En lletricidá, denominar fusible a un dispositivu constituyíu por un soporte fayadizu y un filamentu o llámina d'un metal o aleación de baxu puntu de fusión que s'entrepola nun puntu determináu d'una instalación llétrica por que se funda (por efeutu Joule) cuando la intensidá de corriente supere (por un cortucircuitu o un escesu de carga) un determináu valor que pudiera faer apeligrar la integridá de los conductores de la instalación col consiguiente riesgu de quema o destrucción d'otros elementos.
Datos xenerales El fusible llétricu, denomináu primero aparatu d'enerxía y de proteición contra sobrecarga de corriente llétrica por fusión, ye'l dispositivu más antiguu de proteición contra posibles fallos en circuitos llétricos, apaeciendo les primeres cites bibliográfiques nel añu 1774, momentu nel que se-y emplegaba pa protexer a condensadores de daños frente a corrientes de descarga de valor escesivu. Mientres la década de 1880 ye cuando se reconoz el so potencial como dispositivu proteutor de los sistemes llétricos, que taben recién empezando a espublizase. Dende esi momentu, hasta l'actualidá, los numberosos desarrollos y l'apaición de nuevos diseños de fusibles avanzaron al pasu de la teunoloxía, y ye que, a pesar de la so aparente simplicidá, esti dispositivu tien na actualidá un bien eleváu nivel teunolóxicu, tantu no que se refier a los materiales usaos como a les metodoloxíes de fabricación. El fusible coesiste con otros dispositivos proteutores, dientro d'un marcu de cambeos teunolóxicos bien aceleraos que lo faen apaecer como pasáu de moda o obsoleto, lo que nun ye asina.
Esti conceutu entender con mayor facilidá cuando se describe'l campu d'aplicación actual, que los sos parámetros nominales tienen rangos bien amplios. Les tensiones de trabayu van dende unos pocos voltios hasta 132 kV; les corrientes nominales, dende unos pocos mA hasta 6 ka y les capacidaes de rotura algamen en dellos casos los 200 ka.
La producción añal de fusibles supera los 30 millones d'unidaes, ente que n'Arxentina utilícense aproximadamente 300.000 unidaes añales. Una industria de tamañu mediu puede tener instalaos dellos centenares de fusibles y nun automóvil modernu pueden atopase n'usu ente 40 y 60 fusibles. La mayoría de los equipos electrónicos tienen siquier un fusible. Los sos tamaños pueden ser tan pequeños como la cabeza d'un fósforu de madera, y nel otru estremu, esto ye p'aplicaciones d'alta tensión y con alta potencia de curtiu circuitu, atópense fusibles que'l so pesu ronda los 20 quilogramos.
Les estadístiques de producción a nivel mundial indiquen la crecedera constante del mercáu. Pa dellos tipos de fusibles la crecedera ye bien eleváu, como ye'l casu de los dispositivos pa circuitos electrónicos de baxa potencia y los elementos pa usu n'automóviles. Sicasí, pa los fusibles tradicionales (baxa y media tensión, y alta capacidá de rotura) envalórase una crecedera con menor velocidá, del orde de la crecedera de los sistemes llétricos, que ronda'l 3% añal.
El principiu de funcionamientu del fusible ye bien simple: basar n'entrepolar un elementu más débil nel circuitu, de manera tal que cuando la corriente algame niveles que podríen estropiar a los componentes del mesmu, el fusible fúndase y ataye la circulación de la corriente. Que'l elementu fusible o eslabón débil del circuitu algame la fusión nun implica necesariamente que s'ataye la corriente, siendo esta diferencia la clave pa entender la teunoloxía arreyada nel aparentemente simple fusible.
A lo llargo de los años fueron apaeciendo fusibles p'aplicaciones específiques, tales como protexer llinies, motores, tresformadores de potencia, tresformadores de tensión, condensadores, semiconductores de potencia, conductores aisllaos (cables), componentes electrónicos, circuitos impresos, circuitos integraos, etc. Estos tipos tan diversos de fusibles tienen carauterístiques de seleición bien distintes, lo que fai complexa la so correuta seleición.
