Sistemas de Protección Eléctrica: Interruptores Magnetotérmicos, Diferenciales y Sobretensiones

Interruptor Magnetotérmico: Características y Selección

El interruptor magnetotérmico es un dispositivo esencial para la protección de las instalaciones eléctricas contra sobrecargas y cortocircuitos. A continuación, se detallan sus principales características y criterios de elección:

Características Principales del Interruptor Magnetotérmico

• Número de Polos: Pueden ser unipolares, bipolares o tetrapolares, dependiendo de la fase y el neutro que protejan.
• Tensión Asignada (U_n): Es el valor máximo de tensión para el cual el interruptor magnetotérmico está diseñado para operar de forma segura.
• Corriente Asignada (I_n): Representa el valor máximo de corriente que el interruptor puede soportar de manera continua sin dispararse.
  • Valores Normalizados de Corriente: 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A, 80A, 100A, 125A.
• Poder de Corte Asignado (I_cn): Es el valor eficaz del poder de corte máximo que el interruptor es capaz de interrumpir de forma segura en caso de cortocircuito.
  • Valores Normalizados de Poder de Corte: 1500A, 3000A, 4500A, 6000A, 10000A.

Criterios de Elección del Interruptor Magnetotérmico

La selección adecuada de un interruptor magnetotérmico es crucial para la seguridad y el correcto funcionamiento de la instalación. Se elige considerando los siguientes parámetros:

• La tensión asignada del interruptor magnetotérmico debe ser igual o mayor que la tensión nominal de la instalación.
• La intensidad asignada debe ser igual o mayor que la intensidad nominal del circuito a proteger.
• El poder de corte asignado debe ser igual o mayor que la intensidad del cortocircuito prevista en el circuito.

Clasificación por Curva de Disparo (Según Receptores)

Además de los parámetros anteriores, la elección también depende del tipo de receptores a proteger, lo que define la curva de disparo:

• Curva B: Se utiliza principalmente en el sector doméstico, para proteger circuitos con cargas resistivas o ligeramente inductivas.
• Curva C: Aplicación común en el sector industrial, para cargas con corrientes de arranque moderadas (motores pequeños, transformadores).
• Curva D: Diseñada para la protección de motores con arranque muy exigente o cargas con altas corrientes de inserción.
• Curva K: Protección específica de motores, ofreciendo una respuesta más precisa a las sobrecargas.
• Curva Z: Ideal para la protección de equipos informáticos y electrónicos sensibles, con umbrales de disparo muy bajos.
• Curva ICP-M: Corresponde al Interruptor de Control de Potencia, utilizado para controlar la potencia consumida en instalaciones domésticas.

Interruptor Diferencial: Protección de Personas y Prevención de Incendios

El interruptor diferencial (ID) es un dispositivo de seguridad fundamental, encargado de proteger a las personas de contactos directos e indirectos, y a las instalaciones contra incendios, al desconectar la alimentación cuando detecta una corriente de fuga a tierra.

Componentes Clave del Interruptor Diferencial

• Carcasa: Estructura externa que aloja los componentes internos.
• Bornes de Conexión: Puntos de entrada y salida para el cableado.
• Palanca de Rearme: Permite reestablecer el suministro eléctrico tras un disparo.
• Pulsador de Prueba: Permite verificar periódicamente el correcto funcionamiento del dispositivo.
• Contactos (Fijo + Móvil): Elementos que abren o cierran el circuito.
• Transformador Toroidal: Núcleo por donde pasan los conductores de fase y neutro, detectando desequilibrios de corriente.
• Relé de Disparo: Actúa sobre el mecanismo de apertura de los contactos al detectar una corriente de fuga.

Funcionamiento del Interruptor Diferencial

Si se produce un fallo de aislamiento y circula una corriente de fuga a tierra, se genera un campo magnético desequilibrado en el transformador toroidal. Este campo induce una tensión en el devanado secundario, que a su vez activa el relé de disparo. El relé acciona el desenclavamiento mecánico, permitiendo la apertura de los contactos y desconectando el circuito de forma inmediata.

