Interruptor Diferencial

El interruptor diferencial, también conocido como Dispositivo Diferencial Residual (DDR) o simplemente diferencial, es un dispositivo de protección que se integra en las instalaciones eléctricas para garantizar la seguridad de las personas y equipos contra descargas accidentales por defectos a tierra.

Su función principal consiste en detectar y desconectar rápidamente la corriente eléctrica en caso de que se produzca una fuga hacia tierra, previniendo así electrocuciones y otros accidentes graves.

El funcionamiento del interruptor diferencial se basa en el principio de comparación de corrientes. El dispositivo monitorea continuamente la corriente que “entra” y “sale” de un circuito eléctrico.

En condiciones normales, la corriente que “entra” debe ser igual a la que “sale”. Sin embargo, si se produce una fuga a tierra, una parte de la corriente se deriva hacia el suelo, creando una diferencia entre las corrientes de entrada y salida. El interruptor diferencial detecta esta diferencia y actúa de forma inmediata, cortando la corriente eléctrica para evitar daños.

En definitiva, el diferencial provoca la apertura automática de la instalación cuando la suma vectorial de las intensidades de los conductores que lo atraviesan es distinta de cero y alcanza el valor de su sensibilidad IΔN (parámetro característico de estos elementos de protección).

Contenidos
  1. Constitución del Interruptor Diferencial
  2. Función del Interruptor Diferencial
  3. Tipos de Interruptores Diferenciales según su Forma de Actuación
  4. Tipos de Interruptores Diferenciales según su Corriente Nominal
  5. Parámetros del Interruptor Diferencial
  6. Interruptor Diferencial Rearmable
  7. Selectividad del Interruptor Diferencial
  8. Relación de la Resistencia de Tierra con la Sensibilidad
  9. Preguntas Frecuentes sobre el Interruptor Diferencial

Constitución del Interruptor Diferencial

El interruptor diferencial está constituido por varios elementos que trabajan en conjunto para detectar y responder a las fugas de corriente. Básicamente, los elementos que componen el interruptor diferencial residual DDR son los siguientes:

Contactos

Los contactos de un diferencial son los elementos que al unirse o separarse establecen la conexión o corte de corriente.

Están típicamente hechos de materiales conductores como el cobre o la plata para soportar altas corrientes y operaciones de conmutación repetitivas.

Toroide o Toro Magnético

El toroide o toro magnético del interruptor diferencial es un anillo de material ferromagnético atravesado por los conductores activos que alimentan la instalación (no por el conductor de tierra).

El paso de la corriente, tanto por las fases como por el neutro, va a producir flujos magnéticos en este toroide.

La función del toroide es transformar la corriente primaria en una corriente secundaria proporcional en bobina de detección.

En la mayoría de los interruptores diferenciales convencionales, los conductores de fase y neutro simplemente pasan por el centro del toroide sin ningún arrollamiento adicional.

No obstante, existen 2 configuraciones principales:

Paso directo de los conductores: los conductores simplemente atraviesan el orificio central del toroide. Aunque la intensidad del campo magnético generado puede ser ligeramente menor, este diseño suele ser más sencillo y económico.

Arrollamiento de los conductores: los conductores activos (fase y neutro) se enrollan varias veces alrededor del toroide. Esto crea un campo magnético más intenso, permitiendo una detección más sensible de las fugas de corriente.

Mecanismo de Disparo

El mecanismo de disparo del interruptor diferencial es un dispositivo que permite la apertura o cierre de los contactos de forma automática. Es típicamente un sistema mecánico que utiliza un resorte y un mecanismo de disparo.

Cuando el campo magnético generado por la bobina de detección supera un umbral predeterminado, hará pasar una corriente por un electroimán suficiente para activar el mecanismo de disparo, liberando el resorte y abriendo los contactos.

Bobina de Detección

La bobina de detección del interruptor diferencial está arrollada al toroide y unida al mecanismo de disparo mediante un electroimán.

El esquema del diferencial, que se muestra a continuación, ayuda a comprender cómo funciona un interruptor diferencial.

Si no existe defecto a tierra Id: las corrientes por las bobinas de fase y neutro son iguales IF = IN, por lo que el flujo resultante será nulo ΦF = ΦN. No se inducirá tensión en la bobina de detección.

Esquema del comportamiento del ID si no existe defecto a tierra

Si se produce un defecto a tierra Id: las corrientes por fase y neutro son diferentes IF ≠ IN, apareciendo en el toroide un flujo resultante o diferencial Φd = ΦF - ΦN. Este flujo, según Faraday, inducirá una f.e.m. (voltaje) en la bobina de detección, que hará pasar una corriente por el electroimán. A su vez, el electroimán accionará el mecanismo de disparo y desconectará la instalación.

El ID abrirá cuando la corriente de defecto a tierra Id supere un valor mínimo llamado sensibilidad IΔN.

Esquema del comportamiento del ID si se produce un defecto a tierra

En los interruptores diferenciales trifásicos, todos los conductores activos atraviesan el toroide. En trifásica sin neutro, las 3 fases (3 hilos) y en trifásica con neutro, las 3 fases y el neutro (4 hilos).

