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¿Qué es un interruptor de circuito por falla de arco (AFCI) y cómo funciona?
Cada año, los accidentes relacionados con el cableado eléctrico lesionan a miles de personas y matan a cientos más. Las fallas en las líneas eléctricas pueden causar lesiones personales graves y daños a la propiedad si no se atienden. Las fallas de arco son una de las principales causas de incendios eléctricos en el hogar. NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) requiere la instalación de AFCI en hogares y edificios para evitar incendios eléctricos causados por fallas de arco.
¿Qué es una falla de arco?
Una falla de arco es una poderosa descarga eléctrica entre dos o más conductores. La intensidad del arco depende de la clasificación actual y la duración. Puede generar suficiente calor para destruir el aislamiento y provocar un incendio eléctrico. Los arcos también producen formas de onda que pueden perturbar o destruir equipos electrónicos sensibles.
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Tipo de falla de arco
Las fallas de arco pueden ocurrir de dos maneras y, por lo tanto, se dividen en dos tipos.
falla de arco paralelo
Las fallas de arco paralelo son causadas por ruptura dieléctrica o pequeños espacios entre dos conductores o cables diferentes. Esto puede ocurrir entre dos fases o de forma neutra a partir de una fase.
falla de arco en serie
Una falla de arco en serie es causada por una conexión dañada o suelta entre los mismos conductores en serie con la carga.
De estas dos fallas de arco, la falla de arco más peligrosa es la falla de arco paralelo.
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Causa de falla de arco
Las fallas de arco pueden ocurrir por muchas razones. Estas son algunas de las causas de las fallas de arco:
- Conexión de cable discreto: Un terminal de tornillo que esté conectado sin apretar a un tomacorriente de pared puede tocar otros cables y provocar una falla de arco. Además, puede aflojarse si lo inserta y tira con frecuencia.
- Alambre sobrecalentado: El calor puede destruir el aislamiento alrededor de los cables o los propios conductores, dejando pequeños espacios entre ellos. Una corriente salta a través del espacio y provoca una falla de arco.
- Daños en el cable: Los cables pueden dañarse por una variedad de razones, como clavar una pared para colgar un cuadro o algo, doblar o torcer el cable, o presionar muebles contra el cable, lo que puede perforar el aislamiento y crear una falla de arco. .
- Terminal dañado: El uso excesivo puede corroer los terminales y el cableado, reduciendo la eficiencia.
- Herramientas eléctricas cerca de líquidos: Líquidos como el agua también pueden causar fallas de arco en los circuitos.
¿Qué es AFCI?
AFCIMás medio disyuntor de falla de arco (también conocido como AFDD = Detector de fallas de arco). Este es un dispositivo de protección utilizado para proteger contra riesgos de incendio causados por fallas de arco. Los disyuntores de falla de arco pueden detectar arcos en un circuito y cortar la energía al circuito.
AFCI también brinda protección contra sobrecargas y corrientes de cortocircuito utilizando la protección térmica y magnética que se usa en los disyuntores regulares.
El siguiente diagrama muestra la construcción básica y el etiquetado de los disyuntores y tomacorrientes de falla de arco.
- Según NEC 2014, la protección AFCI es obligatoria en todas las construcciones nuevas, dormitorios, viviendas, dormitorios, salas de estar y otros lugares similares en áreas residenciales.
- AFCI y GFCI no deben instalarse con equipos de salvamento u otros equipos sensibles que hayan perdido energía (como hospitales y unidades de cuidados intensivos que requieren una fuente de alimentación continua para un funcionamiento adecuado).
- AFCI y GFCI no interfieren entre sí y pueden usarse en el mismo circuito. Para fines similares, ambos AFCI/GFCI también se pueden usar en combinación.
- Debe conocer los terminales de línea y carga de su receptáculo AFCI. Para la protección de AFCI, se debe conectar una carga a los terminales de carga del tomacorriente de AFCI. Las cargas conectadas a terminales de línea AFCI no están protegidas por AFCI ya que están conectadas directamente a la red eléctrica.
- Para evitar disparos erróneos, no cablee AFCI, GFCI, GFPE (equipo de protección contra fallas a tierra) o disyuntores combinados AFCI/GFCI en neutros compartidos con otros circuitos.
Función de AFCI
Además de la protección contra sobrecargas y cortocircuitos, la función principal de AFCI es la protección contra fallas de arco.
AFCI tiene tres funciones:
- Protección contra fallas de arco: El propósito principal de un disyuntor de falla de arco es proteger contra daños por arco.
- protección de sobrecarga: La sobrecarga se produce cuando la corriente supera un determinado límite durante un período de tiempo prolongado. Las corrientes de sobrecarga generan calor que puede dañar el equipo y el cableado y crear un riesgo de incendio. AFCI puede proteger los circuitos de las corrientes de sobrecarga utilizando tiras térmicas bimetálicas.
