Los disyuntores son unos dispositivos esenciales en el mundo moderno, y uno de los mecanismos de seguridad más importantes en tu casa. Cuando un cableado eléctrico en un edificio tiene demasiada corriente a través de ello, estos simples elementos cortan la corriente hasta que alguien solucione el problema. Sin los disyuntores (o como alternativa, los fusibles), la electricidad en la mayoría de los sitios sería impracticable por el potencial de fuegos y otros peligros resultantes de problemas en los cables y fallos de equipamiento.
En el siguiente artículo veremos como funcionan los disyuntores y los fusibles y como monitorizan la corriente eléctrica y la cortan cuando los niveles son demasiado altos. Como veremos, un disyuntor es una simple e increíble solución a un problema que puede ser grave.
Para entender como funcionan los disyuntores, nos ayudará saber como funciona el sistema eléctrico que tenemos en casa. La electricidad se define en tres atributos principales: El voltaje, la corriente y la resistencia.
El voltaje es la “presión” que hace que la carga eléctrica se mueva. La corriente es el flujo de la carga, es decir, el promedio en el cual la carga se mueve por el conductor medido en un punto en particular. El conductor ofrece una cierta cantidad de resistencia a este flujo, el cual varía dependiendo del tamaño y composición del conductor. El voltaje, la corriente y la resistencia están correlacionados – no puedes cambiar uno sin cambiar otro.
La corriente es igual al voltaje dividido por la resistencia, normalmente expresando como I=V/R. Esto tiene un sentido intuitivo: Si aumentas la presión en una carga eléctrica o disminuyes la resistencia, fluirá más carga. Si reduces la presión o aumentas la resistencia, menos carga fluirá. Entonces, ¿Cómo trabaja todo esto en nuestra casa? Lo veremos a continuación.
El panel de distribución de energía, nos entrega la electricidad desde la calle hasta nuestra casa. Dentro de nuestro hogar, la electricidad se mueve en un gran circuito que se compone de circuitos más pequeños. En una punta del circuito, tenemos la fase, que es el cable que viene del distribuidor de la calle.
En la otra punta tenemos el neutro, que va al suelo. Al estar conectada la fase a una fuente de alta energía y el neutro a un punto eléctrico neutro (tierra), hay una corriente por el circuito – la carga se mueve cuando el circuito es cerrado. La corriente es llamada corriente alterna porque cambia rápidamente de dirección.
El panel de distribución entrega la electricidad a un voltaje constante (Usualmente 240 voltios aunque todavía hay sitios a 120 voltios), pero la resistencia – y por ello la corriente – varía en la casa. Todas las diferentes bombillas y aparatos eléctricos, ofrecen una cierta cantidad de resistencia, conocida como carga. La resistencia es lo que hace que el aparato funcione.
Una bombilla, por ejemplo, tiene un filamento en su interior que es muy resistente al flujo de la carga. La carga tiene que trabajar mucho para moverse, lo cual calienta el filamento causando que brille.
Diseño un disyuntor eléctrico
En el cableado de un edificio, el neutro y la fase nunca se tocan directamente. La carga que circula por el circuito siempre pasa por un dispositivo o aparato que actúa como una resistencia. De esta manera, la resistencia eléctrica en los dispositivos limita cuanta carga puede fluir por el circuito (con un voltaje y resistencia constante, la corriente debería ser también constante).
Se debe mantener la corriente en un una casa un nivel relativamente bajo por propósitos de seguridad. Demasiada carga fluyendo a través de un circuito en un tiempo determinado, podría calentar los cables de los aparatos a niveles peligrosos, posiblemente causando un fuego.
Este método mantiene el sistema eléctrico funcionando correctamente la mayoría del tiempo. Sin embargo, ocasionalmente algo unirá la fase con el neutro o con algo que esté conectado a tierra. Por ejemplo, el ventilador de un motor puede sobrecalentarse y parte de el puede fundirse, fusionando el fase y neutro entre ellos.
También puede ocurrir que alguien traspase la pared con un clavo y accidentalmente pinchando las líneas de electricidad. Cuando la fase se conecta directamente a tierra, hay una mínima resistencia en el circuito. Si esto ocurre, los cables se pueden calentar demasiado e iniciar un fuego.
El trabajo de un disyuntor eléctrico es cortar el circuito cuando la corriente salte por encima de los niveles de seguridad, y lo hace de la manera que se explica a continuación. El dispositivo de protección más simple de un circuito es el fusible. Un fusible es solo un cable muy fino metido en una pequeña caja o envase, que se conecta al circuito.
Cuando el circuito es cerrado, toda la carga atraviesa el cable del fusible – el fusible experimenta la misma corriente que cualquier otro punto a lo largo del circuito. El fusible está designado para desintegrarse cuando supera un cierto nivel de calor – si la corriente sube demasiado, quema el cable. Destruyendo el fusible, abre el circuito antes de que el exceso de corriente pueda dañar el cableado del edificio.
El problema con los fusibles es que solo funcionan una vez. Siempre que un fusible se destruye, debes reemplazarlo con uno nuevo. Un disyuntor eléctrico hace lo mismo que un fusible – abre un circuito tan pronto como la corriente llega a niveles poco seguros – pero lo puedes usar una y otra vez. Lo que ocurre es que la electricidad se corta en la casa u oficina.
Hay disyuntores eléctricos bastante más avanzados (dispositivos semiconductores) que usan componentes electrónicos para monitorizar los niveles de corriente más que simples dispositivos eléctricos. Estos elementos son bastante más precisos y pueden cortar el circuito de una manera más rápida, aunque son también más caros. Por esta razón, las casas siguen utilizando los disyuntores eléctricos convencionales.
Ya existe una nueva generación de disyuntores eléctricos llamados GFCI, los cuales son más sofisticados que los que podamos encontrar habitualmente en locales y casas. Estos disyuntores están diseñados están diseñados para proteger a la gente de descargas eléctricas, además de prevenir daños al cableado del edificio. Lo que hace es monitorizar constantemente la corriente en la fase y neutro del circuito. Cuando todo funciona correctamente, la corriente en ambos cables debería ser exactamente la misma.
Tan pronto como la fase conecta directamente a tierra (si alguien toca accidentalmente la fase, por ejemplo), el nivel de corriente aumenta en la fase pero no en el neutro. El disyuntor GFCI corta el circuito tan pronto como esto pasa, previniendo la electrocución. Al no tener que esperar a niveles de corriente inseguros, este tipo de disyuntor reacciona mucho más rápido que un disyuntor convencional.
Todo el cableado de una casa, pasa por la caja de distribución, también llamado panel de fusibles, y usualmente está en la entrada de la casa o en el garaje. Una típica caja de este tipo incluye una media docena de disyuntores que enlazan con varios circuitos de la casa.
Un circuito puede incluir algunas habitaciones y otro las luces de la escalera y el salón. Los aparatos grandes suelen, tales como el aire acondicionado o un sistema de refrigeración, suelen tener sus propios circuitos.