Botón de Prueba

Con el botón de prueba del interruptor diferencial hacemos pasar artificialmente una corriente diferencial para comprobar la eficacia del aparato, desviando una pequeña cantidad de corriente (superior a la de la sensibilidad) para que IF ≠ IN.

En la figura anterior se observa que, si accionamos el pulsador de prueba, una pequeña parte de la corriente que pasa por la bobina de fase se desviará hacia la resistencia de prueba. Esa pequeña corriente retornará hacia el neutro de la alimentación sin pasar por la bobina del neutro.

Esa diferencia de corriente entre ambas bobinas creará un flujo Φd suficiente para que el electroimán haga actuar el mecanismo de disparo.

De este modo, podemos activar el mecanismo de disparo y asegurar que el interruptor diferencial esté funcionando correctamente. Este botón, se suele encontrar ubicado en el panel frontal del interruptor diferencial.

Es conveniente verificar periódicamente el funcionamiento del diferencial para garantizar la seguridad en la instalación eléctrica. Generalmente, se recomienda accionar el botón de prueba al menos una vez al año.

Función del Interruptor Diferencial

Los interruptores diferenciales desempeñan una función indispensable en la protección contra contactos indirectos y directos, ofreciendo una barrera de seguridad indispensable en las instalaciones eléctricas.

Protección a Contactos Indirectos del Interruptor Diferencial

El interruptor diferencial protege a las personas contra los contactos indirectos, interrumpiendo el suministro eléctrico cuando se deriva hacia la persona, o a tierra, una corriente de defecto Id superior a la sensibilidad del diferencial (IΔN = 30 mA en viviendas), evitando que esta corriente aumente y ponga en peligro la vida.

Además, si la masa del receptor (envolvente o carcasa) se pone a tierra mediante un conductor de protección, la tensión que aparecerá en la masa, será de valor mucho más bajo al que tiene la fase.

En el siguiente esquema, se observa que la corriente que se deriva a tierra Id se cierra con el transformador mediante la resistencia de la puesta a neutro de este.

Si observamos los 2 conductores de la instalación interior, hay una diferencia de corriente de valor Id entre la corriente de la fase y del neutro. El ID actuaría si la Id supera la sensibilidad IΔN.

Esquema de Protección a Contactos Indirectos del Interruptor Diferencial

Protección a Contactos Directos del Interruptor Diferencial

El interruptor diferencial también puede proteger a contactos directos, cuando una persona se pone en contacto directamente con una parte activa de la instalación. Por ejemplo, cuando una persona toca accidentalmente una fase de la instalación.

Igualmente, la corriente que se deriva a tierra Id se cierra con el transformador mediante la resistencia de la puesta a neutro de este.

Por tanto, esa corriente Id por la fase no vuelve por el neutro de la instalación interior, existiendo una diferencia de corriente de valor Id entre la corriente de la fase y del neutro. El ID actuaría si la Id supera la sensibilidad IΔN.

Esquema de Protección a Contactos Directos del Interruptor Diferencial

No obstante, el interruptor diferencial NO siempre nos protege de un contacto directo

Por ejemplo, si una persona está aislada del suelo y hace un doble contacto con el conductor de fase y el conductor de neutro, la corriente que atravesará su cuerpo recorrerá en igual cantidad ambos conductores y, por tanto, el ID no abrirá.

En este caso, la corriente Id se cierra con el transformador por los cables de alimentación no pudiendo cerrarse por la resistencia de neutro a través de tierra.

El interruptor diferencial NO abriría esa corriente porque, al no existir derivación a tierra, la corriente por la fase y por el neutro sería la misma, no detectando diferencia entre ellas.

Esquema de la no apertura del diferencial en contacto directo

El ID también protege la instalación contra defectos de aislamiento y contra riesgos de incendio que sean debidos a una corriente de defecto a tierra persistente que no provoque la actuación del dispositivo de protección contra sobreintensidad (fusible o interruptor automático).

Tipos de Interruptores Diferenciales según su Forma de Actuación

Los interruptores diferenciales se pueden clasificar según la forma de la señal que deba detectarse y el tiempo de disparo.

Si bien la normativa (salvo para puntos de recarga de VE) no establece una recomendación específica, la elección del tipo de diferencial debe basarse en las características de las cargas conectadas.

El fabricante de cada equipo eléctrico, siguiendo la norma IEC 60755 que clasifica las fugas a tierra según el tipo de carga, proporcionará en sus manuales de instrucciones el tipo de protección diferencial adecuado para su correcto funcionamiento y seguridad.

La responsabilidad del mal uso recae en el usuario final si no se siguen las instrucciones del fabricante.

Un ID mal seleccionado puede no detectar una fuga de corriente a tierra, aumentando el riesgo de electrocución o incendios. Además, un ID puede dispararse falsamente ante cargas no lineales, provocando interrupciones en el suministro eléctrico.

Aunque existen en el mercado muchos tipos de protección diferencial, los más habituales son los de clase AC, clase A, clase B y Selectivos.

Interruptor Diferencial de Clase AC

Símbolo del Interruptor Diferencial de Clase AC

Los diferenciales de clase AC son los primeros dispositivos que salieron al mercado, sensibles sólo a fugas de corriente alterna senoidal. Se utilizan en instalaciones eléctricas de propósito general, siendo el tipo más común para uso doméstico.