- Protección contra cortocircuitos: Cuando los cables de fase se tocan o se vuelven neutrales. Hay una gran cantidad de corriente que es muy destructiva. Los AFCI también se pueden proteger contra condiciones de cortocircuito mediante relés térmicos.
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Funcionamiento de AFCI
AFCI monitorea continuamente la corriente principal para detectar la presencia de formas de onda de arco y la magnitud de la corriente de arco. Si la formación de arcos es peligrosa, corte la corriente a la carga para evitar daños mayores.
Los interruptores automáticos de falla de arco también incluyen los mecanismos de disparo térmico y magnético de los interruptores automáticos convencionales. El mecanismo térmico incluye una tira bimetálica que se dobla a altas temperaturas debido a la corriente de sobrecarga, activando un pestillo y rompiendo el circuito. El mecanismo magnético contiene un relé electromagnético que abre el circuito en caso de corriente de cortocircuito.
AFCI contiene un circuito lógico que puede detectar formas de onda de arco. Puede distinguir entre formas de onda normales y formas de onda no deseadas. Un arco normal es un arco pequeño de bajo nivel que a menudo ocurre al cambiar cables o al conectarlos a un enchufe. Un arco defectuoso no deseado tiene una forma de onda aperiódica con discontinuidades y picos de corriente. Hay una variedad de métodos utilizados para detectar formas de onda peligrosas y hasta el día de hoy se han ideado técnicas nuevas y eficientes. Los disyuntores de falla de arco tienen un circuito de filtrado de forma de onda que filtra la forma de onda de la corriente principal.
La forma de onda es magnificada por un circuito amplificador y alimenta al circuito lógico. Un circuito lógico basado en varias técnicas de detección de formas de onda detecta si la forma de onda del arco es peligrosa y desconecta el contacto.
El botón de prueba se utiliza para comprobar si el AFCI funciona correctamente. Genera una forma de onda que simula una condición de arco. Si el dispositivo funciona correctamente, el circuito se cortará.
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Tipos de AFCI
Existen diferentes tipos de intérpretes de circuito de falla de arco según el tipo de aplicación.
ICFA combinado
La combinación AFCI brinda protección contra fallas de arco tanto en paralelo como en serie. Los arcos paralelos ocurren de fase a fase, de fase a neutro y de fase a tierra. Los arcos en serie ocurren a lo largo del mismo conductor.
Son los disyuntores de falla de arco más utilizados en los tableros de distribución principales para proteger los circuitos derivados, incluidas las cargas conectadas al circuito derivado.
AFCI de doble función
Un AFCI de doble función es un dispositivo que brinda protección contra fallas de arco y de tierra. Tiene capacidades AFCI y GFCI. Por lo tanto, es el dispositivo de protección más confiable para uso doméstico. También es más económico y ocupa menos espacio que usar AFCI y GFCI individuales.
AFCI tipo ramal/alimentador
Un ICFA tipo ramal o alimentador es el disyuntor de falla de arco más antiguo que se usa al comienzo de un circuito ramal o alimentador de tablero de distribución. Solo protege contra fallas de arco paralelo en los circuitos derivados conectados, es decir, fase a fase, fase a neutro, fase a tierra.
Dichos AFCI ya no se usan y han sido reemplazados por combinaciones de AFCI.
Salida/receptáculo AFCI
Salida con circuito de protección AFCI. Brinda protección contra arcos eléctricos a electrodomésticos enchufados en la pared, cables de alimentación y cables.
AFCI portátil
Este es un dispositivo enchufable como un cable de extensión con un enchufe AFCI que se enchufa en un tomacorriente/receptáculo normal (sin protección AFCI). Un AFCI portátil protege cualquier electrodoméstico o carga conectada a él.
Fortalezas y debilidades de AFCI
ventaja
Estas son algunas de las ventajas de los disyuntores de falla de arco
- AFCI puede distinguir entre arcos normales y no deseados.
- Ayuda a prevenir daños y lesiones por incendios eléctricos.
- También proporciona protección contra sobrecorriente.
- Más eficiente que los disyuntores estándar.
- Los circuitos derivados se pueden proteger contra fallas de arco.
Contras
Estas son algunas de las desventajas de los interruptores automáticos de falla de arco:
- AFCI es más caro que los disyuntores tradicionales
- El primer arco no se puede detener.
- Tiene un diseño y una construcción más complejos.
Aplicación de AFCI
El 50% de los incendios eléctricos son causados por arcos. Por lo tanto, los disyuntores de falla de arco se utilizan para romper el circuito durante la formación de arco y evitar daños. NEC también requiere que todos los enchufes eléctricos instalados en dormitorios residenciales estén protegidos por AFCI. Esto incluye todos los enchufes eléctricos, incluidos baños, cocinas, etc.
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