de potencia, remanaben elevaos valores d'enerxía en bien pequeñu volume, pero teníen bien baxa capacidá pa soportar sobrecorrientes del tipu curtiu-circuitu. Estes carauterístiques riquíen d'un nuevu tipu de dispositivos proteutores.

El fusible resulta bien cimeru a los restantes dispositivos proteutores pa esta xera, función qu'inda güei sigue liderando. L'adaptación del fusible tradicional, pa cumplir con esta nueva función nun foi rápido llograda, yá que primeramente los fabricantes pre-esistentes de fusibles nun fueron capaces de desenvolver el fusible fayadizu. Ante esta dificultá, les fábriques de semiconductores de potencia crearon les sos propies divisiones de desenvolvimientu de fusibles específicos pa los sos semiconductores. Sicasí, nun curtiu espaciu de tiempu los fabricantes de fusibles pudieron entender los requerimientos del semiconductor, harmonizando parámetros y carauterístiques, faciéndose cargu de la fabricación de los mesmos. Les fábriques de fusibles pertenecientes a los fabricantes de semiconductores fueron amodo sumiendo, al haber tomando nuevamente los espertos el negociu nes sos manes.

Dende esi momentu, hasta aproximao la década del 1990, la velocidá del desenvolvimientu de fusibles amenorgar en gran midida, fundamentalmente por cuenta de la fuerte posición d'estos dispositivos nos sistemes llétricos. Nesi periodu, nun se produció nenguna innovación escepcional nel desenvolvimientu de los fusibles, salvo l'habilidá de realizar estudios analíticos munchos más precisos emplegando'l poder de los ordenadores y téuniques d'analises tales como les d'Elementos finitos, Diferencies finitas, Transmission Line Network, etcétera. Tales estudios analíticos, dexaron entender meyor el funcionamientu y facilitaron la optimización de les dimensiones y materiales emplegaos nos dispositivos. Amás nun tien d'escaecer se la política comercial por demás agresiva y munches vegaes con poco fundamentu téunicu de los fabricantes de interruptores termu-magnéticos de baxa tensión, que son presentaos como la panacea de los dispositivos de proteición.

Séptima etapa

Na década del 1990 empecípiase la séptima etapa de desenvolvimientu de fusibles, que puede considerase como xenerada pol denomináu Fusible Delgado. Unu de los campos d'aplicación más difícil del fusibles ye pa corrientes nominales baxes, del orde dende les fracciones de amperes hasta non más de 10 A. Pa operar afechiscamente con estes corrientes nominales, l'elementu fusible tien de tener dimensiones tan pequeñes, que lo vuelven inmanejable nel armáu, dende'l puntu de vista mecánicu. Apaez asina'l denomináu Fusible en Sustratu, que consiste nel material conductor depositáu sobre una placa d'aislante, similar a los circuitos impresos llargamente desenvueltos pal armáu de los dispositivos electrónicos. Empléguense delles téuniques de deposición del material conductor, como ye la fotográfica y ataque por ácidu emplegada nos circuitos impresos, deposición en vacíu usada nes platiaos de materiales non conductores, mázcara permeable aplicada nel etiquetáu, etc. Como sustratu utilízase alúmina, ailicio, mica, etc. Na actualidá atópase en desarrollos fusibles de dimensiones entá menores, denominaos fusibles litográficos, yá que se llogren pol conocíu métodu d'offset, emplegando sustratu bien delgáu y flexible. La necesidá de fusibles de baxu tamañu ye cada vez mayor, pola miniaturización de la electrónica, pudiendo afirmar que cada equipu electrónicu modernu tien na actualidá unu o más fusibles, como por casu los teléfonos móviles, les cámares fotográfiques dixitales, filmadoras, etc. Otru campu de bien altu desenvolvimientu actual fusible pa automotores, debíu al agregáu cada vez mayor d'electrónica y lletricidá nel automóvil. Ésti, totalmente llétricu o a cencielles híbridu, contién bien de circuitos llétricos y collos un gran númberu de fusibles. El próximu desenvolvimientu que s'espera de fusibles, que daría llugar a la próxima etapa, ye l'agregáu de capacidá o habilidá de toma de decisiones o d'adaptación, que fadría que la so operación seya modificada por condiciones de trabayu independientemente de la magnitú de la corriente. Dando asina llugar al denomináu fusible intelixente, del que yá se tán produciendo delles meyores inda incipientes y bien protexíos poles sos posibilidaes de ser patentaos.

