Disyuntores: descripción general y aplicaciones

Los interruptores automáticos son elementos fundamentales para un instalación eléctrica segura y conforme a los códigos. Los conductores y el equipo eléctrico están expuestos a daños y mal funcionamiento, y siempre existe el riesgo de que alguien pueda conectar un dispositivo incorrectamente o usarlo para una aplicación incorrecta. Estas condiciones pueden hacer que un dispositivo consuma corriente por encima de su valor nominal y que el disyuntor correspondiente se dispare para desconectar la falla.

Antes de proporcionar una descripción general de los interruptores automáticos, es importante comprender la diferencia entre las dos condiciones de corriente principales que hacen que se dispare un interruptor automático.

  • Un corriente de sobrecarga ocurre cuando un dispositivo consume corriente por encima de su valor nominal, pero no por un margen drástico. Por ejemplo, un motor que tiene una capacidad nominal de 60 amperios pero que consume 75 amperios probablemente esté sufriendo una condición de sobrecarga.
  • A corriente de falla es órdenes de magnitud superior a la corriente nominal de un circuito, y ocurre cuando un conductor vivo toca otro a un voltaje diferente (cortocircuito), o una superficie conductora (falla a tierra). Hay una corriente de gran magnitud en ambos casos, ya que se establece un contacto de baja resistencia a través de una diferencia de voltaje. Por ejemplo, un circuito residencial que normalmente transporta 20 amperios puede experimentar algunos miles de amperios durante una falla.

Un interruptor automático debe dispararse en ambas condiciones, pero la respuesta de disparo ideal es diferente para cada caso:

  • La respuesta a una corriente de sobrecarga debe tener un retardo de tiempo. Algunos tipos de equipos consumen corriente por encima de su valor nominal durante breves períodos de tiempo como parte de su funcionamiento normal. Por ejemplo, motor electrico consumen una corriente de irrupción de hasta 8 veces su corriente nominal cuando arrancan.
  • La respuesta a una corriente de falla debe ser instantánea. Estas corrientes no son normales bajo ninguna condición de funcionamiento y deben eliminarse inmediatamente cuando se detectan.

Dada esta combinación de requisitos de rendimiento, la mayoría de los interruptores automáticos en realidad tienen dos mecanismos de protección en un solo dispositivo. Hay un mecanismo de protección térmica que responde a la corriente de sobrecarga y un mecanismo de protección magnética que responde a las corrientes de falla.


¿Está bien protegida su instalación eléctrica?


Protección Térmica y Magnética

El mecanismo de protección térmica en un interruptor automático se basa en un contacto en expansión: el circuito se interrumpe una vez que el contacto se expande más allá de cierto punto. El disyuntor está calibrado para que el contacto no se abra por debajo de la corriente nominal, pero cualquier condición de corriente que la exceda eventualmente provocará un disparo. Dado que la corriente es la fuente de calor que expande el contacto, las condiciones de sobrecarga más severas provocan una expansión más rápida y un tiempo de disparo más corto.

El mecanismo de protección magnética se basa en la inducción. La corriente pasa a través de una bobina dentro del interruptor automático, creando un campo magnético que abre la conexión. El campo es demasiado débil para disparar el interruptor en condiciones normales de funcionamiento, pero las corrientes de gran magnitud provocan un fuerte campo magnético que fuerza la apertura del interruptor.

Tipos principales de disyuntores

La mayoría de los interruptores automáticos que se encuentran en edificios residenciales y comerciales son disyuntores en miniatura (MCB) o disyuntores de caja moldeada (MCCB). Los MCB son más compactos como lo implica su nombre, pero los MCCB están disponibles en clasificaciones de corriente mucho más altas y vienen con características de rendimiento adicionales. Los MCB normalmente están disponibles con una clasificación de corriente de hasta 100 amperios, mientras que los MCCB alcanzan hasta 2500 amperios.

Probablemente no encontrará MCCB en casas y negocios pequeños, pero son comunes en construcciones más grandes, como los edificios de oficinas y multifamiliares de gran altura que se encuentran en toda la ciudad de Nueva York.

Disyuntores en miniatura

Los interruptores automáticos en miniatura vienen en dos versiones principales: los MCB montables en riel DIN se pueden instalar junto con otros dispositivos de protección y control que también usan riel DIN, mientras que los MCB enchufables se insertan en centros de carga con ranuras especialmente diseñadas. Tenga en cuenta que los MCB de riel DIN están diseñados para rieles estándar, mientras que los MCB enchufables solo encajan en centros de carga coincidentes del mismo fabricante.

