Calculadora selección interruptor/fusible: cortocircuito motor (por corriente)

Este artículo técnico explica cálculo de interruptor fusible por cortocircuito en motores trifásicos y monofásicos.

Se detallan métodos, fórmulas, tablas, ejemplos prácticos y criterios normativos para selección correcta segura siempre.

Calculadora de selección de interruptor o fusible de motor por corriente e intensidad de cortocircuito

Modo básico (parámetros mínimos)

100 A (grandes motores).">
Opciones avanzadas
36 kA en barras de alta potencia.">

Puede subir una foto de la placa de datos del motor o del diagrama unifilar para sugerir valores de entrada.

⚡ Más calculadoras eléctricas
Introduzca la corriente nominal del motor y el tipo de protección para dimensionar el interruptor o fusible.
Fórmulas usadas en el dimensionamiento
  • Cálculo del factor por tipo de protección (k_prot):
    • Interruptor termomagnético: k_prot ≈ 1,15
    • Interruptor motor: k_prot ≈ 1,10
    • Fusible gG: k_prot ≈ 1,25
    • Fusible aM: k_prot ≈ 1,60
  • Factor por tipo de arranque (k_arr):
    • Arranque directo: k_arr = 1,00
    • Estrella-triángulo: k_arr = 0,80
    • Arranque suave: k_arr = 0,70
    • Variador de frecuencia: k_arr = 0,70
  • Factor de servicio del motor (FS): valor indicado por el usuario, por defecto FS = 1,00 si se deja en blanco.
  • Corriente de ajuste teórica del dispositivo (A):
    I_ajuste = I_motor × k_prot × k_arr × FS
    donde I_motor está en amperios (A).
  • Calibre normalizado seleccionado (A):
    Se toma el primer calibre normalizado In_norm ≥ I_ajuste dentro de la serie estándar: 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 A.
  • Capacidad de corte mínima requerida (kA), si se aporta la corriente de cortocircuito:
    Icu_min = Icc_punto × (1 + margen / 100)
    donde Icc_punto está en kiloamperios (kA) y margen es el porcentaje de seguridad.
Corriente nominal de motor (A)Tipo de protecciónTipo de arranqueCalibre típico normalizado (A)
6–10Interruptor motorDirecto10–16
20–32Interruptor termomagnéticoDirecto40–50
40–63Fusible aMEstrella-triángulo63–80
80–120Interruptor termomagnéticoArranque suave100–125
160–220Fusible gGVariador200–250

Preguntas frecuentes sobre la calculadora de selección de interruptor o fusible para motores

¿Qué corriente debo introducir como corriente nominal del motor?

Debe introducir la corriente de plena carga indicada en la placa de datos del motor o en la hoja técnica, correspondiente a la tensión de servicio real. No use la corriente de arranque ni la corriente medida en vacío.

¿Qué ocurre si no conozco la corriente de cortocircuito en el punto de instalación?

La calculadora puede dimensionar el calibre del interruptor o fusible sin la corriente de cortocircuito, pero no podrá sugerir la capacidad de corte mínima. En ese caso debe obtener la Icc a partir de un estudio de cortocircuito o de los datos del fabricante del cuadro.

¿Cómo influye el tipo de arranque del motor en el calibre del dispositivo?

Los esquemas con menor corriente de arranque (estrella-triángulo, arranque suave o variador) permiten reducir el sobredimensionamiento frente a la corriente nominal, por lo que el calibre del interruptor o fusible puede ser más ajustado sin disparos intempestivos.

¿El resultado sustituye a un cálculo según normas IEC o NEC?

No. El resultado es una aproximación técnica basada en factores típicos. Para proyectos definitivos debe verificarse contra las normas aplicables (por ejemplo IEC 60947, IEC 60269, IEC 60364 o NEC) y contra las hojas de datos específicas de los dispositivos seleccionados.