Clase de serviciu

Tocantes a la clase de serviciu, los fusibles vienen designaos por aciu dos lletres; la primera indícanos la función que va desempeñar, la segunda l'oxetu a protexer:

Primer lletra. Función.

• Categoría “g” (xeneral purpose fuses) fusibles d'usu xeneral.
• Categoría “a” (accompanied fuses) fusibles d'acompañamientu.

Segunda lletra. Oxetu a protexer.

• Oxetu “I”: Cables y conductores.
• Oxetu “M”: Aparatos de conexón.
• Oxetu “R”: Semiconductores.
• Oxetu “B”: Instalaciones de minería.
• Oxetu “Tr”: Tresformadores.

La combinación de dambes lletres danos múltiples tipos de fusibles, pero tan solo voi poner los más habituales o utilizaos:

• Tipu gF: Fusible de fusión rápida. Protexe contra sobrecargues y cortucircuitos.
• Tipu gT: Fusible de fusión lenta. Protexe contra sobrecargues sosteníes y cortucircuitos.
• Tipu gB: Fusibles pa la proteición de llinies bien llargues.
• Tipu aD: Fusibles d'acompañamientu de disyuntor.
• Tipu gG/gL: Norma CEI 269-1, 2, 2-1. Ye un cartuchu llendador de la corriente emplegáu fundamentalmente na proteición de circuitos ensin puntes de corriente importantes, tales como circuitos d'allumáu, calefacción, etc.
• Tipu gI: Fusible d'usu xeneral. Protexe contra sobrecargues y cortucircuitos, suel utilizase pa la proteición de llinies anque podría utilizase na proteición de motores.
• Tipu gR: Semiconductores.
• Tipu gII: Fusible d'usu xeneral con tiempu de fusión tardiegu.
• Tipu aM: Fusibles d'acompañamientu de motor, esto ye, pa proteición de motores contra cortucircuitos y por tanto tendrán de ser protexíu'l motor contra sobrecargues con un dispositivu como podría ser el relé térmicu.

Polo xeneral cuando se funde un fusible pola causa que sía'l restu de los fusibles que nun fundieron bien posiblemente perdieren les carauterístiques de fábrica al ser travesaos por corrientes y tensiones que nun son les nominales, ye por eso que nun sistema trifásicu cuando funde un fusible lo correcto ye camudar los trés según nun sistema monofásicu lo correcto ye camudar dambos fusibles cuando unu d'ellos fundió.

Fusible NH col so maneta d'estracción.

Al camudar los fusibles NH utilizar siempres la maneta y NUN utilizar los alicates universales pa retirar estos fusibles y menos con tensión.

Los fusibles de cuchielles o los de cartuchu pueden llevar percutor y/o indicador de fusión, el percutor ye un dispositivu mecánicu que funciona cuando funde'l fusible que fai movese un percutor que xeneralmente remana un contautu que señaliza la fusión del fusible y/o actuar una alarma.

Fusible utilizáu n'instalaciones ferroviaries, el puntu coloráu que se ve enriba ye'l percutor qu'en casu de fundir sobresaldría, enriba d'esti percutor agospiaríase'l contautu que remana la señal de fusible fundíu. Semeya viatger.

L'indicador de fusión ye una especie de círculu que salta cuando'l fusible fundió, el color indica'l amperaje según la siguiente tabla:

• Rosa = 2 A *Marrón

Ver tamién

• Fusible de Fusión
• Toma de tierra
• Disyuntor
• Interruptor diferencial

Referencies

Enllaces esternos

• Wikimedia Commons tien conteníu multimedia tocante a Fusible.
• viatger DVR
• REBT - Reglamentu Electrotéunico Baxa Tensión (España 2002)
• Símbolos de fusibles