Disyuntores: descripción general y aplicaciones Disyuntores: descripción general y aplicaciones

MCB de carril DIN (izquierda) y MCB enchufables (derecha).

Los MCB enchufables tienen de uno a tres polos, según la cantidad de conductores activos en el circuito que se protege. Los MCB de carril DIN pueden tener hasta 4 polos, para desconectar el conductor neutro junto con los conductores activos. Independientemente del tipo de disyuntor, es importante seleccionar un adecuado Corriente nominal y Capacidad de Interrupción.

  • los Corriente nominal está determinada por el circuito que se está protegiendo. Cualquier valor por encima de este eventualmente dispara el mecanismo de protección térmica.
  • los Capacidad de Interrupción es la mayor corriente de falla que la unidad puede interrumpir sin sufrir daños permanentes. Si una falla excede este valor, existe una capacidad máxima de interrupción en la que el interruptor aún puede despejar la falla pero sufre un daño permanente. Cualquier falla por encima de la capacidad de corte última no puede ser eliminada por el interruptor automático y debe ser manejada por un sistema de protección de mayor capacidad conectado aguas arriba.

Los interruptores automáticos en miniatura también se clasifican en tres tipos en función de su respuesta a las corrientes de falla: Tipo B, C y D. El tipo determina el umbral donde la protección magnética se hace cargo de la protección térmica, provocando un disparo instantáneo. La siguiente tabla describe la respuesta para cada tipo:

TIPO DE DISYUNTOR DE CIRCUITO RESPUESTA

Tipo B

Tipo C

Tipo D

Se dispara a 3-5 veces la corriente nominal

Se dispara a 5-10 veces la corriente nominal

Se dispara a la corriente nominal del temporizador 10-20

Por ejemplo, si tiene un dispositivo que consume una corriente nominal del 400 % durante el arranque, un disyuntor de tipo B se disparará, pero uno de tipo C o D no lo hará. Otra carga que consume una corriente nominal del 800 % durante el arranque dispararía los interruptores tipo B y C, dejando al tipo D como la única opción.

Disyuntores de caja moldeada

Los MCCB son más voluminosos que los MCB y están disponibles con clasificaciones de corriente más altas. Muchos modelos también cuentan configuraciones de viaje ajustables, permitiendo una respuesta de protección muy precisa si una carga específica lo necesita.

Algunos MCCB también vienen con una unidad de disparo extraíble que se puede reemplazar con una unidad de menor capacidad para reacondicionar el interruptor para una carga con corriente reducida. Sin embargo, no puede actualizar a una unidad de disparo más grande que exceda el tamaño de estructura del MCCB.

Disyuntores: descripción general y aplicaciones

Hay MCCB modernos que no usan el mecanismo termomagnético convencional, sino que usan un circuito electrónico que mide la corriente y simula la respuesta de disparo. Esto permite un ajuste muy preciso de los parámetros de protección.

Dos subtipos de MCCB están diseñados específicamente para las necesidades de protección de los motores eléctricos: disyuntores de protección de motor (MPCB) y protectores de circuito de motor (MCP). La principal diferencia es que un MPCB incluye protección térmica y magnética, mientras que un MCP solo viene con protección magnética y necesita un relé de sobrecarga externo para ofrecer una protección completa.

Conclusión

Seleccionar el tipo correcto de disyuntor es muy importante para garantizar la operación segura de sistemas de construcción que incluyen componentes eléctricos. Los interruptores de tamaño insuficiente se disparan continuamente e interrumpen el funcionamiento del equipo, mientras que los interruptores de tamaño demasiado grande no brindan una protección confiable contra la corriente de sobrecarga. Si no se interrumpe una sobrecarga, el efecto de calentamiento puede dañar el aislamiento del conductor y eventualmente causar una falla a tierra o un cortocircuito.

En la ciudad de Nueva York, su instalación debe diseñarse de acuerdo con el Código Eléctrico de la Ciudad de Nueva York, que también incluye el Código Eléctrico Nacional NFPA 70. El Código de Conservación de Energía de la Ciudad de Nueva York no afecta directamente la selección de interruptores, pero el uso de equipos más eficientes conduce a un menor consumo de corriente y posiblemente al uso de interruptores más pequeños.