Fundamentos de protección contra cortocircuito en circuitos de motores

La protección contra cortocircuito en instalaciones con motores aborda dos objetivos distintos: protección ante fallas eléctricas (cortocircuitos) y coordinación con las corrientes de arranque y sobrecarga. Para cada motor se deben considerar corrientes en estado estacionario, corrientes de arranque, la corriente prospectiva de cortocircuito en el punto de conexión y la energía que soportará el dispositivo de protección (I2t).

El dispositivo de protección (fusible o interruptor automático) debe cumplir simultáneamente:

Calculadora selección interruptor fusible cortocircuito motor por corriente rápida y fiable
Calculadora selección interruptor fusible cortocircuito motor por corriente rápida y fiable
  • Interrumpir de forma segura la corriente prospectiva de cortocircuito (capacidad de ruptura o Icu/Ics según norma).
  • No dispararse innecesariamente ante corrientes transitorias de arranque (coordinación tiempo-corriente).
  • Proteger conductores y equipo frente a daños térmicos y mecánicos.

Corrientes clave y definiciones

  • Corriente de carga nominal o Full Load Current (I_FL): corriente eléctrica consumida por el motor en régimen nominal.
  • Corriente de arranque (I_start): corriente máxima transitoria durante la puesta en marcha, típicamente múltiples de I_FL.
  • Corriente prospectiva de cortocircuito (I_sc): corriente simétrica disponible desde la red en el punto de falla.
  • I2t de un fusible: energía térmica que el fusible absorbe durante el tiempo hasta su apertura; determina su capacidad de soportar arranques.
  • Capacidad de ruptura (Icu / Ics para interruptores; I_k para fusibles): corriente máxima que el dispositivo puede interrumpir en condiciones normalizadas.

Formulación general y cálculo de corrientes

Cálculo de la corriente de carga nominal

Fórmula: I_FL = P / (√3 × V_LL × η × cosφ)

Explicación de variables:

  • P: potencia mecánica o eléctrica del motor en vatios (W). Si se dispone de kW, P = kW × 1000.
  • V_LL: tensión de línea a línea (voltios) para sistemas trifásicos. Para monofásico usar V_Fase.
  • η: eficiencia del motor (decimal, por ejemplo 0.90).
  • cosφ: factor de potencia (decimal, por ejemplo 0.85).

Valores típicos: η = 0.88…0.95, cosφ = 0.75…0.95 dependiendo carga y diseño.

Cálculo de la corriente prospectiva de cortocircuito

Para un cortocircuito trifásico bolted en el punto de medida, existen dos formas prácticas:

Fórmula usando potencia de cortocircuito en MVA: I_sc = S_sc / (√3 × V_LL)

Explicación:

  • S_sc: potencia de cortocircuito disponible en el punto (VA, típicamente en MVA). Debe ser la potencia trifásica (por ejemplo, 100 MVA = 100×10^6 VA).
  • V_LL: tensión de línea (V).
Fórmula usando impedancias: I_sc = V_LL / (√3 × Z_total)

Explicación:

  • Z_total: impedancia equivalente entre la fuente y el punto de falla (Ω), resultado de sumar impedancia de fuente y de línea/cable.
  • En monofásico o fase a tierra, usar V_fase y la impedancia fase a tierra correspondiente.

Determinación de Z_total a partir de S_sc

Z_source = V_LL^2 / S_sc

Variables y unidades:

  • V_LL en kilovoltios (kV) si S_sc en MVA para usar fórmula directa; convertir unidades coherentes.
  • Si se conoce Z_cable, Z_total = Z_source + Z_cable.

Selección de dispositivo: criterio de capacidad de ruptura

Regla esencial: la capacidad de interrupción (Icu o I_k) del fusible/interruptor debe ser superior a la corriente prospectiva de cortocircuito calculada en el punto de instalación.

