Trabajo Electricidad Grupo 2

F UNDAMENTOS DE
ELECTRICIDAD
Artefactos Eléctricos
Redes ICEL
Sección n°2.
En este informe daremos a conocer la arquitectura y
funcionamiento de los equipos fluorescentes, interruptores
generales y disyuntores.
Juan Salas, Boris León, Fabián Erices, Juan Leuman
19/07/2010
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ÍNDICE
Fundamentos de la Electricidad
1) Equipos Fluorescentes
a) Historia
b) Funcionamiento
c) Desventajas
d) Propiedades
e) Instalación equipo Fluorescente
2) Interruptores Generales
a) Interruptor Magneto Térmico
b) Interruptor centrifugo
c) Interruptor DIP
d) Interruptor Eléctrico
e) Interruptor REDD SWITCH
f) Interruptor Diferencial
3) Disyuntores
a) Características y Tipos
b) Funcionamiento
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FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD
EQUIPOS FLUORESCENTES
La luminaria fluorescente, también denominada tubo fluorescente, es una luminaria
que cuenta con una lámpara de vapor de mercurio a baja presión y que es utilizada
normalmente para la iluminación doméstica e industrial. Su gran ventaja frente a otro
tipo de lámparas, como las incandescentes, es su eficiencia energética.
Está formada por un tubo o bulbo fino de vidrio revestido interiormente con diversas
sustancias químicas compuestas llamadas fósforos, aunque generalmente no contienen
el elemento químico fósforo y no deben confundirse con él. Esos compuestos químicos
emiten luz visible al recibir una radiación ultravioleta. El tubo contiene además una
pequeña cantidad de vapor de mercurio y un gas inerte, habitualmente argón o neón, a
una presión más baja que la presión atmosférica. En cada extremo del tubo se encuentra
un filamento hecho de tungsteno, que al calentarse al rojo contribuye a la ionización de
los gases.
Historia
En 1926, Edmund Germer, Friedrich Meyer y Hans Spanner propusieron incrementar la
presión del gas dentro del tubo y recubrirlo internamente con un polvo fluorescente que
absorbiera la radiación ultravioleta emitida por un gas en estado de plasma, y la
convirtiera en una luz blanca más uniforme. La idea fue patentada al año siguiente y
posteriormente la patente fue adquirida por la empresa estadounidense General Electric
y bajo la dirección de George E. Inman la hizo disponible para el uso comercial en
1938. Los conocidos tubos rectos y de encendido por precalentamiento se mostraron por
primera vez al público en la Feria Mundial de New York en el año 1939. Desde
entonces, los principios de funcionamiento se han mantenido inalterables, salvo las
tecnologías de manufactura y materias primas usadas, lo que ha redundado en la
disminución de precios y ha contribuido a popularizar estas lámparas en todo el mundo.
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Funcionamiento
En la figura de arriba se distinguen, aparte de la propia lámpara, dos elementos
fundamentales: el cebador (también llamado arrancador o partidor) y el balasto, que
provee reactancia inductiva. En algunos países que hablan español se emplean aún sus
sinónimos ingleses starter y ballast.
El cebador, partidor o arrancador está formado por una pequeña ampolla de cristal que
contiene gases a baja presión (neón, argón y gas de mercurio) y en cuyo interior se halla
un contacto formado por una lámina bimetálica doblada en "U". En paralelo con este
contacto hay un condensador o capacitor destinado al doble efecto de actuar de
amortiguador de chispa o apagachispas, y de absorber la radiación de radiofrecuencias
que pudiesen interferir con receptores de radio, TV o comunicaciones. La presencia de
este condensador no es imprescindible para el funcionamiento del tubo fluorescente,
pero ayuda bastante a aumentar la vida útil del contacto del par bimetálico cuando es
sometido a trabajar con altas corrientes y altas tensiones. Tanto el cebador como la
luminaria acortan su vida útil cuantas más veces se la enciende, por esta razón se
recomienda usar la iluminación fluorescente en regímenes continuos y no como
iluminación intermitente.
