Curso de Aparamenta de Baja Tensión: 18. Relés diferenciales

Relés diferenciales

En la decimoctava lección del curso de aparamenta de baja tensión, hablaremos del relé diferencial, un dispositivo utilizado en instalaciones industriales para gestionar circuitos que manejan intensidades superiores a las que puede gestionar un interruptor diferencial convencional. En lecciones anteriores estudiamos los interruptores diferenciales; en esta ocasión, analizaremos cómo funciona esta variante y sus aplicaciones en cuadros eléctricos industriales.

¿Qué aprenderemos en esta lección?

En esta lección revisaremos el funcionamiento, las características y las aplicaciones de los relés diferenciales. Este dispositivo actúa como un «observador» en el circuito y no realiza interrupciones directas. En su lugar, delega la tarea de interrumpir el circuito a un interruptor automático con el que está asociado. Este principio de funcionamiento lo diferencia de los interruptores diferenciales integrados.

Estructura del relé diferencial

Analizaremos un modelo práctico de relé diferencial para entender sus componentes principales:

• Bornas de conexión al sensor externo: Su función en la conexión con transformadores de intensidad para detectar la existencia de corrientes residuales.
• Alimentación del relé: Mantiene operativo el sistema lógico interno.
• Botones de configuración (test y reset): Uso en simulaciones de defectos y reseteo tras disparos.
• Indicadores LED: Interpretación de señales sobre fallos, presencia de tensión y estado del relé.
• Selectores: Ajuste de corrientes de defecto y tiempos de respuesta.

A través de este análisis veremos cómo estos elementos trabajan en conjunto para garantizar la protección del sistema.

Principio de funcionamiento

Explicaremos el principio físico detrás del relé diferencial, basado en el campo magnético generado por una corriente eléctrica. Veremos cómo un transformador de corriente (o toroidal) detecta desequilibrios en las corrientes del circuito protegido, lo que permite al relé identificar fugas de corriente a tierra y actuar en consecuencia.

Tipos de transformadores y su instalación

Abordaremos las diferentes configuraciones de transformadores de corriente utilizados con relés diferenciales:

• Toroidales de núcleo cerrado para aplicaciones estándar.
• Toroidales de núcleo abierto que facilitan la instalación en sistemas existentes.
• Transformadores rectangulares diseñados para barras conductoras en cuadros de alta potencia.

Además, revisaremos cómo debe ordenarse el cableado dentro del transformador para garantizar mediciones precisas y evitaremos errores frecuentes en instalaciones.

Relación entre el relé y el interruptor automático

Revisaremos cómo se integran el relé diferencial y los interruptores automáticos equipados con bobinas de disparo. Este enfoque, utilizado en instalaciones industriales, permite combinar la protección diferencial con la desconexión remota y automática del circuito en caso de fallos. Compararemos dos estrategias de bobinas de disparo:

1. Alimentación constante con desconexión al quitar la tensión.
2. Alimentación solo en el momento del disparo mediante un pulso de tensión.

Cada método ofrece ventajas específicas dependiendo de las características de la instalación y las necesidades de mantenimiento.

Alternativas y compatibilidad en sistemas industriales

Finalmente, exploraremos cómo los relés diferenciales pueden integrarse en diferentes configuraciones y cuándo es más conveniente optar por un sistema modular con relé diferencial externo frente a opciones más integradas, como los interruptores automáticos con módulos Vigi.

Conclusión
Esta lección nos permitirá consolidar conceptos avanzados en protección diferencial y comprender cómo seleccionar, configurar e instalar relés diferenciales en sistemas industriales. Este conocimiento es útil para garantizar la seguridad eléctrica en instalaciones grandes o complejas.

Si queréis profundizar en el funcionamiento práctico y descubrir cómo integrar estos dispositivos en vuestros proyectos, os invito a seguir con el vídeo. Recordad que cualquier duda puede resolverse a través del canal de soporte en nuestro servidor de Discord.

Nos vemos en la próxima lección.

Curso de Aparamenta de Baja Tensión: 17. Ejercicio de repaso – Parte 1

Ejercicio de repaso

En el vídeo de hoy os planteo un ejercicio de repaso. Se trata de una ampliación de la instalación eléctrica de un centro de formación. Para atender a la instalación dos nuevas aulas de prácticas se prevé instalar dos nuevos cuadros eléctricos alimentados desde nos líneas nuevas que partirán desde un embarrado existente.

El embarrado se alimenta desde un interruptor automático de caja moldeada SE NSX400N Micrologic 2.3 – 400 A situado en el cuadro general de baja tensión, junto al centro de transformación. Desde este interruptor parte una línea de características desconocidas (que no será objeto del ejercicio) que alimenta al embarrado.