Adicionalmente, para coordinación con arranques se elige tiempo de disparo o curva adecuada (fusible retardado, relé de sobrecorriente ajustable, disparo con retardo térmico, etc.).

Tablas de referencia: corrientes comunes y capacidades

Corrientes aproximadas de motores trifásicos (50 Hz, V_LL = 400 V, η=0.9, cosφ=0.85)
Potencia (kW)Corriente estimada I_FL (A)
0.751.41
1.12.07
1.52.83
2.24.15
35.66
47.54
5.510.37
7.514.14
1120.74
1528.28
18.534.87
2241.47
3056.55
3769.74
4584.82
55103.67
75141.38
90169.65
110207.35
Capacidades de interrupción típicas y aplicaciones
Tipo dispositivoCapacidad típica (kA)Observaciones
Fusible gG / aM (instalación industrial)25 - 100+Fusibles de potencia con capacidades desde 25 kA a 100 kA según diseño.
MCCB estándar10 - 65Interruptores potenciómetros para cargas generales; opción de disparo ajustable.
Molded Case Breaker (alto poder)65 - 150Diseños especiales para centros de distribución.
Interruptor en caja (Power Circuit Breaker)100 - 200+Usado en buses de planta con altos cortocircuitos.
Multiplicadores de arranque y consideraciones
Tipo de motor/arranqueI_start típico (× I_FL)Observación
Arranque directo (DOL)4 - 8Corriente pico corta duración; dependiente de diseño del motor.
Arranque estrella-triángulo2 - 3Reduce corriente de arranque aproximadamente a 1/3 del DOL en transición.
Arranque con variador de frecuencia (VFD)1 - 2Corriente controlada; pico limitado por electrónica.

Selección práctica de fusible o interruptor

Proceso recomendado:

  1. Determinar I_FL del motor (medido o calculado).
  2. Estimar I_start y tiempo de arranque máximo.
  3. Calcular corriente prospectiva I_sc en punto de instalación (incluyendo impedancia de cable y transformador si aplica).
  4. Seleccionar dispositivo cuya capacidad de ruptura > I_sc con margen adecuado.
  5. Verificar que la curva tiempo‑corriente del dispositivo permita soportar I_start sin disparo injustificado.
  6. Coordinar con protección de niveles siguientes y conductores.

Consideraciones de coordinación y selectividad

  • Usar selectividad temporal y/o magnética entre fusibles y protecciones en cascada para aislar sólo la zona afectada.
  • En sistemas con alto I_sc, usar interruptores con capacidad de interrupción elevada o instalar fusibles limitadores de corriente.
  • Registrar I2t de fusibles y compararlo con tolerancia térmica del motor para evitar daños por exceso de energía durante arranques repetidos.

Ejemplo práctico 1: Selección de fusible para motor de 15 kW, comprobación de arranque

Datos del caso:

  • Motor trifásico P = 15 kW, V_LL = 400 V, frecuencia 50 Hz.
  • Eficiencia suposición η = 0.90, cosφ = 0.85.
  • Arranque directo (DOL) con I_start = 6 × I_FL (valor típico del fabricante).
  • Punto de instalación: tablero de distribución con corriente prospectiva en bus suficiente (capacidad del fusible será criterio), pero se asume I_sc >> I_start (problema centrado en arranque y coordinación).

Cálculo de I_FL:

I_FL = P / (√3 × V_LL × η × cosφ)

Valores:

  • P = 15 000 W
  • V_LL = 400 V
  • η × cosφ = 0.90 × 0.85 = 0.765

Cálculo numérico:

I_FL = 15 000 / (1.732 × 400 × 0.765) = 15 000 / 530.66 ≈ 28.28 A

Corriente de arranque estimada:

I_start = 6 × I_FL = 6 × 28.28 ≈ 169.7 A

Selección de fusible considerando arranque:

  • Si se utiliza un fusible tipo gG (fusible de potencia general), elegir fusible retardado (time-lag) diseñado para soportar I2t de arranque. Una práctica común es seleccionar un fusible con corriente nominal entre 1.25× y 2.0× I_FL según la curva y documentación del fabricante.
  • Ejemplo práctico: seleccionar fusible nominal I_n = 1.6 × I_FL = 1.6 × 28.28 ≈ 45.25 A ⇒ elegir fusible comercial de 50 A retardado.

