Que es un tomacorriente GFCI, como funciona, para que sirve, como se instala, tipos etc.

Un tomacorriente o receptáculo GFCI (Interruptor de circuito por falla a tierra, siglas traducidas del ingles) es un dispositivo que abre un circuito eléctrico cuando detecta que la corriente fluye a lo largo de un camino no deseado diferente al equipo que alimenta, por ejemplo a través del agua o de una persona hacia tierra.

En este articulo mostrare que es un tomacorriente o receptáculo eléctrico GFCI, como es su funcionamiento, para que sirve, si los puedo conectar con otros receptáculos, la  diferencia con un receptáculo AGFCI, contra que no protege, donde se debe instalar, como instalarlo y que tipos existen.


⚡¿Que es un tomacorriente o receptaculo GFCI?

Un dispositivo GFCI, es un tomacorriente o receptaculo que nos protege de recibir descargas eléctricas por fallas en los dispositivos eléctricos que usamos en nuestro hogar.

Es un dispositivo de protección diseñado específicamente para abrir el circuito cada vez que hay un desequilibrio entre la corriente entrante y saliente. El tomacorriente GFCI protege el cableado eléctrico y los receptáculos del sobrecalentamiento y posibles incendios, minimizando en gran medida el riesgo de lesiones por choque y quemaduras fatales. También detecta fallas a tierra e interrumpe el flujo de corriente, pero no debe usarse para reemplazar un fusible o breaker, ya que no ofrece protección contra cortocircuitos y sobrecargas.

Este tomacorriente es diferente de uno convencional. En el caso de una falla a tierra, el GFCI se disparará y rápidamente detendrá el flujo de electricidad.

Un interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI) puede ayudar a prevenir la electrocución. Si el cuerpo de una persona comienza a recibir un choque, el GFCI detecta esto y corta la energía antes de que pueda lastimarse.

Se utiliza para reducir el riesgo de descarga eléctrica, que puede causar que el corazón deje de funcionar normalmente o causar quemaduras, caso que se presenta cuando tenemos un electrodoméstico defectuoso el cual produce una falla a tierra. También pueden prevenir algunos incendios, como cuando un cable toca un tubo metálico o la carcasa metálica de un equipo.


☝Como funciona un tomacorriente GFCI

Un interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI) controla el equilibrio de corriente entre el conductor de fase «linea viva» y el conductor Neutro.

Tan pronto como la corriente que fluye a través de la fase «linea viva» está en el rango de 4 a 6 miliamperios por encima de la corriente que circula por el retorno «Neutro», el GFCI detectara el desequilibrio y automáticamente abrirá el circuito.

Esa es una especificación clave, porque alrededor de los 10 miliamperios, los músculos humanos se «contraen» por sobrecarga eléctrica, lo que significa que no puede soltar un objeto que esta causando el problema; solo dos segundos a ese nivel de corriente pueden causar la muerte.

El desequilibrio indica que parte de la corriente que fluye en el circuito está siendo desviada a una trayectoria distinta de la que en condiciones normales debería tener.

Si el otro camino es a través de un cuerpo humano, tal como se ilustra en la Figura 1 y Figura 2, el resultado podría ser fatal. Las figuras 1 y 2 muestran el principio básico de funcionamiento para un interruptor de circuito por falla a tierra.

Como se informo anteriormente un GFCI está diseñado específicamente para proteger a las personas contra fallas eléctricas de un sistema, y monitorea el desequilibrio de corriente entre el conductor sin conexión a tierra (Fase) y el neutro de un circuito determinado. No deje que el nombre lo confunda: estos dispositivos operarán en un circuito que no tiene un conductor de tierra para el equipo.

