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DEPARTAMENTO DE: ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE: INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN AUTOMATIZACIÓN Y

CONTROL

ASIGNATURA: INSTALACIONES INDUSTRIALES

REDUCIENDO LAS ELECTROCUCIONES EN

LA INDUSTRIA

DOCENTE

ING. FAUSTO LUDEÑA

GRUPO #5

INTEGRANTES

1.

JORGE MALDONADO

2. CARLOS MOYA

3. LUIS OLALLA

26 – 01 – 2016 – SANGOLQUI

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REDUCING

ELECTROCUTIONS

IN INDUSTRYApplication of a Class C ground- fault current interrupter in a

pulp and paper plant

BY NEHAD EL – SHERIF, MICHAEL NILSON, & ROBERT ZWEIFEL

HISTORICALLY, CLASS A GROUND –

fault cicuit interrupters (GFCIs) have been

responsable fot a substantial

reduction in residential

electrocutions. Yetthey have not had

much success in

industrial

applications

because of the

limitation on

system voltaje

(maximun

240 V) and the

6 – mA

maximun allowedleakage current. As

a result, industrial

personnel protección has

been lagging behind its residential

counterpart. UL realized this gap and

defined new GFCI clases to specifically

address persinnel protection in industrial

applications. UL 943C defines the

requirements of special – purpose GFCIs

that can be use don systems up ti 600 V and

allows for leakage current of 20 mA. Thisarticle describes the UL 943C requirements

and the newly defined GFCI clases. The

difference between equipment ground – fault

protective device (EGFPDs)

and GFCIs i saldo

addressed. Finally,the application of a

Class C GFCI in

a pulp and

paper plant is

described.

Class AGFCIs:

Success andLimitations

Electrocution is

one of the leading

causes of workplace

fatalities. From 1992 to 2010,

three workers were killed every four days,

according to the U.S. Bureau of Labor

Statistics [1]. The National Safety Council

estimates an average economic cost (not

including employer costs) at US$ 1.37

million per incident; when employer costs

are added in, the figure is US$ 1.39 million

[2].

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body, the physiological effects

of electric current range from

1) Unpleasant sensations

(at very small currents)

2) Involuntary muscle

contractions (cannot let

go)

3) Ventricular fibrillation

(a disturbance in cardiac

rhythm that prevents theheart from pumping any

blodd, causing cardiac

arrest)

4) Respiratory arrest

5) Burns (internal for

electric shock and

external for arc flash).

Ventricular fibrillation is

considered the most serious

cardiac rhythm disturbance andtakes place when an electric

current flows through the heart.

Typically, the probability of

ventricular fibrillation being caused by ac is

much higher tan by dc. The periodic

excitation, generated by ac flowing through

the heart, interfeces with the heart´s internal

timing signals, causing the heart´s lower

chamber to quiver, and, therefore, no blood

is pumped. A 50/60 Hz current of 50 mA

passing through the heart is usuallyconsidered sufficient to cause fibrillation,

while about 500 mA of dc is

required to generate the same

effect. The physiological effects

of a 50&60 Hz current are show

in Figure 1.

It is important to note that low

voltaje does not mean low shock

hazard, dangerous or fatal

electrical injury can occur even

at fairly low voltajes. In general,

the severity of an electrical shock

depends mainly on

1) The current path through the

body

2) The current magnitude

3)

The time duration of the

current flow through the body

Figure 2 shows the main current paths

through the body:

1) Hand to hand passing through the

heart

2) Foot to foot not passing through the

heart

Figura 3 The effect of ac current and time on human beings.

Figura 4 The UL-listed GFCI classes.

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3) Hand to foot passing through the

heart

According to IEC 60479-1 [6], the effects of

electric curren ton humans can be divided

into four zones according to the duration and

current level, as show in Figure 3. Current in

región AC-1 (up to Line A a 0.5 mA) are

harmless and are usually note ven felt.

