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ÍNDICE
1. Qué es y para qué sirve un fusible
2. Cómo funciona un fusible
3. Tipos de fusibles
3.1 cartucho
3.2 Automoción
3.3 Lentos y rápidos
3.4 SMD
3.5 Alta potencia
4. Portafusibles
5. Parámetros de un fusible
6. Un tipo especial de fusible: Térmico
7. Fusible de alta tensión (Hornos microondas)
8. Otro tipo especial: Fusible electrónico
9. Valores normalizados en los fusibles de cartucho
10. El equipo no funciona. "Se habrá roto el fusible"
11. La chapuza del puente de cobre
12. Símbolos usados en los esquemas
13. Cómo comprobar un fusible
14. El vídeo
1. Qué es y para qué sirve un fusible
Un fusible es un componente utilizado en circuitos eléctricos y electrónicos, y tiene la finalidad de proteger a dichos circuitos contra corrientes anormalmente altas, evitando el sobrecalentamiento y la destrucción de los equipos afectados, e incluso incendios.
Los primeros fusibles se hicieron hace ya más de 200 años, lógicamente no para circuitos electrónicos (no había), pero sí para proteger las entonces primeras líneas eléctricas: Telégrafos y alumbrado público. Aquéllos fusibles no eran tan fiables como los que se fabrican en la actualidad y eran incluso peligrosos, porque tenían tendencia a explotar cuando se fundían.
2. Cómo funciona un fusible
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| Fig 1. Partes de un fusible tipo cartucho |
Un fusible moderno que nos vamos a encontrar a menudo es el de la figura 1. Consiste en un tubo de vidrio o cerámica en cuyo interior hay un hilo de metal. Este fusible se intercala, se conecta en serie, entre la fuente de corriente y el equipo que se desea proteger.
El funcionamiento de un fusible está basado en el efecto Joule: Un objeto (en este caso el hilo) que está siendo recorrido por una corriente eléctrica genera un calor que es dependiente de varios factores, entre ellos la intensidad de esa corriente.
Si la intensidad es lo suficientemente alta, el hilo interno del fusible puede alcanzar su temperatura llamada punto de fusión (pasa de estado sólido a líquido) y pierde su forma, se deshace, y el fusible pierde la característica de conducir la corriente, y en esto consiste la protección que brindan los fusibles: Interrumpir la corriente.
Hay fusibles para corrientes pequeñas y para corrientes grandes, calibrar a qué intensidad se fundirá el fusible se consigue en su proceso de fabricación haciendo el hilo mas o menos grueso y también según el material con que está hecho. Cuanto más grueso, cuanta más sección tenga ese hilo, más corriente admitirá.
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| Fig 2. Izquierda: Circuito no protegido con fusible. Derecha: El mismo circuito, protegido |
Un ejemplo de uso de fusible lo tenemos en la figura 2. Vemos, dos montajes sencillos. A la izquierda, una lámpara conectada a una batería, sin fusible, sin proteger. A la derecha, el mismo montaje pero con fusible, protegido.
Circuito de la izquierda: En condiciones normales ese circuito funciona igual de bien que el de la derecha. La resistencia interna de la lámpara mantiene la corriente a niveles aceptables. Si la lámpara es de 12 vatios, como la tensión es de 12 voltios, circulará una corriente de 1 amperio, según la Ley de Ohm.
Pero, ¿Que ocurre si los dos cables del portalámparas se sueltan y hacen contacto entre sí? O si un destornillador toca ambos cables, como en la figura (y éstos no están aislados). A eso se le llama cortocircuito. La resistencia del circuito disminuye a un valor cercano a cero. En estas condiciones, si se aplica la Ley de Ohm veremos que la intensidad se dispara a valores muy altos. En ocasiones no se cumple la Ley de Ohm porque la fuente de corriente no es capaz de generar la intensidad demandada.
Si estuviéramos usando una pila seca en lugar de una batería de plomo, ésta no es capaz de suministrar más allá de 1-2 amperios aunque haya un cortocircuito, y las consecuencias no suelen ser graves, pero una batería de plomo de tamaño medio/grande puede suministrar centenares de amperios, intensidad suficiente como para provocar la ignición de los cables, o de cualquier otro componente, además de que la batería misma puede explotar, con el consiguiente peligro. En el caso de usar tensión de red, si no hay protección de fusible, también hay riesgo de averías graves e incendio.
