Qué es un disyuntor

Un disyuntor interrumpe automáticamente el flujo de corriente en un circuito eléctrico en caso de sobrecorriente o cortocircuito. Evita incendios eléctricos y daños en los equipos eléctricos. Se encuentran en viviendas, edificios comerciales y entornos industriales y están disponibles en varios tamaños y tipos para satisfacer las necesidades específicas de los distintos sistemas eléctricos. Este artículo trata sobre la construcción, el funcionamiento y los tipos de disyuntores.

Índice de contenidos

• ¿Qué hace un disyuntor?
• Cómo funciona un disyuntor
• Conmutación de disyuntores
• Tipos de disyuntores
• Preguntas frecuentes

¿Qué hace un disyuntor?

El panel de servicio eléctrico, o panel de disyuntores, de un edificio contiene una serie de disyuntores accionados por palanca. El tamaño de un disyuntor viene determinado por el amperaje para el que está diseñado. Cuando se supera ese límite de amperaje, el disyuntor se dispara para proteger contra incendios y riesgos eléctricos. La figura 1 muestra un disyuntor que se enciende después de haberse disparado por sobrecarga.

Las causas más frecuentes de disparos de disyuntores son:

• Sobrecarga: Esto ocurre cuando se extrae demasiada corriente de un circuito, por ejemplo, cuando se utilizan simultáneamente varios dispositivos de alta potencia.
• Cortocircuitos: Un cortocircuito se produce cuando hay un problema con el cableado de un aparato que provoca un flujo excesivo de corriente.
• Fallo a tierra: Los fallos a tierra se producen en zonas con mucha humedad, como cocinas y baños. Los interruptores de circuito por fallo a tierra (GFCI) son ahora obligatorios por seguridad en el código eléctrico.

Cómo funciona un disyuntor

La figura 3 muestra un esquema de cómo un disyuntor conecta el cable de corriente entrante (F) a la línea de corriente que llega al aparato (A).

• Un disyuntor consta de dos contactos: uno es fijo (B) y el otro es móvil (C).
• Los contactos se colocan en una cámara cerrada que contiene un medio fluido que apaga el arco formado (del que se habla en el siguiente apartado) entre los contactos.
• Los contactos permanecen conectados en condiciones normales de funcionamiento y no se abren automáticamente a menos que se produzca una avería o un aumento de corriente en la línea.
• Cuando la línea experimenta una sobreintensidad, el relé envía una señal que excita las bobinas de disparo enrolladas en un electroimán (E).
• La bobina de disparo está calibrada para activarse cuando la corriente que pasa a través de ella supera la corriente de disparo ajustada. La fuerza resultante separa los contactos, creando una interrupción en la conexión entre el cable bajo tensión y el aparato. Este proceso mecánico funciona como un trinquete, manteniendo la separación hasta que se restablece manualmente. Los contactos pueden restablecerse directamente o a través de un mando a distancia.
• Un muelle metálico deformado (D) almacena energía potencial en el disyuntor. Cuando se activa la bobina de disparo, se libera la energía potencial, haciendo que el contacto móvil se deslice a una velocidad. También puede utilizarse aire comprimido o presión hidráulica en lugar del muelle.

Arco en un disyuntor

Se produce un arco (Figura 4) cuando los electrones saltan a través del estrecho espacio entre los contactos al separarse. Esto ioniza el medio, reduciendo su resistencia y dando lugar finalmente al flujo de corrientes sostenidas. El fenómeno es especialmente significativo con corrientes elevadas, y los disyuntores diseñados para uso industrial pesado se denominan contactores y están diseñados para separarse muy rápidamente para romper el arco. Un arco es peligroso porque retrasa la ruptura del circuito y genera mucho calor, lo que puede causar daños.

Por lo tanto, el principal problema de un disyuntor es extinguir el arco en el menor tiempo posible adoptando métodos adecuados.

Conmutación de disyuntores

La figura 5 muestra el funcionamiento de un disyuntor (B) en un circuito eléctrico. Las dos piezas fundamentales del circuito son un transformador de corriente (C) y una bobina de relé (J).

• Transformador de corriente: Un transformador de corriente es un transformador de medida que reduce las corrientes alternas elevadas en el devanado primario a un valor bajo en el devanado secundario. El objetivo de esta reducción es que la corriente sea más fácil de medir y gestionar, especialmente cuando se trabaja con sistemas eléctricos de gran potencia. Los devanados primarios del transformador de corriente se conectan a la línea a proteger, y el devanado secundario se conecta a la bobina del relé.
• Bobina de relé: Un relé es un interruptor accionado eléctricamente que abre o cierra un circuito en respuesta a una señal eléctrica de entrada. Consiste en un electroimán que, al recibir corriente, atrae una armadura metálica para cerrar un conjunto de contactos eléctricos. Esto permite que fluya una corriente a través del relé, completando así un circuito.
  • La corriente a la que conmuta un relé (también conocida como corriente de arranque o corriente de disparo) viene determinada por el diseño del relé y la bobina utilizada.
  • La corriente de disparo es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético generado por la bobina y está influida por factores como el número de vueltas de la bobina, el diámetro del hilo y el material del núcleo magnético.