Características Técnicas del Interruptor Diferencial

• Número de Polos: Comúnmente bipolares (para sistemas monofásicos) y tetrapolares (para sistemas trifásicos).
• Tensión Asignada: Valor máximo de tensión para el cual el ID está diseñado.
• Corriente Asignada: Valor máximo de corriente que puede soportar de forma continua.
  • Valores Normalizados de Corriente: 25A, 40A, 63A.
• Sensibilidad Diferencial (I_Δn): Es la corriente de fuga mínima a partir de la cual el ID debe dispararse.
  • Valores Normalizados de Sensibilidad: 0,01A, 0,03A, 0,1A, 0,3A, 0,5A, 1A.

Criterios de Elección del Interruptor Diferencial

La elección del ID se basa en varios factores:

• La tensión asignada debe ser igual o mayor a la tensión nominal de la instalación.
• La intensidad asignada debe ser mayor que la intensidad nominal del circuito.
• La sensibilidad se elige según lo estipulado en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) y el nivel de protección requerido.

Clasificación por Comportamiento (Tipos de ID)

Según el tipo de corriente de fuga que pueden detectar, los ID se clasifican en:

• Tipo AC: Asegura la desconexión para corrientes diferenciales alternas senoidales. Es el tipo más básico y común.
• Tipo A: Asegura la desconexión para corrientes diferenciales alternas senoidales o continuas pulsantes. Adecuado para equipos con componentes electrónicos que generen este tipo de fugas.
• Tipo AC "SI" (Super Inmunizado): Es inmune a las perturbaciones eléctricas de la red, evitando disparos intempestivos en entornos con ruido eléctrico.

Clasificación por Retardo

Según su tiempo de respuesta, los ID pueden ser:

• Tipo No Retardado: De uso general, con disparo instantáneo.
• Tipo Selectivo (S): Diseñado para garantizar la selectividad en instalaciones con varios diferenciales. Permite la aplicación de una corriente diferencial de funcionamiento durante un tiempo máximo sin provocar su disparo inmediato, permitiendo que actúe el diferencial más cercano a la falla.

Protección contra Sobretensiones: Transitorias y Permanentes

Las sobretensiones son incrementos de tensión que pueden dañar gravemente los equipos eléctricos y electrónicos. Se originan principalmente por descargas atmosféricas (rayos), maniobras en las redes eléctricas o defectos en las mismas.

Tipos de Sobretensiones

• Sobretensiones Transitorias: Son picos de tensión muy elevados y de corta duración (microsegundos), causados típicamente por rayos o conmutaciones de grandes cargas.
• Sobretensiones Permanentes: Son incrementos de tensión superior al 10% de la tensión nominal y de más de 1 segundo de duración, a menudo provocadas por la rotura del conductor neutro en sistemas trifásicos.

Limitadores de Sobretensión

Los limitadores de sobretensión son dispositivos diseñados para proteger las instalaciones y equipos contra las sobretensiones transitorias. Su función es limitar el valor de la sobretensión y derivar las ondas de corriente no deseadas a tierra, protegiendo así los equipos conectados.

Criterios de Elección de Limitadores de Sobretensión

La elección de un limitador de sobretensión se realiza considerando:

• La zona geográfica (nivel de riesgo de descargas atmosféricas).
• La sensibilidad del material y los equipos a proteger.

Clasificación por Categoría de Instalación (Según REBT)

Los equipos y materiales se clasifican en categorías de sobretensión según su ubicación en la instalación, lo que influye en la elección del limitador:

• Categoría I: Equipos sensibles y destinados a una instalación fija, con un bajo nivel de sobretensión esperada.
• Categoría II: Equipos conectados a una instalación fija, como electrodomésticos y herramientas portátiles.
• Categoría III: Equipos y materiales que forman parte de la instalación fija, como cuadros eléctricos, canalizaciones y motores.
• Categoría IV: Equipos y materiales que se conectan en el origen de la instalación, como contadores y protecciones principales, expuestos a las sobretensiones más elevadas.