Instalaciones eléctricas
Acá la electrotecnia deja de ser un cálculo y pasa a ser una responsabilidad. Cada componente de una instalación protege algo distinto, y confundir qué protege a qué es el origen de la mayoría de los accidentes eléctricos.
01Qué protege a qué
Es la idea que ordena todo el eje, y conviene fijarla antes de cualquier cálculo:
| Dispositivo | Protege | Contra |
|---|---|---|
| Termomagnética | El conductor | Sobrecarga y cortocircuito. Que el cable no se caliente más allá de lo que aguanta su aislación. |
| Fusible | El conductor y el equipo | Cortocircuito, sobre todo. Es rápido y tiene alto poder de corte. |
| Disyuntor diferencial | La persona | Contacto directo o indirecto: corriente que se va a tierra. |
| Puesta a tierra | La persona | Que las masas metálicas queden con tensión ante una falla de aislación. |
| Relé térmico | El motor | Sobrecarga prolongada, falta de fase, rotor trabado. |
| Guardamotor | El motor y su línea | Las dos cosas: térmico regulable + magnético, en un solo aparato. |
| Descargador de sobretensiones | Los equipos | Transitorios de origen atmosférico o de maniobra. |
La termomagnética cuida el cable; el diferencial cuida a la persona. Son independientes y ninguno reemplaza al otro: una instalación puede tener termomagnéticas perfectas y electrocutar a alguien, y puede tener diferencial y aun así incendiarse por un cable subdimensionado. Por eso la norma exige los dos.
02Selección de conductores
Elegir la sección de un cable es responder a tres preguntas, y hay que satisfacer las tres: la mayor de las secciones que resulten es la que se usa.
Que el cable no supere la temperatura máxima de su aislación (70 °C en PVC, 90 °C en XLPE). El valor depende del método de instalación: no es lo mismo al aire libre que dentro de un caño con otros circuitos.
Que la tensión en el punto más lejano siga siendo aceptable. La AEA fija 3 % en circuitos terminales y 5 % desde el medidor. En tiradas largas, esta condición manda sobre la anterior.
Independientemente del cálculo: 1,5 mm² para iluminación, 2,5 mm² para tomacorrientes y 4 mm² para circuitos especiales. Nunca menos, aunque la cuenta lo permita.
| Sección | Corriente admisible aproximada | Protección típica | Uso habitual |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm² | 15 A | 10 A | Circuito de iluminación (IUG) |
| 2,5 mm² | 21 A | 16 A | Tomacorrientes de uso general (TUG) |
| 4 mm² | 28 A | 20 a 25 A | Circuitos especiales, termotanque, aire acondicionado |
| 6 mm² | 36 A | 32 A | Alimentación de tableros seccionales |
| 10 mm² | 50 A | 40 A | Línea principal de una vivienda grande |
Valores orientativos para cobre con aislación de PVC en cañería. La tabla que vale es siempre la de la norma AEA 90364 para el método de instalación concreto, y la del fabricante del cable.
Circuito monofásico de 220 V, 16 A, con el tomacorriente más lejano a 20 m del tablero.
- Por corriente: 16 A entra en 2,5 mm² (21 A admisibles).
- Por caída de tensión con 2,5 mm²: ΔV = 2 × 20 × 16 × 0,0175 / 2,5 = 4,48 V, que es el 2,04 % de 220 V. Cumple el 3 %.
- Si se hubiera usado 1,5 mm²: ΔV = 11,2/1,5 = 7,47 V = 3,4 %. No cumple, y además esa sección no está permitida para tomacorrientes.
- Sección mínima reglamentaria para TUG: 2,5 mm².
Resultado: 2,5 mm² con protección de 16 A. Y si el mismo circuito estuviera a 45 m, la caída con 2,5 mm² sería de 10,1 V (4,6 %): habría que pasar a 4 mm².
La condición es Icarga ≤ Iprotección ≤ Iadmisible del cable. Poner una termomagnética de 25 A sobre un cable de 1,5 mm² deja al cable desprotegido: puede calentarse hasta dañar la aislación sin que la llave actúe nunca. Es el error más peligroso y más común de las instalaciones improvisadas, y la razón por la que cambiar una llave por otra más grande porque «salta seguido» es exactamente lo que no hay que hacer.
