¿Cómo Responde un Interruptor Estándar a un Fallo Eléctrico?

Funcionamiento del Interruptor para la Protección ante Fallos

Un interruptor estándar es un dispositivo de seguridad crítico diseñado para interrumpir la corriente eléctrica durante fallos, como sobrecargas o cortocircuitos, previniendo así daños al sistema eléctrico, el sobrecalentamiento de los cables y riesgos de incendio. Su acción protectora asegura la seguridad y confiabilidad del circuito.

Protección contra Cortocircuitos

• Qué Sucede: Un cortocircuito ocurre cuando se crea una ruta de baja resistencia (por ejemplo, contacto directo entre el cable vivo y el neutro) que produce un aumento brusco de la corriente que supera con creces la capacidad del circuito.

• Respuesta del Interruptor: El interruptor detecta el pico instantáneo de corriente y se activa casi inmediatamente (en milisegundos), cortando el flujo para:

• Prevenir el exceso de calor que dañe los componentes.

• Mitigar el riesgo de incendios o arcos eléctricos.

Protección contra Sobrecargas

• Qué Sucede: Una sobrecarga ocurre cuando la corriente total consumida por los dispositivos conectados (por ejemplo, múltiples electrodomésticos o equipos de alta potencia) supera la capacidad segura del circuito con el tiempo.

• Respuesta del Interruptor:

• Prevenir que los cables se sobrecalienten y deterioren la aislación.

• Evitar riesgos de incendio por corriente excesiva prolongada.

• El mecanismo térmico interno del interruptor detecta la corriente excesiva sostenida.

• A medida que persiste la corriente, el elemento calefactor del interruptor se calienta, causando que una tira bimetálica se doble gradualmente.

• Una vez que la tira se dobla lo suficiente, el interruptor se activa, desconectando el circuito para:

¿Cómo Funciona un Interruptor Estándar Durante los Fallos Eléctricos?

Un interruptor estándar típico no puede detectar fallos a tierra o la ausencia de un cable neutro. En su lugar, solo proporciona protección contra cortocircuitos y sobrecargas. Es por esto que el Código Nacional Eléctrico (NEC) requiere el uso de Interruptores Diferenciales Residuales (IDR) para garantizar una protección adecuada tanto para los dispositivos como para las personas.

A continuación, se presentan ejemplos de circuitos que ilustran cómo se comporta un interruptor estándar en condiciones normales y de fallo:

Condición Normal

En el diagrama siguiente, un circuito de iluminación está controlado y protegido por un interruptor de 15 amperios, alimentado con 120V desde un panel principal de 120V/240V.

Dado que no hay fallos en el circuito, todos los componentes funcionan normalmente y la luz se enciende como se espera.

Condición de Cortocircuito/Sobrecarga

Ahora, consideremos un escenario donde ocurre un cortocircuito o sobrecarga, por ejemplo, si el cable vivo entra en contacto con la carcasa metálica de un dispositivo (como un soporte de bombilla). En este caso, se crea una corriente de fallo, que viaja de regreso a la fuente de alimentación a través del cable de tierra. El cable de tierra está conectado al cable neutro en el panel principal, formando una ruta de baja resistencia que completa el circuito.

Debido a la resistencia extremadamente baja del cable de tierra, una corriente sustancial (hasta 600 amperios) surge a través del circuito durante un fallo, creando una sobrecarga severa. El mecanismo interno del interruptor detecta inmediatamente esta corriente excesiva y desencadena una acción de disparo. El interruptor de 15 amperios entonces desconecta rápidamente el circuito de la fuente de alimentación principal, protegiendo tanto el dispositivo eléctrico como al personal de peligros potenciales como el sobrecalentamiento, arcos eléctricos o descargas eléctricas.

Detección de Fallos y Acción de Disparo

Como se ilustra en el diagrama a continuación, el interruptor de 15 amperios se dispara inmediatamente al detectar una corriente de fallo que supera su capacidad nominal. Esta acción desconecta el circuito de la fuente de alimentación principal, proporcionando una protección robusta contra sobrecargas y cortocircuitos.

Interruptores Estándar y Fallos a Tierra

Como se discutió anteriormente, los interruptores estándar no protegen contra fallos a tierra, situaciones donde la electricidad fluye intempestivamente a tierra, o condiciones de neutro roto, ambas situaciones representan riesgos de seguridad significativos. En tales escenarios:

• Fallo a Tierra: La corriente se desvía de la ruta del circuito prevista y fluye a tierra (por ejemplo, a través de una persona o un dispositivo defectuoso), creando un riesgo peligroso de choque eléctrico.

• Neutro Roto: Un cable neutro desconectado puede causar desequilibrios de voltaje, forzando a la corriente a buscar rutas alternativas (por ejemplo, a través de carcasas de equipos o cables de tierra), lo que puede llevar a sobrecalentamientos o descargas eléctricas.

En ambos casos, la corriente de fallo puede completar el circuito a través de rutas no intencionadas, evitando el mecanismo de protección contra sobrecargas/cortocircuitos del interruptor estándar. Por eso, se requieren dispositivos especializados como los Interruptores Diferenciales Residuales (IDR) o los Interruptores de Protección contra Arco (IPA) para estos riesgos específicos.

Esto puede llevar a que la corriente fluya a través de rutas no intencionadas, incluyendo conductores neutrales y de tierra. Además, cualquier componente metálico expuesto en el circuito puede energizarse, llevando potencialmente voltajes peligrosos de 72V o 120V, creando un riesgo grave de choque eléctrico o incendio.

Para abordar este problema, se debe usar un interruptor IDR en lugar de un interruptor estándar para garantizar la seguridad en caso de fallos a tierra.