Con excepción de pequeñas cantidades de corrientes de fuga, la corriente que retorna a la fuente de alimentación en un circuito típico de 2 hilos será igual a la corriente que sale de la fuente de alimentación. Si la diferencia entre la corriente que sale y vuelve a través del transformador de corriente del GFCI excede los 5 mA, la circuitería de estado sólido abrirá los contactos de conmutación y desactivara el circuito.

como funciona un gFCI
Imagen extractada y editada de Mike Holts 2002

Sin embargo, un GFCI no le da una licencia para ser descuidado. Se pueden producir descargas eléctricas severas o la muerte si toca los conductores energizados y neutros en un circuito protegido por GFCI, esto es debido a que el transformador de corriente dentro del dispositivo de protección no detectará un desequilibrio entre la corriente de salida y la de retorno y los contactos de conmutación permaneceran cerrados.

Además, los dispositivos de protección GFCI fallan a veces, dejando los contactos de conmutación cerrados y permitiendo que el dispositivo continúe suministrando energía sin protección. Según un estudio de 1999 de la Sociedad Estadounidense de Inspectores de Viviendas, el 21% de los interruptores automáticos GFCI y el 19% de los receptáculos GFCI inspeccionados no proporcionaron protección, dejando el circuito energizado desprotegido. En la mayoría de los casos, se daño las protecciones de sobrevoltaje transitorio interno (varistores de óxido de metal) que protegen el circuito de detección GFCI. Esta fue la principal causa de fallas de los dispositivos de protección. En áreas de alta actividad de rayos, como el sudoeste de Florida, ¡la tasa de fallas para interruptores automáticos y receptáculos GFCI fue de más del 50%!

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Los GFCI también fallarán si los conecta incorrectamente. Lo más importante que debe recordar al cablearlos es conectar el cable que se origina en el interruptor al lado de la línea del GFCI y el cable que se conecta aguas abajo al lado de la carga del dispositivo. Los terminales GFCI están claramente marcados como «Línea» y «Carga». Como una mejora de seguridad adicional, un fabricante comercializa un receptáculo de 15 A, 125 V con una función de inversión de carga de línea que evita que el GFCI se restablezca si el instalador invierte erróneamente las conexiones de carga y línea.

1. Funcionamiento en condiciones normales

Ninguna corriente es inducida en la bobina debido a que ambos cables están llevando la misma cantidad de corriente. El interruptor de circuito por falla a tierra no se dispara y el circuito continua funcionando. Ver Figura 1

como es el funcionamiento normal de un GFCI
Figura 1

2. Funcionamiento en condiciones de protección

Una pequeña cantidad de corriente es inducida en la bobina debido a el desequilibrio de corriente entre los conductores «fase» y » neutro».

Esta diferencia de corriente se amplifica de manera suficiente para que los interruptores de falla de tierra (GFCI) puedan disparar el circuito antes de que la persona que toca el aparato defectuoso pueda sufrir lesiones. Ver Figura 2.

Actualmente los valores de más de 6 miliamperios son considerados peligrosos, por ello los interruptores de circuito de falla a tierra (GFCI) deben operar cuando la corriente de desequilibrio sea superior a 6 miliamperios.

como es el funcionamiento en proteccion de un GFCI
Figura 2.

🔌¿Donde se debe instalar los tomacorrientes GFCI según la NEC?

Se debe proporcionar protección GFCI en cualquier lugar donde haya un tomacorriente o receptáculo instalado en un área sujeta a humedad, ya que la presencia de humedad aumenta en gran medida el peligro de choque eléctrico accidental.

El Código Eléctrico Nacional (NEC) especifica muchas de esas áreas en las unidades de vivienda residencial, tales como: baños; Garajes; todos los receptáculos exteriores; Espacios debajo de las casas; Sótanos sin terminar; Cocinas; lavandería, áreas de fregadero de barra húmeda; y casas de botes.

areas donde se debe instalar GFCI

Las autoridades locales de construcción pueden tener requisitos adicionales. La lista de áreas que requieren protección GFCI ha aumentado con cada revisión de código. Inicialmente, solo se requerían alrededor de las áreas de la piscina en los años 70. Ahora parecen ser necesarios en casi todas partes. Debe preguntar a su autoridad de construcción local sobre los últimos requisitos.

