10 diferencias entre el ITM y el fusible: Una pregunta obligada en la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la UC
I. Introducción
En la Escuela de Ingeniería Eléctrica, entidad perteneciente a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Carabobo, una universidad pública autónoma del centro de Venezuela, se incluye en su programa de estudios de pregrado una importante asignatura obligatoria, denominada Proyecto de Iluminación y Canalizaciones, perteneciente al séptimo semestre, e incluida en el portafolio de materias del Departamento de Potencia de la mencionada Escuela.
En este programa se introduce al alumno al diseño de las instalaciones eléctricas residenciales y comerciales de baja tensión (voltaje), incluyendo su compatibilidad con la normativa vigente, representada principalmente por el Código Eléctrico Nacional (CEN), norma Covenin 200, avalada por Fondonorma y Codelectra; y se aprende también el diseño de proyectos de luminotecnia, adecuados para diseñar la iluminación de diversas áreas publicas, comerciales e industriales, según su propósito.
Como complemento al programa educativo se emplean aún en la asignatura las omniscientes "tablas del MOP", un conjunto de tablas de especificaciones de materiales y accesorios eléctricos, elaboradas en las décadas de 1940 y 1950 por el Ministerio de Obras Públicas (MOP), entidad que lograra su pleno desarrollo bajo el gobierno del Presidente Marcos Pérez Jiménez.
Entre ellas se encuentran datos para tipos y calibres de conductores, tipos de aislantes, tamaños de ductos, diseño de cajas de empalme y tableros, dimensionamiento de protecciones, bancadas y muchos otros. Mucha de esa información fue recopilada y mejorada en su presentación en magistrales obras editadas por eruditos docentes de la escuela aludida, llegando algunos a convertirse en auténticos bestseller de la ingeniería eléctrica nacional.
II. Dos tipos de protecciones eléctricas: ITM y fusible
Dentro de los contenidos programáticos de la materia indicada se incluye el estudio de los sistemas básicos de protección aplicables en los sistemas eléctricos de propósito general, energizados en bajo voltaje (hasta unos 600 voltios RMS), incluyéndose principalmente el interruptor termo-magnético, que se denomina aquí con el acrónimo ITM (vulgarmente conocido en Venezuela con el protobarbarismo brequer, debido al vocablo inglés breaker); y el fusible, elemento conectado en serie en una línea "viva" de un circuito, con la intención de interrumpir oportunamente el paso de corriente cuando una condición de inseguridad se origina debido a un aumento en su amplitud, motivado a alguna falla, inestabilidad o fenómeno transitorio.
Ambos dispositivos se emplean en los circuitos eléctricos con la intención de proteger a la vida humana, a la propiedad y a los bienes, inmuebles, preferiblemente en ese orden.
Para la Real Academia Española (RAE, institución fundada en 1713), al parecer la definición adecuada en español es la de cortacircuitos, estableciendo para el breaker que es "un aparato que automáticamente interrumpe la corriente eléctrica cuando es excesiva o peligrosa." En relación al fusible, esa regia entidad, poseedora de la última palabra en cuanto al idioma de Cervantes, dice que el fusible es "un hilo o chapa metálica que se coloca en algunas partes de las instalaciones eléctricas, para que, cuando la corriente sea excesiva, la interrumpa fundiéndose."
También, la RAE define la sobrecarga como el "uso excesivo de un servicio determinado, que puede provocar su interrupción", dando ejemplos de sobrecarga telefónica y eléctrica. Llama la atención que la palabra sobrecorriente, tan empleada en el rico vocabulario eléctrico en Venezuela, no está en el diccionario de la RAE.
Es oportuno destacar que el ITM posee tres estados posibles: el primero de ellos es conectado, marcado con la posición ON, el segundo es desconectado, marcado con la posición OFF, y el tercero es disparado, lo que indica que el dispositivo está desconectado debido a que actuó su sistema automático de protección en algún tiempo anterior, ya sea por sobrecarga o por sobrecorriente. Si se resuelve la condición de la falla, el ITM deberá ser "reseteado", (otro barbarismo, tal vez rearmado sería un término mejor), procedimiento que implica llevar la leva actuadora, venciendo la fuerza de restitución de un resorte, a su posición desconectado, para luego trasladarla a la posición conectado.
En el caso del fusible, elemento menos sofisticado, solo hay dos estados. El primero es conectado, y el segundo es desconectado o fundido, el cual exige el reemplazo o de la unidad completa o del componente metálico propiamente fusible (hilo o cinta conductora), para el restablecimiento de la conexión eléctrica. En algunos fusibles es posible ver la rotura efectiva del hilo conductor, debido a su particular sistema de encapsulado.
