Un interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI) es uno de los dispositivos de seguridad más comunes en el ámbito residencial, comercial e industrial. Los tipos más comunes son los tomacorrientes monofásicos utilizados en los hogares cerca de las fuentes de agua, como en las cocinas, los baños y los receptáculos exteriores. La mayoría de los estados exigen desde hace décadas tomas de corriente GFCI en determinadas zonas de las instalaciones residenciales. Sin embargo, la NFPA 79, la Normativa Eléctrica para Maquinaria Industrial, también dicta su uso en aplicaciones industriales.
Usos y mantenimiento de los GFCI
Los GFCI están diseñados para evitar daños corporales por fallos eléctricos que podrían hacer que la electricidad fluyera a través de usted hasta la tierra. Cuando un disyuntor GFCI se dispara, desconecta rápidamente la corriente que fluye a través de una ruta de tierra no intencionada, incluso si la cantidad de corriente es demasiado pequeña para disparar un disyuntor típico. Aunque los fusibles y los disyuntores también son dispositivos de protección, están diseñados para proteger los equipos y las instalaciones de los cortocircuitos y los fallos eléctricos de gran magnitud que podrían causar incendios eléctricos y daños materiales. La energía de actuación de los disyuntores y fusibles estándar supera con creces la cantidad letal, pero la mayoría de los GFCI se disparan a unos 6 mA.
Un GFCI utiliza un transformador de corriente para detectar la diferencia entre la corriente de línea suministrada a la carga y la corriente del neutro que regresa de la carga. Idealmente, esta diferencia debería ser cero porque ambas corrientes se cancelan. Si hay un diferencial de corriente, se convierte en la entrada de un comparador dentro del GFCI, que cambia de estado cuando el diferencial es de unos 6 mA. Cuando el comparador cambia de estado, dispara un rectificador controlado por silicio, que desconecta la alimentación de la salida del GFCI.
Los GFCI deben comprobarse mensualmente accionando los pulsadores de la parte frontal etiquetados como «Test» y «Reset». Además de comprobar su correcto funcionamiento, la comprobación mensual también asegura que los componentes mecánicos del receptáculo están en funcionamiento. Hay probadores de GFCI simples disponibles por menos de 15 dólares, o por menos de 150 dólares, puede comprar un probador eléctrico industrial de alta calidad puede comprobar los circuitos energizados, probar los voltajes de CA y CC, la resistencia, la continuidad y la rotación de fase entre dos fases cualesquiera y los GFCI.
Qué hace que un GFCI se dispare
Cuando un tomacorriente GFCI sigue disparándose, debe haber una razón. En lugar de limitarse a restablecer el GFCI, también debe investigar la causa del disparo.
Los fallos a tierra se producen cuando la corriente eléctrica encuentra un camino involuntario hacia la tierra. Los sospechosos habituales de los fallos de tierra son el aislamiento desgastado, los polvos conductores, el agua u otras «tierras blandas». Los fallos de conexión a tierra representan más del 80% de los cortocircuitos de los equipos y en el 90% de esos casos están causados por el deterioro del aislamiento de los hilos y cables. Si un ser humano se convierte en el camino involuntario, una corriente de tan solo 75 mA puede desencadenar una fibrilación ventricular (es decir, cuando el corazón deja de bombear, lo que provoca un paro cardíaco).
Otro nombre para un fallo de tierra es corriente de fuga. Aunque el aislamiento del cableado está diseñado para mantener la electricidad en el conductor, todos los aislantes tienen cierta conductividad. Aunque no es perfecto, incluso el aire puede ser un aislante. El aislamiento conduce la corriente a través de caminos eléctricamente resistivos y capacitivos. Si el aislamiento es viejo o está dañado, su resistencia es menor y la corriente de fuga puede ser considerable. El aislamiento que protege a los conductores más largos tiene una mayor capacitancia, lo que puede causar aún más corriente de fuga.
En los circuitos protegidos por GFCI, la corriente de fuga puede causar disparos innecesarios e intermitentes. Al solucionar estos disparos intermitentes «fantasmas», a veces buscar al culpable de la corriente de fuga puede ser costoso. Cuando hay muchos equipos funcionando en un circuito, la corriente de fuga se acumula y puede ser del orden de los miliamperios. Añadir más equipos a un circuito protegido por GFCI puede hacer que el GFCI se dispare de forma aleatoria, lo que dificulta el diagnóstico del problema.
Diagnóstico de disparos de GFCI
Comienza midiendo la corriente de fuga y luego identifica la fuente. Utilice un medidor de pinza de corriente de fuga para realizar estas mediciones. Las pinzas amperimétricas de corriente de fuga son similares a las pinzas amperimétricas utilizadas para medir las corrientes de carga; sin embargo, las pinzas amperimétricas de corriente de fuga funcionan mucho mejor cuando se mide la corriente por debajo de 5 mA.
Pruebe los circuitos monofásicos sujetando los conductores de fase y neutro. Compruebe los circuitos trifásicos sujetando todos los conductores de fase. Si hay un neutro, sujételo también. El valor medido será cualquier corriente que fluya a tierra. Para medir la fuga total que fluye hacia la conexión a tierra prevista, coloque la pinza alrededor del conductor de tierra.
Mida la corriente de fuga en cada tramo del circuito para identificar cuál tiene una fuga considerablemente mayor que las demás. Si una pata tiene una corriente de fuga sospechosamente alta, asegúrese de que el equipo funciona correctamente. Recuerde que los filtros de supresión de sobretensiones y los condensadores de la entrada de alimentación de algunos equipos electrónicos pueden aumentar la capacitancia global del circuito, lo que puede incrementar la corriente de fuga. Determine la fuga de la pata cargada del circuito con el equipo «encendido» -conectar el equipo «apagado» le permite determinar sólo la fuga del cableado del circuito.
Si el equipo de todas las patas funciona correctamente y el cableado es aceptable, podría ser que la corriente de fuga acumulada debida al filtrado de la entrada del equipo electrónico sea lo suficientemente alta como para activar el disparo aleatorio del GFCI. En este caso, considere la posibilidad de redistribuir la carga en cada pata del circuito o añadir circuitos para proporcionar más capacidad.
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