El elemento que provee reactancia inductiva se llama balasto o balastro, aunque en
algunos países se lo denomina incorrectamente reactancia, que en realidad es el nombre
de la magnitud eléctrica que provee, no del elemento. Técnicamente es un reactor que
está constituido por una bobina de alambre de cobre esmaltado, enrollada sobre un
núcleo de chapas de hierro. El término balasto no debe ser confundido con su
homónimo, el material usado en la construcción de vías de ferrocarril.
Al aplicar la tensión de alimentación, los gases contenidos en la ampolla del cebador se
ionizan, con lo que aumenta su temperatura lo suficiente para que la lámina bimetálica
se deforme, haga contacto cerrando el circuito, lo que hará que los filamentos de los
extremos del tubo se calienten al rojo vivo, y esto comienza la ionización de los gases
en la vecindad de los filamentos. Al cerrarse el contacto el cebador se apaga y sus gases
vuelven a enfriarse, por lo que un par de segundos después el contacto se abre
nuevamente. Esta apertura trae como consecuencia que el campo magnético creado en
la reactancia inductiva se "desmorone" o desaparezca bruscamente, lo que trae como
consecuencia, de acuerdo con la ley de inducción de Faraday, la generación de un pico
de alta tensión (autoinducción) que termina de ionizar los gases, se forma plasma
conductor dentro de todo el tubo fluorescente y por lo tanto lo atraviesa una corriente de
electrones que irá a interactuar con los átomos de Hg, Ar y Ne, los que entonces
emitirán luz, principalmente en la región del ultravioleta (UV). El voltaje aplicado a los
filamentos y al tubo es pulsante, porque la energía eléctrica que alimenta el circuito es
de corriente alterna de 50 Hz (como en Europa) o de 60 Hz (por ejemplo en USA y
Japón). Los filamentos tienen inercia térmica, pero el plasma no, lo que produce un
veloz parpadeo en la luz emitida, que puede molestar a algunas personas, producir dolor
de cabeza y hasta convulsiones a quienes sufren de epilepsia. Este fenómeno se
minimiza al disponer los tubos en grupos, alimentados cada tubo desde fases distintas y
con rejillas de dispersión estroboscópica.
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Los filamentos, al calentarse, desprenden electrones que, junto con el pico de
autoinducción, ionizan los gases que llenan el tubo; se forma así un plasma que conduce
la electricidad. Este plasma excita los átomos del vapor de mercurio que, como
consecuencia, emiten luz visible y ultravioleta.
El revestimiento interior de la lámpara tiene la función de filtrar y convertir la luz
ultravioleta en visible. La coloración de la luz emitida por la lámpara depende del
material de ese recubrimiento interno. El material del tubo, vidrio común, contribuye a
reducir la luz UV que pudiera escapar fuera de la luminaria.
Las lámparas fluorescentes son dispositivos con pendiente negativa de su resistencia
eléctrica, respecto de la tensión eléctrica. Esto significa que cuanto mayor sea la
corriente que las atraviesa, mayor es el grado de ionización del gas y, por tanto, menor
la resistencia que opone al paso de dicha corriente. Así, si se conecta directamente la
lámpara a una fuente de tensión prácticamente constante, como la suministrada por la
red eléctrica, la intensidad tenderá a valores muy elevados, y la lámpara se destruirá en
pocos segundos. Para evitar esto, siempre se la conecta a través de un elemento
limitador de corriente para mantenerla dentro de sus límites de trabajo. Este elemento
limitador, en el caso de la instalación de la Figura 1, es el balasto que provee reactancia
inductiva, la que absorberá la diferencia entre la tensión de alimentación y la tensión de
trabajo del tubo.
