3.3. Mando y protección

Las protecciones de un circuito son los elementos que protegen la instalación frente a sobreintensidades, contactos indirectos, sobretensiones o cualquier otra situación indeseada que pudiera afectar negativamente a nuestra instalación.

Podemos encontrar diferentes dispositivos de mando y control para la protección de las instalaciones. Todos ellos se encuentran descritos y normalizados en el REBT:

• Interruptor de Control de Potencia (ICP): ITC-BT-17
• Pequeños Interruptores Automáticos (PIAs): ITC-BT-22
• Protección contra sobreintensidades: ITC-BT-23
• Interruptores diferenciales (ID): ITC-BT-24

Int. General Automático (IGA)

Sirve para cortar la circulación de electricidad si se supera la potencia para la que está diseñada la instalación

Características:

• Calibre (A)
• PdC (kA)
• Curva

Int. Magnetotérmico (PIA)

Sirve para cortar la circulación de electricidad cuando la intensidad circulante supera el calibre del dispositivo y/o se produce un cortocircuito en la instalación.

Características:

• Calibre (A)
• PdC (kA)
• Curva

Int. Diferencial (ID)

Sirve para cortar la circulación de electricidad cuando se detecta una diferencia de corriente superior a la sensibilidad del dispositivo.

Características:

• Intensidad admisible (A)
• Sensibilidad (A o mA)
• Clase (AC, Asi, etc)

Sobretensiones

Sirve para cortar la circulación de electricidad cuando se detecta sobretensión en la instalación.

Características:

• Intensidad max. (kA)
• Up (kV)
• Tipo de descargador

Relé diferencial

Se trata de un dispositivo que, al igual que el int. diferencial puede cortar el paso de electricidad si detecta fugas. No obstante, el relé no realizará el corte, si no que estará conectado al dispositivo que lo realizará, por ejemplo: un contactor. Además, permiten ajustar el tiempo de corte y/o la sensibilidad para el disparo.

Contactor

Un contactor es un interruptor que permite abrir o cerrar un circuito mediante un controlador o una señal externa sin necesidad de manipular físicamente la línea.

Analizador de redes

Los analizadores de redes son dispositivos de registro y control de datos relacionados con las instalaciones eléctricas. Su principal función es recoger datos como potencias en tiempo real, armónicos, transitorios, etc. No se deben confundir con otros dispositivos de monitoreo como los contadores

Transformador toroidal

Sirve para analizar la corriente que circula por los conductores de manera con mucha precisión. Se emplea sobre todo en instalaciones con grandes corrientes y que necesitan una protección importante.

Interruptor automático

El dimensionado de los interruptores automáticos (IGA, PIAs, etc) dependerá del circuito en el que se encuentren instalados, además de otros factores como la potencia asignada a dichos circuitos. En la Tabla 1 «Características eléctricas de los circuitos» podemos ver el dimensionado básico para cada circuito de vivienda según el REBT.

Estos valores también serán aplicables a otros usos en función de los factores indicados anteriormente.

En términos generales, y salvo casos particulares:

• Los circuitos destinados a tomas de corriente (sin uso específico como C₃, C₄, etc) se protegerán con PIA de 16 A.
• Los circuitos destinados a iluminación se protegerán con PIA de 10 A.

Otro factor a tener en cuenta a la hora de calcular y diseñar los interruptores es la sección del conductor del circuito al que protegen. Generalmente:

• Sección de 1,5 mm² -> PIA 10 A
• Sección de 2,5 mm² -> PIA 10 A ó 16 A (en función de la carga conectada)
• Sección de 4 mm² -> PIA 20 A
• Sección de 6 mm² -> PIA 25 A
• Sección de 10 mm² -> PIA 32 A
• Sección de 16 mm² -> PIA 40 A
• Sección de 25 mm² -> PIA 63 A

Estos valores se deben tener como referencia, y siempre calculando y justificando la solución empleada en cada caso. También podemos hacer una estimación del calibre del interruptor a emplear calculando la intensidad del circuito:

P = V · I; I = P / V

Donde:

• P: potencia del circuito (W). Es la suma de todas las cargas conectadas al mismo.
• V: Voltaje de funcionamiento. Si es suministro trifásico será 230 V y si es trifásico 400 V (estos valores pueden variar, conviene verificarlo).
• I: Intensidad que circula por el circuito (A). El calibre del interruptor seleccionado deberá ser menor.