Currents in región AC-2 (up to Line B) can

be felt but still may not do any harmm

depending on howlong they last. Currents in

región AC-3 can use involuntary muscle

movements (including selfinjury from

striking objects or the inability to let go) and,

if they continue for more than 2 s, breathing

difficulty. Currents in región AC-4 can cause

heart fibrillation, stopped breathing, and

severe burns. The longer the current

lasts, the greater the injury.

I ndustrial GFCI s

Residential Class A GFCIs are defined

by UL 943, wich is a harmonized North

American standard; therefore, the same

requirements apply in Canada and

Mexico. As mentioned previously,

Class A GFCIs are not suitable for mostindustrial applications. UL 943C

defines new GFCI clases that are more

appropriate for such industrial

applications: Classes C, D and E.

Classes C is for use in circuits witch a

máximum line-to-ground voltaje of 300 V

(i.e. on system voltage up to 480 V), where

reliable equipment grounding or double

insulation is pprovided. Class D is for

use in circuits with a line-to-ground

voltage higher than 300 V (i. e., on

system voltages up to 600 V) with

oversized grounding to prevent the

voltages across the body during a fault

from exceeding 150 V. Class E convers

system similar to Class D but with high

– speed tripping required; therefore, the

oversized ground of Class D is not

required. Figure 4 shows how the class

of a device for a particular application

is determined.

Classe C, D, and E use the same inverse-time

characteristics defined by the UL 943

standard for Class A GFCIs and defined by

(1) up to 300 mA of ground-fault current

= (20 ).4

1 where T is the trip time in seconds and l is

the fault current in milliamperes.

For higher ground-fault currents, Classes C

and D are not required to trip faster than 20

ms, while Class E tripping time follows:

= (6.3 ).4

2

The time versus current curve of Classes Cand D is show in Figure 5.

Theory of Operation

Industrial GFCIs use similar approach to

Class A GFCIs for detecting ground faults.

Figura 5 The inverse time trip characteristics of UL-listed GFCIs.

Figura 6 The ground-fault detection using an industrial GFCI.

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As show in Figure 6, a three-phase GFCI

contains a current transformer (CT) with all

three phases passed through the CT window

along with a sense winding. For a balanced

three-phase load, under normal operating

conditions, the three-phase currents are

balanced and no voltage will be induced in

the sense winding. If current leaks to ground

by some other path (such as through a

person), the currents will differ and a voltage

will be induced in the sense winding,

causing the device to trip and shut off the

power quickly enough to protect the person.

As mentioned previously, UL 943C requires

that industrial GFCIs

continuosly monitor the

integrity of the load-ground

conductor and interrupt power if the continuity of

the ground is lost. This can

be done using a zener diode

termination device installed

on the load, as shown in

Figure 7.

Equipment Ground-Fault Protective Device

Under certain

circumstances, the 20 mAtrip level of industrial GFCI

can make its use impractical. In those cases,

an EGFPD can be used. The EGFPDs offer

protection similar to GFCIs but are allowed

by UL to have an adjustable trip level

(GFCIs have a fixed trip level), and

monitoring the equipment ground wire isnot required (it is a mandate for

industrial GFCIs). THe EGFPDs can be

adjusted to trip in the range of 6 – 100

mA. The EGFPDs are rated by UL for

equipment protection only. Yet in those

cases, when the use of GFCIs is not

posible, installing EGFPDs will protect

people as well as equipment.

The Importance of Ground

MonitorFor all temporary installations, OSHA

1910.304(b)(3)(ii)(C) [7] and NEC

section 590.6(B)(2) [8] require the

implementation of an assured equipment

grounding conductor program. This

program is meant to protect personnel

from the electrical shock hazards at

voltage and current levels where the

approved GFCIs are not available. The

assured equipment grounding conductor

program specifies that all equipment

grounding conductors must be tested for

continuity and that all receptacles and plugs

must be tested for proper attachment of

grounding conductors before first use on

site, when there is evidence of damage,

before returning repaired equipment to

service and at intervals not exceeding three

months.

