Cómo funciona un interruptor diferencial RCCB?

I. Introducción a los interruptores diferenciales

Un interruptor diferencial (RCCB) , también conocido como interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI) en algunas regiones, es un dispositivo de seguridad crucial en los sistemas eléctricos. Está diseñado para proteger contra descargas eléctricas e incendios causados por corrientes de fuga a tierra.

Interruptores automáticos de caja moldeada (MCCB) serie CJMM1

II. Principio de funcionamiento

A. Monitoreo actual

1. Corrientes equilibradas en funcionamiento normal
   • El interruptor diferencial (RCCB) monitoriza constantemente la corriente que fluye por los conductores de fase y neutro de un circuito eléctrico. En un circuito en buen estado y sin fugas a tierra, la corriente que entra por el conductor de fase es exactamente igual a la que sale por el conductor neutro. Esto se basa en la ley de corrientes de Kirchhoff, que establece que la suma algebraica de las corrientes que entran y salen de un nodo de un circuito eléctrico es cero.
   • Por ejemplo, en un circuito doméstico sencillo que alimenta una lámpara, la misma corriente que entra en la lámpara por el cable de fase sale por el cable neutro. El interruptor diferencial mide estas corrientes mediante un transformador de corriente, un dispositivo que detecta el campo magnético generado por la corriente y lo convierte en una señal eléctrica proporcional a la magnitud de la corriente.
2. Detección de corrientes de fuga a tierra
   • Cuando se produce una fuga a tierra, como cuando un cable activo entra en contacto con una parte conductora de la carcasa de un aparato (que luego se conecta a tierra a través de un sistema de puesta a tierra), una parte de la corriente fluirá a tierra en lugar de regresar a través del cable neutro.
   • Como resultado, se altera el equilibrio de corriente entre los cables de fase y neutro. El mecanismo de detección de corriente del interruptor diferencial detecta este desequilibrio. La magnitud de la corriente de desequilibrio se denomina corriente de fuga a tierra. Un interruptor diferencial sensible puede detectar incluso una corriente de fuga a tierra pequeña, generalmente del orden de unos pocos miliamperios.

B. Mecanismo de disparo

1. Ajuste del umbral
   • Los interruptores diferenciales (RCCB) están diseñados con un umbral de corriente de disparo preestablecido. Este umbral suele fijarse en un valor considerado seguro para prevenir descargas eléctricas. En la mayoría de los casos, la corriente de disparo se fija en unos 30 miliamperios (mA) para aplicaciones de uso general. Para aplicaciones más sensibles, como en hospitales o cerca de fuentes de agua, la corriente de disparo puede fijarse en tan solo 10 mA.
2. Disparo electromecánico o electrónico
   • Una vez que la corriente de fuga a tierra detectada supera el umbral establecido, el interruptor diferencial activa su mecanismo de disparo. Existen dos tipos principales de mecanismos de disparo: electromecánicos y electrónicos.
   • En un interruptor diferencial electromecánico, la corriente de desequilibrio crea un campo magnético que provoca el movimiento de un solenoide. Este movimiento mecánico activa los contactos del interruptor, abriendo el circuito y deteniendo el flujo de corriente. Los componentes mecánicos suelen estar accionados por resorte, lo que garantiza una respuesta rápida y fiable.
   • Los interruptores diferenciales electrónicos, por otro lado, utilizan componentes electrónicos como amplificadores operacionales y transistores. El desequilibrio de corriente detectado se amplifica y procesa electrónicamente. Al superarse el umbral, se envía una señal electrónica a un relé de disparo, que abre el circuito. Los interruptores diferenciales electrónicos ofrecen ajustes más precisos y ajustables, además de funciones adicionales como autodiagnóstico y monitorización remota.

III. Restablecimiento y reutilización

Tras la activación del interruptor diferencial debido a una fuga a tierra, generalmente se puede reiniciar. En un interruptor diferencial electromecánico, el usuario simplemente debe pulsar el botón de reinicio, que reactiva los contactos y permite que el circuito se reactive. Sin embargo, es importante identificar y corregir la causa de la fuga a tierra antes de reiniciar el interruptor diferencial. Si no se soluciona el problema, el interruptor diferencial se disparará de nuevo en cuanto se reactive la energía del circuito. En los interruptores diferenciales electrónicos, el proceso de reinicio puede implicar procedimientos más complejos, como la comprobación de códigos de error o la realización de una autoprueba para garantizar el correcto funcionamiento del dispositivo antes de reiniciarlo.