Protecciones eléctricas en instalaciones: magnetotérmicos, diferenciales y puesta a tierra

Protecciones eléctricas: conceptos y dispositivos

1) Protecciones eléctricas

Las instalaciones deben disponer de protecciones que las hagan seguras tanto desde el punto de vista de los conductores como de las personas que trabajen con ellas.

Tipos de protección

• Protección contra sobrecargas y cortocircuitos
• Protección contra electrocución

2) Protección contra sobrecargas y cortocircuitos

Cortocircuito

Un cortocircuito es la unión de dos conductores o de partes de un circuito eléctrico. Si aplicamos la ley de Ohm, cuando la resistencia tiende a cero la intensidad tiende a infinito, poniendo en peligro la integridad de los conductores y de las máquinas debido al calor generado por dicha intensidad.

Dispositivos para proteger contra cortocircuitos: interruptores automáticos magnetotérmicos (en su zona magnética).

Sobrecargas

Las sobrecargas son valores de intensidad por encima de lo admisible según las características de un circuito y que, por lo tanto, hay que limitar en el tiempo.

Dispositivos para proteger contra sobrecargas: interruptores automáticos magnetotérmicos (en su zona térmica).

1.2) Interruptores automáticos magnetotérmicos

Estos dispositivos se emplean para la protección de los circuitos contra cortocircuitos y sobrecargas en sustitución de los fusibles. La ventaja frente a los fusibles es que no hay que reponerlos cuando detectan una sobrecorriente, sino solo rearmarlos. Se clasifican según el número de polos:

• Unipolares
• Bipolares
• Tripolares
• Tetrapolares (se utilizan para redes trifásicas con neutro)

Estos dispositivos tienen dos sistemas de disparo complementarios:

• Disparador magnético: actúa cuando la intensidad que lo atraviesa excede varias veces el valor de su In; este elemento protege contra cortocircuitos.
• Desconectador térmico: está formado por dos láminas bimetálicas por las que circula la corriente y que se arquean al calentarse por exceso de intensidad; este elemento protege contra sobrecargas.

Curvas de disparo

Existen varios tipos de interruptores automáticos; están definidos por sus características de desconexión tiempo/intensidad. Para la desconexión frente a cortocircuitos se definen curvas que permiten una mejor protección de los distintos tipos de circuitos:

• Zona térmica: protege frente a sobrecargas.
• Zona magnética: protege frente a cortocircuitos.

Poder de corte

Se define como la intensidad máxima que sus contactos son capaces de cortar sin sufrir deterioros (poder de corte de servicio).

3) Protección contra electrocución

Frente a los peligros de la electricidad, la seguridad de las personas debe fundamentarse en que nunca puedan estar sometidas involuntariamente a una tensión peligrosa. La reglamentación actual clasifica las protecciones contra contactos indirectos en dos clases: Clase A y Clase B.

Clase A

Métodos que impiden la aparición de una tensión de contacto peligroso (sin conductor especial de protección), por ejemplo:

• Separación de circuitos.
• Separación entre partes en tensión y masas metálicas mediante aislamientos.

Clase B

Métodos que desconectan inmediatamente la instalación después de la aparición de una tensión de contacto (con conductor especial de protección), por ejemplo:

• Puesta a neutro: conexión de ciertas partes al neutro para limitar tensiones de contacto según normativa aplicable.
• Puesta a tierra: consiste en unir directamente las partes metálicas de los aparatos eléctricos con un conductor de protección que está conectado a tierra. Con esto conseguimos que, si hay una fuga de tensión, toda la intensidad que circula vaya directamente a tierra y sea detectada por los dispositivos de protección, desconectando la instalación.

La protección será mucho más eficaz si usamos un interruptor diferencial.

3) Interruptor diferencial

Este dispositivo es un aparato cuya misión es desconectar un circuito cuando detecta una derivación de corriente a tierra. Se activa cuando la corriente de defecto (Id) es superior a su umbral de sensibilidad (Is).

Tipos de sensibilidades

Los interruptores diferenciales empleados domésticamente y en instalaciones de poca potencia (5 A a 125 A) tienen, principalmente, dos sensibilidades:

• Diferencial de media sensibilidad: 300 mA — empleado en instalaciones con puesta a tierra.
• Diferencial de alta sensibilidad: 30 mA — se pueden emplear en instalaciones sin puesta a tierra o para protección directa de personas.

Los diferenciales de gran potencia (de 150 A a más de 1000 A) se emplean para la protección de instalaciones industriales de gran potencia y baja tensión. Sus sensibilidades típicas incluyen 0,003 A; 0,1 A; 0,3 A; 0,5 A; 0,8 A; 1 A; 2 A. Estos interruptores diferenciales industriales suelen tener la sensibilidad ajustable y se fabrican generalmente en dos partes:

• Por una parte, se monta el transformador toroidal.
• Por otra parte, se monta el relé diferencial.