Esti rangu tan ampliu requier que l'usuariu de fusibles tenga un importante nivel de conocencies, que nun ye bono d'adquirir pola falta de material informativo de bon accesu.
Hai que considerar otru factor importante, que ye la esistencia de fusibles respondiendo a normalizaciones de diversos países. Cuando se fala de los sistemes de distribución d'enerxía llétrica, emplegar nel nuesu mediu fusibles d'alta potencia respondiendo fundamentalmente a normes europees, pero pa la distribución de media tensión y baxa potencia, empléguense elementos allegaos a la normalización norteamericana.
La normalización europea, na actualidá práuticamente unificóse nes normes IEC (International Electrotechnical Commission), pero nel nuesu mediu inda hai infinidá de dispositivos instalaos que'l so orixe provién de tiempos anteriores a la unificación. La situación empiórase enforma cuando se fai referencia a los fusibles instalaos n'equipos, yá sían industriales, electrodomésticos o electrónicos, pos los dispositivos respuenden a les normes del país d'orixe del equipamientu.
L'abanicu de posibilidaes de fusibles pa equipos de baxa tensión ye práuticamente ilimitáu, pudiendo afirmase que cada país del mundu ta representáu con dalgún fusible. Frente a esta situación, la reposición del fusible ye bien malo de llograr, polo que tien de recurrise al reemplazu pol dispositivu de carauterístiques tan paecíes como seya posible, lo que nuevamente requier d'un bon nivel de conocencies per parte del usuariu.
Historia
Primer Etapa El fusible foi l'últimu dispositivu de proteición usáu nos sistemes llétricos dende hai más de 240 años, que'l so desenvolvimientu puede estremase pal so estudiu en siete etapes. La hestoria de los fusibles y la primer etapa del so desenvolvimientu empieza nel añu 1774, momentu nel cual publicar los resultaos de la estensa investigación llevada a cabu por Narne. Estos esperimentos consistíen nel estudiu del efeutu de la lletricidá sobre les plantes, animales y voluntarios humanos, pa lo cual producíense corrientes elevaes por aciu descargues de condensadores (botelles de vidriu recubiertes internamente y externamente con plaques metáliques), protexendo a los elementos con un conductor de baxa seición. Darréu, fueron apaeciendo artículos describiendo munchos esperimentos y esplicando delles aplicaciones desaxeradamente simples, como por casu: la proteición de sistemes telegráficos, llegaron a la década de 1880.
Tien De recordase que nesos momentos trabayábase solamente en corriente continua, polo qu'amás de la fusión tenía de producise la rápida separación de los electrodos con cuenta d'apagar el arcu llétricu. Los primeros diseños de fusibles yeren de tipu abiertu, polo que l'elementu conductor, cuando fundía yera espulsáu en forma de gotes, con mayor o menos violencia según la enerxía de corriente que la fundía. El riesgu de quema y de dañu personal yera bien eleváu, colo que s'empezó a introducir al elementu fusible en tubos de vidrios con dambos estremos abiertos, menguando los riesgos citaos, ensin anulalos totalmente. Esti tipu de fusible, non podíen tapase los estremos del tubu, una y bones el resultáu cuando operaba en corrientes altes, yera la so esplosión.
Nel añu 1880, más precisamente'l 4 de mayu, Edison presenta la primer patente sobre fusibles, col númberu 227226, que tien llugar n'Estaos Xuníos, na cual indícase que'l fusible ye'l elementu débil del circuitu, una y bones la presencia de sobrecorrientes peligroses pal circuitu facer fundise y cortar la circulación de corriente. Nesi momentu, la principal aplicación yera na proteición de les costoses llámpares llétrequiers, que s'estropiaba pola sobrecorriente y les sobretensiones que se xeneraben na probeza de los reguladores de tensión usaos nesa dómina. El primer fusible zarráu foi patentáu por W. M. Mordey n'Inglaterra nel añu 1890.