Funcionan correctamente, siempre que no se incorporen en las redes variadores de frecuencia, arrancadores electrónicos, ordenadores, etc. Estos dispositivos disponen de componentes electrónicos como diodos, tiristores, triacs, que producen corrientes pulsantes y componentes continuas.

Las componentes pulsantes, provocan aperturas intempestivas del ID, sin existir derivación o fuga a tierra.

La componente continua, no provoca la apertura del ID, pero se pueden producir tensiones peligrosas para la persona que no sean detectadas por el ID.

Interruptor Diferencial de Clase A

Símbolo del Interruptor Diferencial de Clase A

Los interruptores diferenciales de clase A son también conocidos como superinmunizados. Además de usarse para corrientes senoidales, se usan para resolver el problema de no actuación por las fugas de corriente continua de tipo pulsante.

Una corriente continua pulsante puede saturar el núcleo magnético de un diferencial de clase AC, afectando su funcionamiento. Una fuga a tierra de este tipo de corrientes puede no ser detectada por el diferencial de clase AC.

La corriente continua pulsante la generan equipos electrónicos que rectifican la corriente alterna de la red eléctrica, como balastos de alumbrado, arrancadores, variadores de velocidad, gran cantidad de ordenadores, etc.

También pueden aparecer cuando se producen picos de intensidad debidos a sobretensiones transitorias (tales como operaciones de conmutación de aparatos o máquinas o también de origen atmosférico, como rayos).

En los diferenciales de clase A se modifica el núcleo magnético, con el objeto de que el mismo sea capaz de detectar estas corrientes pulsantes.

Además, estos ID incorporan filtros de alta frecuencia que evitan el disparo intempestivo, analizando la señal antes de provocar la apertura. De esta manera, discriminan entre corrientes de defecto a tierra reales y corrientes causadas por fenómenos externos.

Interruptor Diferencial de Clase B

Símbolo del Interruptor Diferencial de Clase B

Los interruptores diferenciales de clase B representan la tecnología de vanguardia en la protección contra corrientes de defecto a tierra. Es el tipo de protección más completa y el que más se utiliza en entornos industriales.

Son interruptores diferenciales que, además de detectar las corrientes que detectan los de clase A, son capaces de detectar corrientes de defecto de corriente continua (DC) producidas por equipos electrónicos como cargadores de baterías o paneles solares.

También detectan corrientes de defecto alternas superpuestas sobre una corriente continua (corrientes mixtas).

Además, estos diferenciales detectan corrientes alternas compuestas que incluyen composiciones de onda con frecuencias de hasta 1 kHz.

Interruptor Diferencial Selectivo

Símbolo del Interruptor Diferencial Selectivo

Mediante la coordinación selectiva entre interruptores diferenciales, la desconexión se limita al circuito defectuoso, permitiendo que el suministro eléctrico continúe en el resto de la instalación.

Los interruptores diferenciales selectivos, ubicados aguas arriba de la instalación, realizan esta coordinación selectiva con los ID instalados en el cuadro eléctrico, aguas abajo.

A diferencia de los diferenciales estándar, que son de disparo instantáneo, los selectivos ofrecen un retardo en su actuación, permitiendo que el ID más cercano al fallo actúe primero, aislando el problema en el circuito afectado.

Para lograr una correcta selectividad de desconexión, es necesario instalar uno o más interruptores diferenciales retardados por encima de los diferenciales instantáneos.

La mayoría de los diferenciales tipo S tienen un retardo prefijado. Es común encontrar valores de retardo que oscilan entre 50 y 300 milisegundos. No obstante, existen modelos con retardo programable, pero son menos comunes.

Tipos de Interruptores Diferenciales según su Corriente Nominal

Según la corriente nominal de la instalación los interruptores diferenciales se pueden clasificar en doméstico o en relé diferencial.

Interruptor Diferencial Doméstico

Es el interruptor diferencial clásico utilizado generalmente para instalaciones domésticas o comerciales con intensidades nominales, usualmente, de hasta 63 A.

A continuación, se muestra el aspecto real de un interruptor diferencial doméstico de la marca “Chint”, en el que se observan sus principales parámetros:

Foto de un Interruptor Diferencial en la que se observan sus parámetros

Interruptor Automático Diferencial o Relé Diferencial

El interruptor automático diferencial o relé diferencial se utiliza en instalaciones industriales de elevado consumo que pueden llegar incluso hasta 600 A o más.

Los contactos del ID no pueden abrir instalaciones con elevadas corrientes, pero el relé diferencial sí. Así, se recurre a un transformador toroidal acompañado de un relé diferencial, que se combinan con un interruptor automático que disponga de bobina de disparo.

Cuando el núcleo toroidal detecta el defecto a tierra, la bobina arrollada al toroide activa el relé diferencial. A su vez, el relé diferencial activa su salida conectada a la bobina de disparo del interruptor automático, que provocará la apertura de sus contactos desconectando la alimentación.

Esquema del relé diferencial donde se aprecian todas sus partes

Una característica importante de los transformadores toroidales es que están diseñados con diversos diámetros para cubrir toda la gama de intensidades. El relé diferencial es sensible a corrientes de defecto alternas y continuas pulsantes.