Circuito de la derecha: El fusible intercalado en serie con la lámpara protege al circuito desde el propio fusible en adelante. Este detalle es importante, por eso debe situarse el fusible lo más cerca posible de la batería. Un cortocircuito más a la izquierda del fusible no estará protegido por el fusible al encontrase ANTES que el fusible. Pero sí estarán protegidos los cortocircuitos que ocurran DESPUÉS del fusible.
Como el consumo de este circuito es de 1 amperio, el fusible está tasado para soportar 1.5 amperios, esto permite el paso de esa corriente mas un extra de medio amperio para evitar que el fusible se rompa por ir "justo".
En el caso de que ocurra el incidente de soltarse los cables del portalámparas y se toquen entre sí o cualquier otra incidencia parecida, la alta corriente resultante, mucho mayor que un amperio, provocará la interrupción del fusible en una fracción de segundo ya que su hilo interno deja de serlo al fundirse o incluso vaporizarse, cesando la corriente y quedando el circuito y la batería a salvo.
3. Tipos de fusibles
3.1 CARTUCHO
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| Fig 3. Fusibles de cartucho |
Los hay desde unos pocos mA hasta decenas de amperios.
Para aplicaciones de potencia los hay más grandes y de mayor intensidad, y se usan mas bien para cuadros de maniobra eléctrica y contadores, acometidas eléctricas...
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| Fig 4. Fusible tipo Philips |
Una variante de este tipo de fusible es el fusible "Philips", diseñado por esa compañía. Consiste en un cilindro con dos terminales que se suelda en el circuito impreso como si de un componente se tratara. A la derecha, en la figura 4, un fusible philips
3.2 AUTOMOCIÓN
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| Fig 5. Fusibles de automoción |
Son utilizados en los vehículos. Tienen forma de cuña y son insertables. Todos los vehículos deben llevar una caja de repuesto con fusibles de distintos amperajes para poder hacer frente a cualquier imprevisto.
3.3 LENTOS Y RÁPIDOS
Hay circuitos que tienen un consumo muy alto en el momento del arranque, por ejemplo aquéllos que tienen motores, los cuales pueden consumir hasta 5 veces su valor nominal mientras alcanzan su velocidad normal. También cuando hay muchos condensadores hay un pulso inicial de corriente que puede ser grande mientras se cargan esos condensadores.
Hablando con números, supongamos que un circuito consume dos amperios en funcionamiento normal, pero durante el primer medio segundo, cuando lo conectamos, consume diez amperios.
¿Qué fusible poner?
Si ponemos uno de 2-3 amperios se fundirá en el arranque, pues la intensidad es de diez amperios inicialmente.
Si ponemos uno de 10 amperios, no se fundirá durante el arranque, pero entonces el equipo queda desprotegido cuando está funcionando en modo normal cuyo consumo hemos dicho que era de dos amperios.
Para eso están los fusibles lentos. Estos fusibles están tasados a una intensidad determinada, pero permiten que durante un segundo circule una corriente mucho mayor precisamente para permitir arrancar a estos circuitos.
Los fusibles rápidos, por el contrario, actúan inmediatamente y no permiten picos de corriente. Se utilizan en circuitos que no presentan altibajos en el consumo.
Hay varias modalidades de fusible en cuanto a velocidad de respuesta:
- Super lentos
- Lentos
- Rápidos
- Ultra rápidos
Los fusibles de uso cotidiano son los lentos y rápidos. Los otros dos tipos son muy específicos y a menudo serán difíciles de encontrar.
Existe un código para designar a qué categoría pertenece un fusible, sin embargo, esto es bastante confuso porque pueden aplicarse distintos códigos según el fabricante, pero nos podemos basar en lo siguiente:
- Fusibles rápidos: Llevarán una letra: F, gF, FN (de Fast, rápido en inglés)
- Fusibles lentos: letras: T, gT, FT (de Tardo-fusible, fusible retardado).
3.4 SMD
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| Fig 6. Fusibles tipo SMD |
Similares a las resistencias SMD: Un rectángulo con los extremos plateados, siendo estos extremos los terminales a soldar en el circuito.
Los componentes SMD (Surface Mounted Device) no tienen patillas o terminales propiamente dichos como los componentes convencionales sino que van soldados directamente a las pistas del circuito impreso, reduciendo considerablemente el tamaño de los equipos.
Algunos fabricantes usan un código para expresar el amperaje, consiste en un carácter escrito en el fusible con el siguiente significado:
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| Fig 7. Código de fusibles SMD |
3.5 ALTA POTENCIA
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| Fig 8. Fusible de 1000 amperios |
Existen fusibles para potencias muy elevadas, pero un electrónico rara vez va a tener que vérselas con uno de estos. Pueden llegar a tener un tamaño considerable y un peso de muchos Kg, y son capaces de proteger líneas por las cuales pasan miles de amperios.
