Existen dos mecanismos de corte automático, que tienen como finalidad proteger de alguna manera a la instalación y a las personas de las consecuencias de un fallo eléctrico: el interruptor magnetotérmico y el interruptor diferencial.

El interruptor magnetotérmico protege contra sobrecargas y cortocircuitos, provocando la desconexión de la fuente de alimentación cuando circula a través de él, una intensidad de valor mayor a la nominal del propio interruptor.

El funcionamiento de un interruptor magnetotérmico se basa en una chapa de material bimetálico, que se deforma con el sobrecalentamiento que se produce en las sobrecargas y cortocircuitos. Esta chapa bimetálica, al deformarse, arrastra una serie de contactos que abren el circuito.

La labor del interruptor diferencial es algo más compleja, su función básica es la de proteger a las personas de los contactos indirectos. Esto solo puede conseguirlo si existe una buena red de tierra, cuando se produce una intensidad de defecto, esta es derivada a tierra provocando una diferencia respecto a la intensidad inicial, esta diferencia es detectada por el interruptor diferencial provocando su disparo de manera automática.

En su interior incorpora un transformador toroidal, a él se conectan la fase, el neutro y un hilo de mando que incorpora en sus extremos un electroimán, cuando la intensidad de entrada en el toroidal y la de salida no son iguales, los flujos de corriente que se forman en el toroidal también dejan de serlo. Se crea por tanto una diferencia de flujos que induce a su vez una intensidad que circula por el hilo de mando y estimula el electroimán. Esto provoca el desplazamiento de los contactos del interruptor diferencial y la apertura del circuito.

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Los interruptores diferenciales incorporan un pulsador de "test", cuyo accionamiento permite chequear el buen funcionamiento del mecanismo.

Antes de entrar más en profundidad en el tema de la seguridad en el sector eléctrico, conviene conocer una serie de términos relacionados con el mismo. Las siguientes definiciones están recogidas en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (RD 842/2002 del 8 de Agosto).

 

Aislamiento de un cable: conjunto de materiales aislantes que forman parte de un cable y cuya función específica es soportar la tensión.

Aislamiento principal: aislamiento de las partes activas, cuyo deterioro podría provocar riesgo de choque eléctrico.

Aislamiento funcional: aislamiento necesario para garantizar el funcionamiento normal y la protección fundamentas contra los choques eléctricos.

Alta sensibilidad: se consideran los interruptores diferenciales como de alta sensibilidad cuando el valor de esta es igual o inferior a 30 mA.

Conductor equipotencial: conductor de protección que asegura una conexión equipotencial.

Conductor de protección CP o PE: conductor requerido en ciertas medidas de protección contra choques eléctricos y que conecta alguna de las siguientes partes:

Masas Elementos conductores Borne principal de tierra Toma de tierra Punto de la fuente de alimentación unida a tierra o a un neutro artificial.

Conductor CPN o PEN: conductor puesto a tierra que asegura, al mismo tiempo, las funciones de conductor de protección y de conductor neutro.

Conexión equipotencial: conexión eléctrica que pone al mismo potencial, o a potenciales prácticamente iguales, a las partes conductoras accesibles y elementos conductores.

Contacto directo: contacto de personas o animales con partes activas de los materiales y equipos.

Contacto indirecto: contacto de personas o animales domésticos con partes que se han puesto bajo tensión como resultado de un fallo de aislamiento.

Cortacircuito fusible: aparato cuyo cometido es el de interrumpir el circuito en que está intercalado, por fusión de uno de sus elementos, cuando la intensidad que recorre el elemento sobrepasa, durante un tiempo determinado, un cierto valor.

Choque eléctrico: efecto fisiopatológico resultante del paso de corriente eléctrica a través del cuerpo humano o de un animal.

 

Interruptor automático: interruptor capaz de establecer, mantener e interrumpir las intensidades de corriente de servicio, o de establecer e interrumpir automáticamente, en condiciones predeterminadas, intensidades de corriente anormalmente elevadas, tales como las corrientes de cortocircuito.

Interruptor diferencial: aparato electromecánico o asociación de aparatos destinados a provocar la apertura de los contactos cuando la corriente diferencial alcanza un valor dado.

