¿Qué es y para qué sirve un interruptor diferencial? | Tipología + Clases + Sensibilidad + Tiempo de disparo

1. INTRODUCCIÓN

Los dispositivos diferenciales son un medio eficaz para la protección de las personas contra los riesgos de la corriente eléctrica en baja tensión como consecuencia de un contacto directo. El objetivo de los dispositivos diferenciales residuales (DDR), es detectar las corrientes de defecto de fuga a tierra y actuar interrumpiendo el circuito en caso de que dichas corrientes supongan un peligro para las personas o los bienes. Los dispositivos diferenciales residuales constituyen también un elemento de vigilancia del aislamiento de los cables y de los receptores eléctricos. Nos ocupamos en este caso del riesgo que conlleva la pérdida de aislamiento, que puede producir contactos indirectos y causar la electrocución de los usuarios; y también del riesgo de incendio ocasionado por el calentamiento de materiales potencialmente inflamables, especialmente aislantes de conductores, tanto por envejecimiento, como por rotura accidental del mismo o mal dimensionamiento de los cables. Las protecciones diferenciales se utilizan básicamente para contrarrestar estos riesgos. También se tienen en cuenta los riesgos de contactos directos, aunque en este caso la protección diferencial se considera como complementaria. Así, podemos clasificar a los interruptores diferenciales atendiendo a alguna de las características siguientes:

• Tipología del aparato
• Forma de onda a la que el aparato es sensible (clase AC, A, B)
• Sensibilidad de disparo
• Tiempo de disparo.

2. TIPOLOGÍA DE LOS INTERRUPTORES DIFERENCIALES

• Diferencial “puro” (sin corte magnetotérmico incorporado). Los interruptores diferenciales puros son sensibles solamente a corrientes de fuga. Se deben de utilizar en serie (aguas abajo) con un interruptor automático o un fusible que los proteja de una posible sobrecorriente cuando se den valores en la instalación que puedan dañarlo. 

• Interruptor magnetotérmico-diferencial (combinado). Los interruptores diferenciales combinados disponen, en un único aparato, la función de protección diferencial y magnetotérmica del interruptor automático. Intervienen tanto por corrientes de fuga como por sobrecargas o cortocircuitos.

• Relé diferencial. En circuitos con intensidades nominales relativamente elevadas (>100 A) la protección diferencial puede ser realizada mediante relés diferenciales. El relé diferencial se conecta a un transformador toroidal especial, que lleva a cabo la función de suma vectorial de las intensidades de línea. La intervención del relé diferencial provoca el disparo del interruptor automático de protección, realizándose de esta forma la apertura del circuito. Es sensible a corrientes de defecto alternas y continuas pulsantes y se puede ajustar tanto la sensibilidad como el tiempo de intervención.

• Dispositivos Diferenciales Adaptables (bloques diferenciales). Son dispositivos diferenciales aptos para ser ensamblados a interruptores automáticos compatibles. Según la norma de fabricación no es posible ensamblar un interruptor automático con una corriente asignada dada con un bloque diferencial de corriente máxima asignada inferior. Por ello, el dispositivo diferencial adaptable mantiene tanto las características eléctricas del interruptor magnetotérmico como las del propio bloque diferencial. 

3. CLASE DE LOS INTERRUPTORES DIFERENCIALES

Dependiendo de la forma de onda de las corrientes de fuga a tierra a la cual son sensibles, existen dos categorías básicas de diferenciales:

• Clase AC. Esta es la clase estándar, los interruptores diferenciales de esta clase son aptos para todos los sistemas donde se prevén corrientes de defecto a tierra senoidales.  

• Clase A. Esta clase permite detectar corrientes de fuga alternas o pulsantes con o sin componente continua aplicadas bruscamente o de valor creciente. Los interruptores diferenciales de esta clase son especialmente aptos para proteger equipos con componentes electrónicos. Estos aparatos pueden generar una corriente continua pulsante con componente continua que el interruptor diferencial de tipo A puede detectar. La mayoría de los fabricantes también ofrecen interruptores diferenciales clase B, aptos para los mismos tipos de corrientes que la clase A, esto es corriente alterna y/o continua pulsante y además para corriente continua alisada. 

4. SENSIBILIDAD DE LOS INTERRUPTORES DIFERENCIALES

Atendiendo al valor de la corriente diferencial de defecto IΔn (sensibilidad), clasificamos a los interruptores diferenciales:

4.1. Baja sensibilidad IΔn > 30 mA

Se utilizan en la protección contra los contactos indirectos y riesgos de incendio y destrucción de receptores. Los interruptores diferenciales de baja sensibilidad no se utilizan en la protección contra los contactos directos. 