Se usan en tranvías y trenes eléctricos, acometidas principales e instalaciones por el estilo. Los hay para baja, media y alta tensión.
Algunos fusibles para alta tensión incorporan un mecanismo de extinción de arcos voltaicos a base de inyectar determinados gases. pues con altas potencias y sobretodo en alto voltaje, la generación de arcos eléctricos es algo de esperar cuando se interrumpe una conexión: El aire se ioniza (se vuelve conductor) y la corriente sigue pasando sin importar que el fusible esté desconectado.
4. Portafusibles
El fusible es un componente con muchas posibilidades de que alguna vez tenga que ser reemplazado. Para que la operación de reemplazo no sea engorrosa y no haya que llevar el equipo a un taller, es decir, para que el mismo usuario pueda cambiarlo, suelen ir montados en lo que se conoce como portafusibles, en muchas ocasiones al alcance del usuario.
Pero no siempre es así. Hay veces en que el fusible, en la práctica, no es accesible para un usuario medio. La razón de esto es que raramente un fusible se funde "por las buenas" sino que hay una causa que lo rompe, una avería, y solucionar esa avería esto ya no está al alcance de un usuario medio. Es por esto que muchos equipos no dan acceso fácil al usuario y obligan a destapar el equipo, cosa que a veces es bastante más difícil de lo que uno piensa, como es el caso de TV, monitores, hornos microondas...
Tanto en un caso como en otro (accesible o no), los fusibles suelen ir insertados en el portafusibles que es un componente que alberga al fusible y permite ponerlo y quitarlo rápida y fácilmente.
Los tipos mas comunes de portafusibles son (para el tipo cartucho):
1 EMPOTRABLE
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| Fig 9. Fusible empotrado en la fuente de alimentación 30V 4A |
Tienen un casquillo que se aloja en un orificio en una pared del equipo y se fija mediante una tuerca. Lleva un tapón roscado que permite acceder al fusible.
Algunos de mis "Circuitos Útiles" llevan este tipo de fusible, por ejemplo la Fuente de alimentación para laboratorio 30V 4A
2. AÉREO
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| Fig 10. Fusible aéreo |
Se accede al fusible girando una de las dos partes que componen el portafusibles. Los hay para fusible de tamaño pequeño y grande.
3. PARA CIRCUITO IMPRESO
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| Fig 11. Portafusibles para PCB |
Permiten poner y quitar el fusible rápidamente y se puede ver el estado del mismo al no quedar oculto como ocurre en los portafusibles anteriores. Algunas versiones sin embargo, sí van tapadas con un capuchón.
5. Parámetros de un fusible
Sin entrar en excesivos tecnicismos, pues un fusible tiene una serie de parámetros que pueden sorprendernos por su complejidad, vamos a ver los parámetros que definen a un fusible. Me refiero a los parámetros que tenemos que suministrar a un vendedor para que nos facilite un fusible exactamente igual al que necesitamos.
Son tres:
1) INTENSIDAD
Es la intensidad máxima que soporta el fusible sin fundirse. No conviene hacer trabajar a un fusible al límite de su intensidad, pues no sólo le acortaremos la vida, también habrán pérdidas importantes al estar su hilo interno a alta temperatura lo que creará una resistencia eléctrica importante.
En el vídeo se hace un experimento con fusibles tasados a un amperio para ver con qué intensidad se interrumpen (según el polímetro) y también para ver a qué intensidad comienza el hilo a ponerse al rojo (algo que debemos evitar en funcionamiento normal).
Tanto las indicaciones teóricas de conocimiento general en electrónica como el experimento anterior aconsejan usar fusibles con una intensidad ligeramente superior a la nominal del equipo a proteger. Si por ejemplo, nuestro equipo consume 3.5 amperios, pondremos uno de cuatro.
- TENSIÓN
Aunque parezca que sólo la intensidad tiene importancia, la tensión que soporta un fusible es importante. Uno puede decir: "Si un fusible se corta con 4 amperios, se corta con 4 amperios, ya sean 12 voltios ó 240 voltios.
Y es verdad, pero...