Siguiendo a les primeres patentes, pueden atopase infinidá de diseños introduciendo idees por demás atélites, munches d'elles na direición de dexar que'l fusible fuera reusable, esto ye, nun tuviera de refugar se dempués d'operar.
Yá nesi momentu entendióse qu'unes de les claves d'usu del fusible aniciaba na so elevada confiabilidad, elementu que se ve seriamente perxudicáu colos agregaos necesarios pa dexar que'l fusible fuera re-usable. De tiempu en tiempu, entá na actualidá, surden idees nueves p'algamar esi oxetivu, pero'l so aplicabilidad ye baxa o nula, polo cual, l'elementu fusible sigue siendo descartable o d'una sola operación.
Segunda etapa Puede considerase que la segunda etapa empieza nel añu 1906, cola publicación del llibru del investigador alemán Meyer, na cual preséntase un analís del procesu de fusión, muncho más científicu que nos artículos previos. Mientres esta etapa, los investigadores dedicaron los sos esfuercios principalmente a la predicción de la rellación ente'l material y dimensiones d'elementu fusible col tiempu tardáu pol mesmu n'algamar la fusión. Empezar a entender el comportamientu térmicu del fusible, la conducción axial y radial, l'efeutu de los terminales, etc. Nesi momentu definió'l principal parámetru de trabayu del fusible pa esa dómina, la corriente mínima de fusión. Nesa publicación preséntase la denomada constante de Meyer, valor que dexa determinar el tiempu de fusión d'un fusible pola densidá de corriente que la traviesa y en función del material emplegáu, so condiciones adiabáticas (ensin intercambiu de calor). En forma analítica, la constante de Meyer ye'l valor de la integral de la densidá de corriente elevada al cuadráu, que almacena nel elementu una cantidá de calor abondo pa provocar la fusión, integral que recibió'l nome d'enerxía específica.
La idea nesa etapa de desenvolvimientu, yera en que si l'elementu algamaba la fusión, eventualmente atayaría la sobrecorriente. Al poco tiempu reconocióse que cumplir col primer requisitu non siempres significaba'l cumplimientu del segundu. Nesa etapa, les enerxíes lliberaes polos sistemes llétricos en casos de falles empezaron a superar a la capacidá del fusible pa la so interrupción, polo qu'empezó a ser común la esplosión del fusible. El baxu nivel de conocencies del momentu sobre'l procesu d'interrupción, nun dexaba reconocer onde aniciaba'l problema. Yera normal atopar nos manuales d'instrucciones sobre'l manexu de fusibles, indicaciones que güei paecen risibles, como que
Nesta etapa del desenvolvimientu, los sistemes llétricos empezaron a migrar de corriente continua a corriente alterna, polo que se constrúin llinies de distribución de llargor importante y empiézase a alzar la tensión de trabayu, yá teniéndose sistemes con delles decenes de kV. Nesi altor de desenvolvimientu disponíase fusibles abiertos, capaces de funcionar dende unos pocos voltios hasta los 70 kV, recibiendo'l nome de fusible d'espulsión, teniendo bien poca capacidá d'interrupción de corriente.
Los dispositivos d'alta tensión instalar en llugares solitarios y en puntos elevaos del poste, p'amenorgar el riesgu de dañu polos elementos espulsaos. Esto significaba que solo podía emplegase fusibles neses tensiones pa corrientes bien baxes quedando apostraos a los sistemes de distribución de baxa potencia y rurales.
Pa la proteición y operación d'estos sistemes de mayor tensión, esistíen interruptores basaos na estinción n'aceite, naciendo la idea d'emplegar una combinación de interruptor n'aceite y fusible, denomináu fusible líquidu o d'aceite. L'elementu fusible, tensionado por un resorte, atópase dientro que'l fusible debilitar pola temperatura alcanzao, el resorte cortar y mueve, allargando l'arcu llétricu que s'apaga n'aceite. Esti dispositivu, n'usu mientres dellos años, dexaba potencies d'interrupción enforma mayores que les d'espulsión.