El relé de protección: tipos y uso en instalaciones residenciales

Qué es un relé — el principio básico

Un relé eléctrico es un conmutador controlado electromagnéticamente: una pequeña corriente (corriente de mando) excita una bobina que genera un campo magnético, que a su vez mueve una armadura metálica que abre o cierra los contactos de un circuito de potencia (corriente elevada).

El valor fundamental del relé es el aislamiento galvánico entre el circuito de mando y el de potencia — un sensor a 12V DC puede conmutar un circuito de 230V AC sin ninguna conexión eléctrica directa.

Los relés modernos son de muchos tipos: electromecánicos (bobina + armadura física), estáticos (con semiconductores) y numéricos/digitales (con microprocesador). En aplicaciones residenciales, los más frecuentes son los electromecánicos y los estáticos con comparador.

1. El relé de tensión (relé UV/OV)

El relé de tensión supervisa la tensión de red y desconecta la carga cuando la tensión sale de una banda configurable (por regla general ±10% respecto a los 230V nominales, es decir 207–253V según la EN 50160).

Contra qué protege en concreto:

• Subtensión (brownout) — los motores eléctricos (bombas, compresores de aire acondicionado) se sobrecalientan cuando funcionan a tensión reducida: la corriente crece con 1/U, y el calor con I²
• Sobretensión — los equipos electrónicos y los LED son sensibles; una sobretensión del 10% puede reducir drásticamente la vida útil o destruir los equipos
• Retorno de tensión tras un corte — el relé con retardo (típicamente 3–15 segundos) protege los compresores del aire acondicionado de un rearranque prematuro antes de que la presión se haya equilibrado

2. El relé de control de fases (trifásico)

Para las instalaciones trifásicas residenciales (bombas, grandes centrales de climatización, talleres), el relé de control de fases verifica simultáneamente las tres fases y dispara ante cualquier anomalía que pueda dañar los motores.

Las averías más frecuentes que previene:

• Falta de fase (phase loss) — el escenario más peligroso: el motor trifásico intenta girar con 2 fases, la corriente sube a 1,7–2× lo normal, el bobinado se quema en minutos
• Secuencia incorrecta (inversión de fases) — los motores con sentido impuesto (bombas, ascensores, ventiladores centrífugos) pueden romperse mecánicamente o inundar si giran al revés
• Asimetría de tensiones — un desequilibrio del 3–5% en las tensiones genera un desequilibrio del 15–25% en las corrientes (debido a la baja impedancia del motor), lo que sobrecalienta el bobinado

3. El relé térmico (sobrecarga del motor)

El relé térmico está dedicado a la protección de los motores eléctricos frente a sobrecargas prolongadas. A diferencia del MCB, el relé térmico es ajustable (potenciómetro) y tiene una característica tiempo-corriente más próxima a la térmica del motor protegido.

Funciona según el mismo principio que el bimetal del MCB, pero dimensionado para corrientes elevadas y con ajuste fino. En lo residencial aparece en:

• Bombas de piscina o de riego (motores 0,5–2,2 kW)
• Motores para puertas automáticas y automatismos de garaje
• Ventiladores industriales en talleres o invernaderos
• Compresores de aire de uso doméstico

Relé vs. MCB — la diferencia esencial

El MCB protege los conductores y el circuito — dispara cuando la corriente supera la capacidad térmica del cable. El relé de protección protege el equipo conectado — dispara cuando los parámetros de funcionamiento del equipo (tensión, equilibrio de fases, temperatura) salen de la banda normal de operación.

Un motor puede funcionar durante años con una corriente por debajo del límite del MCB, pero con una tensión ligeramente desequilibrada — y se quemará gradualmente sin que el MCB perciba ningún problema. El relé de protección sí lo percibe.

El relé numérico/digital

Los relés de protección modernos son en realidad pequeños microprocesadores que miden en tiempo real los parámetros eléctricos y aplican algoritmos configurables. Frente a los electromecánicos:

• Umbrales configurables digitalmente (no potenciómetro)
• Memorizan los últimos N disparos con marca de tiempo y causa
• Comunicación RS485/Modbus con los sistemas de automatización y domótica
• Funciones múltiples en el mismo cuerpo (tensión + fases + frecuencia + potencia)

El relé multifunción — un solo módulo, todas las protecciones

En lo residencial, la forma dominante hoy ya no es el relé de función única, sino el relé de protección y supervisión multifunción (Fig. 0 y Fig. 4): un módulo de 1–2 unidades DIN que integra en el mismo cuerpo todas las funciones descritas arriba.

Finalidad y papel en la instalación: supervisa de forma continua la tensión, la corriente y (en los modelos trifásicos) el equilibrio de fases, compara los valores medidos con umbrales ajustables y, al superarse, ordena la desconexión de la carga mediante un contacto de salida (típicamente hasta 40–63 A) — directamente o mediante un contactor. En la práctica sustituye una hilera de relés separados (tensión + fases + térmico) por un único aparato que:

• Mide de forma permanente U, I, P y el factor de potencia — y los muestra en el LED frontal
• Protege frente a sub/sobretensión (UVP/OVP), sobrecarga térmica (OTP), falta y secuencia incorrecta de fase, potencia mínima/máxima y corrientes de fuga (con toroide externo)
• Retarda la reconexión tras el retorno a parámetros (protege los compresores y las bombas de rearranques prematuros)
• Memoriza los eventos y, en los modelos con USB/Modbus, los reporta a la automatización

El coste de un relé numérico con comunicación Modbus (50–150 EUR) está justificado para casas con sistemas fotovoltaicos, grupos de reserva o instalaciones técnicas complejas.

Referencia normativa

En la I7-2011, el relé no aparece como un «aparato de protección» independiente (como el MCB/RCCB), sino como un dispositivo de mando (corte) funcional, tratado en el subcapítulo 5.3.4.5 — «Dispositivos de separación (seccionamiento), corte y mando». Allí, el Art. 5.3.4.5.3.2 b) lo nombra explícitamente entre los medios de corte funcional:

«[…] el corte funcional puede realizarse mediante interruptores, dispositivos semiconductores, contactores, relés, tomas de corriente de intensidad nominal no superior a 16 A.»— I7-2011, Art. 5.3.4.5.3.2 b)

El papel de estos dispositivos se define en el Art. 5.3.4.5.0.1: las medidas de «separación (seccionamiento), corte y mando no automático […] se utilizan con el fin de prevenir o evitar los peligros de lesión de las personas o el deterioro (destrucción) de los equipos de las instalaciones eléctricas» — exactamente la función del relé de protección: no protege el cable, sino el equipo.

El modo en que el relé ordena efectivamente la desconexión se describe en el Art. 5.3.4.5.2.4:

«Los interruptores automáticos, los contactores, etc. se abren a distancia mediante el botón (conmutador) que actúa en el circuito de disparo de la bobina.»— I7-2011, Art. 5.3.4.5.2.4

En otras palabras, el relé no interrumpe por sí mismo el circuito de potencia, sino que gobierna la bobina de un contactor — el esquema del recuadro de arriba. Las normas de producto para los relés de protección son de la serie IEC 60255, y los relés de tensión para grupos electrógenos e instalaciones fotovoltaicas cumplen además los requisitos de conexión a la red (EN 50549).