Coordinación de Protecciones: Selectividad y Respaldo en Instalaciones
Guía de coordinación de protecciones eléctricas. Selectividad, respaldo, curvas tiempo-corriente, cascada y ejemplo práctico según NOM-001-SEDE.
¿Qué es la Coordinación de Protecciones?
La coordinación de protecciones es el diseño de un sistema donde los dispositivos de protección (interruptores, fusibles) actúan de forma ordenada: primero opera el dispositivo más cercano a la falla, limitando la interrupción al circuito afectado sin desenergizar el resto de la instalación.
Principio de Selectividad
En un sistema bien coordinado:
| Nivel | Protección | Debe operar |
|---|---|---|
| Nivel 1 (ramal) | Breaker 20A | Primero, ante fallas en el circuito ramal |
| Nivel 2 (alimentador) | Breaker 100A | Solo si nivel 1 no opera (respaldo) |
| Nivel 3 (principal) | Breaker 200A | Solo si niveles 1 y 2 fallan |
Selectividad total vs parcial
| Tipo | Descripción | Aplicación |
|---|---|---|
| Total | El dispositivo aguas abajo siempre opera primero, en todo el rango de corrientes | Hospitales, CPDs, procesos críticos |
| Parcial | Selectividad hasta cierto nivel de corriente (límite de selectividad) | Instalaciones comerciales, industriales generales |
Tipos de Coordinación
1. Coordinación por tiempo
Los dispositivos se ajustan con retardos de tiempo progresivos:
| Nivel | Retardo | Ejemplo |
|---|---|---|
| Ramal | Instantáneo | 0.02s |
| Alimentador | Corto retardo | 0.1-0.3s |
| Principal | Largo retardo | 0.3-0.5s |
2. Coordinación por corriente
Se usan diferentes capacidades nominales para crear zonas de operación:
| Zona | Corriente de falla | Dispositivo que opera |
|---|---|---|
| Baja (< 100A) | Solo el ramal | Breaker 20A |
| Media (100-500A) | Solo el alimentador | Breaker 100A |
| Alta (> 500A) | Principal como respaldo | Breaker 200A |
3. Coordinación por zona (ZSI)
Sistema inteligente donde los dispositivos se comunican. El dispositivo más cercano a la falla envía una señal de “inhibición” a los dispositivos aguas arriba, impidiendo que operen.
Relación de Proporciones
Para lograr selectividad entre dos dispositivos en serie:
| Tipo de dispositivo | Relación mínima aguas arriba / aguas abajo |
|---|---|
| Breaker-Breaker | 1.6:1 a 2:1 (nominal) |
| Fusible-Fusible | 2:1 (nominal) |
| Breaker-Fusible | Verificar curvas específicas |
Ejemplo: Si el breaker del ramal es 20A, el del alimentador debe ser ≥ 32-40A para selectividad.
Coordinación en Cascada (Back-up)
En la coordinación en cascada, un dispositivo aguas arriba de alta capacidad interruptiva protege a un dispositivo aguas abajo de menor capacidad:
| Elemento | Capacidad interruptiva | Corriente nominal |
|---|---|---|
| Principal (aguas arriba) | 65 kA | 200A |
| Derivado (aguas abajo) | 10 kA → protegido a 65 kA | 60A |
Ventaja: El dispositivo aguas abajo no necesita alta capacidad interruptiva propia, reduciendo costos.
Requisito: Los fabricantes deben publicar tablas de coordinación en cascada certificadas. No se puede asumir esta protección sin datos del fabricante.
Ejemplo: Sistema de 3 Niveles
Instalación: Comercio con tablero principal de 200A, 3 tableros derivados de 100A y circuitos ramales de 15-30A
Nivel 3 — Principal:
- Interruptor: 200A, curva C, 35 kAIC
- Retardo: 0.3s
Nivel 2 — Alimentadores:
- Interruptores: 100A, curva C, 22 kAIC
- Retardo: Instantáneo para cortocircuito
Nivel 1 — Circuitos ramales:
- Interruptores: 15-30A, curva C, 10 kAIC (protegidos en cascada por nivel 2)
- Retardo: Instantáneo
Verificación de selectividad:
- Nivel 1/Nivel 2: 100A/30A = 3.3:1 ✅ (> 2:1)
- Nivel 2/Nivel 3: 200A/100A = 2:1 ✅
Referencia Normativa
- NOM-001-SEDE-2022 Art. 240.12: Coordinación (selectividad) obligatoria para servicios de emergencia
- NOM-001-SEDE-2022 Art. 240.86: Protección en serie (cascada)
- NOM-001-SEDE-2022 Art. 110.9: Capacidad interruptiva
- IEEE Std 242 (Buff Book): Prácticas de coordinación de protecciones
Errores Comunes
1. Instalar breakers sin verificar selectividad
Colocar un breaker de 100A alimentando otro de 60A no garantiza selectividad. La relación 100/60 = 1.67:1 puede ser insuficiente dependiendo de las curvas específicas.
2. Asumir coordinación en cascada sin datos del fabricante
La protección en cascada solo es válida si el fabricante la certifica en sus tablas. Mezclar marcas o modelos sin verificación puede resultar en fallas catastróficas.
3. Usar el mismo tipo de curva en todos los niveles
Si todos los breakers tienen curva C, la selectividad depende únicamente de la relación de corrientes nominales. Usar curvas diferentes (D en alimentador, C en ramal) mejora la coordinación.
Preguntas Frecuentes
¿La coordinación de protecciones es obligatoria?
El Art. 240.12 de la NOM requiere coordinación para sistemas de emergencia y bombas contra incendio. Para instalaciones generales, es una buena práctica de ingeniería que no es explícitamente obligatoria pero sí recomendada.
¿Puedo mezclar marcas de breakers para coordinación?
Técnicamente sí, pero pierde la posibilidad de usar tablas de coordinación en cascada del fabricante, que solo son válidas entre productos de la misma marca y línea. Para selectividad básica por relación de corrientes, la marca es indiferente.
¿Cómo verifico la coordinación sin software especializado?
Compare las curvas tiempo-corriente de cada dispositivo superpuestas en la misma gráfica. Las curvas no deben cruzarse: la del dispositivo aguas abajo debe estar completamente a la izquierda (tiempo menor) que la del dispositivo aguas arriba.
¿Qué pasa cuando el principal se dispara por una falla en un circuito ramal?
Significa que la coordinación falló: el dispositivo aguas arriba operó antes que el de aguas abajo. Esto desenergiza toda la instalación en lugar de solo el circuito con falla. Es una situación que la coordinación busca evitar.
¿Los fusibles coordinan mejor que los breakers?
Los fusibles tienen curvas de disparo más precisas y predecibles que los breakers termomagnéticos. Por esto, en aplicaciones industriales críticas, los fusibles se prefieren para coordinación fina. Sin embargo, requieren reemplazo después de cada operación.
Recursos Relacionados
- Calculadora de Coordinación de Protecciones — Verificación rápida
- Interruptores Termomagnéticos — Selección de breakers
- Art. 240: Protección — NOM completa
- Carga Comercial — Dimensionamiento
- GFCI y AFCI — Protección diferencial