Qué es un Interruptor Bipolar

Los interruptores automáticos utilizados en la mayoría de los paneles eléctricos domésticos son del tipo unipolar, por lo que es normal que muy pocas personas los noten. Los tipos bipolares, por otro lado, son más grandes, más costosos y están combinados físicamente. Pero, ¿qué sucede dentro de ellos?

Una respuesta breve a su pregunta: Un interruptor automático bipolar también puede denominarse interruptor automático de doble polo, o simplemente interruptor de doble polo para abreviar. Este aparato tiene dos polos para la conducción de corriente que están encerrados como una unidad en una sola carcasa e interconectados con los otros dos terminales del busbar. El voltaje de trabajo de estos tipos de interruptores automáticos puede ser de 240 V o 120 V, o en otras palabras, uno u otro o ambos. Tiene un mecanismo de disparo incorporado que puede activarse automáticamente o por intervención humana. Un interruptor automático bipolar se usa comúnmente en aparatos eléctricos como calentadores de agua, dispositivos, equipos eléctricos, aire acondicionado, etc.

Lo que realmente significa “doble polo”

Un interruptor puede caracterizarse por estar compuesto de diferentes circuitos. Un interruptor unipolar tiene un circuito, hace una conexión en un busbar, ocupa una pulgada del ancho del panel y es responsable de un circuito de 120 V. Un interruptor bipolar tiene dos circuitos, se ubica en dos busbars adyacentes, ocupa dos pulgadas del ancho del panel y opera con dos cables al mismo tiempo.

Lo importante es que los dos circuitos que se usan estén en diferentes fases de la alimentación. En el panel de fase dividida norteamericano con dos fases, el voltaje entre las fases es de 240 V, pero el voltaje entre cada fase y el neutro es de 120 V. Esto hace posible usar el mismo aparato para ambos casos: obtener un voltaje de 240 V para ciertos propósitos como hacer funcionar un calentador, así como un voltaje de 120/240 V con neutro para otros usos. Si desea la comparación lado a lado, esta mirada a interruptores automáticos unipolares versus bipolares cubre cómo difieren en construcción y dónde se usa cada uno.

Doble polo versus unipolar, tripolar y tetrapolar

Los polos aumentan según el mismo sistema para proporcionarle nombres una vez que se familiarice con cómo se miden.

1 Polo (1P): un conductor sin conexión a tierra disponible de 120 V a neutro, ocupando una unidad de espacio en el panel y con disparo independiente.
2 Polos (2P): tiene dos conductores sin conexión a tierra que alcanzan 240 V cuando ambos se comunican entre sí, ocupando 2 espacios en un panel, compartiendo también el disparo, o proporcionando 120/240 V con neutro compartido por dos cables.
3 Polos (3P): popular para sistemas trifásicos como cargas de motor; también se requieren 3 espacios, pero el disparo en este caso es común.
4 Polos (4P): tres fases así como neutro conmutado; un artículo regular en mercados IEC; es posible decir que el neutro está desconectado de las fases.

También deben tenerse en cuenta los dispositivos híbridos; se conocen como 1P + N, teniendo un polo protegido por el neutro que también puede ser interrumpido; las diferencias entre otros tipos de dispositivos son claras aquí y esto resulta en errores de usuarios que buscan un dispositivo apropiado para otros mercados.

Cuándo realmente necesita un interruptor bipolar

La respuesta simple es que “todo lo que usa electricidad alimentada a 240 voltios”.

Secadoras eléctricas — que normalmente están clasificadas a 30A y utilizan una toma NEMA 14-30 con un cable AWG 10.
Hornos y cocinas eléctricas — que normalmente funcionan a 40A o 50A y usan el conector NEMA 14-50 y un cable AWG 8 o AWG 6.
Calentadores de agua — que son alimentados por 30 A (240 V sin un último cable neutro).
Aires acondicionados y bombas de calor — que operan entre 30 A y 60 A.
Cargadores eléctricos — que funcionan entre 40 A y 60 A en un circuito dedicado.
Interruptores de subcircuito — de 60 a 125 A usando un circuito de garaje o taller.
Grandes electrodomésticos de taller y bombas de pozo usadas a 20 a 30 A con operación de aire de dos cables.

