Un interruptor de circuito de falla de arco ( AFCI ) también conocido como dispositivo de detección de falla de arco ( AFDD ) [1] es un interruptor de circuito que rompe el circuito cuando detecta los arcos eléctricos que son una firma de conexiones sueltas en el cableado doméstico. Las conexiones sueltas, que pueden desarrollarse con el tiempo, a veces pueden calentarse lo suficiente como para encender incendios domésticos. Un ICFA distingue selectivamente entre un arco inofensivo (incidental al funcionamiento normal de interruptores, enchufes y motores cepillados) y un arco potencialmente peligroso (que puede ocurrir, por ejemplo, en el cable de una lámpara que tiene un conductor roto).
Los disyuntores AFCI han sido requeridos para circuitos que alimentan tomas de corriente en dormitorios residenciales según los códigos eléctricos de Canadá y Estados Unidos desde principios del siglo XXI; el Código Eléctrico Nacional de EE. UU. les exige que protejan la mayoría de los enchufes residenciales desde 2014, [2] y el Código Eléctrico Canadiense lo ha hecho desde 2015. [3] En partes del mundo que usan 230 V, donde el voltaje más alto implica corrientes más bajas, específicamente Western Europa y Reino Unido, la adopción es más lenta y su uso es opcional, excepto en casos de alto riesgo.
En los EE. UU., Las fallas de arco son una de las principales causas de incendios eléctricos residenciales. [4] Cada año en los Estados Unidos, más de 40.000 incendios se atribuyen al cableado eléctrico doméstico. Estos incendios provocan más de 350 muertes y más de 1,400 heridos cada año. [5]
Los disyuntores convencionales solo responden a sobrecargas y cortocircuitos , por lo que no protegen contra condiciones de arco que producen corriente errática y, a menudo, reducida. Los ICFA son dispositivos diseñados para proteger contra incendios causados por fallas de arco en el cableado eléctrico de la casa. El circuito AFCI monitorea continuamente la corriente y discrimina entre condiciones de arco normales y no deseadas. Una vez detectado, el AFCI abre sus contactos internos, desenergizando así el circuito y reduciendo la posibilidad de que ocurra un incendio. [6]
Principio de operación
Los componentes electrónicos dentro de un disyuntor AFCI detectan corriente eléctrica alterna a frecuencias características, generalmente alrededor de 100 kHz, conocidas por estar asociadas con el arco eléctrico, que se mantienen durante más de unos pocos milisegundos. Un disyuntor AFCI combinado proporciona protección contra arcos paralelos (línea a neutro), arcos en serie (un segmento suelto, roto o de alta resistencia en una sola línea), arcos de tierra (de línea o neutro a tierra), protección contra sobrecargas y cortocircuitos. proteccion. El AFCI abrirá el circuito si se detecta un arco peligroso.
Cuando se instala como el primer tomacorriente en un circuito derivado, los receptáculos AFCI brindan protección de arco en serie para todo el circuito derivado. También brindan protección de arco paralelo para el circuito derivado que comienza en el receptáculo AFCI. A diferencia de los disyuntores AFCI, los receptáculos AFCI se pueden usar en cualquier sistema de cableado independientemente del panel.
Requisitos del código eléctrico
EE. UU. Y Canadá
A partir de la versión 1999 del Código Eléctrico Nacional en los Estados Unidos y la versión 2002 del Código Eléctrico Canadiense en Canadá, los códigos nacionales requieren ICFA en todos los circuitos que alimentan los tomacorrientes en los dormitorios de las unidades de vivienda. A partir del NEC de 2014, se requiere protección AFCI en todos los circuitos derivados que suministran enchufes o dispositivos instalados en las cocinas de las unidades de vivienda, junto con las adiciones de NEC de 2008 de salas familiares, comedores, salas de estar, salones, bibliotecas, salas de estar, dormitorios, soláriums, salas de recreación, closets, pasillos, áreas de lavandería y cuartos y áreas similares. También se requieren en las unidades de dormitorio. Este requisito se puede lograr mediante el uso de un interruptor de "tipo de combinación", un tipo específico de interruptor de circuito definido por UL 1699, en el panel de interruptores que proporciona protección combinada de falla de arco y sobrecorriente o mediante el uso de un receptáculo AFCI para modificaciones / extensiones. como receptáculos de repuesto o en nueva construcción, en la primera salida de la rama. No todas las jurisdicciones de EE. UU. Han adoptado los requisitos AFCI de NEC, por lo que es importante verificar los requisitos de los códigos locales.