03Protección contra sobrecorriente
Una termomagnética tiene dos mecanismos adentro, cada uno para un problema distinto:
Actúa ante sobrecargas: corrientes algo mayores que la nominal, sostenidas. Es lento a propósito —de segundos a minutos— para tolerar los arranques. Depende de la temperatura ambiente: en verano actúa antes.
Actúa ante cortocircuitos: corrientes de decenas de veces la nominal. Corta en milisegundos, antes de que la energía del arco dañe la instalación.
| Curva | Dispara entre | Para qué carga |
|---|---|---|
| B | 3 a 5 · In | Cargas resistivas: iluminación, calefacción, tomacorrientes sin motores. |
| C | 5 a 10 · In | Uso general. Tolera la corriente de arranque de motores chicos y de fuentes conmutadas. |
| D | 10 a 20 · In | Motores grandes, transformadores, soldadoras: cargas con picos de arranque enormes. |
- El poder de corte (3 kA, 6 kA, 10 kA) es la corriente de cortocircuito máxima que el aparato puede interrumpir sin destruirse. Depende de qué tan cerca esté el transformador de la distribuidora: más cerca, más corriente de falla disponible.
- La selectividad es que ante una falla actúe sólo la protección más cercana al problema, y no la general. Se consigue escalonando corrientes y tiempos: la general siempre más grande y más lenta que las de rama.
El fusible es más rápido ante cortocircuitos grandes y tiene mayor poder de corte, pero hay que reponerlo y alguien siempre termina poniendo uno de más capacidad —o un alambre—. La termomagnética se rearma, pero envejece con cada corte. En circuitos de motores se usan los dos: fusibles tipo aM para el cortocircuito y relé térmico para la sobrecarga.
04El disyuntor diferencial y la puesta a tierra
Es el único dispositivo pensado para proteger a la persona, y funciona con una idea muy simple: toda la corriente que entra por un conductor tiene que volver por el otro. Si no vuelve, se está yendo por algún lado, y ese lado puede ser una persona.
| Sensibilidad | Qué protege | Dónde se usa |
|---|---|---|
| 30 mA | Personas: contacto directo e indirecto | Obligatorio en toda instalación domiciliaria, en todos los circuitos. |
| 10 mA | Personas, con margen extra | Baños, laboratorios, quirófanos, circuitos de niños. |
| 300 a 500 mA | Bienes: previene incendios por corriente de fuga | Cabecera de instalaciones industriales, en selectividad con los de 30 mA. |
Porque es el umbral por debajo del que una corriente de 50 Hz que atraviesa el cuerpo no llega a producir fibrilación ventricular en el tiempo en que actúa la protección. Para tener una escala: 1 mA se percibe, 10 mA ya impide soltar el conductor (tetanización), 30 mA afecta la respiración y a partir de 50 mA aparece riesgo de fibrilación. El diferencial no evita el choque: evita que dure lo suficiente para matar.
Conecta todas las masas metálicas —gabinete de un motor, heladera, caja de un tablero— a una jabalina enterrada. Si un conductor de fase toca la carcasa, la corriente encuentra ese camino en vez de esperar a una persona, y el diferencial detecta la fuga y corta.
Sin puesta a tierra, el diferencial sigue protegiendo —actúa cuando la persona toca— pero se pierde la primera línea de defensa: la falla no se detecta hasta que alguien la encuentra con el cuerpo.
Todo diferencial tiene un botón T que provoca una fuga artificial a través de una resistencia interna. Hay que probarlo una vez por mes: el mecanismo es electromecánico y puede pegarse con los años sin dar ninguna señal.
Si al pulsar T no corta, el diferencial está fallado y hay que reemplazarlo. Que «nunca haya saltado» no significa que funcione.
En el esquema TT argentino, el neutro viene puesto a tierra en el transformador de la distribuidora, no en la casa. Unir neutro con tierra en el tablero del usuario hace que la corriente de retorno se reparta entre los dos caminos: el diferencial ve una diferencia permanente y corta, o —peor— deja de proteger. El conductor de protección verde-amarillo no lleva corriente en servicio normal: sólo en falla.