There is a manpower cost

associated with the assuredgrounding program in terms

of the required inspections.

Depending on how many

cords are in service at any

one time and how competent

a person is designated,

additional manpower in the

form of lost productivity

during the inspection before

each use can aldo be

incurred. As was previouslymentioned, industrial GFCIs

Figura 7 The circuit diagram of an industrial GFCI.

Figura 8 The rereeler wind-up cart.

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constantly monitor the grounding conductor

and shut off the power when the integrity of

that conductor is compromised. Therefore,

industrial GFCIs will reduce the cost

associated with the assured equipment

grounding conductor program and will make

the compliance with the NEC and OSHA

requirements mentioned earlier much easier.

Application Example

A pulp and paper plant in Wisconsinuses a 480 V rereeler wind-up cart to

transfer the rereeler to a truck tráiler

loading station. The power source

comes up through the floor by a cord

reel system. The cable lays and

travels in one of the cart´s tracks;

therefore, there is a potential for the

cable to get damaged. In this case,

the cart and the cart track couldeenergized to 480 V, creating a high

risk of an

electric shock

if anyone

comes in

contact with

the cart or the

cart track. The

rereeler wind-

up cart in

shown in

Figure 8.

The aforementioned hazard troubled the

plant management, but, due to the

inexistence of a 480 V GFCI, there was no

viable solution to the problema. Since UL-

listed industrial GFCIs are now available,

there is a potential solution that can

minimize the risk of injuries from electric

shocks. The plant management

acknowledged the potential of industrial

GFCIs and decided to install A 480-V Class

C GFCI. The unit was installed near themotor control center (MCC) in the plant

basement. Figure 9 shows the connection

diagram of the unit, and the actual GFCI

installed is shown in Figure 10. Testing is

currently under way to make sure that there

is no nuisance tripping. Afther finishing all

requied tests, the expectation is to install

another 480-V GFCI on the unwind cart,

which has a similae power cord design. The

management is also considering different

480-V applications in the mil that could benefit from the value of personnel

protection provided by

industrial GFCIs.

Conclusions

Due to the UL 943C

allowances for the design

and setting beyond the 6-

mA trip level, false trips

could potentially be

eliminated. Groundconductor integrity

Figura 9 The connection diagram of the industrial GFCI.

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monitoring of industrial GFCIs reduces the

cost associated with the testing requirements

of the assured equipment grounding

conductor program. The continous

monitoring for the electric shock hazard

afforded by the GFCI helps to ensure a high

degree of personnel safety. For these

reasons, GFCIs, for use at voltage levels

other than 125 V, are a cost-effective method

to help ensure a high level of personnel

safety from an electric shock hazard.

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REDUCIENDO LAS

ELECTROCUCIONES ENLA INDUSTRIAAplicación de un interruptor de corriente por falla a tierra

clase C en una planta de Pulpa y Papel.

Históricamente, los interruptores de falla atierra clase A (GFCIs), han sido

responsables de una reducción sustancial de

electrocuciones residenciales. Sin embargo

no han tenido mucho éxito en aplicaciones

industriales

debido a la

limitación en el

voltaje del

sistema (240 V)

y los 6mA de

corriente defuga máxima

permitida.

Como

consecuencia,

la protección

del personal de

la industria fue

quedando atrás

de su

contraparte residencial. La UL Da cuenta de

esta carencia y define nuevas clases de GFCI para abordar específicamente la protección

del personal en aplicaciones industriales. La

UL 943C define los requisitos de GFCIs de

propósitos especiales que se pueden utilizar

en sistemas arriba de los 600 V y permite una

corriente de fuga de 20 mA. Este artículo

describe los requisitos de la UL 943C y la

reciente definición de las clases de los GFCI.

También se aborda La diferencia entre los

equipos para protección de dispositivos de

falla de tierra (EGFPDs) y GFCIs.