Finalmente, la disminución de la resistencia interna del tubo una vez encendido, hace
que la tensión entre los terminales del cebador sea insuficiente para ionizar el gas
contenido en su ampolla y por tanto el contacto bimetálico queda inactivo cuando el
tubo está encendido.
Hasta cerca de 1975 coexistieron en la alimentación domiciliaria de la Argentina la
corriente alterna y la corriente continua, ambas de 220 voltios. Debido a esto, en este
país se inventó cerca de 1950 un tipo de balasto para corriente continua que
aprovechaba la resistencia negativa de los gases ionizados de la luminaria para generar
una oscilación por relajación de una frecuencia de algunos kHz. El efecto de cebador o
arrancador se lograba con un ruidoso sistema de contactos vibratorios que se detenían
en cuanto el tubo encendía. Tenía como inconveniente que cada tanto debía invertirse la
polaridad para que el desgaste de la luminaria fuera el mismo en ambos filamentos.
También existe actualmente otro tipo de balasto o reactor, el balasto electrónico, que
consta de un circuito electrónico y una pequeña bobina con núcleo de ferrite. Este
balasto, a diferencia del balasto inductivo, se conecta al fluorescente sin cebador y logra
arranques instantáneos de la lámpara y sin parpadeos, o en otros modelos, arranques de
una manera más suave. En realidad, no se trata de un reactor en el sentido estricto del
término, sino de un circuito electrónico con semiconductores que genera a) dos bajas
tensiones para encender los filamentos de los extremos, y b) una alta tensión de alta
frecuencia (decenas de kHz) aplicada entre los extremos. Ambos procesos suman sus
efectos para ionizar los gases y así producir el plasma conductor que generará la
radiación UV. Como regla general, los tubos que emplean el balasto electrónico tienen
una duración menor que los que usan el inductivo.
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Sus conexiones son muy sencillas:


El cable de fase y el neutro se conectan ambos directamente a las dos
entradas del balasto.
En este balasto hay dos pares de salidas, y cada par debe conectarse a
cada filamento de la lámpara.
Como se dijo al principio, el "fósforo" que se menciona en el dibujo siguiente no es el
elemento químico llamado así, sino una sustancia química compuesta, que usualmente
no contiene fósforo.
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Desventajas
Las lámparas fluorescentes no dan una luz continua, sino que muestran un parpadeo que
depende de la frecuencia de la corriente eléctrica aplicada (por ejemplo: en España,
50Hz para corriente alterna). Esto no se nota mucho a simple vista, pero una exposición
continua a esta luz puede dar dolor de cabeza. El efecto es el mismo que si se configura
una pantalla de ordenador a 50 Hz.
Este parpadeo puede causar el efecto estroboscópico, de forma que un objeto que gire a
cierta velocidad podría verse estático bajo una luz fluorescente. Por tanto, en algunos
lugares (como talleres con maquinaria) podría no ser recomendable esta luz.
El fickering o parpadeo, aunque inperceptible, afecta severamente la salud de algunas
personas con algunos tipos migrañas, epilepsia y en algunos casos su efecto es tan
devastador para la salud que hay quienes que con esta luz quedan excluidas
completamente de todo ambito de socializacion (estudio, trabajo, deportes).
El parpadeo es también causa problemas con las cámaras de vídeo, ya que la frecuencia
a la que lee la imagen del sensor puede coincidir con las fluctuaciones (oscilaciones) en
intensidad de la lámpara fluorescente.
Las lámparas fluorescentes consumen más electricidad y ven reducida su vida útil si son
encendidas y apagadas de manera continuada, visto que su acción de encender les cuesta
mucho más trabajo que mantenerse encendidas.
Las lámparas fluorescentes con balasto antiguo no pueden conectarse a un atenuador
normal o dimmer (un regulador para controlar el brillo). Hay lámparas especiales (de 4
contactos) y controladores especiales que permiten usar un interruptor con regulador de
intensidad.