Nivel de aislamiento: para un aparato determinado, característica definida por una o más tensiones especificadas de su aislamiento.

Partes accesibles simultáneamente: conductores o partes conductoras que pueden ser tocadas simultáneamente por una persona o, en su caso, por animales domésticos o ganado.

Nota: Las partes simultáneamente accesibles pueden ser: partes activas, masas, elementos conductores, conductores de protección, tomas de tierra).

Protección contra choques eléctricos en servicio normal: prevención de contactos peligrosos, de personas o animales, con las partes activas.

Protección contra choques eléctricos en caso de defecto: prevención de contactos peligros de personas o de animales con:

Masas Elementos conductores susceptibles de ser puestos bajo tensión en caso de defecto.

Punto a potencial cero: punto del terreno a una distancia tal de la instalación de toma de tierra, que el gradiente de tensión resulta despreciable, cuando pasa por dicha instalación una corriente de defecto.

Tensión de contacto: tensión que aparece entre partes accesibles simultáneamente, al ocurrir un fallo de aislamiento.

Notas: Por convenio este término solo se utiliza en relación con la protección contar contactos indirectos. En ciertos casos el valor de la tensión de contacto puede resultar influido notablemente por la impedancia que presenta la persona en contacto con esas partes.

 Protección de aparatos eléctricos de baja tensión

Otra vertiente de la protección eléctrica, son los sistemas de protección que se encuentran integrados en los propios aparatos eléctricos de baja tensión. Estos sistemas van siempre orientados a la protección contra los contactos indirectos, buscando proteger a las personas que los utilizan. Estos sistemas se clasifican normalmente en cuatro grandes grupos:

Aparatos de clase 0.

Su protección se limita a un asilamiento funcional, sin que exista mecanismo alguno de unión de las masas a tierra.

Aparatos de clase I.

Incorporan la unión a la tierra general del local de sus masas. Evidentemente, su respuesta frente a la aparición de tensiones de defecto es mucho más segura que los aparatos de la clase anterior.

Aparatos de clase II.

En esta clase de aparatos, el aislamiento de las masas no se confía únicamente al aislamiento funcional, si no que, además, se dispone de un segundo aislamiento reforzado, que proporciona una adecuada separación física entre las masas y las partes activas del aparato.

En esta clase de aparatos no es necesario disponer de ningún mecanismo de puesta a tierra, puesto que se sobrentiende como suficiente protección frente a los contactos eléctricos el segundo aislamiento.

Aparatos de clase III.

En esta clase de aparatos, se confía la protección contra contactos eléctricos a la alimentación a tensiones de seguridad.

Todos estos aparatos deben incorporar en un lugar visible una simbología normalizada, estos símbolos varía dependiendo de la protección utilizada. Los símbolos normalizados son los siguientes:

 

INTERRUPTORES DIFERENCIALES

Generalidades:

La función es vigilar constantemente la instalación, desconectándose frente a una corriente de defecto que puede ser peligrosa para las personas. Estas corrientes de defecto son provocadas por:

- defecto de aislamiento, debidos al envejecimiento de la instalación, al calor, etc.

- contactos fortuitos.

- personas que tocan partes metálicas en tensión.

- falsos contactos

- errores de conexión, confusión de un conductor polar con el de protección.

Para ejercer tal acción estos aparatos abren automáticamente el circuito cuando en el mismo aparecen fugas cuya corriente alcanza un valor superior al de la intensidad nominal de disparo llamada sensibilidad nominal.
Existen aparatos de alta sensibilidad nominal. Los aparatos de alta sensibilidad a diferencia de los de baja, pueden instalarse solos y no coordinados con la toma de tierra y están en condiciones de proteger las personas e instalaciones por sí mismos, incluso de contactos directos a la red.

 

Los interruptores diferenciales se construyen  según la norma DIN 43880. Su altura de de 53 ó 68 mm.  Incluyen grapa de conexión sobre carril DIN 46277. La conexión y desconexión se efectúa por palanca basculante. Están dotados de bornes protegidas contra contacto accidentales, poseen gran capacidad de conexión, facilitándose así el trabajo y la seguridad del técnico; no se necesitan terminales ni piezas reductoras para efectuar la conexión entre conductor y bornes del interruptor. Algunos modelos incorporan contactos auxiliares para maniobra y señalización.