GDCIs Clase A: Éxitos y LimitacionesLa electrocución es una de las principales

causas de muerte en los lugares de trabajo.

Desde 1992 al 2010, tres trabajadores

murieron cada

cuatro días, según

la Oficina de

Estadísticas

Laborales de

Estados Unidos

[1]. El Consejo

Nacional de

Seguridad estima

un costo

económico

promedio (sin

incluir los costos

del empleador) de

$ 1,37 millones

por incidente;

cuando se añaden

los costos del empleador la cifra es de $ 1.39millones [2].

La solución al problema de la electrocución

fue la implementación de los GFCIs clase A

definido por la UL 943 [3]. LOS GFCIs clase

A han tenido un gran éxito y fueron los

responsables de la reducción de las

electrocuciones en los hogares en un 50%

desde que fue ordenado por el NEC en 1973

[3].

Los GFCIs están referenciados comoresidenciales o domésticos, los GFCI no son

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apropiados para usar en muchas aplicaciones

industriales por tres razones. Primera, los

GFCIs clase A operan con un voltaje

limitado a 240 V mientras algunos sistemas

industriales tienen un rango de voltaje de

480 o 600 V. Segundo, la máxima corriente

de fuga permitida de los GFCIs clase A es de6 mA, que es demasiado bajo para

aplicaciones industriales. Por lo tanto, el

sistema sufrirá de disparos intempestivos o

el GFCI siempre estará en un estado

desconectado y no permitirá que el sistema

sea encendido. Finalmente, los GFCIs no

controlan la carga del conductor a tierra

continuamente y no reaccionaría si la

integridad de la tierra se pierde. Por lo

tanto, debido a las limitaciones de los

GFCI clase A y a la falta del estándar UL,

no está disponible la protección del

personal en la mayoría de las instalacionesindustriales.

Recientemente, la UL reconoció la brecha

en la protección del personal industrial y

define nuevas clases de GFCI, referido

como GFCIs de propósito especial, un la

UL 943C [5]. Los GFCIs de propósito

especial pueden ser usados en sistemas

arriba de los 600 V y permitir corrientes de

fuga myores de 20 mA. Una nueva

característica requerida por la UL 943C es

de controlar la continuidad del cable de

conexión a tierra y poder de la interrupción

con la carga si la integridad de la tierra se

pierde. Para propósitos de este artículo, el

termino GFCI industrial se usará como

referencia para estas nuevas clases de GFCI.

Este incremento en el nivel máximo

permitido de los GFCIs es muy apropiado

para muchos sistemas industriales. Todavía,

en algunas aplicaciones, 20 mA sigue siendo

inferior a la fuga en el sistema durante elfuncionamiento normal. Por lo tanto, esto no

es práctico para GFCIs de uso industrial

porque va a desconectarse continuamente,

por lo tanto no permitirá que el sistema

encienda. En estos casos es donde el uso de

los GFCIs industriales no es posible y los

EGFPDs pueden ser usados. Los EGFCIs

son diseñados para operar de manera

similar a los GCFI industriales pero

permiten corrientes de fuga superiores

a los 100 mA.

Efectos Psicológicos de laCorriente Eléctrica

Dependiendo de la magnitud de

corriente que pase a través del cuerpo,

los efectos psicológicos de la corriente

eléctrica son:

1) Sensación desagradable (a

corrientes muy bajas).

2)

Contracción involuntaria de

músculos.

Efecto de una corriente de 50/60-Hz que fluye a través del

cuerpo.

Los principales caminos de la corriente a través del cuerpo humano

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3) Fibrilación ventricular (un trastorno

en el ritmo cardíaco que impide que

el corazón bombee sangre, causando

un paro cardíaco).

4) Paro respiratorio

5)

Quemaduras (internas por el shockeléctrico y externas por el arco

eléctrico).