En algunos modelos, la regulación de la sensibilidad y tiempo de intervención se realiza mediante pequeños interruptores. Los valores de ajuste regulable suelen ser:

Sensibilidad: 30 - 100 - 300 y 500 mA, 1, 3, 5, 10 o 30 A

Tiempo de intervención: 60, 150, 250, 500, 800 ms, 1 o 5 s.

Parámetros del Interruptor Diferencial

Para seleccionar el interruptor diferencial adecuado para una instalación específica, es fundamental comprender y analizar los diversos parámetros que definen su funcionamiento y características.

Tensión Nominal del Interruptor Diferencial

La tensión nominal es el valor de tensión para el que se ha diseñado el interruptor diferencial. Las tensiones nominales para BT son de 230 y 400 V.

La tensión nominal del interruptor diferencial debe ser igual o superior a la tensión de la red eléctrica donde se va a instalar.

Intensidad Nominal del Interruptor Diferencial

La intensidad nominal o calibre se define como la intensidad máxima que el interruptor diferencial es capaz de soportar para la que se ha diseñado.

Un diferencial no está diseñado para abrir cuando se supera su corriente nominal. Por ello, su calibre se elige siempre de un valor igual o superior a la intensidad que pueda circular por el circuito donde esté instalado. Si la intensidad que circula supera su calibre, el diferencial corre el riesgo de quemarse.

El diferencial se suele instalar en combinación con un magnetotérmico. Este último se sitúa aguas arriba del diferencial y se encarga de protegerlo ante una sobrecarga o ante un cortocircuito.

Para que el diferencial quede protegido, la intensidad nominal del magnetotérmico nunca podrá ser mayor a la intensidad nominal del diferencial

Por ejemplo, un magnetotérmico con una intensidad nominal de 40 A dejaría desprotegido a un diferencial de 25 A. Una corriente de 25 A a 40 A nunca sería cortada por el magnetotérmico, pudiendo quedar dañado el diferencial.

Los calibres de los diferenciales son los siguientes:

Interruptor diferencial doméstico: 6, 10, 16, 20, 25, 40, 63 y 80 A (los señalados en negrita son los más utilizados)

Relé diferencial (para elevado consumo): los valores más usuales son 100, 125, 160, 250, 400 y 600 A.

Sensibilidad del Interruptor Diferencial

La sensibilidad o IΔN es la intensidad mínima de defecto que provoca que el interruptor diferencial realice la apertura del circuito.

Si la diferencia de intensidad entre los conductores activos (fases y neutro) que atraviesan el diferencial llega hasta el valor de la sensibilidad, este abre sus contactos de forma instantánea (tiempo inferior a 0,3 segundos).

Los valores normalizados de sensibilidad IΔN son:

Valores de sensibilidad normalizados de los interruptores diferenciales

Los valores señalados en negrita son los más utilizados, es decir, 10 mA, 30 mA y 300 mA.

Según el valor de la sensibilidad se clasifican en:

Alta sensibilidad: los diferenciales con sensibilidad ≤ 30 mA.

Baja sensibilidad: los diferenciales con sensibilidad > 30 mA.

La norma IEC 60947-2-M establece que un interruptor diferencial debe dispararse con una corriente de fuga que se encuentre entre el 50% y el 100% de su sensibilidad nominal, es decir entre 0,5 a 1 IΔN.

Por ejemplo, para IΔN = 30 mA el disparo más bajo estará comprendido entre 15 y 30 mA y para IΔN = 300 mA el disparo más bajo estará comprendido entre 150 y 300 mA.

Número de Polos del Interruptor Diferencial

Esta especificación indica la cantidad de conductores eléctricos que el interruptor diferencial puede proteger.

Los interruptores diferenciales más comunes se comercializan de 2 tipos:

– Bipolares (2 polos): protegen cuando hay un defecto a tierra, tanto en la fase como en el neutro.

Esquema del diferencial bipolar

– Tetrapolares (4 polos): protegen cuando hay un defecto a tierra, tanto en cualquiera de las 3 fases como en el neutro.

Esquema del diferencial tetrapolar

Un diferencial tetrapolar puede utilizarse para proteger un receptor trifásico sin neutro, puesto que las tres intensidades de la instalación sumarán “0”.

Ahora bien, para que pueda llevarse a cabo el test con el botón de prueba, es necesario conectar el neutro de la alimentación al terminal N del diferencial, aunque el otro terminal N no se conecte a la carga trifásica.

En el caso de que la alimentación no disponga del neutro podríamos conectar en el terminal N del diferencial cualquiera de las 2 fases que no están conectadas al pulsador de prueba.

Por ejemplo, podríamos conectar un conductor desde el terminal 3 o 5 al terminal N. En ocasiones, el fabricante puede requerir que esta conexión se haga mediante una resistencia específica.

Tiempo de Operación del Interruptor Diferencial

Este parámetro representa el tiempo que tarda el interruptor diferencial en desconectar la corriente eléctrica desde el momento en que detecta una defecto a tierra. Hay varios factores que influyen en el tiempo de operación, como la sensibilidad o el tipo de fuga que se produce.

Los fabricantes de interruptores diferenciales especifican el tiempo de operación de cada modelo en sus datos técnicos. Este tiempo puede variar según el diseño y la tecnología del dispositivo, pero no deben superar los tiempos máximos de operación que establecen las normas IEC/EN 61008 y 61009.