💡 ¿Contra que no protege el Tomacorriente tipo GFCI?

Un GFCI no protege contra sobrecargas del circuito, cortocircuitos o choques eléctricos. Por ejemplo, usted todavía puede recibir una descarga si toca cables pelados mientras está de pie en una superficie no conductora, tal como un suelo de madera .

Esto quiere decir que el tomacorriente GFCI no lo protegerá de los riesgos de contacto con la línea (es decir, una persona que tenga dos cables «energizados», un cable energizado en una mano y el neutro en la otra, o que esté en contacto con una línea eléctrica aérea puede resultar electrocutado, debido  a que le GFCI no lo protegera ). Sin embargo, protege contra la forma más común de riesgo de descarga eléctrica, la falla a tierra. También protege contra incendios, sobrecalentamiento y destrucción del aislamiento de cables.

🔥¿Puedo conectar un toma normal de un GFCI y este quedaría protegido?.

Conectar tomacorrientes despues o debajo gfci

La respuesta es si, como podemos ver en la anterior figura se puede conectar de un GFCI varios tomacorrientes normales, la cantidad dependerá del tipo de GFCI.

conectando GFCI y tomas normales

Comúnmente se recomienda no mas de 5 tomacorrientes normales conectados aguas abajo de un gfci, sin embargo la limitación siempre estará en el catalogo del tomacorriente y la cantidad de corriente que puede conducir, comúnmente esta entre 15 o 20A.

¿Como se chequea o prueba un GFCI?

Las salidas electricas GFCI siempre se desgastan, por lo que debe probarlos aproximadamente una vez al mes. Para probar el tomacorriente, presione el botón Restablecer y luego conecte una luz nocturna simple u otro dispositivo eléctrico. El dispositivo debería encenderse. Luego presione el botón Prueba. Si el GFCI está funcionando, la energía se cortará inmediatamente. Presione Restablecer nuevamente y su dispositivo debería volver a encenderse. Si es así, el tomacorriente está funcionando como debería.

como probar o chequear un gfci

Si la luz no se apaga cuando presiona Prueba, tiene un problema. El GFCI puede estar instalado incorrectamente o no funciona correctamente, y no lo protegerá. Deberá reemplazarlo o llamar a un electricista profesional para obtener ayuda.

Un GFCI podría durar 10 años. Tenga en cuenta que las unidades más antiguas cuando fallan se quedan «cerradas», lo que significa que aún conducirán electricidad, obviamente una situación peligrosa que anula todo el propósito de los GFCI.

Afortunadamente, los estilos más nuevos fallan y se quedan «abiertos», lo que significa que ya no funcionarán, pero tampoco serán un peligro para la salud. De cualquier manera, pruebe estos dispositivos regularmente y tendrá más tranquilidad en el baño familiar, la cocina, los exteriores etc.

👌Pasos para instalar o reemplazar un tomacorriente GFCI

Antes de comenzar, la persona que realiza este procedimiento deberá ser un electricista competente. Lo primero es ubicar el breaker, protección, disyuntor o fusible en el tablero que controla el tomacorriente que planea reemplazar o instalar y apague el circuito.

Enchufe una lámpara, radio o el probador de GFCI en el tomacorriente para probar que no hay energía y asegurarse de que esté desenergizado. Luego desatornille y saque el tomacorriente viejo si es el caso e identifique la cantidad de cables en la caja.

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Revise que la caja sea lo suficientemente grande para instalar el tomacorriente GFCI, debido a que este es un poco mas grande que los normales. Si la caja existente es lo suficientemente grande, siga los siguientes pasos:

Retire la salida (Si aplica)

Apague la alimentación en el panel del circuito principal y retire la tomacorriente anterior. Desconecte los cables del tomacorriente existente, si es el caso. Es importante saber la diferencia entre la línea y la carga de GFCI. La carga es donde se conectara un tomacorriente normal para que quede protegido por GFCI y la linea es la conexión de la fuente que viene desde el panel eléctrico.