La fibrilación ventricular es considerada el

trastorno más serio del ritmo cardiaco y tiene

lugar cuando una corriente eléctrica fluye a

través de corazón. Típicamente, la

probabilidad de una fibrilación ventricular

causada por AC es mucho mayor que por

DC. La excitación periódica, generada por el

AC que fluye a través del corazón, interfiere

con las señales de síncronas internas del

corazón, haciendo la cámara inferior del

corazón tiemble, y, por lo tanto, la sangre no

es bombeada. Una corriente de 50/60 Hz de

50 mA pasada a través del corazón es

usualmente considerada suficiente para

causar fibrilación, mientras que

cerca de los 500 mA de DC es

necesario para generar el mismo

efecto. Los efectos fisiológicos de

la corriente de 50/60 Hz semuestran en la Figura 1.

Es importante tener en cuenta que

la baja tensión no significa bajo

riesgo de descargas eléctricas; una

lesión peligrosa o mortal puede

ocurrir incluso a voltajes bastante

bajos. En general, la severidad de

un shock eléctrico depende

principalmente de:

1)

La trayectoria de lacorriente a través del cuerpo

2) La magnitud de la corriente

3) El tiempo de duración del flujo de

corriente a través del cuerpo.

La Figura 2 muestra las principales vías de

corriente a través del cuerpo:

1) De una mano a la otra pasando a

través del corazón

2) De un pie al otro sin pasar a través

del corazón

3) De la mano al pie pasando a través

del corazón

De acuerdo a la IEC 60479-1 [6], los efectos

de la corriente eléctrica en los seres humanos

pueden ser divididos en cuatro zonas de

acuerdo a la duración y el nivel de la

corriente, como se muestra en la Figura 3.

Las corrientes en la región AC-1 (arriba de

la línea A a 0.5 mA) son inofensivos y ni

siquiera suelen sentirse. Las corrientes en la

región AC-2 (arriba de la línea B) se pueden

sentir, pero todavía no pueden hacer ningún

daño, dependiendo de cuánto tiempo duren.

Las corrientes en la región AC-3 pueden

causar movimientos involuntarios de los

músculos (incluyendo las auto-heridas por

golpear objetos) y, si continúa más de 2

segundos, dificultad para respirar. Las

corrientes en la región AC-4 pueden causar

fibrilación cardiaca, dejar de respirar y

quemaduras severas. Cuanto más tiempo

dure la corriente, mayor será la lesión.

GFCIs I ndustri ales

Los GFCIs clase A residenciales son

definidos por la UL 943, que es un estándar

norteamericano armonizado/normado; por

lo tanto, los mismos requisitos se aplican en

Canadá y México. Como se mencionó

anteriormente, los GFCIs clase A no son

adecuados para aplicaciones industriales. La

UL 943C define una nueva clase de GFCI

que son más apropiados para tales

Efectos de la AC y la duración los seres humanos

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aplicaciones industriales: estos son las clases

C, D y E.

La clase C es para uso en circuitos

con un máximo de voltaje de línea

a tierra de 300 V (por ejemplo in

sistema de voltajes de hasta 480 V),

cuando haya un sistema confiablede puesta a tierra o doble

aislamiento. La clase D es para uso

en circuitos con un voltaje de línea

a tierra superior a los 300 V (por

ejemplo un sistema de voltajes

hasta los 600 V), con una conexión

a tierra sobredimensionada para

evitar que el voltaje a través del

cuerpo durante un fallo sea superior

a 150 V. La clase E cubre sistemas

similares a la clase D pero con undisparo de alta velocidad

obligatorio; por lo tanto, no se

requiere la conexión a tierra

sobredimensionadaLa Figura 4

muestra cómo se determina la clase

de un dispositivo para una

aplicación particular.

Las clases C, D y E usan las

características similares del tiempo

inverso definidos por el estándarUL 943 de los GFCI clase A y se definen por

(1) hasta los 300 mA de corriente

de falla a tierra

= (20 ).4

Donde es el tiempo de disparo ensegundos y es la corriente de falla

en miliamperios.