Precisamente cuando se corta el fusible es el momento en que sí importa la tensión. Si estamos usando un fusible de 220/240 voltios en una aplicación de alta tensión de 3000 voltios, lo más seguro es que tras la fusión del hilo interno se establezca un arco voltaico en el interior del fusible, lo que significa que la corriente NO SE INTERRUMPE, y eso es un claro riesgo.
A mayor tensión, la separación entre los terminales del fusible debe ser mayor. Algunos fusibles, además, incorporan en su interior materiales en forma de polvo para impedir que se produzcan arcos (o extinguirlos si éstos se producen). Y cuando las tensiones son realmente altas hay incluso sistemas de extinción de arcos voltaicos basados en chorros de gases.
Estas diferencias son importantes si vamos a hacer un montaje en un ambiente peligroso por presencia de gases o materiales inflamables, pues no se deben permitir chispas, y un fusible con un arco voltaico en su interior puede explotar.
Resumiendo: Un fusible de 240V se puede usar perfectamente para una tensión menor, por ejemplo de 12V, pero no al revés, especialmente si hay sustancias inflamables.
- VELOCIDAD
Como ya se comentó antes, hay circuitos que tienen un consumo estable, y otros que tienen un alto consumo en el momento del arranque.
Elegiremos fusibles rápidos en el primer caso.
Y fusibles lentos en el segundo.
6. Un tipo especial de fusible: Térmico
Este fusible se interrumpe no por una intensidad de corriente determinada, sino al alcanzar una temperatura determinada. Cuando se funden se deben sustituir, como los fusibles clásicos. Hay una gama de fusibles térmicos para temperaturas que van desde unos 65ºC hasta 240ºC en incrementos de unos pocos grados, de modo que hay unos 33 valores.
Las temperaturas típicas para las que se fabrican estos fusibles pueden cambiar ligeramente según el fabricante, pero un ejemplo orientativo sería algo como la siguiente lista:
65, 72, 77, 86, 91, 93, 96, 99, 102, 105, 109, 115, 117, 120, 127, 130, 136, 139, 141, 145, 150, 152, 157, 167, 171, 180, 185, 192, 216, 225, 228, 229 y 240 ºC
La apariencia de un fusible térmico, bajo estas líneas en la figura 12
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| Fig 12. Tres ejemplares de fusibles térmicos para 185, 130 y 120 ºC |
Se suelen montar en dispositivos y equipos que generan calor tales como planchas de la ropa, cafeteras, tostadoras, secadores del pelo, etc., y se adosan junto al elemento que genera ese calor (o muy cerca de él). La corriente que alimenta a esos dispositivos generadores de calor se hace pasar a través de estos fusibles, de modo que si se supera la temperatura del fusible, el suministro eléctrico queda interrumpido, evitando la situación de peligro. Recuerdo que lo que funde a estos fusibles no es la intensidad que circula por ellos, sino la temperatura a la que están sometidos por estar en contacto con el elemento calefactor de que se trate, por ejemplo, la suela de una plancha de la ropa.
Este elemento de protección ha evitado que muchos electrodomésticos salgan ardiendo, y bajo ningún concepto se debe omitir, puentear o cambiar sus valores.
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| Fig 13. Termostato, un fusible térmico rearmable |
También los hay de distintas temperaturas y en dos versiones: Contactos normalmente cerrados que se abren al alcanzar una temperatura, y al revés: Contactos normalmente abiertos que se cierran al alcanzarla.
7. Fusible de alta tensión (Hornos microondas)
No será habitual que nos encontremos con fusibles en las aplicaciones en las que nos solemos mover, a no ser que repares electrodomésticos, entonces sí hay una excepción: Los que llevan los hornos microondas. Todos los microondas llevan uno entre el transformador de alta tensión y el magnetrón.
La rotura de un fusible suele ser siempre algo provocado por una avería, pero aquí hay una excepción. Este fusible, cuando se rompe, en un porcentaje muy alto de veces es por causas fortuitas, y su simple sustitución deja al microondas en perfecto estado para funcionar de nuevo.
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Fig 14. Izquierda: Fusible de alta tensión de microondas con su funda Derecha: Mismo fusible sin la funda, comparando el tamaño con fusible de 220V de 5x20 mm |
Aviso que intentar reparar un microondas sin saber exactamente los riesgos es muy peligroso y las descargas de alta tensión (5000-6000 voltios) del circuito de un horno microondas son mortales en prácticamente el 100% de los casos.
Tengo un vídeo dedicado a la reparación de las averías mas frecuentes en uno de estos hornos, y allí digo el protocolo que debe seguirse a rajatabla para evitar accidentes casi siempre fatales.