Desde mediados de la década de los 80, hay una solución para evitar estos
inconvenientes, que es el balasto electrónico, que ha cobrado gran importancia a partir
de mediados de los 90. En este sistema se hace funcionar al tubo de la misma manera
que en la forma tradicional pero esta vez en una frecuencia de más de 20 kHz con lo que
se evita completamente el efecto estroboscópico, logra que el parpadeo sea invisible
para el ojo humano (y a su vez que las cámaras de vídeo difícilmente logren captarlo), y
que desaparezcan ruidos por trabajar por encima del espectro audible. En definitiva se
obtiene una mejora del 10% en el rendimiento de la lámpara, un menor consumo, menor
calor disipado, silencio absoluto de la reactancia y mayor vida útil a los tubos.
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Propiedades
Las lámparas fluorescentes tienen un rendimiento luminoso que puede estimarse entre
50 y 90 lúmenes por vatio (lm/W).
Una cuestión curiosa es que la luminosidad de la lámpara depende no solamente del
revestimiento luminescente, sino de la superficie emisora, de modo que al variar la
potencia varía el tamaño, por ejemplo, la de 20W mide unos 60 cm, la de 40W, 1,20 m
y la de 60W 1,50m. (Actualmente serían de 18, 36 y 58 W respectivamente).
Su vida útil es también mucho mayor que la de las lámparas de incandescencia,
pudiendo variar con facilidad entre 5000 h y más de 15000 h (entre 5 y 15 veces más),
lo que depende de diversos factores, tales como el tipo de lámpara fluorescente o el
equipo complementario que se utilice con ella.
Hay en el mercado distintos modelos con diferentes temperaturas de color. Su
temperatura de color está comprendida generalmente entre los 3000 K y los 6500 K (del
Blanco Cálido a Luz Día Frío). Sin embargo, en la actualidad se pueden conseguir tubos
con una amplia gama de temperatura de color, lo que permite encontrar con relativa
facilidad modelos que van desde los 2700 K hasta los 8000 K.
Su índice de rendimiento de color habitualmente va de 62 a 93, siendo el valor de 100 la
representación correcta de colores en los objetos iluminados y 70 un valor considerado
aceptable.
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Instalar un equipo Fluorescente
En esta técnica enseñaremos a instalar y conocer un tubo fluorescente tan comúnmente
usado en nuestras casas.
El tubo o lámpara fluorescente: Es un tubo con dos electrodos, su pared interior está
recubierta por una fina capa de sustancias fluorescentes. El tubo está relleno de un gas
inerte (normalmente argón) y vapor de mercurio, todo ello a baja presión.
El Partidor: El cebador de destellos está formado por: 1. Una ampolla de vidrio llena
de neón. 2. Un contacto fijo de níquel. 3. Un contacto móvil constituido por dos láminas
de dos metales cuyo coeficiente de dilatación tiene diferente valor y que tienen la
propiedad de deformarse bajo la acción del calor. 4. Un condensador que amortigua los
ruidos que se producen en los receptores de Radiodifusión durante el funcionamiento
del cebador. El cebador debe cerrarse solo uno o dos segundos que es el tiempo
necesario para que se calienten los electrodos del tubo fluorescente, y después debe
abrirse para que se produzca la sobretensión en la lámpara.
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El Balasto: Es generalmente una bobina con núcleo de hierro. Su finalidad es doble, por
un lado suministra una sobretensión superior a la tensión de encendido de la lámpara
para iniciar el encendido de la misma, y por la otra limita la corriente de descarga hasta
el valor para el que se ha construido la lámpara.
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Instalación
La instalación es muy sencilla, primero elegiremos la ubicación del tubo, buscando los
cables de instalación. Seguramente (si la instalación es moderna) los cables que nos
encontremos en la pared o techo sean rígidos. Podemos sustituir estos cables rígidos por
otros flexibles de la misma sección.
Introducir los cables a través de la canaleta y presionar para cerrar ésta.