Para una mayor corriente de falla a

tierra, las clases C y D no están

obligados a disparar más rápido de

20 milisegundos, mientras que la

clase E requiere el siguiente tiempo

de disparo:

= (6.3 ).4

La curva del tiempo vs. la corriente

de las clases C y D es mostrado en

la Figura 5.

Listado de la UL para las Clases de GFCI

Características de Disparo para los GFCI listados

2 Detección de falla a tierra usando GFCI

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Teoría de Operación

Los GFCIs industriales usan un enfoque

similar a ls GFCI de clase A para detectar

fallas a tierra. Como se muestra en la Figura

6, un GFCI de tres fases contiene un

transformador de corriente (CT) con todas

las tres fases pasando a través de la ventanadel CT en el mismo sentido del bobinado.

Para una carga balanceada de tres fases, bajo

condiciones de funcionamiento normales,

las corrientes de las tres fases están en

equilibrio y no se inducirá tensión en el

sentido del bobinado. Si hay fugas de

corriente a tierra por otro camino (como a

través de una persona), las corrientes serán

distintas y se induce un

voltaje se induce en el

sentido del bobinado,haciendo que el dispositivo

se dispare y apague la fuente

con una rapidez suficiente

para proteger a la persona.

Como se mencionó

anteriormente la UL 943C

requiere que los GFCI

industriales continuamente

controlen la integridad de la

carga del conductor a tierray el interruptor de poder si

continuamente se pierde la tierra. Esto

puede hacerse utilizando un dispositivo

terminal como el diodo zener instalado en

la carga, como se muestra en la Figura 7.

Dispositivos de Protección deEquipos de Falla a Tierra

Bajo ciertas circunstancias, el nivel de

disparo de 20 mA de un GFCI industrial

puede hacer de su uso poco práctico. En

aquellos casos puede ser usado un EGFPD.

Los EGFPDs ofrecen una protección

similar a los GFCI pero la UL les permite

tener un nivel de disparo ajustable (los

GCFI tienen un nivel de disparo fijo), y no

es necesario monitorear el cable a tierra de

los equipos (esto es un mandato para losGFCIs industriales). En los EGFPds se

puede ajustar el nivel de disparo dentro de

un rango de 6 – 100 mA. Los EGFPDs son

clasificados por la UL como equipos de

protección solamente. Sin embargo en

aquellos casos, cuando no es posible el uso

de los GFCIs, las instalaciones de los

EGFPDs protegerán tanto a las personas

como a los equipos.

La Importancia del Monitoreo de laTierra

Para todas las instalaciones temporales,

OSHA 1910.304(b)(3)(ii)(C) [7] y la sección

de la NEC 590.(B)(2) [8] requerirá de la

implementación de un programa para

asegurar los equipos del conductor a tierra.

Este programa está destinado a proteger al

personal de los riesgos de

descargas eléctricas en

tensión y de niveles decorriente, donde los GFCIs

no están disponibles. El

programa para asegurar los

equipos del conductor de

tierra especifica que todos

los conductores de puesta a

tierra de equipos deben

hacerse la prueba de

continuidad y de que todos

los enchufes y las clavijas

deben ser probados para lafijación adecuada de los

Diagrama de Circuito de un GFCI

Bobinado de subida para el carrito

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conductores de tierra antes del primer uso en

el lugar, cuando hay evidencia de daño, antesde regresar el equipo reparado a servicio y, a

intervalos no superiores a tres meses. Hay un

costo de mano de obra asociados con el

programa de puesta a tierra segura en cuanto

a las inspecciones requeridas. Dependiendo

de cuantos cables estén en servicio en

cualquier momento y la competencia de la

persona designada, también se puede

incurrir en pérdida de productividad durante

una inspección si se tiene mano de obra

adicional. Como fue previamentemencionado, los GFCIs industriales

constantemente monitorean el conductor de

puesta a tierra y apaga la energía cuando está

comprometida la integridad del conductor.

