Por Jack Smith
Este número de "Tierra firme" habla de los interruptores del circuito de fallos de conexión a tierra (GFCI), por qué son necesarios y cómo detectar y resolver los problemas de los circuitos protegidos GFCI.
Un GFCI es uno de los dispositivos de seguridad residencial, comercial e industrial más comunes. Los tipos más habituales son las tomas de corriente eléctricas monofásicas que se usan en los hogares cerca de fuentes de agua tales como las cocinas, los baños y los receptáculos exteriores. Durante décadas en la mayoría de los estados se han requerido los GFCI para 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 lesiones corporales causadas por fallos eléctricos que pudiera provocar la electricidad al fluir a tierra a través de usted. Desconectan rápidamente la corriente que fluye a través de una ruta a tierra no deseada aunque la cantidad de corriente sea demasiado pequeña como para disparar un disyuntor de circuito típico. A pesar de que los disyuntores de los circuitos también son dispositivos de protección están diseñados para proteger el equipo y las instalaciones de los cortocircuitos y fallos eléctricos de gran magnitud que podrían provocar incendios por electricidad y daños a la propiedad. La energía que acciona los disyuntores y fusibles estándar supera ampliamente la cantidad letal. Pero la mayoría de los GFCI se disparan a aproximadamente 6 mA.
Un GFCI usa un transformador de corriente (CT) para detectar la diferencia entre la corriente de alimentación provista a la carga y la corriente neutra que vuelve de la carga. Idealmente esta diferencia debería ser 0 porque ambas corrientes se anulan. Si hay un diferencial de corriente se convierte en las entradas de un comparador dentro del GFCI, que 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 que desconecta la energía de la salida del GFCI.
Los GFCI se deberían controlar mensualmente mediante el accionamiento de los botones delanteros etiquetados como "Test" (Prueba) y "Reset" (Reinicio). Además de verificar el funcionamiento correcto, las pruebas mensuales ejercitan los componentes mecánicos del contenedor. Hay comprobadores simples de GFCI disponibles por menos de 15 dólares. Sin embargo, por menos de 150 dólares, 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 "por qué"
Para que un GFCI se dispare debe haber una razón. En lugar de limitarse a reiniciar el GFCI, también debe investigar la causa del disparo.
Los fallos de conexión a tierra se producen cuando la corriente eléctrica encuentra una ruta no deseada a tierra. Las sospechas más comunes sobre los motivos de los fallos de conexión a tierra incluyen el desgaste del aislamiento, el polvo conductor, el agua u otras "conexiones a tierra débiles". Los fallos 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 de tan solo 75 mA puede desencadenar una fibrilación ventricular.
Fuga de corriente es otro nombre que se le da al fallo de conexión a tierra. Aunque el aislamiento del cableado está diseñado para contener la electricidad del conductor, todos los aislantes tienen algo de conductividad. Ni siquiera el aire es un aislante perfecto. El aislamiento conduce la corriente a través de la ruta tanto de resistividad como de capacidad eléctrica. Si el aislamiento es viejo o está dañado, la resistencia es menor y la fuga de corriente podría ser sustancial. El aislamiento que protege más tiempo los conductores tiene una capacitancia mayor, que 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 ser del orden de miliamperios. Agregar más equipo 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 para 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 rinden mucho más cuando se miden corrientes inferiores a los 5 mA.
Compruebe los circuitos monofásicos sujetando simultáneamente los conductores de fase y neutro. Compruebe los circuitos trifásicos sujetando los tres conductores de fase. Si se encuentra presente un neutro, píncelo también. 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 las 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 condensadores de entrada de alimentación de algunos equipos electrónicos pueden aumentar la capacitancia del circuito en general, lo que 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 solo la fuga del cableado del circuito.
Si el equipo funciona bien en todas las fases y la verificación del cableado demuestra que está bien, es probable que la fuga acumulativa proveniente del filtro de la entrada del equipo electrónico sea lo suficientemente alta como para activar disparos del GFCI aleatorios. En ese caso, considere la redistribución de la carga en cada fase del circuito o la adición de circuitos para brindar mayor capacidad.
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