Colocaremos el soporte del tubo fluorescente sujeto al techo mediante unos tacos,
realizaremos las conexiones (dos cables).
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Ahora sólo falta introducir el tubo en el soporte. Nos encontraremos dos pletinas a los
lados del soporte que será donde se habrá de introducir el tubo.
Una vez introducido el tubo giramos en ambos lados hasta que notemos un "clic".
Para quitar el tubo hay que realizar la operación al contrario.
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Interruptores Generales
Un interruptor es un dispositivo para cambiar el curso de un circuito. El modelo
prototípico es un dispositivo mecánico (por ejemplo un interruptor de ferrocarril) que
puede ser desconectado de un curso y unido (conectado) al otro. El término "el
interruptor" se refiere típicamente a la electricidad o a circuitos electrónicos. En usos
donde requieren múltiples opciones de conmutación (p.ej., un teléfono), con el tiempo
han sido remplazados por las variantes electrónicas que pueden ser controladas y
automatizadas.
INTERRUPTOR MAGNETO TÉRMICO
Un interruptor termo magnético, o disyuntor termo magnético, es un dispositivo
capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos
valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la
circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto
Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina
bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.
Funcionamiento
Al circular la corriente por el electroimán, crea una fuerza que, mediante un dispositivo
mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo podrá abrirlo si la
intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. Este
nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal
(la intensidad de diseño del interruptor magneto térmico) y su actuación es de
aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su
velocidad de reacción. Esta es la parte destinada a la protección frente a los
cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente.
La otra parte está constituida por una lámina bimetálica (representada en rojo) que, al
calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación y pasa a la
posición señalada en línea de trazos lo que, mediante el correspondiente dispositivo
mecánico (M), provoca la apertura del contacto C. Esta parte es la encargada de
proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no
llegan al nivel de intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una
sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se van conectando aparatos.
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Ambos dispositivos se complementan en su acción de protección, el magnético para los
cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas. Además de esta desconexión
automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual
de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una
desconexión. No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de
sobrecarga o cortocircuito. Incluso volvería a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta
con el dedo, ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y
bajar la palanca.
El dispositivo descrito es un interruptor magneto térmico unipolar, por cuanto sólo corta
uno de los hilos del suministro eléctrico. También existen versiones bipolares y para
corrientes trifásicas, pero en esencia todos están fundados en los mismos principios que
el descrito.
Se dice que un interruptor es de corte omnipolar cuando interrumpe la corriente en todos
los conductores activos, es decir las fases y el neutro si está distribuido.
Las características que definen un interruptor termomagnético son el amperaje, el
número de polos, el poder de corte y el tipo de curva de disparo (B,C,D,MA). (por
ejemplo, Interruptor termomagnético C-16A-IV 4,5kA).
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INTERRUPTOR CENTRÍFUGO
Un interruptor centrífugo es un interruptor eléctrico que funciona con la fuerza
centrífuga creada desde un eje de rotación, lo más común es que sea de un motor
eléctrico o de un motor de gasolina. El interruptor se diseña para activar o para
desactivar en función de la velocidad rotatoria del eje.
Quizás el uso más común de interruptores centrífugos es con motores monofásicos o
bifásicos de inducción. Aquí, el interruptor se utiliza para desconectar la bobina de
arranque una vez que el motor se aproxime a su velocidad de funcionamiento normal.
En este caso, el interruptor centrífugo consiste en pesos montados en el eje del motor y
llevados cerca del eje por la fuerza del resorte. En el resto, las palancas unidas a los
pesos presionan con una leve fricción una placa no conductora contra un conjunto de
contactos eléctricos montados en la cubierta del motor, cerrando los contactos y
conectando la bobina a la fuente de energía. Cuando el motor se aproxime a su
velocidad de funcionamiento normal, la fuerza centrífuga supera la fuerza del resorte y
los pesos oscilarán/balancearán hacia afuera, levantando la placa lejos de los contactos
eléctricos. Esto permite que los contactos se abran y se desconecte la bobina de
arranque de la fuente de energía; el motor entonces continúa funcionando únicamente
con la corriente de su bobina de trabajo. Los motores que usan un interruptor centrífugo
así, hacen un ruido/clic distinto cuando comienzan y cuando se detienen, como cuando
el interruptor centrífugo se abre y se cierra.