Pele los cables

Pele el aislamiento de los cables para exponer el cobre lo suficiente tal como se muestra en el medidor de pelado ubicado en la parte posterior del tomacorriente GFCI. Conecte los cables «caliente» o fase y neutro que proporcionan energía a los terminales de «línea» del tomacorriente GFCI. El terminal para el cable neutro se marcará «blanco» o «neutro», la fase comúnmente es de otro color que no sea verde o amarillo verde, debido a que estos colores se usan comúnmente para tierra.

Conectar otras salidas eléctricas normales para que queden protegidas con GFCI

Retire la cinta que cubre las terminales de «carga» y conecte los cables que conducen a otra salida o salidas a estas terminales. Nuevamente, se marcará el terminal neutro blanco y fase sera el otro color, que no sea verde porque esta es la tierra. Doble los cables nuevamente dentro de la caja y atornille el receptáculo GFCI y ponga placa de cubierta.

Etiquetar los GFCI

Pegue la etiqueta de «salida protegida por GFCI» a las salidas aguas normales abajo del GFCI. Pruebe la salida aguas abajo conectando el probador GFCI y/o presionando el botón de prueba e el mismo GFCI. Las luces del probador deberían apagarse. Presione el botón de reinicio en el GFCI para volver a energizar las salidas.

⭐Beneficios de instalar un tomacorriente GFCI

Además de la tranquilidad de saber que usted y su familia están protegidos contra las electrocuciones, la instalación de tomacorrientes GFCI lo ayudará a:

Prevenir Choques

Las descargas eléctricas y la electrocución son los principales riesgos a los que puede estar expuesto a través de dispositivos eléctricos en su hogar. Esto se convierte en una preocupación mayor si tienes niños que pueden tocar los electrodomésticos sin saberlo y recibir una descarga.

Un tomacorriente GFCI ayuda a prevenir descargas eléctricas y electrocuciones, ya que tiene un sensor incorporado que monitorea el flujo de entrada y salida de electricidad de cualquier aparato. Si un cable con corriente dentro del electrodoméstico entra en contacto con la superficie metálica del electrodoméstico, recibirá una descarga eléctrica al tocarlo. Sin embargo, si conecta el electrodoméstico a la toma de corriente GFCI, notará si hay algún cambio en el flujo eléctrico que puede ocurrir debido a un cable suelto e instantáneamente apagará la energía. Serán más costos para sus bolsillos en comparación con las salidas eléctricas regulares, pero salvara su vida.

Evitar incendios eléctricos fatales

Una de las funciones principales de un tomacorriente GFCI es detectar las fallas a tierra, que ocurren cuando el flujo de corriente eléctrica abandona un circuito.  Cuando instala tomacorrientes GFCI, está evitando efectivamente que se produzcan incendios eléctricos. Podría argumentar que los fusibles o protecciones eléctricas también brindan protección básica contra incendios eléctricos, sin embargo, cuando los combina con tomas de corriente GFCI, las posibilidades de que los incendios eléctricos exploten y lo perjudiquen a usted y a sus seres queridos casi se reducirán a cero.

Evitar daños a los electrodomésticos

Existe una buena posibilidad de que el aislamiento de un aparato se rompa con el tiempo. Parte de la corriente eléctrica comienza a filtrarse a través de estas grietas hacia los electrodomésticos y otros artículos electrónicos. Si el cuerpo externo del aparato no es de metal, no recibirá una descarga, pero la fuga constante de corriente dañará el equipo a largo plazo.

Si tiene un cuerpo de metal, también experimentará descargas eléctricas. Sin embargo, cuando tenga un electrodoméstico conectado al tomacorriente GFCI, puede dejar de preocuparse de que sus electrodomésticos se dañen debido a la fuga de corriente. El circuito GFCI detectará la fuga y cerrará el circuito, evitando que las fugas eléctricas dañen equipos y electrodomésticos costosos.