El AFCI está diseñado para evitar incendios por arcos. Los disyuntores AFCI están diseñados para cumplir con una de las dos normas especificadas por UL 1699: tipo "rama" o tipo "combinación" (nota: el Código Eléctrico Canadiense utiliza una terminología diferente pero requisitos técnicos similares). Un AFCI de tipo rama se dispara con 75 amperios de corriente de arco desde el cable de línea hasta el cable neutro o de tierra. Un tipo de combinación agrega detección de arco en serie al rendimiento del tipo de rama. Los ICFA de tipo combinado se disparan con 5 amperios de arco en serie.
Los receptáculos AFCI son una solución alternativa a los interruptores AFCI. Estos receptáculos están diseñados para abordar los peligros asociados con ambos tipos de arcos eléctricos potencialmente peligrosos: paralelo y en serie. Los receptáculos AFCI ofrecen el beneficio de una prueba localizada y un reinicio con tales botones ubicados en la parte frontal del dispositivo. Esto puede ahorrarle un viaje al panel de interruptores, pero también puede alentar al usuario a restablecerlo sin investigar la falla subyacente, como presumiblemente sucedería si se notificara a alguien con acceso al panel eléctrico.
En 2002, el NEC eliminó la palabra "receptáculo", dejando "enchufes", con el efecto de que se agregaron al requisito luces y otros dispositivos conectados como ventiladores de techo dentro de los dormitorios. El código de 2005 dejó más claro que todos los enchufes deben estar protegidos a pesar de la discusión en el panel de elaboración del código sobre la exclusión del requisito de los detectores de humo en las habitaciones. Los "puntos de venta" según se define en el NEC incluyen receptáculos, artefactos de iluminación y detectores de humo, entre otras cosas. Básicamente, cualquier punto donde se use electricidad de CA para alimentar algo es un tomacorriente.
A partir de enero de 2008, sólo los ICFA de "tipo combinado" cumplen con el requisito de NEC. El NEC 2008 requiere la instalación de AFCI de tipo combinado en todos los circuitos residenciales de 15 y 20 amperios con la excepción de lavanderías, cocinas, baños, garajes y sótanos sin terminar, aunque muchos de estos requieren protección GFCI. El NEC 2014 agrega cocinas y lavanderías a la lista de habitaciones que requieren circuitos AFCI, así como cualquier dispositivo (como iluminación) que requiera protección. [7]
Reino Unido
En el Reino Unido, el Reglamento de cableado 18 ª edición (BS 7671: 2018) es la primera edición de hacer cualquier mención de los dispositivos falla de arco, e indican que se pueden instalar si el diseño tiene un riesgo inusualmente alto de fuego de las fallas de arco. Los anexos relacionados con las pruebas indican que cuando se instalan los AFDD, se debe verificar su correcto funcionamiento antes de su finalización, pero no se describe el método de prueba. Esto contrasta con los RCD donde se deben verificar varios tiempos de disparo a diferentes niveles de corriente de falla. [8]
Alemania
Las normas de cableado alemanas VDE 100, recomiendan AFDD para situaciones de alto riesgo y enumeran hogares de ancianos, centros comunitarios y jardines de infancia como ejemplos.
Limitaciones
Los ICFA están diseñados para proteger contra incendios causados por fallas de arco eléctrico. Si bien la sensibilidad de los AFCI ayuda en la detección de fallas de arco, estos interruptores también pueden indicar falsos positivos al identificar comportamientos normales del circuito como fallas de arco. Por ejemplo, los rayos proporcionan perfiles de voltaje y corriente que se asemejan a fallas de arco, y las aspiradoras y algunas impresoras láser disparan AFCI. Este disparo molesto reduce la eficacia general de los ICFA. Se están realizando investigaciones sobre los avances en esta área. [9]
También se sabe que los ICFA son sensibles (falsos disparos) a la presencia de energía de radiofrecuencia, especialmente dentro del llamado espectro de alta frecuencia (3-30 MHz), que incluye operaciones legítimas de banda ciudadana y radioafición. Las sensibilidades y la mitigación se conocen desde 2013. [10]
Los disyuntores AFCI incluyen un disyuntor estándar de tiempo inverso, pero no brindan protección específica contra conexiones incandescentes , también conocidas como conexiones de alta resistencia , voltajes de línea altos o voltajes de línea bajos.
