Los interruptores automáticos convencionales no ofrecen una protección fiable contra defectos de arco. Esto se debe a que no están diseñados para detectar arcos peligrosos repentinos. Garantizan la protección contra cortocircuitos y sobrecargas.
Incluso si se tiene cuidado de mantener los cables fuera de peligro y de usar solo tomas de corriente y adaptadores certificados, las condiciones para que se produzca un defecto de arco pueden estar ocultas. En todos los hogares el consumo de energía oscila entre periodos de consumo pico y consumo en espera. Tales patrones causan sobreesfuerzo en los cables y conexiones, desgastan el aislamiento y aflojan los cables. Como resultado, se crean puntos débiles en la instalación. Ahí es donde se producen los arcos eléctricos.
Y no hay forma de saberlo. Hasta que ya es demasiado tarde. A menos que se tenga un dispositivo de detección de defectos de arco.
¿Qué es un dispositivo de detección de defectos de arco?
Los dispositivos de detección de defectos de arco (AFDD) son dispositivos que protegen específicamente contra defectos de arco. Disparan automáticamente un circuito cuando detectan arcos eléctricos peligrosos.
Son dispositivos compactos y modulares que se instalan fácilmente en cuadros eléctricos junto con otros equipos de protección. Cada AFDD está diseñado para proteger un sistema eléctrico, detectando instantáneamente cualquier arco peligroso. Hay que instalar AFDD en los circuitos eléctricos más expuestos al riesgo, por ejemplo los circuitos finales que alimentan tomas de corriente.
Cómo se producen los defectos de arco
Antes de continuar, evitemos una posible confusión entre un arco eléctrico y un defecto de arco. El arco eléctrico ocurre cuando la energía liberada durante un cortocircuito viaja a través del aire, causando un peligroso estallido de luz y sonido. Esto tiene sus propias medidas de protección específicas. Por contra, un defecto de arco ocurre cuando se genera una corriente de arco eléctrico en un conductor dañado o en terminales, y la energía del arco es suficiente para incendiar el material circundante. Los defectos de arco son perversos, ya que las condiciones para su desarrollo pueden pasar desapercibidas durante un tiempo.
La primera causa posible de un arco eléctrico es cuando una tensión es lo suficientemente elevada como para crear una descarga de corriente a través del entrehierro entre dos electrodos – como la separación que existe entre una fase y un conductor neutro – degenerando en un arco irreversible. Lo que a menudo provoca un daño en el aislamiento del cable.
Otra situación de defecto de arco que a menudo se encuentra en interruptores y enchufes dañados es debido a un mal conexionado. Típicamente, los bordes ásperos u otras irregularidades significan que el contacto se produce solo en una parte muy pequeña de las superficies, a través de las cuales pasa toda la corriente. Esto provoca un calentamiento elevado, el metal se funde y luego se forma un arco de vapores metálicos.
En cualquier lugar donde un cable esté dañado o una conexión esté floja, existe el riesgo potencial de un «arco en serie» entre dos partes del mismo cable. Esto sucede cuando se desarrolla un punto caliente localizado que comienza a carbonizar los materiales aislantes adyacentes. Este carbón es conductor, permitiendo que la corriente fluya a través de él mediante arcos eléctricos. Los arcos amplifican la carbonización, causando una reacción en cadena que eventualmente provoca un incendio espontáneo.
En el caso de dos conductores activos, se puede formar un «arco paralelo» si el aislamiento se ha dañado entre los dos. La corriente suele ser demasiado débil para ser detectada como un cortocircuito por un interruptor automático, y un interruptor diferencial no la detectará a menos que la corriente vaya a tierra. Resumiendo, las corrientes de fuga generan arcos que convierten el aislamiento en carbón, y se produce una reacción en cadena hasta que el carbón se enciende mediante un arco para crear una llama.
¿Pueden los dispositivos de detección de defectos de arco distinguir entre arcos peligrosos y arcos de trabajo?
Sí. Los dispositivos de detección de defectos de arco son extremadamente sensibles y están diseñados para detectar y responder solo a arcos potencialmente peligrosos. Utilizan un algoritmo especial para distinguir entre arcos peligrosos y arcos de trabajo, es decir, las chispas inofensivas que se ven al presionar un interruptor o desconectar un enchufe.
Esto es importante ya que unos AFDD demasiado sensibles podrían ser propensos a disparos intempestivos e interrumpir un circuito cuando detectan el más mínimo arco inofensivo.
¿Cómo funcionan los interruptores automáticos de detección de defectos de arco?
Los AFDD supervisan y analizan constantemente patrones en las formas de onda de intensidad y tensión. Están atentos a los patrones de forma de onda aleatorios, no predecibles pero persistentes y que denotan un arco potencialmente peligroso.
Cuando detecta un patrón de onda potencialmente peligroso, se dispara y aísla así el circuito defectuoso. Un AFDD puede funcionar junto con un interruptor automático o interruptor automático diferencial. También puede incorporar su propia función de corte.
Los AFDD reaccionan muy rápido ante el más mínimo cambio en los patrones de onda. La velocidad es esencial, ya que un arco eléctrico puede degradarse en un instante (literalmente), encendiendo cualquier material inflamable cercano y provocando un incendio.
¿Por qué los AFDD no son un requisito estándar?
Lo son, pero no en todas partes. Se han utilizado durante mucho tiempo en la industria de la aviación, por ejemplo. Sin embargo, solo recientemente se ha empezado a considerar como equipo de seguridad en hogares y edificios.
Varios países han incluido los dispositivos de detección de defecto de arco como parte de sus normas nacionales de instalación. Dos de ellos son Estados Unidos y Canadá, donde los AFDD se conocen como interruptores de circuito de defectos de arco (AFCI). Los dispositivos mismos deben cumplir con las normas de producto AFDD, mientras que las normas de instalación rigen su colocación e instalación.
Para obtener más información sobre este tema, consulte el documento técnico «Cómo los dispositivos de detección de defecto de arco minimizan las amenazas de incendio eléctrico«. Asegúrese también de descubrir la gama completa de soluciones AFDD de Schneider Electric.
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