Obligatorio: En cualquier caso, el IGA y PIAs se colocarán aguas arriba de los interruptores diferenciales y su calibre (10A, 16A, 20A, etc) será siempre menor que la intensidad máxima admisible del interruptor diferencial.

Características de un interruptor automático

Calibre [A]

El calibre de un interruptor automático define la intensidad, medida en amperios (A), a la que cortará el paso de electricidad. Si el interruptor está aguas arriba de un interruptor diferencial el calibre de dicho interruptor debe ser menor a la intensidad máxima admisible del interruptor diferencial.

I_MAG < I_{adm. DIF}

Donde:

• I_MAG -> Calibre del interruptor automático
• I_{adm. DIF} -> Intensidad admisible del interruptor diferencial

Poder de corte (PdC) [kA]

El poder de corte de un interruptor automático corresponde con el valor de intensidad máximo sobre el que podrá actuar dicho interruptor. No se debe confundir con el calibre.

Por ejemplo, si tenemos un interruptor de 10A con un poder de corte de 6 kA significa que nuestro PIA será capaz de cortar sobreintensidades mayores a 10A siempre que la intensidad del circuito no supere los 6 kA. A partir de los 6 kA nuestro PIA podría no funcionar correctamente.

Curva de disparo

La curva de disparo de un interruptor hace referencia al tiempo de respuesta de dicho dispositivo ante una sobrecarga (disparo térmico) o cortocircuito (disparo magnético). Podemos encontrar distintas curvas aunque las más estándar son las curvas B, C, D, K y Z siendo las mas empleadas la B y C.

¿Para qué sirve?

• Proteger personas y equipos frente a intensidades.
• Elegir correctamente el dispositivo para determinados usos, por ejemplo, arranque de motores, alumbrado, etc.
• Evitar disparos innecesarios durante el uso de la instalación, por ejemplo, durante el arranque de un motor.

¿Cómo se elige la curva de disparo?

Se debe tener en cuenta los siguientes factores:

• Tipo de carga conectada (resistiva, inductiva, electrónica…).
• Si existen picos de consumo frecuentes cómo arranque de motores.
• Dispositivos conectados aguas arriba o aguas abajo.
• Posible normativa específica aplicable a nuestra instalación.

Normativa de aplicación

La normativa de aplicación para la correcta elección de la curva de disparo se será la norma UNE-EN 60898-1 para el caso de instalaciones domésticas y terciarias o la norma UNE-EN 60947-2 para instalaciones industriales.

En cualquier caso debemos tener siempre en cuenta el REBT, concretamente sus instrucciones técnicas 17 (protección contra sobreintensidades) y 4 (selección de materiales y elementos de protección).

Polos

El número de polos de los que disponga nuestro interruptor dependerá del tipo de suministro que tengamos y de los conductores que queramos proteger.

Por ejemplo, no es lo mismo un interruptor de dos polos (2P) que de una fase más neutro (1P+N). Ambos protegen dos conductores, sin embargo, son distintos en cuanto a su construcción y cómo protegen dichos conductores.

Esto ocurre para cualquier número de conductores que tengamos:

• Clase A
• 3P ≠ 2P +N
• 4P ≠ 3P +N

Ejemplo: PIA de 2P

En este caso vemos un esquema para un interruptor de 2P. Podemos comprobar que tiene protección térmica (pestaña rectangular) y protección magnética (media circunferencia).

 

En este caso, no importa en qué lado conectemos el conductor de la fase ni el del neutro dado que ambos lados están protegidos.

Ejemplo: PIA de 1P + N

En este caso vemos un esquema para un interruptor de 1P + N. Podemos comprobar que tiene protección térmica (pestaña rectangular) y protección magnética (media circunferencia) sólo en el lado donde se conecta la fase. El conductor del neutro no estaría protegido con este interruptor.

Características de un interruptor diferencial

Intensidad admisible [A]

La intensidad admisible de una interruptor diferencial, mediada amperios (A), es la intensidad máxima que el interruptor es capaz de soportar como elemento eléctrico. No corresponde con el valor de intensidad que puede proteger ni tiene alguna otra función más allá de informar sobre la intensidad máxima que puede circular a través del diferencial sin sufrir daños.

