¿Qué es un relé térmico de sobrecorriente operado por transformadores de corriente (TC)?

Un relé térmico de sobrecorriente operado por transformadores de corriente (TC) es un dispositivo de protección que combina principios térmicos o equivalentes para detectar sobrecargas y la medición de corriente mediante transformadores de corriente para aplicaciones donde la corriente del circuito protegido es demasiado alta para conectarla directamente al relé.

Concepto básico

• Función: proteger motores, líneas o equipos contra sobrecarga y, si está diseñado así, contra fallas de larga duración. Interrumpe o manda señal de disparo cuando la corriente sostenida excede un valor seguro.
• Operación con TC: los transformadores de corriente reducen la corriente del circuito primario a un nivel manejable (por ejemplo 5 A o 1 A) para que el relé pueda medirla con precisión. El relé está conectado al secundario del TC y actúa según la corriente secundaria proporcional a la primaria.

Tipos y principio térmico

• Relé térmico clásico (bimetálico): la sobrecorriente calienta una lámina bimetálica que se dobla y acciona un disparador después de un tiempo dependiente de la magnitud de la sobrecorriente (cuanto mayor la corriente, menor el tiempo de actuación). Es invariablemente un comportamiento tiempo-corriente inverso (I t).
• Equivalente electrónico con caracterización térmica: muchos relés modernos usan sensores electrónicos y una curva de tiempo inverso que simula el comportamiento térmico del dispositivo protegido (por ejemplo, para proteger motores con inercia térmica). Estos relés integran la señal del TC, calculan la energía térmica acumulada (I²t) y disparan cuando se supera un umbral.

Características importantes

• Ajustes de corriente: ajuste de la corriente de disparo (en A secundarios o en % de la plena carga). Cuando se usan TC, el ajuste se referencia a la corriente secundaria o se convierte a corriente primaria según el ratio del TC.
• Curva tiempo-corriente: típicamente inversa (mayor corriente → menos tiempo). Existen curvas normalizadas (por ejemplo, curvas de sobrecarga para protección de motores).
• Retardo/taimpo de disparo: permite tolerar picos temporales (arranque de motores) sin disparo, pero proteger contra sobrecargas sostenidas.
• I²t o acumulación térmica: los relés que simulan efecto térmico suman el cuadrado de la corriente sobre el tiempo para representar calentamiento real.
• Dependencia del TC: precisión y saturación del TC afectan la medición. Es importante usar un TC con clase y relación adecuados para la aplicación y evitar ferromagnetismo o sobrecarga que distorsione la lectura.
• Coordinación: se coordina con fusibles, interruptores y otros relés para selectividad (que sólo el dispositivo más cercano al fallo actúe).

Instalación y consideraciones prácticas

• Conexión: el secundario del TC no debe abrirse con carga; si se desconecta, puede generar alto voltaje. Siempre poner cortocircuito o dejar conectado al relé.
• Relación y clase del TC: elegir TC con ratio que deje el relé dentro de su rango operativo; considerar precisión (por ejemplo clase 1, clase 5P) según protección o medida.
• Ajuste según la aplicación: para motores, ajustar según corriente nominal del motor y curvas de arranque; para líneas, según corriente máxima permitida y coordinación con dispositivos aguas abajo/arriba.
• Temperatura ambiente y calibración: relés térmicos clásicos pueden verse afectados por temperatura ambiente (un bimetal trabaja diferente si hace calor); relés electrónicos pueden compensar temperatura.
• Mantenimiento y prueba: verificar operación periódica, simulando corrientes (inyectar corriente en secundario del TC) o usando equipos de prueba para confirmar tiempos y ajustes.

Ejemplo de uso

• Protección de motor: TC mide la corriente del motor; relé térmico (o electrónico que emula térmico) supervisa I²t y disparará si la corriente elevada persiste más tiempo del permitido, evitando sobrecalentamiento del devanado.

Limitaciones y aclaraciones

• No sustituyen relés instantáneos de corta duración ni protección diferencial o de falla a tierra; son específicamente para sobrecorriente/sobrecarga con comportamiento térmico. Para cortocircuitos se requiere protección de tiempo muy rápido (interruptor automático, relé de máxima corriente instantáneo).
• Precisión depende de la calidad del TC y del propio relé.

Si quieres, puedo:

• Dibujar o describir la curva tiempo-corriente típica y cómo ajustar umbrales.
• Explicar cómo calcular ajustes cuando conoces la relación del TC y la corriente nominal del motor/línea.
• Recomendar procedimientos de prueba para validar la protección en campo.