Relés de sobreintensidad: curvas IEC de tiempo inverso y coordinación

Los interruptores de caja moldeada y de bastidor abierto de baja tensión suelen llevar una unidad de disparo electrónica con curva ajustable; en media tensión, la protección es un relé externo que ordena abrir al interruptor. Ambos obedecen al mismo principio: cuanto mayor es la corriente, menos tiempo se tolera. Entender sus curvas es la base de cualquier estudio de coordinación.

Las funciones habituales (códigos ANSI)

En una unidad de baja tensión se habla de L (largo retardo, sobrecarga), S (corto retardo, cortocircuito retardado), I (instantáneo) y G (defecto a tierra): son las mismas ideas.

La curva de tiempo inverso (IEC 60255-151)

El tiempo de disparo de la función temporizada es:

t = TMS · k / ((I / I_s)^α − 1)

con I_s la corriente de arranque (pick-up), I la corriente de defecto, TMS el multiplicador de tiempo (ajustable, típicamente 0,05–1) y k, α constantes de la curva:

Además existe la característica de tiempo definido (el tiempo es constante por encima de I_s), útil cuando se quiere un escalonado simple.

Ejemplo de cálculo

I_s = 400 A, TMS = 0,2 y un defecto de 4.000 A (relación 10):

NI::

t = 0,2 · 0,14 / (10^0,02 − 1) = 0,028 / 0,0471 ≈ 0,59 s

VI::

t = 0,2 · 13,5 / (10 − 1) = 2,7 / 9 = 0,30 s

EI::

t = 0,2 · 80 / (100 − 1) = 16 / 99 ≈ 0,16 s

La misma corriente da tiempos muy distintos según la curva. La EI es muy rápida con corrientes altas y muy lenta con corrientes bajas (cerca de I_s): adecuada para coordinar con fusibles, que tienen curvas muy inclinadas. La NI es más plana: adecuada si la corriente de defecto varía poco entre los puntos de la red.

Ajustes

1. Corriente de arranque I_s: por encima de la corriente de carga máxima (típicamente 1,1–1,3 · I_B,máx) y por debajo de la corriente de cortocircuito mínima (con margen), y que no dispare por arranques de motores o corrientes de conexión (véase el inrush del transformador). También debe proteger el cable: I_s ≤ I_z.
2. Curva y TMS: para el tiempo de disparo deseado ante el cortocircuito.
3. Instantáneo (50): por encima de la corriente de cortocircuito del punto siguiente aguas abajo (para no disparar para defectos remotos) y por debajo del cortocircuito máximo en el punto.

Coordinación (selectividad cronométrica)

Dos relés en serie (el aguas abajo más cercano a la carga) están coordinados si, para cualquier defecto, el más próximo dispara primero, y el de aguas arriba actúa solo si el anterior falla. Para ello:

t_arriba ≥ t_abajo + Δt

con escalón de coordinación Δt de 0,3 a 0,4 s para relés electromecánicos antiguos y 0,2–0,3 s con relés digitales y interruptores modernos (suma de: tiempo de apertura del interruptor aguas abajo, error del relé, tiempo de rearme/inercia y margen de seguridad).

Ejemplo

Relé B (aguas abajo): VI, I_s = 400 A, TMS = 0,2: para 4.000 A dispara en 0,30 s. Relé A (aguas arriba) con I_s = 800 A y misma curva VI: para la misma corriente (4.000 A, relación 5):

t_A = TMS_A · 13,5 / (5 − 1) = 3,375 · TMS_A

Para t_A ≥ 0,30 + 0,3 = 0,6 s:

TMS_A ≥ 0,6 / 3,375 ≈ 0,18

Se elige el ajuste inmediatamente superior disponible (por ejemplo 0,20): t_A = 0,675 s. Hay que comprobarlo para todo el rango de corrientes de defecto, no solo una: con corrientes menores, el margen cambia.

Gráfico de coordinación

Se traza en una gráfica tiempo–corriente en doble escala logarítmica, con todas las curvas y los puntos fijos: corrientes de arranque de motores y de inrush, límite térmico del cable (I²t), corriente de cortocircuito máxima y mínima. Las curvas de los dispositivos no deben cortarse entre sí y han de pasar por debajo del límite del cable y por encima de los puntos de arranque. Puede consultarse el aguante térmico del cable para el límite del conductor.

Relación con el REBT

El REBT (ITC-BT-22) no impone una curva concreta: exige que todo circuito esté protegido contra sobreintensidades (sobrecargas y cortocircuitos) y que la capacidad de corte esté de acuerdo con la corriente de cortocircuito en el punto. Los relés y unidades de disparo son el medio para lograrlo en instalaciones de cierta potencia. Y la ITC-BT-04 exige proyecto para potencias elevadas (véase proyecto o memoria técnica).

Errores frecuentes

1. Elegir I_s por debajo de la corriente de carga y tener disparos intempestivos.
2. Ignorar el inrush de transformadores y motores.
3. No dejar escalón de coordinación entre relés (disparan a la vez).
4. Coordinar solo para un valor de defecto.
5. Dejar la curva sin comprobar frente al cable (I²t).
6. Mezclar curvas de relés electrónicos con fusibles sin comprobar el cruce de curvas.

Conclusión

t = TMS · k / ((I/I_s)^α − 1)

Explica los disparos de la protección temporizada. La clave del estudio de coordinación es escalonar con Δt de 0,3 s y comprobar que cada curva pasa entre lo que debe aguantar (arranques, inrush) y lo que debe proteger (cable, transformador).

Fuentes

• Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (RD 842/2002) — texto consolidado en el BOE: ITC-BT-22 (protección contra sobreintensidades).
• IEC 60255-151 (relés de sobreintensidad con características de tiempo inverso).

Contenido técnico general; la referencia al REBT está contrastada con la versión consolidada del BOE (3 de septiembre de 2025). Las constantes de curva son las de la norma IEC citada y los escalones de coordinación son prácticas habituales; los ejemplos son ilustrativos. Revisado el 2 de octubre de 2026.

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