 

No se debe confundir este parámetro con la sensibilidad, la cual sí está relacionada con la capacidad de proteger del interruptor diferencial y puede medirse también en amperios.

 

Muy importante: la intensidad máxima admisible de dicho diferencial deberá ser superior (o igual) al calibre del interruptor automático situado aguas arriba:

I_{adm. DIF} > I_MAG

Donde:

• I_MAG -> Calibre del interruptor automático
• I_{adm. DIF} -> Intensidad admisible del interruptor diferencial

Sensibilidad [A o mA]

La sensibilidad de un interruptor diferencial es la mínima corriente de fuga a tierra que el dispositivo puede detectar para interrumpir automáticamente el circuito eléctrico, es decir, la diferencia entre la corriente que «entra» y «sale» del circuito. Se expresa en miliamperios (mA) o amperios (A) y representa el umbral a partir del cual el interruptor actúa para proteger tanto a las personas como a las instalaciones.

Los valores más comunes de sensibilidad son 30 mA, utilizados principalmente en entornos domésticos para proteger contra descargas eléctricas, y 300 o 500 mA, empleados en instalaciones industriales o generales para prevenir riesgos de incendio por fugas eléctricas. Por tanto, cuánto menor sea esta sensibilidad, mayor protección nos brinda.

Su función principal es desconectar el suministro eléctrico cuando se detecta una corriente de fuga anormal, brindando así una protección esencial contra contactos eléctricos indirectos y posibles siniestros

Clase

La clase de un interruptor diferencial sirve para clasificar el tipo de fuga eléctrica que el dispositivo es capaz de detectar. Podemos diferencial varias clases de diferenciales (AC, Asi, etc). 

• Clase AC

Detecta corrientes alternas (sinusoidales), típicas de la red eléctrica, normalmente a frecuencia de 50-60 Hz.

• Se usa en instalaciones domésticas o circuitos donde solo se esperan corrientes alternas.

• Aplicación:

  • Viviendas con electrodomésticos simples (sin electrónica avanzada).

  • Sistemas básicos sin equipos que generen corrientes de fuga pulsantes.

• Adecuado para instalaciones sencillas y con equipos estándar que no generen corrientes continuas.

Detecta corrientes alternas y pulsantes con componente continua con un diseño superinmunizado para resistir transitorios (picos o fluctuaciones rápidas de tensión), es decir, fenómenos que pueden darse en entornos con equipos electrónicos sensibles.

Empleado para entornos industriales donde existen fluctuaciones o transitorios en la red eléctrica (automatización industrial, equipos con controladores lógicos programables (PLC), variadores de frecuencia, sistemas con fluctuaciones o ruidos eléctricos)

Detecta corrientes alternas (sinusoidales) y corrientes pulsantes con componente continua (por ejemplo, las que generan equipos con electrónica interna).

Empleado en instalaciones donde hay equipos con componentes electrónicos, como electrodomésticos modernos (electrodomésticos con electrónica, como lavadoras, placas de inducción, ordenadores, cargadores de baterías, etc)

Otros dispositivos

En instalaciones eléctricas de locales comerciales, edificios de uso terciario o industrias es común ver otros dispositivos en el diseño de los cuadros eléctricos (esquema unifilar). Algunos de estos elementos son los siguientes:

Seta de corte

Existen varios tipos de este dispositivo: con llave, corte mediante giro, pulsador, etc. El uso de un tipo u otro vendrá dado por el uso al que estará destinado y los requisitos del cliente que solicite la instalación.

Guardamotor

También llamado interruptor automático motor o motor protection circuit breaker (MPCB). Combina el arranque o parada de un circuito, la protección térmica y la protección magnética. También puede incluir protección frente a pérdidas de fase y caídas de tensión.

Pilotos LED

Al igual que los pilotos led que podemos encontrar en dispositivos electrónicos, este tiene una función similar: indicar y señalar el estado de una parte de la instalación. Según su colocación, la función específica que desempeñará será distinta en cada caso.

Selector MOA

Se trata de un dispositivo principalmente utilizado para el cambio de varias líneas de control, el cambio de fase control de medición de voltímetro y amperímetro, el cambio y control remoto de líneas de equipos de distribución, por ejemplo. Empleado comúnmente en circuitos de bombas.