 

            Sensibilidad y elección de intensidad de desconexión diferencial.

Sensibilidad de un interruptor diferencial es la mínima corriente de defecto capaz de producir la apertura automáticas del mismo. La sensibilidad para FI vendrá dada como I An, indicándose la respuesta de intensidad no perjudicial para el cuerpo humano, e impidiendo el riesgo de electrocución de las personas frente a las derivaciones producidas en la instalación. Este dato se obtendrá en función de la tensión de contacto máxima Uc y la máxima resistencia de tierra Rmt . Se halla por cálculo:

Ian= Uc/Rmt

 

En los aparatos de alta sensibilidad, la corriente de disparo está fijada en 30 mA, valor que dentro del tiempo de actuación del aparato y dado su tensión de servicio hace que los efectos de dicha corriente sobre el cuerpo humano, no sean nocivos de forma decisiva.
Los aparatos de baja sensibilidad están concebidos para la protección coordinada con la toma de tierra, lo cual siempre que los valores de resistencia a tierra sean los adecuados, hace que la tensión de contacto no pueda exceder de determinados valores peligrosos.

 

 Según el REBT MIE BT 021, para elegir las medidas de protección contra contactos indirectos, se tendrá en cuenta la naturaleza de los locales, las masas y los elementos conductores, así como la extensión e importancia de la instalación. De manera que en locales húmedos o mojados la máxima tensión de contacto valdrá Uc=24 V, en locales secos el valor máximo  será de Uc=50 V., la máxima resistencia de tierra será:

en 24 V -> 800 ohm (con Ian=0'03 A)

en 24 V -> 80 ohm (con Ian=0'3 A)

en 50 V -> 1660 ohm (con Ian=0'03 A)

en 50 V -> 166 ohm (con Ian= 0'3 A)

 

El sistema de desconexión (FI) se utiliza en redes cuyo centro estrella del transformador del sector donde se encuentra situada la vivienda, está conectada a tierra.

 

            Aplicaciones de FI en función de la sensibilidad

10 mA Instalaciones peligrosas: locales húmedos, tomas para recetores portátiles, etc.

30 mA Instalaciones domésticas, oficinas, almacenes, etc.

300 mA Industrias con línea  a tierra vigilada

500 mA Industrias con líneas a tierra de alta calidad

 

Según normas, todos lo diferenciales deben estar dotados de un pulsador de test (t) para comprobar el correcto funcionamiento del mismo. Este pulsador debe accionarse, no sólo en el momento de puesta en servicio de la instalación, sino periódicamente, con lo cual comprobamos su eficacia.

 

Funcionamiento del dispositivo diferencial.

El interruptor va equipado con un transformador de intensidad, en el que el interior de su núcleo toroidal, está atravesado por todos los conductores de línea (incluido el neutro si se utiliza) formando el primario de dicho transformador.
Cuando una fuga provoca un desequilibrio de corriente en los cables de línea y hace que la suma vectorial de las intensidades que circulan no sea cero y alcance un determinado valor, se induce un flujo magnético suficiente en el núcleo toroidal, estableciendo una corriente en el secundario del transformador, que por estar conectado a un relé (polarizado) actúa sobre el mecanismo de maniobra del interruptor provocando la apertura del circuito.

Otras características del aparato.
Aparte del mando de maniobra normal, va provisto de un pulsador (TEST) mediante el cual se provoca una fuga artificial, con lo que se comprueba el buen estado de funcionamiento del aparato.
El dispositivo de disparo automático es del tipo llamado de "Libre mecanismo", o sea que aún reteniendo el correspondiente mando en la posición de circuito cerrado, éste se abre si aparece el defecto correspondiente.
A diferencia de otros aparatos, después del disparo automático, no hace falta reponer manualmente el mando a la posición de abierto, para poder cerrar de nuevo el circuito, pues queda automáticamente en posición de ser accionado de nuevo, por lo tanto la posición relativa del mando principal indica exactamente si el circuito está abierto o cerrado.