Para proteger las líneas que van desde el embarrado a las aulas, se colocará un cuadro junto al embarrado que contará con toda la aparamenta necesaria, preservando la selectividad. Las líneas serán manguera multipolar RZ1-K bajo tubo fijado en el techo. Las longitudes serán de 25m hasta la Sala 1 y 35m hasta la sala 2.

En cada aula se instalará un cuadro terciario, con las características indicadas a continuación:

• Sala 1: 16 salidas de 3000 W cada una con simultaneidad de 0,65.
• Sala 2: 14 salidas de 3000 W cada una con simultaneidad de 0,74.
• Todas las salidas alimentarán equipos informáticos.
• Las líneas que alimentan los equipos serán mangueras multipolares RZ1-K en bandeja cerrada, se considerará para todas una longitud de 15 metros. Habrá una línea por salida.

La aparamenta será Scheneider, y para obtener soluciones comparables, la restringiremos a las siguientes gamas:

• Interruptor en carga: INS
• Interruptor automático hasta 63 A: iC60N
• Diferenciales: iID
• Sobretensión: IPF K

Cualquier otro elemento necesario se elegirá libremente.

Cualquier duda planteada respecto al enfoque del problema será resuelta en un par de días.

Curso de Aparamenta de Baja Tensión: 16. Diferenciales

Elección de diferenciales

Empezamos la lección dedicada a los interruptores automáticos diferenciales recuperando la grabación de un directo en el que hablamos de los tipos de diferenciales existentes, y de sus criterios de elección.

Ejemplos y consideraciones adicionales

Completamos el contenido del vídeo anterior mostrando algunos ejemplos de diferenciales y hablando de las soluciones que se emplean en instalaciones industriales de gran potencia.

Curso de Aparamenta de Baja Tensión: 15. Curvas de interruptores automáticos industriales

Curvas de interruptores automáticos industriales.

En la decimoquinta lección del curso de aparamenta de baja tensión, vamos a profundizar en el comportamiento y la configuración de los interruptores automáticos de gran tamaño. Durante esta lección, abordaremos las particularidades de estos dispositivos, comparándolos con los interruptores modulares que ya estudiamos previamente y explorando las diferencias clave en sus capacidades de ajuste y funcionamiento en instalaciones industriales de gran escala.

1. Recapitulación de los tipos de interruptores automáticos

Para situarnos, repasaremos brevemente los diferentes tipos de interruptores automáticos que existen, clasificados en función de la norma de aplicación para sus ensayos y de su construcción. Recordaremos los tres grupos principales que hemos venido estudiando: interruptores automáticos domésticos, interruptores modulares industriales, y los de gran tamaño que son nuestro tema central en esta lección. Con este repaso, asentaremos conceptos sobre cómo funcionan cada uno de estos dispositivos y el alcance de su configuración para actuar en diferentes situaciones de la red.

2. Protección contra sobrecargas y cortocircuitos

Entraremos de lleno en el objetivo principal de estos interruptores: proteger las instalaciones frente a sobrecargas y cortocircuitos. En este apartado, aprenderemos a diferenciar estos dos tipos de defectos, desde su naturaleza y causas hasta las formas en las que los interruptores responden ante ellos. Revisaremos cómo una sobrecarga puede ser gradual y progresiva, mientras que un cortocircuito se presenta como un pico abrupto en la intensidad de corriente. También trataremos las curvas de disparo de cada dispositivo, que indican cómo el interruptor reacciona en función de la magnitud de la corriente.

3. Curvas de disparo y zonas de respuesta

A continuación, nos adentraremos en las curvas de disparo de los interruptores de caja moldeada (MCCB) y de bastidor abierto (ACB). Estos gráficos nos ayudan a entender cómo reaccionan estos dispositivos ante distintos niveles de intensidad, ajustando su tiempo de respuesta dependiendo de si la situación requiere una intervención inmediata o permite un margen de actuación. Explicaremos la distribución de estas curvas en dos zonas principales: una destinada a las sobrecargas y otra enfocada en los cortocircuitos. En el caso de los interruptores industriales, las curvas son ajustables, lo que permite una mayor precisión en la protección de la instalación.

4. Capacidad de regulación en interruptores industriales

Uno de los aspectos distintivos de los interruptores industriales es su capacidad de ajuste. En esta lección, veremos cómo estos dispositivos permiten al instalador o proyectista intervenir en la configuración de los valores de disparo térmico y magnético, adaptando así el comportamiento del interruptor a las características de la instalación. Revisaremos las intensidades nominales, de disparo térmico y de disparo magnético, y explicaremos cómo se diferencian en los interruptores de caja moldeada o bastidor abierto en comparación con los domésticos. Esta sección será clave para entender las aplicaciones prácticas de estos ajustes y cómo pueden mejorar la selectividad de una instalación.