Luego está la situación omitida de un circuito ramal multihilo, donde dos circuitos de 120 V se unen a través de un neutro común. En este caso, dos circuitos deben entrar en fases opuestas, y también deben apagarse juntos, por lo que debe utilizarse un interruptor bipolar o instalarse dos interruptores monopolares con una unión. Esta es una forma común de crear una situación donde un neutro compartido lleva el total de ambos circuitos en lugar de la diferencia, lo que puede ser un riesgo de incendio en lugar de solo una molestia. Los circuitos de treinta amperios son donde las personas más a menudo se equivocan en el conteo de polos, y esta comparación de un interruptor monopolar de 50 amperios versus interruptor bipolar explica por qué la amperaje no indica nada sobre el número de polos que necesita.

Disparo común, uniones de manija y lo que el código realmente requiere

El término “Disparo común” significa que ambos polos se abren juntos automáticamente o manualmente. Los dos polos están conectados dentro del interruptor a través de la barra de disparo y si un polo genera una sobrecarga, entonces ambos polos disparan al mismo tiempo. Esto es lo que hace que un interruptor bipolar real sea diferente de una unión de manija.

Una unión de manija se refiere a una pieza de plástico o metal que conecta dos interruptores monopolares que son separados y únicos, y por lo tanto una operación causa la otra operación también. Permite la operación manual simultánea pero no significa que el disparo sea automático. El código permite que ciertos tipos de uniones de manija se usen en el cableado ramal multihilo, sin embargo esta invención no debe usarse en circuitos como una carga doble de 240V porque los polos del circuito deben abrirse simultáneamente, de lo contrario no habrá una separación completa sin camino neutro para la corriente.

1P+N versus 2P: la confusión que vale la pena conocer

Si adquiere un interruptor tanto de un suministro IEC como de un suministro norteamericano, finalmente enfrentará las consecuencias de este hecho.

Un interruptor de 2 polos está diseñado para proporcionar protección contra sobrecorriente para ambos polos. En otras palabras, en caso de corriente excesiva y cortocircuito, ambos conductores están protegidos.

Un interruptor de 1 polo más neutro tiene protección contra sobrecorriente solo en el polo de alimentación, mientras que el otro polo sirve únicamente como cableado para el polo neutro. Además, dicho interruptor generalmente es más pequeño: es un interruptor de un solo módulo que se puede encontrar en la mayoría de las gamas de interruptores IEC, y es más económico.

Pero este no es un interruptor de 2 polos y no debe usarse en una situación donde el interruptor también deba proteger el neutro en una situación donde el neutro pueda estar en un potencial peligroso.

Ambos tipos pueden ser similares porque se montan en un riel DIN y puede ser difícil verificar qué tipo de interruptor está comprando debido a la similitud en su apariencia y al hecho de que, con la urgencia de realizar un pedido, es fácil pasar por alto detalles e información importantes.

Los tipos que puede obtener en dos polos

La forma de dos polos no se limita a un simple interruptor. Las categorías principales son:

2P MCB – protección contra sobrecorriente simple ofrecida en curvas de disparo B, C y D con una corriente nominal de 6 A a 125 A.
2P RCBO – protección contra sobrecorriente junto con protección contra corriente residual en un solo dispositivo, generalmente con sensibilidad de 30 mA.
2P RCCB – solo protección contra corriente residual, lo que significa que requiere alguna otra protección como MCB.
2P interruptor GFCI – equivalente norteamericano también conocido como Clase A, que dispara alrededor de 5 mA.
2P AFDD — esencialmente detector de fallas de arco, generalmente instalado junto con MCB o RCBO.
2P interruptor-desconectador – dispositivo de desenergización sin protección.

