Materiales de Hilo Fusible
Características y Materiales de los Elementos de Fusible
Los materiales seleccionados para los elementos de fusible deben poseer un conjunto específico de propiedades. Deben tener un punto de fusión bajo, asegurando que el fusible se derrita rápidamente cuando fluya una corriente excesiva, interrumpiendo así el circuito y protegiendo el sistema eléctrico. Además, estos materiales deben presentar bajas pérdidas ohmicas para minimizar la disipación de energía durante la operación normal. Una alta conductividad eléctrica (equivalente a una baja resistividad) es esencial para un flujo eficiente de corriente sin causar caídas de tensión significativas. La rentabilidad es otro factor crucial, ya que los fusibles se utilizan en grandes cantidades en diversas aplicaciones eléctricas. Además, el material debe estar libre de cualquier propiedad que pueda llevar a la degradación o fallo con el tiempo, asegurando un rendimiento fiable.
Comúnmente, los elementos de fusible están hechos de materiales con puntos de fusión bajos, como estaño, plomo o zinc. Aunque estos metales son bien conocidos por sus características de bajo punto de fusión, es importante notar que algunos metales con alta resistencia específica también pueden ofrecer un punto de fusión bajo, como se ilustra en la tabla a continuación. Estos materiales proporcionan un equilibrio entre la capacidad de fundirse rápidamente en condiciones de falla y la necesidad de mantener un rendimiento eléctrico aceptable durante la operación normal.
Materiales de los Elementos de Fusible: Propiedades, Aplicaciones y Compromisos
Los materiales comúnmente utilizados para los elementos de fusible incluyen estaño, plomo, plata, cobre, zinc, aluminio y una aleación de plomo y estaño. Cada material tiene características distintivas que lo hacen adecuado para aplicaciones específicas dentro de los circuitos eléctricos.
Una aleación de plomo y estaño se utiliza típicamente para fusibles con calificaciones de corriente pequeñas. Sin embargo, cuando la corriente supera los 15A, esta aleación se vuelve menos práctica. Para aplicaciones de mayor corriente, el uso de una aleación de plomo-estaño requeriría hilos de fusible con diámetros más grandes. Como consecuencia, cuando el fusible se derrite, se libera una cantidad excesiva de metal fundido, lo que puede suponer riesgos de seguridad y también puede llevar a daños más extensos en los componentes circundantes.
Para circuitos con calificaciones de corriente que superan los 15A, los fusibles de hilo de cobre son a menudo la opción preferida. A pesar de su uso generalizado, el cobre tiene algunas desventajas notables. Para lograr un factor de fusión razonablemente bajo (la relación de la corriente mínima de fusión a la corriente nominal), los fusibles de hilo de cobre tienden a funcionar a temperaturas relativamente altas. Esta temperatura de operación elevada puede hacer que el hilo se sobrecaliente con el tiempo. Como resultado, el área transversal del hilo disminuye gradualmente, y la corriente de fusión también disminuye. Este fenómeno aumenta la probabilidad de fusión prematura, lo que potencialmente lleva a interrupciones innecesarias del circuito y perturbaciones en el servicio eléctrico.
Por otro lado, la plata ofrece varias ventajas como material para elementos de fusible. Una de sus principales ventajas es su resistencia a la oxidación; la plata no forma fácilmente óxidos estables. Incluso si se forma una capa fina de óxido, es inestable y se descompone fácilmente. Esta propiedad asegura que la conductividad de la plata permanezca inalterada por la oxidación, manteniendo un rendimiento eléctrico constante a lo largo de su vida útil. Además, debido a su alta conductividad eléctrica, la cantidad de metal fundido generado cuando opera el fusible se minimiza. Esta reducción en la masa de metal fundido permite una operación más rápida del fusible, permitiéndole interrumpir el circuito más rápidamente en caso de una condición de sobre corriente. Sin embargo, el alto costo de la plata en comparación con otros metales como el cobre o la aleación de plomo-estaño limita su uso generalizado. En la mayoría de las aplicaciones prácticas, donde la rentabilidad es una consideración significativa, el cobre o las aleaciones de plomo-estaño se utilizan más comúnmente como hilos de fusible.
El zinc, cuando se utiliza como elemento de fusible, suele ser en forma de tira. Esto se debe a que el zinc no se derrite rápidamente bajo condiciones de sobrecarga pequeña. Su comportamiento de fusión relativamente lento proporciona una cierta tolerancia a las corrientes transitorias o menores, evitando la operación innecesaria del fusible y reduciendo la probabilidad de falsas activaciones en los circuitos eléctricos.
