Interruptores termomagnéticos: Funcionamiento y su implementación en instalaciones residenciales.

Interruptores termomagnéticos: Funcionamiento y su implementación en instalaciones residenciales.

Saber qué son los interruptores termomagnéticos en una instalación eléctrica es una medida de seguridad muy importante que le ayuda a instalar un cableado seguro. Es por eso que hemos creado este artículo para destacar los detalles importantes sobre ellos.

¿Qué es un interruptor termomagnético?

El interruptor termomagnético es un dispositivo electromecánico para la protección de circuitos eléctricos que actúa en los dos eventos diferentes: sobrecarga y cortocircuito.

1. Sobrecarga

Como se menciona en la primera parte del nombre del dispositivo, esta protección está relacionada con la temperatura. El interruptor tiene un mecanismo que detecta la sobrecarga. Cuando la corriente aumenta, la temperatura también aumenta, cuando la corriente excede la corriente nominal, el interruptor se dispara y / o apertura.

Pero, ¿qué sucede exactamente dentro del interruptor?

Cuando se excede la capacidad de corriente del interruptor por sobrecarga, la tirilla se deforma, sufre una ligera torsión, esto empuja el gatillo y eso provoca la apertura del interruptor.

2. Cortocircuito - Como menciona la segunda parte del nombre del dispositivo, cuando se presenta un cortocircuito, existe un mecanismo magnético que produce el disparo y / o apertura del interruptor.

¿Qué sucede exactamente en el interruptor? 

Cuando la bobina magnética detecta la corriente que se multiplica de 5 a 10 veces su valor, esta bobina se convierte en un electroimán creando un campo magnético que actúa sobre el contacto móvil que provoca la apertura del interruptor.

Otra parte importante del interruptor termomagnético es un disipador de arco. Su finalidad es garantizar el apagado de los arcos eléctricos que se producen ante un cortocircuito en el interior del interruptor para proteger otras partes internas. ¿Cómo funciona el disipador? El arco que entra al interruptor se deriva a las ranuras del disipador donde el arco termina enfriándose y finalmente se apaga.

¿Qué es poder de ruptura del interruptor?

La poder de ruptura de un interruptor es la corriente máxima de cortocircuito que es capaz de interrumpir con éxito sin sufrir daños importantes. ¿Qué significa esta definición? Todos los interruptores deben poder interrumpir las corrientes defectuosas, pero también deben poder volver al servicio después de este evento sin ningún problema. ¿Cómo se prueba la poder de ruptura de los interruptores? 

Hay pruebas de laboratorio donde se aplica la corriente de 10000 A sobre el interruptor, que debe ser capaz de aperturar contactos. Después de un minuto, los contactos se cierran y se prueba si el interruptor transporta la corriente. Posteriormente, la corriente de 10000 A se aplica nuevamente al interruptor. Si el interruptor apertura los contactos y luego transporta la corriente después de cerrar los contactos, el interruptor pasó la prueba.

La poder de ruptura disminuye cuando aumenta la tensión de operación. En general el sector residencial opera con 220V donde los interruptores garantizan la poder de ruptura de 10000 A. Si la instalación opera con 400V la poder de ruptura es 6000 A. 

La información sobre la poder de ruptura del interruptor la encontrará en la ficha técnica que proporciona el fabricante.

¿Qué son las curvas de operación?

La curva de operación sirve para determinar la sensibilidad y el tiempo de apertura de un interruptor termomagnético. Las curvas más comunes son B, C y D. La curva C se recomienda por norma IEC 60898-1 para aplicaciones generales como iluminación o tomacorrientes. Veamos las curvas en detalle.

Podemos apreciar dos gráficos. Los gráficos demuestran un umbral de la parte térmica y magnética.

Ejemplo con la curva C: En el circuito se está presentando una corriente 12% más alta que la corriente nominal del interruptor. Después de un minuto de la corriente presente, la parte térmica del interruptor aperturará los contactos. En el caso de un cortocircuito, cuando la corriente en el circuito aumenta de 5 a 10 veces más que la corriente nominal del interruptor, la parte magnética del interruptor hará que los contactos se aperturan en segundos decimales.

Interruptores con la curva B son más sensibles que los interruptores con la curva C, eso significa que el interruptor apertura los contactos más rápido. Los interruptores con curva D se utilizan generalmente para motores y transformadores ya que estos productos generan picos de corriente durante el arranque, este efecto provocaría la apertura de contactos no requeridos con el interruptor con la curva C.

¿Cómo dimensionar el interruptor termomagnético para una carga específica?

Dimensionar el interruptor correctamente es muy importante ya que queremos asegurarnos de que el interruptor termomagnético no apertura los contactos demasiado pronto o no permita dañar el conductor en la instalación.

Por supuesto, antes de instalar el interruptor, debemos saber cuál es la corriente de la carga específica. ¿Cómo calcular la corriente de un dispositivo y dimensionar correctamente un interruptor? Veamos eso paso a paso:

  1. Encuentre la potencia del dispositivo en la placa (W)
  2. Divida la potencia (W) por la tensión de la red (V)
  3. Seleccione la sección correcta del conductor (No olvide agregar el 25% como factor de seguridad)
  4. Seleccione el interruptor con corriente nominal entre la potencia total del dispotivo y la capacidad de corriente máxima del conductor.

Ejemplo: Estamos instalando una rapiducha en la red de 220 V que tiene una potencia de 4000 W. Para calcular la corriente de la rapiducha dividimos la potencia por la tensión de la red. Hemos calculado que la rapiducha consume 18 A en todo su potencial, por eso hemos seleccionado un conductor de 2,5 mm2 con la capacidad de corriente de 22,5 A y un interruptor termomagnético de la corriente nominal de 20 A para la instalación.

¿Qué pasaría si subdimensionamos el interruptor? Digamos que instalaríamos el interruptor de corriente nominal de 16 A en la misma instalación. Si el usuario usara todo el potencial de la rapiducha de 4000 W que consume 18 A, el interruptor aperturaría los contactos demasiado pronto, lo que sería incómodo para el usuario.

¿Y qué pasaría si sobredimensionamos el interruptor? Digamos que instalaríamos el interruptor de corriente nominal de 32 A en la instalación. Si el circuito sufriera una sobrecorriente de 25 A, el interruptor no apertuaría los contactos y el conductor comenzaría a dañarse ya que su capacidad máxima de corriente es 22.5 A.

¿Cómo dimensionar el interruptor termomagnético en el circuito?

Tomemos este ejemplo como referencia de cómo dimensionar los interruptores en un circuito :

EjemploLa corriente nominal del interruptor principal depende primero de la potencia contratada. El interruptor principal en este ejemplo es de 32 A, que es ideal para la protección del conductor de distribución de la sección de 6 mm2 con la capacidad máxima de corriente de 40 A.

La corriente nominal del interruptor para el circuito de la tomacorriente es de 25 A, ya que el conductor utilizado es de la sección de 4 mm2 con la capacidad de corriente máxima de 30 A.

La corriente nominal del interruptor para el circuito del alumbrado es de 16 A, ya que el conductor utilizado es de la sección de 2.5 mm2 con la capacidad de corriente máxima de 25 A.

También contamos con 2 interruptores termomagnéticos de reserva de la corriente nominal 20 A y 16 A según lo requiera la norma para el caso de una futura ampliación de la instalación.

Otro requisito de la norma es que un interruptor solo puede proteger hasta 12 tomacorrientes dobles en un circuito. En el caso de que tengas, por ejemplo, 20 tomacorrientes en la instalación, debes integrar un circuito más para respetar la norma.