Es más una decisión de ingeniería optar por un RCBO o RCCB más MCB, ya que la elección tiene implicaciones en el ancho del tablero, el tiempo empleado en la detección de fallas y los costos. Esta comparación de RCCB versus RCBO establece cuándo tiene más sentido cada uno. La conclusión es que usar RCBOs le brinda el beneficio de discriminación, donde una falla cortará solo un circuito, en lugar de todo el tablero, pero a costa del costo y el ancho del tablero.

Protección contra fallas de arco en un dispositivo de dos polos

Los dispositivos detectores de fallas de arco ciertamente merecen una declaración aparte, ya que son sus versiones de dos polos las que pueden resolver el problema de los dispositivos de un solo polo. Cuando tenemos un arco en serie en un circuito de 240 V, como un terminal suelto de una toma de cocina o un elemento dentro de una secadora, la corriente podría no ser suficiente para disparar el interruptor ordinario o el RCD.

Un AFDD reconoce la firma de alta frecuencia de los arcos sostenidos y desconecta el circuito antes de que se produzca calor. Los dispositivos también deben utilizarse en algunos lugares en varios circuitos de 240 voltios y hoy en día se especifican cada vez más para su uso en secadoras, cocinas y circuitos de vehículos eléctricos. En la mayoría de los casos, el AFDD de dos polos es en realidad un dispositivo combinado que proporciona protección contra sobrecorriente. Esto significa que reemplaza al MCB en lugar de conectarse junto a él. Si la tecnología es desconocida, esta explicación de qué hace un interruptor detector de arco cubre cómo funciona la detección y dónde es obligatorio.

Clasificaciones de amperaje, tamaños de cable y precios

Los interruptores automáticos bipolares vienen en todos los rangos de corriente. Aquí está la combinación de los tamaños con el cobre:

15 A: 14 AWG
20 A: 12 AWG
30 A: 10 AWG
40 A: 8 AWG
50 A: 6 AWG
60 A hasta 125 A: 6 AWG a 1/0 AWG dependiendo de la longitud y la clasificación de terminación

En términos de costo, un interruptor automático miniatura bipolar simple cuesta entre $14 y $35, dependiendo de la marca y la corriente nominal, mientras que el dispositivo monofásico equivalente cuesta alrededor de $6 a $12. Si desea protección, espere pagar más; el interruptor diferencial bipolar generalmente cuesta entre $25 y $60, el interruptor de falla a tierra bipolar entre $80 y $150, y el interruptor de falla de arco bipolar desde $100 hasta $200 o más. Esto significa que el dispositivo rara vez es la parte costosa del trabajo: la instalación y los cables suelen tener un precio más alto.

Cableado de un interruptor bipolar

Los conceptos son claros pero el punto confuso necesita claridad.

Dos cables activos trabajan con dos terminales. Dos cables negros se conectan con dos puntos terminales. El interruptor debe instalarse para conectar con ambos puntos de conexión del interruptor. En un panel de fase dividida, dado que las posiciones adyacentes están ubicadas en diferentes fases opuestas.
Normalmente, el cable neutro no se conecta al interruptor. En el caso de circuitos NEMA 14-30 o NEMA 14-50, el cable neutro se conecta a las barras de neutro pero no al interruptor. El interruptor está diseñado para interrumpir fallas de los conductores no conectados a tierra.
El GFCI funciona de manera diferente. El GFCI bipolar contiene un punto de interrupción que generalmente funciona en sentido opuesto al neutro. El cable de derivación va al neutro. El interruptor se conecta con el cable de derivación neutro. Una conexión inversa bloqueará el funcionamiento del interruptor.
El cable de tierra siempre debe permanecer conectado a la barra de tierra. No es posible la conexión a través del interruptor ni a través de la barra de neutro.
Apriete los sujetadores firmemente. La holgura en las conexiones es la causa principal del sobrecalentamiento de los dispositivos.

En caso de reemplazar un interruptor bipolar existente, se recomienda verificar dos veces la clasificación del bus y la tasa de corriente de falla antes de conectar un dispositivo con otra capacidad de interrupción.