8. Otro tipo especial: Fusible electrónico
Es un circuito, no un componente. Por medio de semiconductores y algunos componentes más, es posible hacer un circuito que cumple la función de un fusible: Interrumpir la corriente cuando se excede cierto valor prefijado de intensidad.
Las ventajas de este tipo de fusible son:
- Gran velocidad de reacción, mucho mayor que un fusible convencional, lo que le permite proteger componentes delicados como semiconductores. Un fusible convencional no podría protegerlos por ser demasiado impreciso y lento (aunque sí uno de tipo super rápido)
- Es rearmable: No es desechable, no se tira nada, simplemente se pulsa un botón o se desconecta y vuelve a conectar la alimentación, y vuelve a funcionar, lo que representa una comodidad.
- Polivalente: Se puede ajustar para que actúe a intensidades distintas. Un mismo fusible electrónico se puede utilizar en experimentos diversos o equipamiento de consumo muy dispar.
Los inconvenientes son: Mayor coste, mayor volumen y mayor complejidad, y cubren sólo cierto rango de amperajes.
9. Valores normalizados en los fusibles de cartucho
Los valores disponibles pueden cambiar según el tipo de fusible, e incluso dentro de un mismo tipo hay diferencias según sea del tipo rápido o lento. Los de tipo rápido suelen tener una gama mas amplia de valores. La siguiente tabla muestra los valores mas habituales para los fusibles de tipo cartucho cilíndrico, desde 10 mA hasta 30 A:
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| Fig 15. Valores normalizados de intensidad en fusibles de tipo cartucho |
10. El equipo no funciona. "Se habrá roto el fusible"
Cuando un equipo deja de funcionar y no muestra el menor signo de que le entra corriente, a menudo sospechamos del fusible, y en muchos casos nuestras sospechas resultan ser ciertas. Cambiamos el fusible y... ¡PLAFF! otra vez se funde.
Hay veces en que los fusibles se funden por causas espontáneas, por vejez, pulsos de corriente, etc. Se sustituyen y asunto solucionado.
Pero en la mayoría de las ocasiones se funden por una avería en el equipo que provoca un consumo excesivo. En este caso, mientras no solucionemos la avería no conseguiremos otra cosa que romper fusible tras fusible.
11. La chapuza del puente de cobre
Cuando destapas un equipo, no es raro ver intervenciones de algún "técnico" poco escrupuloso que ha puesto el primer fusible que ha tenido a mano, con una intensidad muy superior a la aconsejada. O lo que es peor: Una o varias vueltas de hilo de cobre o alambre, permitiendo que el equipo funcione, pero totalmente desprotegido.
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| Fig 16. Amperaje en bajorrelieve en el casquillo |
Si el fusible va en un PCB (circuito impreso), a menudo estos valores también van impresos en ese PCB en las proximidades del fusible.
Para no complicarse la vida, ni complicársela a otros, un modo de proceder inteligente si te dedicas a hacer intervenciones en equipos, es tener un pequeño estuche clasificado con fusibles de las intensidades más comunes, tanto en formato corto como en largo.
Y se deben sustituir los fusibles siempre por uno del mismo tipo
12. Símbolos usados en los esquemas
La siguiente tabla de la figura 17 muestra los símbolos más usuales para representar a un fusible en un esquema eléctrico o electrónico.
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| Fig 17. Símbolos utilizados para los fusibles en los esquemas |
13. Cómo comprobar un fusible
Para comprobar un fusible es aconsejable retirarlo de su ubicación, pues la débil corriente que suministra un polímetro en la función "resistencia" para hacer la medición puede recorrer algún otro componente en paralelo con el fusible y darnos erróneamente un valor de continuidad cuando el realidad el fusible puede estar interrumpido.
Se pone en cada extremo del fusible una punta de prueba del polímetro. La resistencia marcada debe ser prácticamente de cero ohmios.
Si la lectura es "infinito", el fusible está interrumpido y hay que cambiarlo.
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| Fig 18. Comprobando un fusible. Está OK ya que marca prácticamente cero ohmios. |
Otra forma de comprobar un fusible es midiendo tensión:
- Poner una punta de prueba en el polo opuesto al que lleva el fusible
- Poner la otra punta de prueba en cualquier casquillo del fusible. Debe leerse la tensión que corresponda. Ahora medimos la tensión en el otro casquillo y la tensión debe ser la misma. Si la tensión en cada casquillo del fusible es distinta, el fusible estará interrumpido.
14. El vídeo
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