Un interruptor de circuito por falla de arco ( AFCI ) o dispositivo de detección de falla de arco ( AFDD ) [1] es un disyuntor que interrumpe el circuito cuando detecta los arcos eléctricos que son una señal de conexiones sueltas en el cableado doméstico. Las conexiones sueltas, que pueden desarrollarse con el tiempo, a veces pueden calentarse lo suficiente como para provocar incendios en la casa. Un AFCI distingue selectivamente entre un arco inofensivo (incidental al funcionamiento normal de interruptores, enchufes y motores con escobillas) y un arco potencialmente peligroso (que puede ocurrir, por ejemplo, en un cable de lámpara que tiene un conductor roto).
En Canadá y Estados Unidos , los códigos eléctricos exigen el uso de disyuntores AFCI para circuitos que alimentan tomas de corriente en habitaciones residenciales desde principios del siglo XXI; el Código Eléctrico Nacional de EE. UU. los exige para proteger la mayoría de las tomas de corriente residenciales desde 2014, [2] y el Código Eléctrico Canadiense desde 2015. [3]
En las regiones que utilizan 230 V, la combinación de mayor voltaje y menor corriente de carga hace que se requieran diferentes condiciones para iniciar un arco eléctrico que no se queme ni se despeje ni se suelde hasta formar un cortocircuito después de un corto tiempo, y hay diferentes características del arco una vez que se activa. Debido a esto, en Europa occidental (donde en muchos países el suministro doméstico puede ser de 400 V trifásico) y el Reino Unido (donde a nivel doméstico es común un suministro monofásico de 230 V), la adopción es más lenta y su uso es opcional, siendo obligatorio solo en ubicaciones de alto riesgo específicas. Las regulaciones australianas y neozelandesas - Wiring Rules (AS NZS 3000:2018) no requieren la instalación de AFDD en Australia. Sin embargo, en Nueva Zelanda todos los subcircuitos finales con valores nominales de hasta 20 A requerirán protección mediante un AFDD si suministran energía a ubicaciones con un riesgo de incendio significativo, ubicaciones que contienen elementos irreemplazables, ciertos edificios históricos y tomas de corriente en dormitorios escolares. [4] La mayoría de las tomas de corriente en estos países están en circuitos con valores nominales de 20 A o menos.
En los EE. UU., se dice que los arcos eléctricos son una de las principales causas de incendios eléctricos residenciales. [5] Cada año, en los Estados Unidos, se atribuyen más de 40 000 incendios al cableado eléctrico doméstico. Estos incendios provocan más de 350 muertes y más de 1400 lesiones cada año. [6]
Los disyuntores convencionales responden únicamente a sobrecargas y cortocircuitos , por lo que no protegen contra condiciones de arcos eléctricos que producen corrientes erráticas y, a menudo, reducidas. Los AFCI son dispositivos diseñados para proteger contra incendios provocados por fallas de arcos eléctricos en el cableado eléctrico del hogar. El circuito AFCI monitorea continuamente la corriente y discrimina entre condiciones de arcos eléctricos normales y no deseadas. Una vez detectados, el AFCI abre sus contactos internos, desenergizando así el circuito y reduciendo la posibilidad de que se produzca un incendio. [7]
Los componentes electrónicos del interior de un disyuntor AFCI detectan la corriente eléctrica alterna a frecuencias características, generalmente alrededor de 100 kHz, que se sabe que están asociadas con la formación de arcos eléctricos, que se mantienen durante más de unos pocos milisegundos. Un disyuntor AFCI combinado proporciona protección contra arcos eléctricos en paralelo (de línea a neutro), arcos eléctricos en serie (un segmento suelto, roto o de alta resistencia en una sola línea), arcos eléctricos a tierra (de línea o neutro a tierra), sobrecarga y cortocircuito. El AFCI abrirá el circuito si se detecta un arco eléctrico peligroso.
Cuando se instalan como la primera salida de un circuito derivado, los receptáculos AFCI brindan protección contra arcos en serie para todo el circuito derivado. También brindan protección contra arcos en paralelo para el circuito derivado a partir del receptáculo AFCI. A diferencia de los disyuntores AFCI, los receptáculos AFCI se pueden usar en cualquier sistema de cableado, independientemente del panel.