🤷‍♂️¿Por qué se dispara un GFCI y qué hacer cuando se dispara?

Si el tomacorriente GFCI se dispara con frecuencia, probablemente necesite más investigación por parte de un electricista certificado, ya que podría ser el resultado de un aislamiento desgastado en el equipo conectado, polvo acumulado, un equipo muy antiguo o cableado deteriorado.

El interruptor de circuito de falla a tierra está diseñado esencialmente para evitar fallas a tierra al interrumpir inmediatamente el flujo de corriente desde la entrada.

Esta es la razón por la cual las pruebas periódicas son muy importantes para garantizar que la salida GFCI funcione en todo momento.

Una vez se dispare, lo que se debe hacer es probar su funcionamiento. Presione el botón de prueba del dispositivo de protección para asegurarse de que apaga la energía de la carga conectada. Debe hacer esto cada vez que instale uno, pero también antes de utilizarlo. ¡No suponga que un dispositivo de protección GFCI está operativo a menos que lo pruebe adecuadamente!.

En caso de que al presionar el botón de prueba el dispositivo no se apague o simplemente no funcione, debe revisar el gfci, también puede usar el botón «reset» para volver a «ceros» el GFCI. Si al conectar el equipo se dispara el GFCI, debe revisar el equipo.

👉¿Porque es obligatorio usar en algunos lugares húmedos los GFCI segun la NEC?

La razón principal es evitar la electrocucion de las personas, debido a que cada año, cientos de personas mueren por accidentes eléctricos o electrocuciones, que son muertes causadas por una descarga eléctrica.

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Antes de la adopción generalizada de los tomacorrientes GFCI (interruptor de circuito de falla a tierra), alrededor de 800 personas morían anualmente en los Estados Unidos. Ahora, gracias en gran medida a la proliferación de tecnologías GFCI y las exigencias de la norma NFPA70/NEC, particularmente en áreas cercanas al agua, como lavabos de baño o en lugares expuestos a lluvia o agua estancada, ese número se ha reducido a alrededor de 200 muertes por año.

🎯¿Como identificar un tomacorriente GFCI?

como es un gfciSi un tomacorriente es GFCI usted verá un botón de Prueba y restablecimiento «Reset» (y tal vez una luz indicadora) integrada en el tomacorriente.

 

Cuando ve una salida normal eléctrica de 120 voltios, esta tiene dos ranuras verticales u horizontales y enfrente de las dos se puede ver un orificio redondo centrado.

La ranura izquierda o de arriba es ligeramente más grande que la derecha o abajo. La ranura izquierda se llama «neutro», la ranura derecha se llama fase o «polo energizado» y el agujero redondo se llama «tierra».

👍¿Cual es la diferencia entre un GFCI y un breaker o disyuntor termomagnetico?

En resumen, existen tomas de corriente GFCI para proteger a las personas de una descarga eléctrica: es completamente diferente de un breaker doméstico.

La idea detrás de un breaker es que este protege una estructura de un incendio eléctrico. Si el cable de fase tocara accidentalmente el cable neutro por alguna razón (por ejemplo, porque un ratón mastica el aislamiento, o alguien clava un clavo a través del cable mientras cuelga una imagen, o la aspiradora aspira un cable de alimentación y lo corta ), una cantidad increíble de corriente fluirá a través del circuito y comenzará a calentarlo como una de las bobinas en una tostadora . El breaker termomagnetico se calienta más rápido que el cable y se quema antes de que el cable pueda provocar un incendio.

A diferencia del breaker de una casa, el GFCI está integrado en la toma de corriente. Cuando conecta un aparato, como un secador de pelo, el tomacorriente GFCI monitorea la cantidad de energía que va al dispositivo. Si accidentalmente deja caer el aparato en un lavamanos lleno de agua, el GFCI detecta el desbalance de corriente y corta la energía … y posiblemente le salve la vida.