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Interruptor DIP
Un DIP se trata de un conjunto de interruptores eléctricos que se presenta en un formato
encapsulado (en lo que se denomina Dual In-line Package), la totalidad del paquete de
interruptores se puede también referir como interruptor DIP en singular.
Características
Este tipo de interruptor se diseña para ser utilizado en un tablero de circuito impreso
junto con otros componentes electrónicos y se utiliza comúnmente para
modificar/personalizar el comportamiento hardware de un dispositivo electrónico en
ciertas situaciones específicas. Fueron utilizados considerablemente en las viejas tarjetas
ISA. En informática la denominación del diseño de bus del equipo PC/XT de IBM, que
permite añadir varios adaptadores adicionales de forma que las tarjetas que se
conectaban en zócalos de expansión de un PC, para seleccionar el número de IRQ, una
petición de la interrupción (IRQ es una señal recibida por el procesador de un
ordenador, indicando que debe "interrumpir" el curso de ejecución actual y pasar a
ejecutar código específico para tratar esta situación), y direcciones de memoria.
Los interruptores DIP son una alternativa a los jumper. Su ventaja principal es que son
más rápidos y fáciles de configurar y cambiar y no hay piezas sueltas que perder. Se
pueden considerar como conjunto de interruptores minúsculos para ser insertados en
circuitos impresos. El encapsulado para los interruptores es el DIP donde la separación
estándar entre patas es de una décima de pulgada.
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INTERRUPTOR ELÉCTRICO
Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso
de una corriente eléctrica. En el mundo moderno las aplicaciones son innumerables, van
desde un simple interruptor que apaga o enciente un bombilla, hasta un complicado
selector de transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora.
Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante.
Los contactos, normalmente separados, se unen para permitir que la corriente circule. El
actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos
para mantenerlos unidos.
Pulsadores
También llamados interruptores momentáneos. Este tipo de interruptor requiere que
el operador mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos.
Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en los timbres de las casas.
Cantidad de polos
Son la cantidad de circuitos individuales que controla el interruptor. Un interruptor de
un solo polo como el que usamos para encender una lámpara. Los hay de 2 o más polos.
Por ejemplo si queremos encender un motor de 220 voltios y a la vez un indicador
luminoso de 12 voltios necesitaremos un interruptor de 2 polos, un polo para el circuito
de 220 voltios y otro para el de 12 voltios.
Cantidad de vías (tiros)
Es la cantidad de posiciones que tiene un interruptor. Nuevamente el ejemplo del
interruptor de una sola vía es el utilizado para encender una lámpara, en una posición
enciende la lámpara mientras que en la otra se apaga.
Los hay de 2 o más vías. Un ejemplo de un interruptor de 3 vías es el que podríamos
usar para controlar un semáforo donde se enciende un bombillo de cada color por cada
una de las posiciones o vías.
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Interruptor Reed switch
Reed switch (interruptor de lengüeta) es un interruptor eléctrico activado por un campo
magnético. Cuando los contactos están normalmente abiertos se cierran en la presencia
de un campo magnético; cuando están normalmente cerrados se abren en presencia de
un campo magnético. Fue inventado por W. B. Elwood en 1936 cuando trabajaba para
Laboratorios Bell.
