Una curva de tiempo inverso hace que el relé de sobrecorriente dispare más rápido cuanto mayor es la corriente. Las familias IEC e IEEE tienen cada una su ecuación normalizada, y el multiplicador de tiempo desplaza la curva sin cambiar su forma. Esa forma permite que el relé más cercano a la falla actúe primero y que los de aguas arriba esperen.
Respuesta corta
Una curva de tiempo inverso es la relación entre la corriente que ve un relé de sobrecorriente y el tiempo que tarda en disparar: a más corriente, menos tiempo. Las normas IEC 60255-151 e IEEE C37.112 fijan las ecuaciones de las familias más usadas, de modo que un relé de cualquier fabricante pueda reproducirlas. La forma de la curva y el multiplicador de tiempo permiten que los relés de una red disparen en orden: primero el más cercano a la falla y, solo si ese falla, los de aguas arriba.
Por qué el tiempo es inverso
Una sobrecorriente daña los equipos por el calor que produce, y ese calor crece con el cuadrado de la corriente multiplicado por el tiempo. Un conductor o un transformador aguanta una corriente moderada durante mucho tiempo y una corriente alta solo unos instantes. Una curva de tiempo inverso imita esa relación: deja pasar sobrecargas pequeñas y desconecta rápido las fallas grandes.
La segunda razón es la selectividad. Una falla cerca de la fuente produce más corriente que una lejana, y los relés cercanos a la fuente deben esperar a que los de la carga despejen. Una curva inversa da ese escalonamiento con márgenes de tiempo más pequeños que con tiempo definido.
Cómo se expresa una curva
Se define con la corriente de arranque (Ip), por debajo de la cual el relé no actúa, y el cociente M = I / Ip. Las dos familias usan ecuaciones distintas:
- IEC: t = TMS · k / (M^α − 1)
- IEEE: t = TD · [A / (M^p − 1) + B]
Puede trazarlas con la herramienta de curvas de tiempo inverso. Las constantes de cada curva se detallan en sobrecorriente 50/51 y 50N/51N. El multiplicador (TMS en IEC, TD en IEEE) escala el tiempo: duplicarlo duplica todos los tiempos, y la curva conserva su forma. Cerca de M = 1 el tiempo tiende a infinito, por eso el relé no dispara con una corriente apenas superior al arranque.
Las familias
| Familia IEC | Para qué se usa | Tiempo con TMS = 1 a M = 2 | A M = 10 |
|---|---|---|---|
| Normal inversa | Corrientes de falla que varían poco a lo largo del alimentador | 10,0 s | 3,0 s |
| Muy inversa | Corrientes de falla que bajan rápido con la distancia | 13,5 s | 1,5 s |
| Extremadamente inversa | Coordinación con fusibles y con cargas que producen picos | 26,7 s | 0,8 s |
Los tiempos salen de las ecuaciones de la norma con el multiplicador en 1. Muestran la tendencia: cuanto más inclinada es la curva, mayor es el contraste entre una corriente baja y una alta.
Las curvas IEEE tienen sus propias constantes y suelen nombrarse «moderadamente inversa», «muy inversa» y «extremadamente inversa». Tienen forma parecida a las IEC con el mismo nombre, pero no son idénticas. Para un ajuste concreto se usa la familia que el resto de la red ya emplea.
El tiempo definido se usa cuando la corriente de falla depende de la generación conectada o cuando se necesita un tiempo fijo de despeje.
Elementos que acompañan a la curva
- El elemento instantáneo. Se añade para fallas de gran corriente, que no deben esperar. Se ajusta por encima de la corriente máxima de la carga y, en muchos casos, por encima de la corriente de falla del siguiente equipo aguas abajo, para no perder la selectividad.
- El tiempo mínimo. Un valor bajo del que ninguna corriente puede bajar, útil para evitar disparos con corrientes transitorias de duración muy corta.
- La reposición. Cuando la corriente baja del arranque, el relé puede reponerse al instante o con un retardo que imita el disco de los relés electromecánicos. La reposición con retardo evita que fallas intermitentes dejen al relé «en cero» entre un pulso y otro.