Según dichas normativas, deben disparar antes de un umbral de tiempo que depende de la magnitud de la intensidad de defecto a tierra. Así, a mayor corriente de defecto más rápido actúa.

La norma establece los valores de tiempo máximo, según las veces que la corriente de defecto supera el valor de la sensibilidad:

Para I = IΔN, tiempo t < 300 ms.

Para I = 2 · IΔN, tiempo t < 100 ms.

Para I = 5 · IΔN, tiempo t < 40 ms.

Símbolo del Interruptor Diferencial

El símbolo del diferencial simplificado es el siguiente:

Símbolo del interruptor diferencial simplificado

Interruptor Diferencial Rearmable

Un diferencial rearmable es un tipo de interruptor diferencial que, además de detectar y cortar el suministro eléctrico en caso de una fuga de corriente a tierra, tiene la capacidad de restablecer el servicio de manera automática.

Hay 2 tipos de diferenciales rearmables:

Diferenciales con rearme limitado: estos modelos realizan un número limitado de intentos de rearme (generalmente tres) antes de cesar sus esfuerzos.

Este proceso de rearme se realiza con tiempos específicos entre cada intento para asegurar que la condición que causó la desconexión inicial no persista.

– Primer intento de rearme: 3 segundos después del corte. El objetivo es restablecer la energía rápidamente en caso de que la fuga de corriente haya sido un evento transitorio.

– Segundo intento de rearme: 20 segundos después del primer intento. El objetivo es permitir que cualquier problema transitorio se disipe y ofrecer una segunda oportunidad para restablecer el servicio.

– Tercer intento de rearme: 180 segundos después del segundo intento. El objetivo es proporcionar una última oportunidad para restablecer el servicio antes de considerar la situación como un fallo persistente.

Diferenciales con rearme ilimitado: estos modelos están diseñados para intentar rearmarse de manera indefinida hasta que logran restablecer el suministro o son desactivados manualmente.

Estos dispositivos son adecuados para aplicaciones donde la restauración continua del suministro es crítica, aunque deben ser usados con precaución para no comprometer la seguridad.

Ventajas del Interruptor Diferencial Auto Armable

Estas son las principales ventajas de los diferenciales rearmables:

Restauración automática del servicio: permite que el suministro eléctrico se restablezca si la condición de fallo es transitoria, minimizando las interrupciones.

Mejora en la continuidad del servicio: ideal para instalaciones donde es esencial mantener la electricidad, como en sistemas de refrigeración, servidores informáticos, y equipos médicos.

Reducción de intervenciones manuales: disminuye la necesidad de asistencia técnica inmediata para restablecer el servicio, especialmente útil en ubicaciones remotas o de difícil acceso.

Aplicaciones del Interruptor Diferencial Rearmable

Los interruptores diferenciales rearmables son especialmente útiles en instalaciones donde un corte de corriente prolongado puede ocasionar importantes perjuicios, como:

Residencias: protege hogares de cortes prolongados de electricidad, manteniendo en funcionamiento electrodomésticos críticos como frigoríficos, sistemas de climatización o alarmas.

Comercios: tiendas, restaurantes, supermercados, etc., donde un corte de luz puede afectar a las ventas, la conservación de productos perecederos o a equipos de seguridad.

Industrias: fábricas, talleres, etc., donde un corte de luz puede detener la producción, generar pérdidas económicas y afectar a la seguridad de los trabajadores.

Instalaciones remotas: ideal para sistemas eléctricos en zonas rurales o de difícil acceso donde la intervención técnica puede ser demorada.

Selectividad del Interruptor Diferencial

En instalaciones con un solo interruptor diferencial, un defecto a tierra provoca el corte de toda la instalación. Para instalaciones muy extensas esto es inadmisible.

Para evitar problemas con fugas a tierra, se puede instalar un interruptor diferencial principal (A) en el origen de la línea principal y otros diferenciales secundarios (B) en el origen de cada circuito o línea que va hacia cuadros secundarios o terciarios.

En caso de una fuga a tierra, los diferenciales secundarios (B) detectarán el defecto y desconectarán la carga afectada. El interruptor diferencial principal (A) solo actuará si la fuga se produce en los niveles superiores de la instalación o si falla alguno de los diferenciales secundarios (B).

Este sistema permite identificar rápidamente la ubicación de la fuga y minimizar las interrupciones en el resto de la instalación.

Esquema para explicar la selectividad de los diferenciales en serie

Para garantizar la selectividad entre diferenciales, se deben cumplir las 2 siguientes condiciones:

1º) Tiempo de no-actuación: para aislar solo la zona afectada por una fuga a tierra, es necesario que el interruptor diferencial instalado aguas arriba (A) tenga un tiempo de no-actuación mayor que el tiempo de operación del interruptor diferencial situado aguas abajo (B).

Esta condición se cumple con los diferenciales tipo S o con aquellos que tienen un tiempo regulable. El retardo típico en estos modelos oscila entre 50 y 300 milisegundos.

2º) Sensibilidad o intensidad diferencial-residual: para aislar solo la zona afectada, el interruptor diferencial instalado aguas arriba (A) también debe tener una sensibilidad o intensidad diferencial-residual mayor que la del interruptor diferencial situado aguas abajo (B).