Verificación de capacidad de ruptura:

  • Determinar I_sc en el bus donde se instala el fusible. Supongamos I_sc = 25 kA (típico en muchas subestaciones de baja tensión).
  • Seleccionar fusible con capacidad mínima de interrupción I_k ≥ 25 kA. Muchos fusibles de potencia gG de 50 A ofrecen I_k = 50 kA o 100 kA, por lo que cumplen.

Conclusión ejemplo 1:

  • Fusible seleccionado: fusible gG retardado 50 A con capacidad de interrupción ≥ 25 kA.
  • Este fusible permite pasar la corriente de arranque (~170 A) sin fundirse gracias a su característica retardada, y protege ante cortocircuitos hasta la capacidad I_k declarada.

Ejemplo práctico 2: Verificación de ruptura en terminal de motor considerando impedancia de alimentador

Datos del caso:

  • Motor trifásico P = 22 kW, V_LL = 400 V.
  • Distancia del tablero al motor: 50 m cable de cobre 25 mm².
  • Impedancia equivalente de la fuente expresada por potencia de cortocircuito S_sc_fuente = 100 MVA en el bus del transformador.
  • Impedancias del cable (valores típicos, tomados como ejemplo): R_cable = 0.78 Ω/km, X_cable = 0.08 Ω/km para 25 mm² (valores orientativos; usar tablas IEC 60287 en proyecto real).

1) Cálculo de I_FL:

I_FL = 22 000 / (1.732 × 400 × 0.765) = 22 000 / 530.66 ≈ 41.47 A

2) Cálculo de Z_source a partir de S_sc:

Convertir valores: V_LL = 0.4 kV, S_sc = 100 MVA

Z_source = V_LL^2 / S_sc = (0.4)^2 / 100 = 0.16 / 100 = 0.0016 Ω (esto es la impedancia trifásica equivalente en el punto de la fuente).

3) Impedancia del cable 50 m:

  • R_total_cable = R_cable × length = 0.78 Ω/km × 0.05 km = 0.039 Ω
  • X_total_cable = X_cable × length = 0.08 Ω/km × 0.05 km = 0.004 Ω
  • Z_cable = R + jX ⇒ magnitud Z_cable = √(R^2 + X^2) ≈ √(0.039^2 + 0.004^2) ≈ 0.0392 Ω
4) Z_total ≈ Z_source + Z_cable ≈ 0.0016 + 0.0392 = 0.0408 Ω

5) Corriente prospectiva en terminal de motor:

I_sc = V_LL / (√3 × Z_total) = 400 / (1.732 × 0.0408) = 400 / 0.0707 ≈ 5 657 A

Interpretación:

  • La corriente de cortocircuito en la conexión del motor es aproximadamente 5.66 kA, mucho menor que la corriente prospectiva teórica en el bus sin considerar cableado (p.ej. 144 kA en ejemplo ilustrativo si S_sc muy alto).
  • Por tanto, la capacidad de interrupción del dispositivo que proteja directamente el motor debe ser superior a 5.66 kA.

6) Selección de interruptor automático:

  • Seleccionar un interruptor con Icu ≥ 6 kA (elegir siguiente valor comercial: 10 kA para margen).
  • Comprobar que la curva térmica-magnética no dispare durante arranque: I_start estimado = 6 × I_FL ≈ 249 A; el interruptor debe admitir 249 A durante el tiempo de arranque.
  • Si el interruptor no permite esta tolerancia, optar por relé térmico retardado o fusible time-lag en la salida.