Si se produce un fallo (como una sobrecorriente):

1. Habrá una corriente elevada en la línea de entrada.
2. Aumenta la corriente en el secundario del transformador de corriente, que es la corriente que atraviesa la bobina del relé.
3. El contacto del relé (I) se cerrará bajo la alta corriente de fallo.
4. Esto cierra el circuito de disparo del disyuntor, y la corriente comienza a fluir desde la batería (G), a través de la bobina de disparo (F), en un circuito de disparo (H).
5. La bobina de disparo del disyuntor se activa. Esto activa el mecanismo de apertura del disyuntor, separando los contactos.
6. Esto aísla la pieza defectuosa del resto de la línea.

Tipos de disyuntores

Disyuntores de baja tensión

Los disyuntores de baja tensión (BT) gestionan tensiones de hasta 1 kV.

Disyuntores en miniatura (MCB)

Los disyuntores en miniatura se utilizan para proteger circuitos en los que las intensidades nominales son inferiores. Pueden utilizarse en circuitos de hasta 125 A. Son baratos, compactos y fáciles de instalar.

Disyuntores de caja moldeada (MCCB)

• Se utiliza una carcasa moldeada para encerrar el disyuntor. Se trata de grandes disyuntores diseñados para sistemas eléctricos de alta tensión.
• Los MCCB se utilizan habitualmente para intensidades nominales de hasta 1600 A y niveles de fallo de hasta 150 KA.
• Estos disyuntores son más duraderos y pueden soportar mayores niveles de corriente que los magnetotérmicos.
• Los MCCB funcionan con componentes bimetálicos y solenoides, pero más recientemente se han popularizado los MCCB basados en microprocesadores debido a su mecanismo de desbloqueo rápido y electrónico.
• Los MCB y MCCB están disponibles en diferentes configuraciones, como unipolar, bipolar y tripolar, para satisfacer diferentes requisitos eléctricos.
• Una de las principales ventajas de los MCCB es su gran durabilidad. Se suelen utilizar como disyuntores industriales en entornos difíciles, donde son habituales los niveles de corriente elevados y las condiciones duras.

Disyuntores de aire (ACB)

Se trata de disyuntores de alta tensión que utilizan aire para aislar los contactos e interrumpir el flujo de corriente a través del disyuntor. Son ideales para su uso en aplicaciones industriales y comerciales, donde son habituales los niveles de corriente elevados. Los ACB se utilizan normalmente para circuitos que manejan corrientes de hasta 6300 A.

Interruptor diferencial residual (RCCB)

Un interruptor diferencial residual (RCCB) está diseñado para ofrecer protección contra las fugas a tierra. Estos disyuntores se utilizan en hogares, oficinas e industrias en función de los requisitos específicos de sensibilidad a la corriente de cada aplicación. En caso de fuga de corriente, el RCCB está diseñado para detectar el problema y dispararse, evitando así posibles descargas eléctricas y otros efectos negativos de la fuga de corriente.

Interruptores automáticos de media y alta tensión

Los disyuntores que operan en el rango de tensión de 1 KV a 69 KV se clasifican como disyuntores de media tensión. Los que funcionan en el rango de tensión de 69 KV a 230 KV se denominan disyuntores de alta tensión. Se utilizan en sistemas de distribución de energía de alta tensión, como transformadores y subestaciones.

Interruptores automáticos de vacío (ICV)

• Se trata de disyuntores de media tensión que utilizan el vacío como medio de extinción del arco.
• Los disyuntores de vacío tienen una larga vida útil y son muy fiables debido a la ausencia de piezas móviles en el disyuntor.
• Son compactas, requieren un mantenimiento mínimo y funcionan sin hacer ruido.
• Se utilizan en las salas de control de las estaciones de red.

Interruptores automáticos SF6

• Los disyuntores de SF6 utilizan gas SF6 como medio de extinción del arco, y es muy eficaz para romper los contactos.
• El uso de gas SF6 como medio aislante permite a los disyuntores ofrecer un rendimiento, una fiabilidad y una seguridad superiores en comparación con otros tipos de disyuntores.
• El gas SF6 tiene una elevada rigidez dieléctrica, lo que lo hace adecuado para su uso en aplicaciones de alta tensión.
• Los disyuntores de SF6 tienen una construcción sencilla, un mantenimiento mínimo y una excelente extinción del arco. Además, el mismo gas se recircula por el circuito haciendo que el sistema sea más eficiente.

Disyuntores de aceite

• Se utiliza en sistemas de alta tensión.
• Utilizan aceite como medio para interrumpir el circuito en caso de sobrecarga o cortocircuito.
• Tienen un alto poder de corte en cortocircuito, lo que los hace adecuados para su uso en aplicaciones de alta tensión.
• Los disyuntores de aceite son propensos a las fugas de aceite y al riesgo de incendio, ya que el aceite puede formar una mezcla explosiva con el aire. Además, requiere más mantenimiento, ya que hay que cambiar el aceite con frecuencia.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se dispara un disyuntor?

Un disyuntor se dispara para interrumpir el flujo de electricidad en un circuito eléctrico como medida de seguridad para evitar sobrecargas o cortocircuitos.

¿Cuáles son los distintos tipos de disyuntores residenciales?

Los edificios residenciales utilizan MCB, MCCB, GFCI e interruptores de circuito por fallo de arco.

¿Qué es un disyuntor de estado sólido?

Un disyuntor de estado sólido utiliza dispositivos de estado sólido como diodos, tiristores y transistores para controlar el flujo de electricidad en lugar de componentes mecánicos tradicionales para interrumpir el flujo de corriente eléctrica en un circuito eléctrico.