🔌Clases de GFCI

Los dispositivos GFCI clase «A» son los más comunes

Se disparan cuando la corriente de desequilibrio es de 6 miliamperios (6/1000 parte de un amperio) o mayor.
Se disparan cuando la corriente de desequilibrio es de menos de 4 miliamperios (4/1000 parte de un amperio).
Puede o no puede disparar cuando la corriente a tierra es de entre 4 y 6 miliamperios.

Los dispositivos GFCI Clase «B» son más obsoletos

Fueron diseñados para disparar ante desequilibrios de 20 miliamperios (20/1000 parte de un amperio) o más. Sólo se utilizaron para la iluminación de las piscinas bajo el agua debido a que los tipo «A» son dispositivos demasiado sensibles y presentaban muchas molestias.

Referencia: cableado eléctrico-residencial por Ray C. Mullin (Version in english)

👌Tipos de GFCI

Tomacorriente Tipo GFCI

Este tipo de receptáculo incorpora un dispositivo GFCI dentro de una o más toma corrientes. Tales dispositivos se están volviendo populares debido a su bajo costo.

gfci tomacorriente

GFCI Tipo portátil

Los GFCI de tipo portátil vienen en varios estilos, todos diseñados para un fácil transporte. Algunos están diseñados para enchufarse a tomacorrientes que no tienen GFCI existentes, o conectarse con un cable y una regleta. El tipo portátil también incorpora un dispositivo de liberación sin tensión que desconectará la energía de las salidas si algún conductor de suministro está abierto. Las unidades aprobadas para uso exterior estarán en recintos adecuados para el medio ambiente. Si están expuestos a la lluvia, deben estar certificados como impermeables.

GFCI tipo portatil

GFCI Tipo cable

El tipo de GFCI cable es un enchufe que incorpora el módulo GFCI. Protege el cable y cualquier equipo conectado al cable. El enchufe del accesorio tiene una apariencia no estándar con botones de prueba y reinicio. Al igual que el tipo portátil, incorpora un dispositivo de liberación sin tensión que desconectará la energía de la carga si algún conductor de suministro está abierto.

GFCI tipo cable

¿Que es una falla a tierra?

Una falla a tierra ocurre cuando hay una ruptura en la ruta de conexión a tierra de baja resistencia de una herramienta o sistema eléctrico.

La corriente eléctrica puede tomar un camino alternativo hacia el suelo a través del usuario, resultando en lesiones graves o la muerte.

El interruptor de circuito de falla a tierra, o GFCI, es un disyuntor o breaker de acción rápida diseñado para cortar la energía eléctrica en caso de una falla a tierra en tan solo 1/40 de segundo.

Funciona comparando la cantidad de corriente que va y regresa del equipo a lo largo de los conductores del circuito. Cuando la cantidad que pasa difiere de la cantidad que regresa en aproximadamente 5 miliamperios , el GFCI interrumpe la corriente.

El GFCI está clasificado para dispararse lo suficientemente rápido como para evitar un incidente eléctrico. Si se instala y mantiene adecuadamente, esto sucederá tan pronto como se conecte la herramienta defectuosa.

Si el conductor de conexión a tierra esta pelado, poco aislado o es de baja impedancia, el GFCI puede no dispararse hasta que una persona proporcione un camino hacia la tierra. En este caso, la persona recibirá un shock, pero el GFCI debería dispararse tan rápido que el shock no será dañino.

Diferencia entre un tomacorriente GFCI y AGFCI

Los tomacorrientes de circuito por falla de arco (AFCI) son dispositivos de seguridad para los hogares que proporcionan una protección mejorada contra los incendios causados por condiciones inseguras del cableado de la vivienda, mientras que un interruptor de circuito por falla a tierra ( GFCI ) es un dispositivo que protege la vida humana cuando detecta que existe una corriente que fluye a través del cuerpo.

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