Qué marcas considerar

Las marcas comunes en Norteamérica son reconocibles y tienen precios adecuados. Con los dispositivos con especificación IEC, el mercado es mucho más diverso y a menudo ofrece una mejor oferta de lo que se piensa.

Fabricamos la gama HUYU de MCBs, RCBOs y AFDDs, incluyendo el interruptor automático miniatura HUM18-63N en 1P hasta 4P, 63 A, con curvas tipo B, C y D. En un requisito bipolar, una familia cubrirá la carga básica de 240 V con la variante RCBO utilizada para protección contra choques y el AFDD utilizado para protección contra arcos. Además, esto se ofrece a un costo que permite un tablero completamente protegido, en lugar de algo extravagante. Al abastecerse para un proyecto en lugar de un solo tablero, es importante involucrar la parte del fabricante en cualquier negociación.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un interruptor monopolar y un interruptor bipolar?

Un interruptor monopolar se utiliza para proteger un solo cable y proporciona una salida de 120 V desde una sola barra colectora. Por otro lado, un interruptor bipolar protege dos cables, proporciona 240 V y ocupa el doble de ancho en el panel.

¿Necesito un interruptor bipolar para 240 voltios?

Efectivamente. Cualquier carga de línea a línea de 240 V – secadora, cocina, calentador de agua, aire acondicionado, cargador de vehículo eléctrico – requiere un dispositivo bipolar con conexión de disparo para que ambos conductores no conectados a tierra se desconecten simultáneamente. Un interruptor bipolar también proporciona el suministro adecuado de 240 V, que dos interruptores individuales en el mismo circuito no pueden ofrecer.

¿Puedo usar dos interruptores monopolares en lugar de un interruptor bipolar?

Esto aplica solo en casos limitados. Dos interruptores monopolares que cuentan con una unión de manijas identificada pueden usarse para circuitos ramales multi-cable cuando los dos circuitos comparten un neutro común y necesitan desconectarse al mismo tiempo por razones de seguridad. No pueden usarse para ninguna carga directa de 240 V ya que la unión de manijas no garantiza que ambos polos se disparen al mismo instante.

¿Cuál es la diferencia entre un interruptor 1P+N y un interruptor 2P?

El interruptor bipolar tiene protección contra sobrecorriente en ambos polos. El interruptor monopolar con neutro (1P+N) protege solo el polo de fase y conmuta el neutro. El interruptor monofásico con neutro es más delgado y menos costoso en comparación con el otro y se encuentra comúnmente en instalaciones que cumplen con las normas de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).

¿Cuánto cuesta un interruptor bipolar?

El rango de precios de un MCB básico 2P está aproximadamente entre $14 y $35, dependiendo de la marca y la capacidad nominal. El precio aumenta considerablemente cuando se incluye protección por corriente residual, elevando el costo de un RCBO a alrededor de $25-$60. Un interruptor GFCI 2P cuesta alrededor de $80-$150 y un AFDD 2P puede variar entre $100 y $200 o más, dependiendo del modelo del equipo, lo que indica que la mano de obra y el cableado suelen ser los componentes más costosos de cualquier circuito.

Referencias

Conclusión

El interruptor bipolar tiene dos funciones. La función principal del interruptor bipolar es proporcionar un voltaje de 240 para alimentar la carga a través de ambas líneas del servicio. La función secundaria de un interruptor bipolar es asegurar que ambos polos se desconecten simultáneamente, lo cual es vital para la seguridad. Por lo tanto, una unión de manijas no es una opción viable sobre el interruptor bipolar en configuraciones estándar de 240 voltios.

El tipo de interruptor utilizado depende del tipo de protección que necesite. Por ejemplo, puede usar un interruptor automático bipolar regular para un calentador, o usar un interruptor automático bipolar con RCD en áreas con peligro de descarga eléctrica, o emplear un interruptor automático bipolar AFDD en casos de arco eléctrico. Todas estas tecnologías pertenecen a la misma categoría de tecnologías, lo que significa que las dimensiones del equipo permanecen iguales, permitiendo el uso de un tablero adecuado.