Aplicaciones
Los reed switch son utilizados ampliamente en el mundo moderno como partes de
circuitos eléctricos. Un uso muy extendido se puede encontrar en los sensores de las
puertas y ventanas de las alarmas antirrobo, el imán va unido a la puerta y el reed switch
al marco. En los sensores de velocidad de las bicicletas el imán está en uno de los radios
de la rueda, mientras que el reed switch va colocado en la horquilla. Algunos teclados
de computadoras son diseñados colocando imanes en cada una de las teclas y los reed
switch en el fondo de la placa, cuando una tecla es presionada el imán se acerca y activa
sus reed switches. Actualmente esta solución es obsoleta, usándose interruptores
capacitivos que varían la condición de un circuito resonante.
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INTERRUPTOR DIFERENCIAL
Un interruptor diferencial exponencial, también llamado disyuntor por corriente
diferencial o residual, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las
instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones
causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los
aparatos.
En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los
conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos
y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar
unos contactos.
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 (If), por lo que ahora I2 = I1 - If y por tanto
menor que I1.
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Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones,
actuando bajo la presunción de que la corriente de fuga circula a través de una persona
que está conectada a tierra y que ha entrado en contacto con un componente eléctrico
del circuito.
La diferencia entre las dos corrientes 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 una vez se haya corregido la avería o el peligro de electrocución.
Aunque existen interruptores para distintas intensidades de actuación, el Reglamento
Electrotécnico de Baja Tensión exige que en las instalaciones domésticas se instalan
normalmente interruptores diferenciales que actúen con una corriente de fuga máxima
de 30 mA y un tiempo de respuesta de 50 ms, lo cual garantiza una protección adecuada
para las personas y cosas.
La norma UNE 21302 dice que se considera un interruptor diferencial de alta
sensibilidad cuando el valor de ésta es igual o inferior a 30 miliamperios.
Las características que definen un interruptor diferencial son el amperaje, número de
polos, y sensibilidad, por ejemplo: Interruptor diferencial 16A-IV-30mA
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DISYUNTOR
Un disyuntor o interruptor automático es un aparato capaz de interrumpir o abrir un
circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede
de un determinado valor o, en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de
no causar daños a los equipos eléctricos. A diferencia de los fusibles, que deben ser
reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y
reparado el daño que causó el disparo o desactivación automática.
Se fabrican disyuntores de diferentes tamaños y características lo cual hace que sea
ampliamente utilizado en viviendas, industrias y comercios.
Características y tipos
Los parámetros más importantes que definen un disyuntor son:
Calibre o corriente nominal: Corriente de trabajo para la cual está diseñado el
dispositivo.
Voltaje de trabajo: Tensión para la cual está diseñado el disyuntor.
Poder de corte: Intensidad máxima que el disyuntor puede interrumpir. Con mayores
intensidades se pueden producir fenómenos de arco voltaico, fusión y soldadura de
materiales que impedirían la apertura del circuito.
Poder de cierre: Intensidad máxima que puede circular por el dispositivo en el
momento de cierre sin que éste sufra daños por choque eléctrico.
Número de polos: Número máximo de conductores que se pueden conectar al
interruptor automático.
Los disyuntores más comúnmente utilizados son los que trabajan con corrientes
alternas, aunque existen también para corrientes continuas.
Funcionamiento
Dispositivo térmico (presente en los disyuntores térmicos y magnetotérmicos)
Está compuesto por un bimetal calibrado por el que circula la corriente que alimenta la
carga. Cuando ésta es superior a la intensidad para la que está construido el aparato, se
calienta, se va dilatando y provoca que el bimetal se arquee, con lo que se consigue que
el interruptor se abra automáticamente. Detecta las fallas por sobrecarga.
Dispositivo magnético (presente en los disyuntores magnéticos y magnetotérmicos)
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Lo forma una bobina, un núcleo y una parte móvil. La intensidad que alimenta la carga
atraviesa dicha bobina, y en el caso de que ésta sea muy superior a la intensidad
nominal del aparato se crea un campo magnético que es capaz de arrastrar a la parte
móvil y provocar la apertura del circuito de forma casi instantánea. Detecta las fallas
por cortocircuito que pueda haber en el circuito aguas abajo.
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