En el caso de instalaciones para uso doméstico o análogo, la norma general establece que la sensibilidad del diferencial aguas arriba (A) debe ser al menos 3 veces mayor que la del diferencial aguas abajo (B).

Relación de la Resistencia de Tierra con la Sensibilidad

La sensibilidad del diferencial debe seleccionarse en función de la resistencia de tierra de la instalación.

Cuando haya diferenciales en serie, como tendrán distinta sensibilidad, la resistencia de las tomas de tierra y conductores de protección de las masas RA deberá dimensionarse con el diferencial de mayor valor de sensibilidad (el menos sensible), que es el situado aguas arriba.

Así, según la condición del apartado 4.1.2 de la ITC-BT-24, para esquemas TT, debe cumplirse que:

Condición del diferencial en esquemas TT que refleja la relación de la resistencia de tierra con la sensibilidad

donde:

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

Ia =   la corriente que asegura el funcionamiento automático del dispositivo de protección. Cuando el dispositivo de protección es un dispositivo de corriente diferencial-residual es la corriente diferencial-residual asignada (la sensibilidad).

U =   tensión de contacto límite convencional (50, 24 V u otras, según los casos).

Ejercicios Resueltos del Interruptor Diferencial: Selectividad, Resistencia de Tierra y Sensibilidad

A continuación, se presentan 3 ejercicios resueltos del interruptor diferencial relacionados con la selectividad, así como la relación de la resistencia de tierra con su sensibilidad:

Preguntas Frecuentes sobre el Interruptor Diferencial

¿Qué es y para qué sirve un interruptor diferencial?

Un interruptor diferencial, también conocido como disyuntor diferencial o dispositivo diferencial residual (DDR), es un dispositivo de protección cuya función principal es proteger a las personas contra el riesgo de electrocución y prevenir incendios causados por fugas de corriente.

El diferencial compara la corriente que entra y sale de un circuito eléctrico. Si detecta una diferencia entre estas 2 corrientes, significa que hay una corriente de defecto a tierra. En caso de detectar una fuga, corta automáticamente el suministro eléctrico, interrumpiendo el circuito.

Protege a las personas de contactos accidentales con partes en tensión (contacto directo) o con masas metálicas que han quedado accidentalmente en tensión (contacto indirecto). También protege contra incendios, al detectar fugas de corriente que podrían generar chispas o calentamiento excesivo en los cables.

Las principales características son:

Sensibilidad: cuanto menor sea la sensibilidad, mayor será la protección. En instalaciones domésticas, es común utilizar diferenciales con una sensibilidad de 30 mA.

Tiempo de respuesta: actúan de forma muy rápida, interrumpiendo el circuito en milisegundos.

¿Cuándo salta el interruptor diferencial?

El diferencial salta cuando detecta una corriente de defecto a tierra. Las causas más probables son las siguientes:

Fugas de corriente en electrodomésticos: el desgaste, la humedad y el calor deterioran componentes y aislamientos, generando fugas. Los aparatos con contacto con agua son más susceptibles.

Humedad y temperatura ambiental: enchufes y conexiones exteriores o en sótanos sufren corrosión o deterioro.

Cables dañados, con aislamiento deteriorado o en mal estado: golpes, cortes o mordeduras de roedores dañan el aislamiento, exponiendo los conductores.

Sobreacumulación de equipos electrónicos: especialmente los que incorporan fuentes de alimentación conmutadas, puede sumar fugas hasta activar el diferencial.

Sobretensiones transitorias: la exposición repetida a sobretensiones transitorias debilitan gradualmente el aislamiento aumentando el riesgo de fuga.

Armónicos: perturbaciones en la red, generadas por otros usuarios, que persisten incluso con los equipos apagados.

Problemas en el propio diferencial: fallos internos o sensibilidad excesiva pueden causar cortes sin fugas reales.

¿Qué electrodomésticos hacen saltar el diferencial?

Los electrodomésticos que suelen provocar el disparo del diferencial son aquellos que presentan un mayor riesgo de fugas de corriente, ya sea por su diseño, su uso o su estado. Los más comunes son:
Electrodomésticos con contacto con agua: el contacto con el agua aumenta el riesgo de fugas de corriente:
Lavadora y lavavajillas: el contacto constante con agua y la presencia de resistencias eléctricas aumentan el riesgo de fugas.
Termo eléctrico y calentador de agua: al contener agua y elementos calefactores, son propensos a fugas.
Frigorífico y congelador: aunque no tienen un contacto directo con agua en su funcionamiento normal, la condensación y la humedad pueden generar fugas.
Electrodomésticos con riesgo de deterioro del aislamiento: tienen un mayor riesgo de fugas de corriente por defectos de aislamiento:
Electrodomésticos antiguos: el aislamiento de los cables y componentes se deteriora con el tiempo, aumentando el riesgo de fugas.
Electrodomésticos con cables dañados: cables pelados, doblados o mordidos pueden provocar fugas.
- Electrodomésticos con averías: cualquier electrodoméstico con un fallo interno puede generar fugas de corriente.
Otros factores que influyen: la humedad en el ambiente o elementos en mal estado, como cables o enchufes, pueden generar fugas.

¿Cómo localizar por qué salta el diferencial?

Los pasos a seguir para localizar y solucionar el problema son los siguientes:

1º) Desconecta todos los electrodomésticos antes de rearmarlo.