05Maniobra y control de motores
Un motor no se maneja con una llave común: hay que poder arrancarlo y pararlo desde varios lugares, protegerlo de la sobrecarga y garantizar que no rearranque solo al volver la energía. De eso se ocupan el contactor y el relé térmico, gobernados por un circuito de mando separado del de potencia.
| Elemento | Función | Detalle práctico |
|---|---|---|
| Contactor | Llave gobernada por un electroimán | Su bobina (220 V, 24 V) se maneja con pulsadores de poca corriente. Al faltar la tensión, abre: de ahí la protección contra rearranque. |
| Contactos auxiliares | Señalizar y retener | NA (normal abierto) y NC (normal cerrado). El NA en paralelo con el pulsador de marcha es la retención. |
| Relé térmico | Proteger el motor de la sobrecarga | Se regula a la corriente de chapa del motor. Su contacto NC va en serie con la bobina del contactor. Detecta también la falta de una fase. |
| Guardamotor | Térmico + magnético en un aparato | Reemplaza al conjunto fusible + térmico y se regula con un dial. |
| Pulsadores | Orden de marcha y de paro | Marcha NA (verde) y paro NC (rojo). El paro siempre normal cerrado: si se corta el cable del pulsador, el motor para, que es lo seguro. |
| Enclavamiento | Impedir maniobras imposibles | En una inversión de giro, cada contactor abre el circuito del otro con un contacto NC: nunca pueden cerrar los dos y provocar un cortocircuito entre fases. |
Se dibujan por separado, y esa separación es la clave para entender cualquier tablero industrial. El de potencia lleva las tres fases, el guardamotor, los contactos principales del contactor, el relé térmico y el motor: son corrientes grandes y trazos gruesos. El de mando trabaja con una fase y neutro (o 24 V) y contiene pulsadores, contactos auxiliares, la bobina y las señalizaciones. Un mismo contactor aparece en los dos esquemas, identificado con la misma referencia —KM1, por ejemplo—. Las normas de dibujo se ven en diagramas de circuitos esquemáticos.
06En el laboratorio
Armar un tramo largo de cable fino (por ejemplo 30 m de 1 mm² sobre un carretel) alimentando una carga conocida. Medir la tensión en el origen y en el extremo con la carga conectada y desconectada. Comparar la diferencia con el valor calculado. Es la comprobación de que la fórmula no es un trámite de papel.
Sobre un tablero didáctico con diferencial de 30 mA, pulsar el botón de prueba y verificar el corte. Después, con una resistencia calibrada de valor alto entre fase y tierra (por ejemplo 10 kΩ, que da 22 mA), comprobar que no corta, y con 4,7 kΩ (47 mA) que sí corta. Medir con cronómetro el tiempo aproximado. Toda la práctica va sobre tablero didáctico protegido y con supervisión.
Cablear el circuito de mando de la Figura 2 con un contactor y dos pulsadores, sin conectar el motor. Verificar la retención, después quitar la alimentación y devolverla: el contactor no debe reenganchar solo. Por último, agregar el contacto NC del relé térmico en serie y simular su disparo.
Con dos contactores, cablear la inversión de giro cruzando dos fases en el segundo. Agregar el enclavamiento eléctrico —el NC de cada uno en serie con la bobina del otro— y comprobar que es imposible energizar los dos a la vez. Recién después conectar el motor y probar.
- Cortar todas las fuentes de tensión.
- Bloquear el dispositivo de corte y señalizarlo.
- Verificar la ausencia de tensión con instrumento, y verificar antes y después que el instrumento funciona.
- Poner a tierra y en cortocircuito donde corresponda.
- Delimitar y señalizar la zona de trabajo.
Se aplican en ese orden y sin saltear ninguna. La tercera es la que más se omite y la que más accidentes evita.