Cómo se elige y se coordina
El proceso para ajustar una curva sigue una lógica común:
- Fijar el arranque por encima de la corriente de carga máxima y por debajo de la corriente de falla mínima que debe detectar.
- Elegir la familia para que sea compatible con el resto de los dispositivos: relés, reconectadores y fusibles.
- Fijar el multiplicador de modo que haya un margen de tiempo entre cada relé y el siguiente aguas arriba, para todas las corrientes de falla posibles.
- Comprobar que la curva queda por debajo de la curva de daño del equipo protegido y por encima de las corrientes de energización y de arranque de motores.
Las curvas se comparan en un gráfico logarítmico de corriente contra tiempo. Los márgenes que se aplican dependen del tipo de relé, de su tiempo de apertura y del interruptor; por eso no hay un valor único. El análisis de por qué falla la coordinación está en falta de selectividad: disparan varios alimentadores y los criterios generales en criterios de ajuste de protecciones eléctricas.
La coordinación de un fusible con un reconectador tiene reglas propias, que se explican en Coordinación de fusible, reconectador y seccionalizador. Su aplicación a los alimentadores se trata en Protección de alimentadores de distribución y en Protección de alimentadores industriales. Los números de las funciones que usan estas curvas (50, 51, 67) están en Números ANSI de las funciones de protección.
Cómo aparecen en IEC 61850
El estándar de comunicaciones IEC 61850 representa la curva elegida con la clase CURVE, y permite que el relé informe la curva que realmente aplica. El detalle está en ajustes ASG y curvas de tiempo inverso en IEC 61850.
Errores frecuentes
- Mezclar familias entre relés que deben coordinar, sin revisar que las curvas se crucen.
- Usar el mismo multiplicador en otra marca sin comprobar su escala.
- No considerar la reposición cuando aguas abajo hay un relé electromecánico.
- Olvidar la energización: la corriente de conexión de transformadores y motores puede tocar la curva si el arranque o el multiplicador son bajos.
Calcúlelo aquí
Para comparar tiempos de disparo con las constantes de la norma, use nuestra herramienta gratuita de curvas de tiempo inverso. Para dibujar varios relés, reconectadores y fusibles juntos, está la de coordinación de relés.
Estudios de coordinación y ajustes
En Tiza Group hacemos los estudios de coordinación de protecciones, probamos las curvas del relé con inyección secundaria y configuramos los relés a distancia. Si necesita revisar los tiempos de su red, le cotizamos el estudio.
Guías relacionadas
- Sobrecorriente 50/51 y 50N/51N
- Ajustes ASG y curvas de tiempo inverso en IEC 61850
- Coordinación de fusible, reconectador y seccionalizador
- Protección de alimentadores de distribución
- Protección de alimentadores industriales
Referencias
- IEC 60255-151, Measuring relays and protection equipment - Part 151: Functional requirements for over/under current protection.
- IEEE Std C37.112, Standard for Inverse-Time Characteristics Equations for Overcurrent Relays.
- IEC 61850-7-4, nodos lógicos PTOC y PIOC.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre una curva muy inversa y una extremadamente inversa?
La extremadamente inversa cae más rápido al aumentar la corriente. Con el mismo multiplicador de tiempo, a 10 veces el arranque dispara en unas 0,8 s la extremadamente inversa de IEC y en unas 1,5 s la muy inversa. Con corrientes cercanas al arranque ocurre lo contrario: la extremadamente inversa es más lenta.
¿Puedo copiar los ajustes de una curva de un relé a otro de distinta marca?
No sin revisar el manual. Las ecuaciones de la norma son las mismas, pero algunos fabricantes escalan el multiplicador de forma distinta o implementan la reposición de otra manera. Un mismo valor de multiplicador puede dar tiempos diferentes.
¿Por qué no se usa siempre tiempo definido?
El tiempo definido dispara en el mismo tiempo para cualquier corriente sobre el arranque. Eso obliga a escalonar los relés con tiempos largos hacia la fuente. La curva inversa da tiempos cortos con corrientes altas, que son las más dañinas, y deja espera con corrientes bajas.