III. Una evaluación de aprendizaje emblemática sobre protecciones en la Escuela de Ingeniería Eléctrica (UC)
Para evaluar el aprendizaje logrado de los alumnos en las características y particularidades de estos dos tipos distintos de protecciones en la asignatura referida, ha sido tradicional durante décadas incluir en la evaluación del estudiante una prueba escrita corta (o quiz, un anglicismo innecesario según la RAE) donde se le solicita escribir en forma razonada 10 diferencias significativas entre el ITM y el fusible.
Ha sido usual que la pregunta forme el núcleo de una prueba corta de una duración nominal de unos 15 minutos, o bien que se incluya dentro del conjunto de preguntas de un Examen Parcial, nombre asignado usualmente a una prueba que representa un porcentaje relevante de la nota final.
Es paradójico como en la ilustre Facultad mencionada, la elaboración de una prueba corta no se considera como una prueba parcial, a pesar de que en efecto sea parcial en relación a la nota. En cualquier, caso vale lo de que a donde fueres, haz lo que vieres, tradición es tradición, así entre conflicto con el lenguaje o sentido común.
Es usual también que, para estimular al alumno a indagar, el profesor se guarde para sí la especificación a priori de todas las diferencias que puedan plantearse en cualquiera de los ámbitos, y que los estudiantes, debido a su inexperiencia comprensible, se concentran casi exclusivamente en señalar las diferencias eléctricas.
Sin embargo, los alumnos con una visión más amplia pueden preguntar sí es válido incorporar diferencias bajo otras dimensiones de análisis, a lo que el profesor suele responder en forma afirmativa. Es usual que se empiecen escribiendo rápidamente algunas diferencias, para seguidamente encontrar una dificultad que se incrementa rápidamente con cada diferencia adicional en la lista, llegando a constituir una desafiante prueba de aprendizaje, cronometrada.
Así ha sido durante décadas, con ya miles de estudiantes que han aprobado la mencionada y asertiva prueba, la cual, con su objetivo y pertinente enfoque conductista, garantiza el que se presente una evidencia tangible e inmediata del aprendizaje de suficiencia necesario durante el curso.
Esto cuando todavía se trabajaba bajo un paradigma educativo que premiaba sólo a la Excelencia, hoy parcialmente devaluada bajo la excusa del enfoque constructivista y la "evaluación continua", que tristemente eliminó los Exámenes Finales en la Facultad de Ingeniería de la UC hace años, considerados hoy indispensables y con plena vigencia en universidades de primer nivel mundial como el MIT, por ejemplo, y cuyo Presidente (2012–2023) fue el Ing. Leo Rafael Reif, precisamente un ilustre marabino egresado de la Escuela Ingeniería Eléctrica de la UC, y quien también habría presentado la prueba en consideración de las protecciones eléctricas y sus diferencias.
IV. Un ejercicio de discusión sobre las diferencias
Producto de un ejercicio conjunto de reflexión, pretendidamente holístico, los autores de este artículo suministran aquí una aproximación reciente a la respuesta de la ya mítica pregunta planteada, de longeva tradición en el curso mencionado, y reutilizada continuamente en el tiempo, en las sucesivas cohortes de alumnos venezolanos y extranjeros en la UC. Las dimensiones estudiadas para las diferencias fueron las de los ámbitos eléctrico, mecánico y ambiental.
Quienes escriben estas líneas son egresados de la referida Escuela de Ingeniería Eléctrica, específicamente en la mención Electrónica y Comunicaciones y presentaron, hace muchos años, la prueba mencionada, aplicada por su digno y competente Profesor; y el recuerdo nostálgico de su Alma Mater les ha motivado a completar el presente ejercicio, abierto para la discusión.
La lista pretendida, suministrada en la sección V, seguramente tendrá imprecisiones, errores y omisiones, toda vez que fue realizada empleando sólo el menguante recurso de la Inteligencia Natural, en donde los semánticos prompts correspondientes se escribieron figuradamente por medio del intercambio de iones de sodio entre axones y dendritas en el neocórtex cerebral, para formar inestables sinapsis, catalizadas por la discusión dual, siendo por lo tanto susceptible de ser corregida y mejorada, razón por lo cual se invita al lector a colaborar en la sección de comentarios, siendo un honor recibir cualquier aclaratoria de alguno de los docentes específicos de la materia y/o de otros profesores activos o jubilados de la mencionada Escuela, o de otras escuelas de las universidades nacionales e internacionales de ingeniería eléctrica, y demás colegas profesionales.
V. 10 diferencias entre el ITM y el fusible. Una aproximación
A continuación se describen 10 diferencias entre los dispositivos eléctricos mencionados, el ITM y el fusible. Cada diferencia está precedida por su título, en negrita.