Un ICFA no detecta un voltaje de línea alto debido a un neutro abierto en un circuito derivado de cables múltiples . Un circuito derivado de cables múltiples tiene ambos cables energizados de un servicio de fase dividida de 120-240 V. Si el neutro está roto, los dispositivos conectados desde un tramo de 120 V al neutro pueden experimentar un exceso de voltaje, hasta el doble de lo normal.
Los ICFA no detectan un voltaje de línea bajo. Un voltaje de línea bajo puede hacer que los relés electromecánicos se apaguen y enciendan repetidamente. Si la corriente fluye a través de los contactos de carga, provoca un arco a través de los contactos cuando se abren. El arco puede oxidar, picar y derretir los contactos. Este proceso puede aumentar la resistencia de contacto, sobrecalentar el relé y provocar incendios. Los interruptores de circuito de falla de energía están diseñados para evitar incendios por bajo voltaje en las cargas. [ cita requerida ]
Interferencia con la red de líneas eléctricas
Los ICFA pueden interferir con el funcionamiento de algunas tecnologías de comunicación por líneas eléctricas . [11]
Referencias
- ^ "¿Sabe que un dispositivo de detección de fallas de arco (AFDD) puede prevenir un incendio eléctrico?" . Schneider Electric.
- ↑ 2014 NEC (210,12)
- ^ C22.1-15 — Código eléctrico canadiense, Parte I: Norma de seguridad para instalaciones eléctricas (23ª ed.). Asociación Canadiense de Normas. 2015. Reglas 24–724 (f) y (g). ISBN 978-1-77139-718-6.
- ^ Lee, Douglas A .; Trotta, Andrew M .; King, William H. (agosto de 2000). "Nueva tecnología para prevenir incendios eléctricos residenciales: interruptores de circuito por falla de arco (ICFA)" (PDF) . Tecnología contra incendios . Editores académicos de Kluwer. 36 (3): 145-162. doi : 10.1023 / A: 1015410726786 . ISSN 0015-2684 . Consultado el 26 de febrero de 2013 .
- ^ Ault, Singh y Smith, "Estimaciones de pérdidas por incendio residencial de 1996", octubre de 1998, Comisión de seguridad de productos de consumo de Estados Unidos, Dirección de epidemiología y ciencias de la salud.
- ^ Fuente: "Hoja informativa del interruptor de circuito de falla de arco (AFCI)", consultada en http://www.cpsc.gov/CPSCPUB/PUBS/afcifac8.PDF. Archivado el 20 de julio de 2010en Wayback Machine , 22 de julio de 2010.
- ^ "¿Qué hay de NUEVO sobre ICFA en el NEC 2014?‹ Revista IAEI " . Iaeimagazine.org . Consultado el 28 de marzo de 2017 .
- ^ "El cableado del sitio web de IET es importante" .
- ^ Stephenson, James, Ph.D. " Eliminación de falsos positivos en la detección y ubicación de fallas sub 3ms en líneas AC / DC Archivado el 25 de septiembre de 2015 en la Wayback Machine " presentado en la Conferencia de Aeronavegabilidad y Sustentabilidad de 2011 el 19 de abril de 2011.
- ^ "ARRL ayuda al fabricante a resolver problemas de RFI del interruptor de circuito de falla de arco" . Arrl.org . 2013-11-19 . Consultado el 28 de marzo de 2017 .
- ^ "Un trabajo en progreso: Revisión del kit de inicio Belkin Gigabit Powerline HD" . SmallNetBuilder . Consultado el 28 de marzo de 2017 .
enlaces externos
- Resumen de Underwriters Labs sobre la norma UL 1699 sobre ICFA
- La Fundación Internacional de Seguridad Eléctrica sobre ICFA
- Sitio web educativo AFCI
- Hoja de datos de la CPSC AFCI
- AFCI: Soluciones tecnológicas emergentes para incendios resultantes de la formación de arcos eléctricos de IAEI News: The Magazine
- EFCI / OFCI sobre ciencia popular
- Ensayos de fallas de arco y escenarios de fallas de arco , Underwriters Laboratory . Se enumeran seis tipos de ICFA.