A partir de la versión de 1999 del Código Eléctrico Nacional de los Estados Unidos y la versión de 2002 del Código Eléctrico Canadiense de Canadá, los códigos nacionales exigen la instalación de AFCI en todos los circuitos que alimentan tomas de corriente en los dormitorios de las unidades de vivienda. A partir del NEC de 2014, se exige la protección con AFCI en todos los circuitos derivados que alimentan tomas de corriente o dispositivos instalados en las cocinas de las unidades de vivienda, junto con las incorporaciones del NEC de 2008 de salas familiares, comedores, salas de estar, salones, bibliotecas, estudios, dormitorios, soláriums, salas de recreación, armarios, pasillos, áreas de lavandería y habitaciones y áreas similares. También son obligatorias en las unidades de dormitorio. Este requisito se puede cumplir utilizando un disyuntor de "tipo combinado" (un tipo específico de disyuntor definido por UL 1699) en el panel de disyuntores que proporciona protección combinada contra fallas de arco y sobrecorriente , o utilizando un receptáculo AFCI para modificaciones/extensiones, como receptáculos de reemplazo o en construcciones nuevas, en la primera salida de la derivación. No todas las jurisdicciones de EE. UU. han adoptado los requisitos AFCI del NEC, por lo que es importante consultar los requisitos del código local.
El AFCI está diseñado para evitar incendios por arcos eléctricos. Los disyuntores AFCI están diseñados para cumplir con una de las dos normas especificadas por UL 1699: tipo "derivado" o tipo "combinado" (nota: el Código Eléctrico Canadiense utiliza una terminología diferente pero requisitos técnicos similares). Un AFCI de tipo derivado se activa con 75 amperios de corriente de arco desde el cable de línea hasta el cable neutro o de tierra. Un tipo combinado agrega detección de arcos en serie al rendimiento del tipo derivado. Los AFCI de tipo combinado se activan con 5 amperios de arco en serie.
Los receptáculos AFCI son una solución alternativa a los disyuntores AFCI. Estos receptáculos están diseñados para abordar los peligros asociados con ambos tipos de arcos eléctricos potencialmente peligrosos: paralelos y en serie. Los receptáculos AFCI ofrecen el beneficio de una prueba y reinicio localizados con dichos botones ubicados en la parte frontal del dispositivo. Esto puede ahorrar un viaje al panel de disyuntores, pero también puede alentar a un simple reinicio por parte de un usuario 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" y dejó la palabra "tomacorrientes", con el efecto de que las luces y otros dispositivos conectados por cable, como los ventiladores de techo en los dormitorios, se agregaron al requisito. El código de 2005 dejó más claro que todos los tomacorrientes deben estar protegidos a pesar de la discusión en el panel de elaboración del código sobre la exclusión de los detectores de humo de los dormitorios del requisito. "Tomacorrientes", según se define en el NEC, incluye receptáculos, artefactos de iluminación y alarmas de humo, entre otras cosas. Básicamente, cualquier punto donde se utiliza electricidad de CA para alimentar algo es un tomacorriente.
A partir de enero de 2008, solo los AFCI de "tipo combinado" cumplen con el requisito del NEC. El NEC de 2008 exige la instalación de AFCI de tipo combinado en todos los circuitos residenciales de 15 y 20 amperios, con excepción de lavanderías, cocinas, baños, garajes y sótanos sin terminar, aunque muchos de estos requieren protección GFCI . El NEC de 2014 agrega cocinas y lavanderías a la lista de habitaciones que requieren circuitos AFCI, así como cualquier dispositivo (como iluminación) que requiera protección. [8]
A partir de enero de 2023, hay un total de 6 medios de protección contemplados en el artículo 210.12(A). Entre ellos se incluyen los siguientes:
1. Un AFCI de tipo combinado listado que es el método principal utilizado para cumplir estos requisitos.
2. Un AFCI de tipo ramal/alimentador listado que se instala en el origen del circuito derivado y funciona en combinación con el AFCI de tipo circuito derivado de salida listado (OBC AFCI) instalado en la primera caja de salida que también debe estar marcada como la primera caja de salida del circuito derivado.
3. Esta opción incluye un "Disyuntor de protección de arco suplementario" listado, que no existe. No existe un estándar para este dispositivo y, por lo tanto, no es una opción que se pueda utilizar.
4. Esta opción tiene un solo fabricante que tiene una solución en el mercado. Esta opción incluye un disyuntor AFCI de tipo circuito derivado de tomacorrientes homologado que se instala en el circuito derivado en la primera toma en combinación con un dispositivo de protección contra sobrecorriente de circuito derivado homologado cuando se cumplen las siguientes 4 condiciones: a. El circuito "Home Run" debe ser continuo desde el dispositivo de protección contra sobrecorriente del circuito derivado hasta el AFCI de OBC. b. La longitud máxima para un conductor de 14 AWG es de 50 pies y la longitud máxima para un conductor de 12 AWG es de 70 pies. c. La primera caja de tomacorrientes debe estar marcada como tal. d. El disyuntor y el AFCI de OBC deben estar homologados para cumplir con los requisitos de un AFCI de tipo combinación de sistemas.
