Protecciones eléctricas. Un caso práctico de Cx

Las protecciones eléctricas son un pilar fundamental en cualquier proyecto que implique el uso y la distribución de energía eléctrica, ya sea en hogares, oficinas o grandes instalaciones industriales como data centers.  Estos sistemas no solo garantizan la seguridad de las personas y los equipos, sino que también aseguran la continuidad operativa y el cumplimiento normativo.

Debido a que el condicionamiento eléctrico abarca una serie de tareas y procesos es necesario preparar y validar el sistema eléctrico, incluyendo la instalación y la protección de los equipos, además de su correcta integración en el proyecto.

Para la inyección de corriente primaria, se requiere un equipo con mayor potencia que en las pruebas secundarias. Esto es necesario para alcanzar las magnitudes de ajuste de corriente de disparo.

Por ejemplo, si un interruptor tiene un ajuste de 2700 A para un tiempo largo, se debe generar una corriente superior a 2700 A en los contactos del dispositivo para simular una falla por sobrecarga y forzar su accionamiento. Esta prueba, sin embargo, debe realizarse sólo como última opción para evitar el desgaste innecesario del interruptor, optando por las pruebas de inyección secundaria cuando sea posible y con unidades de disparo electrónicas.

A continuación, presentamos un caso práctico relacionado con la inyección de corriente secundaria realizado en un data center ubicado en Querétaro, México. Este ejemplo ilustra cómo se llevaron a cabo las pruebas de protecciones eléctricas en un entorno real, con la supervisión y colaboración del equipo de KINENERGY y de la CFE (Comisión Federal de Electricidad).

El objetivo principal era verificar el correcto funcionamiento de las protecciones eléctricas del sistema de distribución del Data Center, asegurando que el interruptor de protección se disparara de acuerdo con los valores establecidos para evitar posibles sobrecargas o fallas eléctricas.

El interruptor en cuestión tenía una capacidad nominal de 3000 amperios, pero fue ajustado para dispararse a 2700 amperios en el tiempo largo. Esto significaba que, para hacer que el interruptor se disparara, era necesario generar una corriente superior a los 2700 amperios, lo cual requería el uso de equipos de prueba de alta capacidad.

El ingeniero encargado de realizar las pruebas en sitio, junto con el equipo de KINENERGY, trabajó junto a un representante de CFE para verificar que todo estuviera funcionando correctamente antes de dar el visto bueno para la energización del sistema, pues sin la aprobación de la CFE no se podría proceder con la energización del Data Center.

El relevador utilizado en esta prueba fue de la marca SEL, modelo 451, con varios elementos de protección habilitados, entre ellos el 50 (protección instantánea) y el 51 (protección temporizada), utilizados para la protección de fases y para fallas a tierra o neutrales.

Pero antes de realizar las pruebas, era necesario configurar los valores del estudio de correlación de protecciones, los cuales fueron proporcionados por el diseñador del sistema. En este caso, CFE solicitó ajustes específicos basados en múltiplos de corriente establecidos como parte de su protocolo interno, y estos valores fueron cargados en el equipo de pruebas.

Por nuestro lado, el equipo de KINENERGY se encargó de asegurarse de que todos los ajustes fueran correctos, configurando un multiplicador de corriente de 1.5, 3.5 y 7 veces la corriente de pickup y para asegurar que el interruptor disparara correctamente dentro de los parámetros establecidos, utilizando un software especializado para simular la curva de tiempo.

Al ingresar los multiplicadores de corriente solicitados por CFE, el software generó los tiempos teóricos de disparo para las diferentes corrientes de prueba y los resultados teóricos fueron comparados con los valores obtenidos en la prueba real, y se observó que los tiempos de disparo eran muy cercanos a los valores teóricos, con una desviación dentro del margen permitido de ±10%. Esto demostró que las protecciones estaban funcionando correctamente dentro de los parámetros establecidos.

Es importante destacar que el elemento 51 (protección temporizada) seguía una curva de tiempo inverso, lo que significaba que, a medida que la corriente aumentaba, el tiempo de disparo se reducía. Esto era clave para garantizar que, ante corrientes altas, el interruptor actuara rápidamente para proteger el sistema. Y una vez que la corriente excedía el umbral de 2500 amperios, entraba en acción el elemento 50 (protección instantánea), lo que hacía que el tiempo de disparo fuera prácticamente inmediato.