4.2. Alta sensibilidad, IΔn ≤ 30 mA

Además de en la protección contra los contactos indirectos y riesgos de incendio y destrucción de receptores se emplean para la protección contra contactos directos. Como ejemplo de algunos lugares donde se deben colocar los dispositivos diferenciales de alta sensibilidad son:

• Circuitos con tomas de corriente ≤ 32 A, en cualquier ambiente.
• Cualquiera que sea la intensidad de la toma en circuitos con tomas de corriente en locales de baño, duchas y piscinas de uso privado o público en las zonas donde sea posible instalar una toma de corriente y no se disponga de transformador de aislamiento o de baja tensión de seguridad. En locales mojados.
• Circuitos con tomas de corriente en instalaciones provisionales.
• Circuitos de alimentación de canteras, caravanas, barcos de recreo, instalaciones para feriantes y ferias, instalaciones ornamentales, instalaciones de señalización.
• En instalaciones antiguas donde puede que las masas no estén conectadas a tierra.
• En la protección complementaria contra contactos directos.

Podemos encontrar valores de sensibilidades normalizadas: 6 mA, 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA, 1 A, 3 A, 10 A, 30 A. Viene coordinado con la resistencia de la instalación de tierra, según la fórmula:

RA x IΔn ≤ UL

Donde:

RA Es la suma de las resistencias de la toma de tierra y de los conductores de protección de masas.

IΔn Es la corriente diferencial-residual asignada.

UL es la tensión de contacto límite convencional (50 V, 24V u otras, según los casos).

Se admite como margen correcto de disparo de un diferencial a los valores comprendidos entre IΔn y 0,5 veces IΔn, y por supuesto para corrientes superiores a IΔn, siempre debe disparar.

5. TIEMPO DE RESPUESTA

Según el tiempo de disparo, los interruptores diferenciales pueden clasificarse como:

• Instantáneos, tipo G
• Selectivos, tipo S (Interruptores diferenciales puros, combinados o bloques DDA) cuentan con un retardo a la desconexión y se instalan aguas arriba de otros interruptores diferenciales instantáneos para asegurar la selectividad y limitar así el corte de servicio eléctrico solamente a la parte de la instalación afectada por el defecto a tierra. 

6. SELECTIVIDAD

Con objeto de que un fallo o defecto no deje fuera de servicio la totalidad de la instalación, debe de actuar la protección diferencial más próxima al punto de defecto y que no lo haga cualquier otro dispositivo situado en otro punto de la instalación, para ello es necesario coordinar las protecciones diferenciales, de modo que resulte un conjunto selectivo que disparé el elemento más próximo al punto de defecto y no otro. Así:

• Un diferencial debe de actuar para una corriente de defecto IΔn entre IΔn e IΔn /2, lo que en la práctica requiere que la sensibilidad del interruptor diferencial A situado aguas arriba, ha de ser mayor que el doble de la sensibilidad del diferencial B situado aguas abajo del anterior. IΔn (aguas arriba) > 2 x IΔn (aguas abajo).
• El tiempo total de funcionamiento tf del interruptor diferencial situado aguas abajo, sea menor que el tiempo límite de no respuesta tr del interruptor diferencial situado aguas arriba, para cualquier valor de corriente. Esto es: tr (A) > tf (B) donde tr = tiempo de no respuesta o retardo del disparo; tf = tiempo de funcionamiento, desde la detección del defecto a la interrupción total de la corriente de defecto.

7. ELECCIÓN DEL CALIBRE O CORRIENTE ASIGNADA DEL INTERRUPTOR DIFERENCIAL

La corriente asignada Ind del interruptor diferencial se elige en función de la corriente de empleo del circuito calculada, teniendo en cuenta los coeficientes de utilización Ku y de simultaneidad Ks. Si el interruptor diferencial está situado aguas abajo de un interruptor automático magnetotérmico de corriente asignada In1 y la corriente asignada del interruptor diferencial Ind ha de ser al menos igual a la corriente asignada del interruptor automático (Ind ≥ In1), aunque es muy recomendable sobrecalibrar el interruptor diferencial respecto al magnetotérmico de forma que Ind ≥ 1,4 In1.

Si el interruptor diferencial está situado aguas arriba de un grupo de circuitos protegidos por interruptores magnetotérmicos del mismo número de polos que el interruptor diferencial, la corriente asignada del interruptor diferencial Ind se elige en función de los coeficientes de utilización y de simultaneidad previstos para el circuito:

Ind ≥ Ku · Ks (In1 + In2 + In3 + In4)

Ind: Intensidad nominal del diferencial

In1: Intensidad nominal del interruptor automático