1. Causa de operación automática: El fusible se desconecta automáticamente por la ocurrencia de una sobrecorriente, por ejemplo un cortocircuito. El ITM lo hace por sobrecorriente (acción magnética), o bien por sobrecarga (acción térmica), siendo esta la condición en la cual se excede la capacidad de corriente nominal del dispositivo, durante un cierto tiempo.
2. Principio físico de operación. En el fusible, la sobrecarga genera un incremento de temperatura local, que funde (irreversiblemente) la aleación metálica del hilo o cinta que mantenía el contacto eléctrico entre sus dos terminales, interrumpiendo en forma permanente el paso de corriente. En el ITM, si ocurre una sobrecorriente, esta produce un intenso campo magnético, que origina la fuerza que libera un contacto eléctrico metálico asegurado por resorte, ubicado adentro del dispositivo; y si lo que ocurre es una sobrecarga en el ITM, esta ocasiona un aumento de temperatura local, que deforma (reversiblemente) una unión bimetálica ubicada en el interior de la caja moldeada plástica, permitiendo la apertura del contacto eléctrico que existía entre los dos terminales del aparato.
3. Repetibilidad, entendida como la capacidad para múltiples operaciones. Fusible: Dispositivo de una sola acción, queda inservible al operar. ITM: ofrece repetibilidad, con un determinado número de accionamientos disponible, variable aleatoria analizada por el fabricante.
4. Requerimiento de restauración o restablecimiento. Fusible: No aplica, pues es imposible el "reseteo". ITM: Al dispararse requiere llevar el contacto manualmente a la posición desconectado, para luego poder ser llevado a la posición conectado.
5. Señalización de disparo ocurrido. Fusible: En caso de que su cubierta o encapsulado no sea transparente o con visor, para conocer si el fusible tiene continuidad eléctrica es necesaria una medición con instrumento. ITM: Al dispararse, permanece en la posición disparado, una posición intermedia y sensible al tacto, lo cual informa que hubo con anterioridad una sobrecarga o sobrecorriente en el circuito, y no una acción de maniobra intencional de desconexión.
6. Costos: Salvo aplicaciones especiales, para la misma especificación de voltaje y corriente nominales el fusible es en general significativamente más económico que el ITM.
7. Capacidad de maniobra y protección simultánea en sistemas polifásicos. Fusible: La protección es individual para cada una de las fases, el fundido del contacto metálico en una de ellas no implica necesariamente la desconexión simultánea en las otras. ITM: En unidades polifásicas de propósito general (dispositivos de múltiples polos) la sobrecarga o sobrecorriente en una de las fases implica usualmente el disparado automático y simultáneo en todas las fases.
8. Presentación o tipo de montaje. ITM: Existe opción de montaje superficial, con uñas y tornillos, para su fijación en una superficie plana, o bien de montaje por fricción a compresión o con tornillos a un panel de barras conductoras de distribución en un tablero eléctrico, superficial o embutido.
9. Herramientas de instalación requeridas. ITM: Es necesario el empleo de un destornillador, ya sea de estría (Phillips), plano o en ocasiones Allen, aplicando el torque recomendado por el fabricante, siendo conveniente el empleo de torquímetro. Fusible: En principio no requiere herramientas para su instalación (salvo casos especiales), basta con la inserción manual por sobrepresión en los contactos en forma de U del portafusible correspondiente, quedando fijo por fricción. Cabe destacar que la palabra portafusible tampoco existe en el diccionario de la RAE.
10. Capacidad de maniobra para desconexión y reconexión, para reemplazo, reparación de averías y/o mantenimiento. ITM: Posee capacidad de desconexión y reconexión manual del contacto eléctrico para las tareas referidas, contando con una cámara de extinción de arco dentro de la caja de plástico moldeado, que mitiga el efecto adverso el mismo y que tiene su origen en efectos inductivos residuales. Fusible: La conexión y reconexión implica el retiro y reinserción de la unidad del portafusibles correspondiente, con riesgo de arco eléctrico si la desconexión se hace "en caliente", lo cual deberá evitarse en lo posible.
VI. Conclusiones
La prueba planteada es aún considerada como pertinente en la asignatura mencionada, y ha sabido sobrevivir al tiempo y al empleo de nuevas estrategias pedagógicas, dirigida por los eminentes profesores del área en la Escuela mencionada.