Las opciones 5 y 6 son las mismas opciones que hemos visto en esta sección en el pasado, pero incluidas como texto positivo en lugar de ser una excepción.
Estas opciones son necesarias para las siguientes áreas en las unidades de vivienda:
(1) Cocinas
(2) Habitaciones familiares
(3) Comedores
(4) Salas de estar
(5) Salones
(6) Bibliotecas
(7) Guaridas
(8) Dormitorios
(9) Soláriums
(10) Salas de recreación
(11) Armarios
(12) Pasillos
(13) Áreas de lavandería
(14) Áreas similares
En el Reino Unido, la 18.ª edición de la Normativa de cableado (BS 7671:2018) es la primera edición que menciona los dispositivos de protección contra arcos eléctricos e indica que pueden instalarse si el diseño presenta un riesgo inusualmente alto de incendio por arcos eléctricos. Los anexos relacionados con las pruebas indican que, cuando se instalan los dispositivos de protección contra arcos eléctricos, se debe verificar su correcto funcionamiento antes de su instalación, pero no se describe el método de prueba. Esto contrasta con los RCD, en los que se deben verificar varios tiempos de disparo a diferentes niveles de corriente de falla. [9]
Las normas de cableado alemanas VDE 0100 recomiendan los AFDD para situaciones de alto riesgo y dan como ejemplos habitaciones con dormitorios, habitaciones o lugares con un riesgo particular de incendio, habitaciones o lugares hechos de componentes de construcción con materiales de construcción combustibles, si estos tienen una resistencia al fuego menor que los ignífugos (< F30), y habitaciones o lugares con peligros para bienes irreemplazables. [10]
Las normas de Australia y Nueva Zelanda (AS NZS 3000:2018) no exigen la instalación de AFDD en Australia. Sin embargo, en Nueva Zelanda todos los subcircuitos finales con valores nominales de hasta 20 A requerirán protección mediante AFDD si suministran energía a lugares con un riesgo de incendio significativo, lugares que contienen elementos irreemplazables, ciertos edificios históricos y tomas de corriente en dormitorios escolares.[4] La mayoría de los circuitos eléctricos en estos países se incluyen en esta cláusula, ya que las tomas de corriente comunes son de 10 A y 15 A. Las normas australianas se utilizan en Argentina, Fiji, Tonga, Islas Salomón y Papúa Nueva Guinea.
Los AFCI están diseñados para proteger contra incendios provocados por fallas de arco eléctrico. Si bien la sensibilidad de los AFCI ayuda a detectar fallas de arco, estos disyuntores 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 hacen que los AFCI se disparen. Esta activación molesta reduce la efectividad general de los AFCI. Se están realizando investigaciones para lograr avances en esta área. [11]
También se sabe que los AFCI son sensibles (falsa activación) a la presencia de energía de radiofrecuencia, especialmente dentro del llamado espectro de alta frecuencia (HF) (3–30 MHz), que incluye la radiodifusión legítima de onda corta , las comunicaciones aéreas y marítimas sobre el horizonte, la radioafición y las operaciones de radio de banda ciudadana . Las sensibilidades y la mitigación se conocen desde 2013. [12]
Los disyuntores AFCI incluyen un disyuntor de tiempo inverso estándar, pero no brindan protección específica contra conexiones "brillantes" (también conocidas como conexiones de alta resistencia ), voltajes de línea altos o voltajes de línea bajos.
Un AFCI no detecta el alto voltaje de línea causado por un neutro abierto en un circuito derivado de varios cables . Un circuito derivado de varios cables utiliza ambos cables energizados de un servicio de fase dividida de 120 a 240 V. Si el neutro está roto a lo largo de la ruta de retorno al panel del disyuntor, los dispositivos conectados desde una rama de 120 V al neutro pueden experimentar un exceso de voltaje, hasta el doble de lo normal.
Los AFCI no detectan el bajo voltaje de línea. El bajo voltaje de línea puede hacer que los relés electromecánicos se apaguen y enciendan repetidamente o "vibren". Si la corriente fluye a través de los contactos de carga, se produce un arco eléctrico a través de los contactos cuando se abren. El arco eléctrico puede oxidar, picar y fundir los contactos. Este proceso puede aumentar la resistencia de los contactos, sobrecalentar el relé y provocar incendios. Los interruptores de circuito por falla de energía están diseñados para evitar incendios debido al bajo voltaje en las cargas. [ cita requerida ]
Los AFCI pueden interferir con el funcionamiento de algunas tecnologías de comunicación por líneas eléctricas . [13]