A la caza de "disparos fantasma" en los circuitos protegidos por GFCI

04-24-2012 | Conexión a tierra

Por Jack Smith

Este problema de "Tierra firme" se refiere a los interruptores del circuito de fallas de conexión a tierra (GFCI), por qué son necesarios, y cómo detectar y resolver los problemas de los circuitos protegidos por GFCI.

Un GFCI es uno de los dispositivos de seguridad residencial, comercial e industrial más comunes. Los tipos más comunes son los tomacorrientes eléctricos monofásicos que se usan en los hogares cerca de fuentes de agua tales como cocinas, baños y receptáculos ubicados a la intemperie. Durante décadas la mayoría de los estados han requerido GFCI en ciertas áreas de las instalaciones residenciales. Sin embargo, la NFPA 79, el estándar de electricidad para la maquinaria industrial, también dicta su uso en aplicaciones industriales.

Los GFCI están diseñados para evitar las lesiones corporales ocasionadas a partir de fallas eléctricas que la electricidad puede provocar al fluir a tierra a través de su cuerpo. Desconecta rápidamente la corriente que fluye a través de una ruta a tierra no deseada incluso si la cantidad de corriente es demasiado pequeña como para disparar un disyuntor de un circuito típico. A pesar de que los disyuntores de los circuitos también son dispositivos de protección, están diseñados para proteger al equipo y a las instalaciones de los cortocircuitos y de las fallas eléctricas de gran magnitud que podrían provocar incendios por electricidad y daño a la propiedad. La energía que acciona los disyuntores y fusibles estándar excede ampliamente la cantidad letal. Pero la mayoría de los GFCI se dispara a aproximadamente a los 6 mA.

Un GFCI usa un transformador de corriente (TC) para detectar la diferencia entre la corriente de alimentación provista a la carga y la corriente neutra que retorna de la carga. Idealmente esta diferencia debería ser 0 porque ambas corrientes se cancelan. Si hay un diferencial de corriente, este se transforma en las entradas de un comparador dentro del GFCI, el cual cambia de estado cuando el diferencial se encuentra alrededor de los 6 mA. Cuando el comparador cambia de estado, dispara un rectificador controlado de silicio, el cual desconecta la energía de la salida del GFCI.

Los GFCI se deberían controlar mensualmente mediante el accionamiento de los botones del frente etiquetados como "Test" (prueba) y "Reset" (reinicio). Además de verificar el funcionamiento correcto, las pruebas mensuales mueven los componentes mecánicos del recipiente. Los comprobadores de GFCI simples están disponibles por menos de USD 15. Sin embargo, por menos de USD 150, los comprobadores eléctricos industriales de alta calidad pueden verificar los circuitos con energía, probar las tensiones de CA y CC, la resistencia, la continuidad, la rotación de fases entre cualquiera de las dos fases y los GFCI.

Busquemos el "porqué"

Para que un GFCI se dispare debe haber una razón. En lugar de solo reiniciar el GFCI, también debe investigar la causa del disparo.

Las fallas de conexión a tierra ocurren cuando la corriente eléctrica encuentra una ruta no deseada a tierra. Las sospechas más comunes sobre los motivos de las fallas de conexión a tierra incluyen el desgaste del aislamiento, el polvo conductor, el agua u otras "puestas a tierra débiles". Las fallas de conexión a tierra son más del 80 % de los cortocircuitos del equipo y el deterioro del aislamiento de los cables y alambres causa el 90 % de ellos. Si un humano se convierte en una ruta no deseada, una corriente tan baja como de 75 mA puede desencadenar una fibrilación ventricular.

Fuga de corriente es otro nombre que se le da a la falla de conexión a tierra. Aunque el aislamiento del cableado está diseñado para mantener la electricidad en el conductor, todos los aislantes tienen algo de conductividad. Ni siquiera el aire es un aislante perfecto. El aislamiento conduce a la corriente a través tanto de las rutas eléctricamente resistivas como capacitivas. Si el aislamiento es viejo o está dañado, la resistencia es menor y la fuga de corriente podría convertirse en sustancial. El aislamiento que protege más tiempo los conductores tiene una capacitancia mayor, la cual puede causar incluso más corriente de fuga.

En los circuitos protegidos con GFCI la corriente de fuga puede causar disparos intermitentes e innecesarios. Cuando se resuelven los problemas de estos disparos fantasma, a veces se puede ahorrar tiempo si se busca la causa de la fuga de la corriente. Cuando en un circuito hay muchas piezas del equipo funcionando, la fuga de corriente es acumulativa y podría estar en el orden de los miliamperios. Agregar más equipos al circuito protegido con GFCI podría disparar el GFCI aleatoriamente y dificultar el diagnóstico del problema.

Empiece por medir la corriente de fuga y luego identifique el origen. Para hacer estas mediciones use una pinza amperimétrica de corriente de fuga. Las pinzas amperimétricas para corriente de fuga son similares a las pinzas amperimétricas que se usan para medir las corrientes de carga. Sin embargo, las pinzas amperimétricas para corrientes de fuga funcionan mucho mejor cuando se miden corrientes inferiores a los 5 mA.

Compruebe los circuitos monofásicos rodeando con la pinza simultáneamente los conductores de fase y el neutro. Compruebe los circuitos trifásicos rodeando con la pinza los conductores de las tres fases. Si se encuentra presente un neutro también rodéelo con la pinza. El valor medido reflejará cualquier corriente que fluya a tierra. Para medir la corriente de fuga total que fluye por una toma de tierra concreta, coloque la pinza alrededor del conductor de tierra.

Mida la corriente de fuga en cada fase del circuito para ver cuál tiene una corriente de fuga considerablemente mayor que los demás. Si una de las fases tiene una corriente de fuga alta y sospechosa, asegúrese de que el equipo esté funcionando correctamente. Recuerde que los filtros de supresión de sobretensiones y los capacitores de la entrada de alimentación de algunos equipos electrónicos pueden aumentar la capacitancia del circuito en general, lo cual puede aumentar la corriente de fuga. Determine la fuga de la fase del circuito de carga con el equipo "encendido". "Apagar" el equipo permite determinar solamente la fuga del cableado del circuito.

Si el equipo funciona bien en todas las fases y la verificación del cableado demuestra que este está bien, es probable que la fuga acumulativa proveniente del filtro de la entrada de equipo electrónico sea lo suficientemente alta como para provocar disparos del GFCI aleatorios. En este caso, considere redistribuir la carga en cada fase del circuito o agregar circuitos para brindar mayor capacidad.

Retroalimentación

Deseo que esta columna le sea de utilidad. Que pueda aplicar el conocimiento de "Tierra firme" en los trabajos que realiza a diario y con seguridad. Quisiera saber sobre qué temas le gustaría leer en esta columna. No dude en contactarse escribiendo a [email protected] con comentarios y sugerencias. Si desconozco la respuesta, la buscaré.

Hasta la próxima, manténgase en "Tierra firme".