Es útil porque implica un desafío en solitario, donde el estudiante debe pensar, redactar y escribir en limpio en un tiempo limitado, sobre un tema técnico de importancia en el programa de la materia. Esto en un momento específico, a libro cerrado, sin consultar con compañeros, que es la forma como se enseñó durante décadas en la Escuela referida, y que ha cambiado debido en parte a la adopción del paradigma educativo constructivista, que incluye ahora el trabajo en equipo y las monografías, y a la más reciente aplicación del paradigma pedagógico conectivista, con el uso de Internet y el empleo de la IA, en un régimen mucho más intenso de lo que fue la utilización primero de las blancas reglas de cálculo, luego de las calculadoras HP (primero de LEDs rojos y después de cristal de cuarzo), para el selecto grupo que podía adquirirlas, y de las posteriores Texas Instruments y Casio, lo suficientemente baratas para que cualquier estudiante pudiera atesorarlas, como un diamante en bruto y donde lo máximo era si podían realizar cálculos en variable compleja, y más aún si eran programables, condiciones de felicidad juvenil actualmente incomprensibles para un estudiante contemporáneo de ingeniería eléctrica, quien denominaría como arqueoware a las herramientas descritas.
Un punto relevante para analizar es cómo se realiza la disposición final y el reciclaje de este tipo de dispositivos de protección eléctrica, una vez que se descomponen o llegan al final de su vida útil. Y es que la "ecología eléctrica" aún debe prosperar en los contenidos curriculares, para tal vez llegar a futuro ser una materia del pensum, y en donde si es dictada por fuera de las ideologías, tal vez se descubra la verdad en relación al calentamiento global, o a la conveniencia de los vehículos eléctricos, los cuales en ocasiones arden espontáneamente, de manera dramática, extremadamente peligrosa.
La realización de la pregunta objeto de este artículo en los cursos recientes, especialmente desde el momento de pre-singularidad actual consistente en la disponibilidad masiva gratuita de herramientas de Inteligencia Artificial e interpretación del lenguaje humano en línea (hace unos dos años, aproximadamente), requiere que como mínimo el proceso pedagógico correspondiente sea replanteado, pues ante tal prueba el estudiante no hará más que escribir el prompt correspondiente en la App de la IA de su preferencia, y obtendrá una respuesta con diferentes grados de calidad.
El análisis de la respuesta electrónica sería un aspecto interesante a discutir en clase, para refutar o aprobar las diferencias dadas por el autómata mimo humano, dependiendo de la profundidad de la herramienta y de la capacidad del alumno para redactar el mejor prompt posible (preciso, claro y breve), seguramente con varias interacciones sucesivas, que acorralen al software para obtener el resultado requerido, listo para ser entregado al profesor, luego de corregir mayúsculas y tildes, y seleccionado el mejor título retórico de la tarea, dentro de las 3 o 5 propuestas que se le solicitó sugerir a la IA.
Es paradójico que después de 50 años de programación computacional, donde la lógica y rigurosidad sintáctica era indispensable en las líneas de un programa, se pasó gradualmente del bajo al alto nivel, de lo estructurado a las clases, instancias y objetos, al polimorfismo y a la herencia; y ahora al nivel semántico que implica el lenguaje humano, plagado de ambigüedad, imprecisión y falta de claridad (herencia de la evolución y especiación de las lenguas por separación geográfica y étnica), pero al cual ya se ha acostumbrado a interactuar la IA, para convertirlo en especificaciones objetivas que luego procesa, consultando a la formidable base de datos global, y armando un texto que ella predice será del agrado del imperfecto operador que pulsa las teclas figuradas. De esta manera, los estudiantes que al realizar la pregunta afrontaban una pertinente prueba de memorización, descubrimiento, interpretación y stress, la tienen ahora fácil con la IA.
Hace 40 años algunos profesores prohibían (ingenuamente) el uso de calculadora en clase y exámenes, y más recientemente pretendiendo restringir el uso de los celulares en esas mismas condiciones. Se trata tal vez de un error, pues el celular inteligente con la conectividad ubicua llegó para quedarse en estos nativos digitales que son los estudiantes modernos, y es reto del docente emplear el poderoso recurso ahora como herramienta para mejorar los aprendizajes, en donde los contenidos curriculares deberán avanzar muchísimo más rápido que antes, de manera que el desafío y el logro por el mérito en el uso de la Inteligencia Natural puedan continuar siendo los principales elementos para la aprobación de un curso, ahora asistido por la IA.
Llegado a este a punto, los autores desean expresar su agradecimiento a todos los magníficos profesores de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la UC, por toda la dedicación y buenas prácticas en relación a los procesos de enseñanza y aprendizaje compartidos.
Se termina esta breve discusión con una pregunta desafío a los amables lectores del ámbito eléctrico, siendo esta la consistente en elaborar ahora un nuevo listado, esta vez de las 10 semejanzas que poseen las dos protecciones eléctricas señaladas, el ITM y el fusible. Como puede esperarse, la respuesta no es sencilla, y se promete que será divertida, pero solo se tienen 15 minutos para escribirla, y sin trampa de IA ¡Suerte!
Bill Steve Torres Mejías.
Fabián Robledo Upegui.
Septiembre, 2024.
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