07Errores frecuentes
| Síntoma | Causa habitual |
|---|---|
| «Saltaba seguido, le puse una llave más grande» | El cable quedó sin protección. Si la térmica salta seguido, el circuito está sobrecargado o hay una falla: hay que dividir la carga o reforzar la sección, nunca agrandar la llave. |
| El diferencial corta sin motivo aparente | Fuga real acumulada de varios equipos (cada fuente conmutada aporta algo), humedad en una caja, o un neutro unido a tierra aguas abajo. |
| El diferencial no corta al pulsar el botón de prueba | Está fallado. Reemplazarlo: no se repara. |
| Un tomacorriente da corriente al tocar el gabinete de un equipo | Falla de aislación sin puesta a tierra. El equipo tiene tensión en su carcasa y espera a que alguien la toque. |
| La lámpara del extremo del galpón alumbra menos | Caída de tensión por sección insuficiente en una tirada larga. |
| La térmica de un motor salta al arrancar | Curva equivocada: hace falta curva C o D para tolerar el pico de arranque. |
| El motor no arranca y el térmico está «bien» | Relé térmico disparado sin rearmar, o su contacto NC abierto en el circuito de mando. |
| Al volver la luz, las máquinas arrancan solas | El mando no tiene retención por contactor sino una llave común. Es una situación peligrosa y por eso el mando se hace siempre con retención. |
| Cortocircuito al invertir el giro | Falta el enclavamiento entre los dos contactores. |
08Autoevaluación
¿Qué protege una termomagnética y qué protege un diferencial?
La termomagnética protege el conductor contra sobrecarga y cortocircuito. El diferencial protege a la persona contra las corrientes que se derivan a tierra. Son funciones distintas y hacen falta las dos.
Circuito de 25 m, 20 A, monofásico en 220 V con cable de 2,5 mm²: ¿cumple la caída de tensión?
ΔV = 2 × 25 × 20 × 0,0175 / 2,5 = 17,5/2,5 = 7 V, que es el 3,18 %. Supera el 3 % admitido: hay que pasar a 4 mm², con lo que la caída baja a 4,4 V (2,0 %).
¿Por qué no se puede poner una llave de 25 A sobre un cable de 1,5 mm²?
Porque ese cable admite unos 15 A: podría circular corriente por encima de su límite durante horas sin que la protección actúe, degradando la aislación hasta provocar un incendio. La condición es Icarga ≤ Iprotección ≤ Iadmisible.
¿Qué diferencia hay entre las curvas B, C y D?
El umbral del disparo magnético: B entre 3 y 5 veces la nominal, C entre 5 y 10, D entre 10 y 20. Cuanto mayor es el pico de arranque de la carga, más alta debe ser la curva.
¿Cómo detecta un diferencial que hay una fuga?
Suma magnéticamente, en un toroide, la corriente que entra y la que vuelve. Si son iguales, el campo resultante es nulo. Si falta corriente de retorno, aparece un campo que induce tensión en un bobinado detector y dispara el mecanismo.
¿Protege un diferencial si no hay puesta a tierra?
Sí, cuando la corriente se va a tierra a través de la persona: detecta el desbalance y corta. Lo que se pierde sin puesta a tierra es la detección temprana de la falla: con tierra, la fuga se produce apenas la fase toca la carcasa, y nadie tiene que tocarla.
¿Por qué el pulsador de paro es normal cerrado?
Para que cualquier interrupción del cableado del pulsador —un cable cortado, un contacto flojo— produzca la parada del motor y no la imposibilidad de pararlo. Es el criterio de seguridad por falla.
¿Qué es la retención en un circuito de mando?
Un contacto auxiliar NA del propio contactor conectado en paralelo con el pulsador de marcha. Cuando la bobina se energiza, ese contacto se cierra y mantiene el circuito aunque se suelte el pulsador. Como depende de la tensión de la bobina, ante un corte de energía el motor no rearranca solo.
¿Para qué sirve el enclavamiento entre dos contactores?
Para impedir que cierren los dos a la vez. En una inversión de giro eso cortocircuitaría dos fases: cada contactor abre el circuito de la bobina del otro con un contacto NC.
¿Cada cuánto se prueba un disyuntor diferencial y por qué?
Una vez por mes, con su botón de prueba. Es un mecanismo electromecánico que puede trabarse con el tiempo sin dar aviso, y la única manera de saber que sigue funcionando es hacerlo actuar.