Interruptor diferencial

Cuadro eléctrico de protección en una vivienda. Compuesto por: interruptor de control de potencia, interruptores magnetotérmicos e interruptores diferenciales.

Un interruptor diferencial (ID), también llamado dispositivo diferencial residual (DDR), es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas de corriente alterna con el fin de proteger a las personas de los contactos directos e indirectos provocados por el contacto con partes activas de la instalación (contacto directo) o con elementos sometidos a potencial debido, por ejemplo, a una derivación por falta de aislamiento de partes activas de la instalación (contacto indirecto). También protegen contra los incendios que pudieran provocar dichas derivaciones.

Es un dispositivo de protección muy importante en toda instalación, tanto doméstica, como industrial, que actúa conjuntamente con la puesta a tierra de enchufes y masas metálicas de todo aparato eléctrico. De esta forma, el ID desconectará el circuito en cuanto exista una derivación o defecto a tierra mayor que su sensibilidad. Si no existe la conexión a tierra y se produce un contacto de un cable u elemento activo a la carcasa de una máquina, por ejemplo, el ID no se percatará hasta que una persona no aislada de tierra toque esta masa, entonces la corriente recorrerá su cuerpo hacia tierra provocando un defecto a tierra y superando ésta la sensibilidad del ID, que disparará protegiendo a la persona y evitando así su electrocución. Diego

Funcionamiento

En una instalación domiciliaria es indispensable un Interruptor Diferencial de alta sensibilidad.

Si nos fijamos en la Figura 1, vemos que la intensidad (I₁) que circula entre el punto a y la carga debe ser igual a la (I₂) que circula entre la carga y el punto b (I₁ = I₂) y por tanto los campos magnéticos creados por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito.

Si ahora nos fijamos en la Figura 2, vemos que la carga presenta una derivación a tierra por la que circula una corriente de fuga (I_f), por lo que ahora I₂ = I₁ - I_f y por tanto menor que I₁.

Los transformadores de suministro eléctrico sujetos al régimen de neutro TT (95 % en España) tienen conectado a tierra su terminal neutro y por tanto se cierra circuito eléctrico en cuanto se pone en contacto cualquiera de los hilos de fase con tierra. Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, porque hay derivación de corriente hacia la toma de tierra que deben tener todos los elementos metálicos de los aparatos eléctricos.

La diferencia entre las dos corrientes de los hilos del suministro es la que produce un campo magnético resultante, que no es nulo y que por tanto producirá una atracción sobre el núcleo N, desplazándolo de su posición de equilibrio, provocando la apertura de los contactos C₁ y C₂ e interrumpiendo el paso de corriente hacia la carga, en tanto no se rearme manualmente el dispositivo.

Antes de rearmar el dispositivo se recomienda examinar la causa de su actuación y corregirla o habrá riesgo de prolongar una grave situación de inseguridad, de todas formas el sistema de mecanismo libre no dejará rearmar el ID hasta que no haya fuga a tierra menor que su sensibilidad.

Figura 1. Figura 1.   Figura 2. Figura 2.

Hay que tener en cuenta que estos dispositivos solo protegen aguas abajo del mismo, es decir, desde donde se conecte el diferencial hasta la carga. Este hecho lo podemos entender con la siguiente figura:

No detección con fallo aguas arriba del diferencial. No detección con fallo aguas arriba del diferencial.

Vemos que, por ejemplo, al producirse un fallo en el aislante del cable (representado por un rayo), provoca una derivación a tierra que permitirá la circulación de una corriente desde la tierra conectada al neutro del generador, hasta el fallo producido por este. En el caso de que el fallo se produzca aguas arriba del mismo (entre éste y el transformador), el ID no entraría en funcionamiento, porque las corrientes entrante y saliente seguirían siendo iguales. Por esta razón se debe instalar lo más cerca posible del origen de la fuente de energía eléctrica, que en una vivienda sería el punto de entrada de la derivación individual en el local o la vivienda del usuario, para que la instalación quede totalmente protegida.

Características

Un interruptor diferencial bipolar 0,1 A (100 mA).

Aunque existen interruptores para distintas intensidades de actuación, en España el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) en su ITC-BT-24 exige que en las instalaciones domésticas se instalen interruptores diferenciales de alta sensibilidad con una corriente de fuga menor o igual a 30 mA y un tiempo de respuesta de 50 ms, lo cual garantiza una protección adecuada para las personas.

La norma UNE 21302 describe las características del interruptor diferencial.

Hay diferenciales con valores superiores, aunque el umbral de disparo en todos los casos es de entre 0,5 y 1 milésimas de la intensidad nominal. Por ejemplo para el diferencial de 30 A sería correcto que disparase entre 15 y 30 mA.

Las características que definen un interruptor diferencial son el amperaje, número de polos, y sensibilidad, por ejemplo: Interruptor diferencial 16A-IV-30mA

Tipos

• Interruptor diferencial clase AC: son los más comúnmente utilizados.
• Interruptor Diferencial clase A: se utilizan para corrientes alternas con componente continua. Los semiconductores generan corrientes de fuga que no son detectadas por los de clase AC.
• Interruptor diferencial superinmunizado: es un dispositivo diferencial del tipo A mejorado. Evita las desconexiones intempestivas por corrientes de alta frecuencia producidas entre otros por los circuitos informáticos, circuitos con reactancias electrónicas o las corrientes inducidas por las descargas de origen atmosférico. Evitan de esta manera los saltos intempestivos debidos a elementos externos a la instalación que protege.
• Interruptor diferencial clase S: son dispositivos retardados a la desconexión que se utilizan para garantizar la selectividad. Cuando un circuito necesita disponer de dos ID de la misma sensibilidad en cascada, el instalado en la cabecera si es de clase S saltará más tarde.
• Interruptor diferencial clase B: se utilizan para proteger frente a corrientes de fuga alternas y continuas. Adecuado para la protección diferencial de variadores de velocidad, onduladores y cargadores de baterías trifasicos

Conexión de bajada domiciliaria

Una conexión de bajada domiciliaria deberá respetar la posición de los interruptores por los siguientes motivos:

• La entrada de los conductores siempre deberá estar en la parte superior del ID y la salida por la parte inferior del interruptor magnetotérmico.
• La conexión de estos interruptores ID e Interruptor magnetotérmico deberá ser en serie ya que esta se transforma en una conexión de seguridad, cualquier inconveniente en una instalación eléctrica hará que alguno de estos interruptores se dispare dejando así sin tensión la misma.

Además esta posición de los interruptores tiene dos ventajas.

1. La velocidad de disparo del ID por sobre intensidad o cortocircuito es menor que la del interruptor magnetotérmico, alargando y protegiendo así la vida útil del ID.
2. En caso de perdida de aislamiento de cualquier conductor del circuito eléctrico, este nunca quedará desprotegido ya que el ID está puesto en primer lugar.

Véase también

• Fusible
• Toma de tierra

Enlaces externos

• REBT - Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (España 2002)
• Sobre los diferenciales superinmunizados.
• ¿Por qué salta el diferencial? - Artículo que explica el funcionamiento de los diferencial y los motivos de saltos intempestivos