2º) Vuelve a subir el diferencial.
- Si se mantiene conectado, el problema estaba en uno de los electrodomésticos.
- Si vuelve a saltar, la fuga está en la instalación.

3º) Si el problema es un electrodoméstico, conéctalos uno a uno hasta encontrar la causa del disparo. No lo uses hasta repararlo o reemplazarlo.

4º) Si el problema persiste sin causa aparente, contacta con un electricista cualificado que tendrá que buscar en qué circuito eléctrico está el problema.

5º) El electricista realizará pruebas con un medidor de fugas de corriente (pinza amperimétrica con detección de fugas a tierra). Podrá medir si hay una fuga en la instalación incluso cuando el diferencial no ha saltado aún. También podrá verificar si el diferencial es demasiado sensible o si es recomendable instalar uno superinmunizado para reducir los disparos intempestivos.

¿Qué diferencia hay entre un diferencial y un magnetotérmico?

La diferencia principal entre un diferencial y un magnetotérmico radica en su función y el tipo de protección que ofrecen:

Interruptor Diferencial (ID):

Función: protege a las personas contra descargas eléctricas y previene incendios causados por corrientes de defecto a tierra.
Cómo actúa: salta cuando la diferencia entre la corriente que entra y sale de un circuito es superior a su sensibilidad.
Qué protege: principalmente, protege a las personas de contactos directos e indirectos con la electricidad.

Interruptor Magnetotérmico (PIA):

Función: protege la instalación eléctrica contra sobrecargas y cortocircuitos evitando daños en los cables y aparatos eléctricos.
Cómo actúa: salta cuando la corriente supera un valor determinado, ya sea por una sobrecarga (exceso de consumo) o un cortocircuito (contacto entre cables).
Qué protege: protege la instalación eléctrica y los aparatos conectados a ella.

Por tanto, el diferencial salta cuando detecta una corriente de defecto a tierra y el magnetotérmico cuando hay una sobrecarga o un cortocircuito.

¿Qué evita el interruptor diferencial?

El interruptor diferencial funciona comparando la corriente que entra y sale de un circuito. Si hay una diferencia, indica una fuga de corriente a tierra. La sensibilidad del diferencial (medida en mA) determina la cantidad de corriente de fuga necesaria para que el dispositivo se active.

El interruptor diferencial evita principalmente:

Electrocución por contactos indirectos: protege contra el riesgo de descargas eléctricas cuando se toca accidentalmente una parte metálica de un aparato que ha quedado bajo tensión debido a un fallo. Si detecta una fuga de corriente a tierra superior a la sensibilidad del diferencial (generalmente 30 mA en viviendas) interrumpe el suministro eléctrico.

Electrocución por contactos directos: también protege contra descargas eléctricas en caso de contacto directo con un cable o parte activa de la instalación. Aunque no protege en todos los casos de contacto directo, como cuando una persona aislada del suelo toca simultáneamente fase y neutro, se contempla como una medida de protección complementaria a contactos directos.

Incendios: ayuda a prevenir incendios al detectar fugas de corriente que podrían generar chispas o calentamiento excesivo en los cables.

¿Por qué salta el diferencial con todo apagado?

En muchas ocasiones, nos preguntamos: ¿Por qué me salta el diferencial sin tener nada enchufado? Es importante considerar que, aunque los dispositivos estén apagados e incluso desconectados de los enchufes, los cables de la instalación mantienen tensión eléctrica y la toma de tierra permanece activa. Las causas principales del salto del diferencial son las siguientes:

Fugas de corriente en la instalación fija: aunque los electrodomésticos estén apagados, la instalación eléctrica (cables, enchufes, cajas de conexión) sigue estando bajo tensión. Las fugas pueden deberse a:
– Cables dañados o con aislamiento deteriorado por el tiempo, roedores o malas conexiones.
– Humedad en enchufes y conexiones, especialmente en exteriores o sótanos.
– Picos de tensión por rayos o problemas en la red, que dañan los aislamientos.

Armónicos en la red eléctrica: persisten incluso con aparatos apagados, afectando a la calidad de la señal, pues otros usuarios pueden generarlos.

Problemas en el propio diferencial: el diferencial puede estar defectuoso o dañado, tener sensibilidad excesiva o deteriorado por sobretensiones.

En instalaciones apagadas puede influir la humedad ambiental. Además, el deterioro del aislamiento con el tiempo aumenta la probabilidad de fugas.

¿Qué hacer para que no salte el diferencial?

Si el interruptor diferencial salta con frecuencia, es señal de que existe algún defecto a tierra en el sistema eléctrico. Para evitar que esto ocurra, seguir estas recomendaciones:

Mantenimiento preventivo:
Realiza revisiones periódicas: inspeccionar interruptores, enchufes y cables para detectar posibles defectos. Un mantenimiento adecuado previene fugas de corriente.
Verifica el estado de los electrodomésticos: cables pelados o aparatos en mal estado pueden generar fugas eléctricas. Reemplazar los que presenten daños.
Atención a los cables exteriores: los cables en zonas exteriores están más expuestos a la intemperie, aumentando el riesgo de humedad y deterioro. Deben estar correctamente aislados.