Conclusión ejemplo 2:

  • En este caso la impedancia del alimentador reduce sustancialmente la I_sc en el punto motor. Un MCCB con Icu ≥ 10 kA y ajuste de disparo adecuado puede utilizarse.
  • Si la I_sc en la instalación fuese mayor (poco impedancia de fuente y cables cortos), sería obligatorio usar dispositivos con mayor capacidad de ruptura o fusibles limitadores.

Evaluación energética (I2t) y su impacto en motores

Los fusibles absorben energía hasta abrirse; esa energía (I2t) debe ser menor que la tolerancia térmica del devanado del motor para evitar daños en casos de averías que no sean ruptura instantánea. Es imprescindible comparar:

  • I2t (fusible) durante el tiempo de fusión frente a I2t admisible por el motor.
  • Para arranques repetidos: considerar acumulación térmica y tiempo de recuperación.

Fórmula para energía térmica aproximada:

E = ∫ I(t)^2 dt

En práctica se utilizan curvas y datos de fabricante para comparar I2t declarado del fusible con la resistencia térmica del motor.

Referencias normativas y fuentes de consulta

Normas y documentos técnicos recomendados (selección):

  • IEC 60947-2: Dispositivos de corte y protección (circuit breakers) — requisitos y pruebas.
  • IEC 60269: Fusibles de baja tensión — características y selección.
  • IEC 60287: Cálculo de capacidad de corriente de cables.
  • NFPA 70 (NEC) Article 430: Requisitos de protección y conductores para motores eléctricos (normativa USA).
  • IEEE standards and guides for short-circuit calculations and coordination.

Enlaces externos de autoridad y lecturas técnicas:

  • IEC — Organismo internacional de estandarización: https://www.iec.ch
  • NFPA — National Fire Protection Association (NEC): https://www.nfpa.org/NEC
  • Schneider Electric — Guías y calculadoras técnicas de protección de motor: https://www.se.com
  • Siemens — Application notes sobre elección de protecciones para motores: https://new.siemens.com
  • ABB — Documentación técnica y selección de protecciones: https://new.abb.com
  • Electrical Engineering Portal — Artículos sobre cálculo de cables (IEC 60287): https://electrical-engineering-portal.com

Buenas prácticas y recomendaciones de proyecto

  • Ajustar las medidas a la normativa local y a las fichas técnicas de fabricantes (fusibles, interruptores, relés).
  • Realizar estudio de cortocircuito y coordinación selectiva con software especializado en instalaciones complejas.
  • Documentar curvas tiempo‑corriente y pruebas de puesta en marcha: registrar I_FL, I_start y respuesta de protección.
  • Considerar la instalación de dispositivos limitadores de corriente (fuses limitadores o interruptores con interruptor fusible) cuando la I_sc es muy elevada.
  • Siempre verificar la temperatura ambiente, agrupamiento de cables y caída de tensión para dimensionamiento correcto de conductores y protecciones.

Resumen técnico operativo (lista rápida)

  • Calcular I_FL con η y cosφ reales o tablas del fabricante.
  • Determinar I_sc en punto de conexión incluyendo impedancia total.
  • Seleccionar dispositivo con Icu / I_k > I_sc.
  • Garantizar que la curva del dispositivo permite I_start sin disparo indebido.
  • Verificar I2t frente a tolerancia térmica del motor.

Notas finales y advertencias profesionales

Este artículo proporciona métodos, fórmulas y ejemplos ilustrativos para selección de interruptores y fusibles frente a cortocircuito en motores por corriente. En proyectos reales, utilice siempre tablas normalizadas, datos de fabricante y verifique cumplimiento con normas locales e internacionales aplicables.

Para condiciones específicas (transformadores a corto circuito, protecciones diferenciales, instalaciones con alta integración de variadores) conviene realizar estudios detallados con herramientas de cálculo electrónico y asistencia técnica del fabricante.