Protecciones diferenciales: Repasemos algunos conceptos

Partamos definiendo que es 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.

Para que la electricidad represente algún grado de peligro para las personas, ha de pasar corriente eléctrica a través del cuerpo humano; mucha gente tiene la idea de que lo peligroso es la tensión, pero no es así: la tensión lo que hace es vencer la resistencia del cuerpo humano, haciendo que circule una cierta corriente eléctrica a través de él, peligrosa o no para el organismo.

Los daños que la electricidad puede causar a personas y bienes son de dos tipos:

Daños directos

• Muerte por fibrilación ventricular

• Muerte por asfixia

• Quemaduras internas y externas

• Efectos tóxicos de las quemaduras

• Lesiones físicas secundarias por caídas, golpes, etc.

• Embolias por efecto electrolítico en la sangre

Daños Indirectos

• Incendios

• Daños materiales de la instalación

¿Qué son los protectores diferenciales?

Del apartado 4.1.27.4 de la norma de instalaciones NCh Elec. 4/2003, en vigencia, podemos citar la siguiente terminología:

“Protector diferencial: Dispositivo de protección destinado a desenergizar una instalación, circuito o artefacto cuando existe una falla a masa; opera cuando la suma fasorial de las corrientes a través de los conductores de alimentación es superior a un valor preestablecido.”

Actualmente los “diferenciales” son reconocidos internacionalmente como un sistema eficaz y capaz de entregar protección a las personas contra los peligros de la corriente eléctrica (contacto directo o indirecto) en instalaciones de baja tensión.

Principios de funcionamientos

El “diferencial” detecta corrientes de fuga producidas por fallas de pérdida de aislamiento. La operación de interrupción, para aplicaciones monofásicas ocurre cuando la diferencia de corriente entre fase y neutro es distinta de “0”, y para aplicaciones trifásicas la operación se produce por diferencias de corriente fasorial, entre las señales de fases.

Los interruptores diferenciales se clasifican en base a:

• Presencia de protecciones contra la sobre corriente.

• Poder de interrupción intrínseco o condicionado.

• Tiempos de la intervención (rápidos o selectivos).

• Sensibilidad diferencial.

• Formas de onda detectable.

Con respecto a este último punto, los “diferenciales” los podemos diferenciar en Clases, éstas son:

Clase AC (sólo para corriente alterna): Brindan gran protección sólo para los sistemas que proporcionan corrientes con característica senoidal, con cargas que presenten una respuesta de corriente totalmente sinusoidal simétrica. Son insensibles a corrientes impulsivas y oscilatorias, están en conformidad con la norma EN 61008 y 61009. El gran problema es la NO operación frente a fallas de aislamiento de corriente alterna con componente continua.

Aplicaciones: Sólo residenciales (Viviendas).

Clase A (corriente alterna y/o pulsante con componentes continua): Estos diferenciales resuelven el problema anterior (Clase AC). Esto gracias a su toroide que es de material más energético (mayor cantidad de Teslas, casi el doble). Lo anterior implica que el diferencial pueda trabajar con señales no necesariamente alternas puras, es decir, ante pequeñas variaciones de señal produce energía suficiente para activar al relé y operar la protección diferencial.

Aplicación: Terciarias e industriales.

Clase A de Inmunidad Reforzada (IR) o inmune a los transientes (Clase A, pero con mayor inmunidad a los disturbios en la red y descargas atmosféricas): Su toroide es mejorado con respecto a un diferencia clase A y el bloque de censado y operación es ahora electrónico adecuado donde hay frecuentes operaciones intempestivas por problemas en la red. Sin embargo, no es una solución al 100% a los problemas.

Aplicaciones recomendadas:

• Circuitos computacionales y equipos de automatización de oficinas.

• Circuitos de telecomunicaciones.

• Control (dimmers) y actuadores para equipos de iluminación fluorescente.

• Motores.

• Frigoríficos con T° = -25°C.

• Cajas de pago y registro.

• Circuitos con alimentadores muy largos (puertos, aeropuertos…).

Conclusiones

Protección a las personas y continuidad de servicio son los pilares que fundamentan el uso de estos dispositivos. Desde que se publicó y oficializó nuestro reglamento para instalaciones eléctricas de Baja Tensión NCh Elec. 4/2003 (artículos 9.2.7.1 al 9.2.7.3), la instalación se ha incrementado (pero no de manera suficiente) lo que indica que el camino de seguridad, en cierta medida, es el correcto.

Gentileza Jorge Belmar, Ingeniero en Electrónica