Protección contra fugas:
Instala diferenciales superinmunizados: los diferenciales superinmunizados reducen los disparos intempestivos provocados por interferencias electromagnéticas o picos de corriente. Son ideales en instalaciones donde los diferenciales convencionales saltan sin motivo aparente.
Diferenciales rearmables automáticos: los diferenciales rearmables permiten restaurar la alimentación automáticamente después de un disparo ocasional, evitando que la instalación se quede sin suministro.

¿Qué va primero, magnetotérmico o diferencial?

En una instalación eléctrica, el orden correcto de instalación es el siguiente:

1º) Interruptor general automático (IGA): se instala primero para proteger la instalación eléctrica y los aparatos conectados a ella, incluido el o los diferenciales.

2º) Interruptor diferencial (ID): se instala después del magnetotérmico para complementar la protección.

Pero, ¿Dónde se conecta el interruptor diferencial? Se conecta después del interruptor general automático (IGA), que es el primer dispositivo de protección en el cuadro eléctrico.

A partir del diferencial, se conectan los diferentes circuitos de la instalación, cada uno con su magnetotérmico individual (PIA). Si hubiera diferenciales en serie, los diferenciales que protegen cada circuito individual o grupo de circuitos se conectarían inmediatamente después, aguas abajo, del diferencial general.

Entonces, ¿Qué va primero, magnetotérmico o diferencial? La respuesta es relativa, ya que el diferencial se coloca después del magnetotérmico general (IGA), pero antes de los magnetotérmicos de cada circuito (PIAs).

Lo que no puede faltar es que el diferencial tenga un magnetotérmico antes que lo proteja de sobrecargas y cortocircuitos.

¿Cuántos interruptores diferenciales hay que poner?

En viviendas: el REBT exige en viviendas instalar un interruptor diferencial (ID) por cada 5 circuitos, con sensibilidad máxima de 30 mA y corriente nominal igual o superior al Interruptor General Automático (IGA). Se permite añadir más ID para mayor protección.

En instalaciones comerciales e industriales: aquí se atiende a las mejores prácticas en las instalaciones eléctricas. Básicamente depende del diseñador, que tendrá en cuenta el tamaño de la instalación y del tipo de actividad. En instalaciones grandes o con alto riesgo de descargas eléctricas, se recomienda usar varios ID para:
– Aislar fallos y evitar la interrupción total del suministro.
– Proteger equipos sensibles o de alto riesgo con ID individuales.
– Prevenir disparos intempestivos en circuitos largos o con equipos electrónicos sensibles.

Por tanto, en viviendas un ID protege hasta 5 circuitos para limitar el impacto de fallos, pero en entornos industriales o comerciales, se prioriza la operatividad, conectando pocos circuitos (o uno solo) por ID, evitando que las fugas afecten múltiples líneas. La normativa otorga flexibilidad al diseñador para optimizar la distribución según estos criterios.

¿Cómo saber si un interruptor diferencial funciona?

Las 2 formas principales de verificar si un interruptor diferencial funciona correctamente son:

Botón de prueba (T): todos los interruptores diferenciales cuentan con un botón de prueba marcado con la letra "T". Al pulsar este botón, se simula una fuga de corriente, lo que debería provocar el disparo del interruptor. Si el interruptor se dispara al pulsar el botón, significa que el mecanismo de disparo funciona correctamente.

Se recomienda realizar esta prueba de forma periódica, al menos una vez al mes, para asegurar el correcto funcionamiento del diferencial.

Comprobador de diferenciales: estos dispositivos simulan fugas de corriente de diferentes intensidades y miden el tiempo de respuesta del interruptor. Esta prueba es más completa y permite detectar posibles fallos en el mecanismo de disparo o en la sensibilidad del interruptor.

Si el interruptor diferencial no se dispara al pulsar el botón de prueba o al utilizar un comprobador, es necesario sustituirlo por uno nuevo.

En resumen, la forma más sencilla de comprobar el funcionamiento de un interruptor diferencial es pulsando el botón de prueba "T". Para una verificación más completa, se puede utilizar un comprobador de diferenciales.

¿Por qué salta un diferencial superinmunizado?

Los diferenciales superinmunizados son menos sensibles a ciertos tipos de perturbaciones:
– Evitan disparos intempestivos causados por perturbaciones como armónicos, picos de tensión o fugas de corriente transitorias de alta frecuencia.
– Utilizan filtros y circuitos especiales para distinguir entre fugas de corriente reales y perturbaciones transitorias.

Entonces, ¿por qué salta un interruptor diferencial superinmunizado? Puede deberse a estas causas:

Fugas de corriente reales: las fugas de corriente causadas por electrodomésticos defectuosos, cables dañados o humedad son fugas reales, y un diferencial superinmunizado las detectará y actuará para proteger. Aunque son más resistentes a las perturbaciones, siguen siendo sensibles a las fugas de corriente que representan un peligro real.

Sobretensiones extremas: aunque los diferenciales superinmunizados son más resistentes a las sobretensiones transitorias, una sobretensión extrema, como la provocada por un rayo directo, puede haber dañado directamente el diferencial o el aislamiento de la instalación en algún punto, provocando fugas de corriente a tierra.

Diferencial defectuoso: aunque menos probable, un diferencial superinmunizado también puede estar defectuoso y saltar sin motivo aparente.

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