5. Intensidades de disparo y tiempos de retardo

Otro tema crucial que abordaremos en esta lección son las intensidades de disparo específicas y los tiempos de retardo de los interruptores automáticos de gran tamaño. Con estos dispositivos podemos ajustar diferentes valores para la protección contra sobrecargas y cortocircuitos, permitiendo que el interruptor responda en función de la gravedad del defecto. Explicaremos las diferencias entre las intensidades de retardo corto e instantáneo, y cómo estas permiten actuar en función de si el cortocircuito es de mayor o menor intensidad. Estos detalles técnicos serán clave para entender cómo asegurar que el interruptor reaccione de forma precisa y selectiva.

6. Ejemplos prácticos y configuración avanzada

Por último, dedicaremos un espacio a examinar ejemplos prácticos de configuración, comparando interruptores automáticos de diferentes niveles de control, desde los magnetotérmicos hasta los electrónicos avanzados.

Curso de Aparamenta de Baja Tensión: 14. Obtención de curvas con Electrical Calculation Tools

Obtención de curvas Electrical Calculation Tools.

Decimocuarta lección del curso de aparamenta de baja tensión en la que a través de un ejemplo introducimos el concepto de selectividad, y vemos como obtener las curvas de diversos interruptores automáticos magnetotérmicos con Electrical Calculation Tools de Scheneider Electric.

Electrical Calculation Tools son un conjunto de herramientas en línea gratuitas que permiten imprimir curvas de interruptores automáticos de la gama de Scheneider, dibujar curvas mediante puntos, estudiar selectividades de automáticos y diferenciales y calcular cables.

Curso de Aparamenta de Baja Tensión: 13. Curvas de disparo de pequeños interruptores automáticos

Curvas de disparo de pequeños interruptores automáticos.

Decimotercera lección del curso de aparamenta de baja tensión en la que abordamos el funcionamiento de los interruptores automáticos magnetotérmicos, con especial énfasis en sus curvas de disparo. Analizamos los interruptores de formato modular, frecuentemente utilizados en instalaciones menores de 125 Amperios, y se ofrecen pautas para seleccionar el modelo adecuado, considerando aspectos como el número de polos, la tensión de diseño, la intensidad nominal y el poder de corte.

Introducimos una clasificación de las curvas típicas y su significado práctico. Las curvas B, C y D son las más habituales, cada una con diferentes grados de sensibilidad y velocidad de disparo, en función de la aplicación y de las características de los dispositivos protegidos. Se muestra cómo la curva de disparo representa dos zonas principales: la zona de disparo térmico, de activación lenta y dirigida a proteger contra sobrecargas, y la zona de disparo magnético, de activación rápida para casos de cortocircuito.

Al explorar el diseño y aplicación de estas curvas, distinguimos entre los distintos tipos de protección que cada curva ofrece. La curva B, más sensible en la zona magnética, es ideal para la protección de generadores y longitudes extensas de cable en configuraciones de tipo TN e IT. La curva C, de uso general, es adecuada para la mayoría de instalaciones residenciales y comerciales, proporcionando un equilibrio entre sensibilidad y tolerancia a los picos de intensidad. La curva D, por su parte, es especialmente útil en aplicaciones industriales, como el arranque de motores o la carga de baterías de condensadores, ya que permite soportar picos de intensidad mayores sin dispararse.

Incluimos, además, un análisis sobre la aplicación de curvas menos comunes como la Z, orientada a la protección de dispositivos electrónicos con alta sensibilidad a cortocircuitos, y la MA, un tipo de curva puramente magnética, destinada a proteger contra cortocircuitos sin considerar las sobrecargas. Esta curva se emplea principalmente en guardamotores y dispositivos que requieren una respuesta rápida ante fallos de alta intensidad, debiendo obtenerse la protección contra sobrecargas de dispositivos adicionales.

Un aspecto práctico abordado en el vídeo es la importancia de los factores de agrupamiento y la resistividad del cable en instalaciones donde se emplean estos interruptores. Se enfatiza cómo el calor generado por intensidades elevadas puede afectar la resistencia del cable, especialmente en instalaciones donde las temperaturas ambientales superan los 25 grados Celsius o donde hay agrupación de conductores. Para evitar problemas de sobrecalentamiento y garantizar un funcionamiento seguro, es importante que consideremos las temperaturas y factores de agrupamiento en el diseño de los proyectos eléctricos.