Por lo tanto, los GFCIs industriales

reducirán el costo adicional asociado con el

programa de aseguramiento del conductor a

tierra de los equipos y hará mucho más fácil

el cumplimiento de los requisitos de la NEC

y la OSHA mencionados anteriormente.

Ejemplo de Aplicación

Una planta de pulpa y papel en Wisconsin

usa un bobinado de 480 V para transferir el

carrete de papel después de que ha pasado

por el minorista a una estación de carga de

camiones de remolque. La fuente de poder

viene a través del suelo por un sistema de

cables bobinados. El cable se establece y

viaja en una de las pistas del carrito; Por lo

tanto, existe un potencial para que el cable se

dañe. En este caso, el carro y la pista de lacompra podrían ser energizados a 480 V, la

creación de un alto riesgo de una descarga

eléctrica si alguien entra en contacto con lacesta o la pista de la compra. El bobinado

para para subir el carrito se muestra en la

Figura 8.

El riesgo anteriormente mencionado agitaba

el manejo de la planta, pero, debido a la

existencia de un GFCI de 480 V, no había

ninguna solución viable al problema. Desde

que la UL listo los GFCIs industriales que

ahora están disponibles, ya hay una solución

potencial que puede minimizar el riesgo de

lesiones por descargas eléctricas. La

dirección de la planta reconoció el potencial

del GFCI industrial y decidió instalar un

GFCI clase de 480 V. La unidad fue

instalada cerca del centro de control del

motor (MCC) en el sótano de la planta. La

Figura 9 muestra el diagrama de conexión de

la unidad y en la Figura 10 se muestra el

GFCI actual instalado. Las pruebas están

actualmente en curso para asegurarse que ni

haya disparos intempestivos. Después de

terminar todas las pruebas requeridas, la

expectativa es de instalar otro GFCI de 480

V en el descenso del carrito, con un diseño

similar del cable de poder. La dirección

también está considerando diferentes

aplicaciones de 480 V en el molino que

podría beneficiarse del valor de la protección

personal proporcionado por los GFCIs

industriales.

Conclusiones

Diagrama de GFCI industrial

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Debido a las prestaciones de la UL 943C

para el diseño y configuración que va más

allá del nivel de disparo de 6 mA, los falsos

disparos podrían ser eliminados. La

integridad del

conductor a tierramonitoreado por los

GFCIs industriales

reduce el costo asociado

con las pruebas

requeridas para el

programa

aseguramiento del

conductor a tierra de los

equipos. La

monitorización

continua para el riesgo de descarga eléctrica

proporcionada por los GFCI ayuda a

garantizar un alto grado de seguridad del

personal. Por estas razones, los GFCIs, para

su uso en otros niveles

de tensión de 125 V, sonun método rentable para

ayudar a asegurar un

alto nivel de seguridad

del personal de una

descarga eléctrica.

CONCLUSIÓN

Gracias a que el UL 943c fijado por el diseño

y configuración más allá del nivel de disparo

de 6ma, falsos disparos pueden ser

eliminados. El monitoreo integral del

conductor de tierra de la GFCI industrial,

reduce el costo asociado con los

requerimientos de las pruebas del programa

del equipo de seguridad del conducto de

tierra. El monitoreo continuo para el riesgodel shock eléctrico otorgado por el GFCI,

ayuda a asegurar un alto grado de seguridad

personal. Por estas razones, GFCIs, para el

uso de niveles de voltaje mayores a 125 V,

son un método rentable para ayudar asegurar

un alto nivel de seguridad personal de una

descarga eléctrica

RESUMEN

Los interruptores de falla a tierra clase A otambién llamados GFCIs, se han convertido

en parte indispensable en instalaciones

residenciales por reducir el número de

electrocuciones en un 50% desde que fue

ordenado por la NEC en 1973. Sin embargo

en la industria no fueron muy aplicables ya

que limitaba el voltaje y la corriente en 240

V y 6 mA de corriente de fuga. Por ello se ha

creado la UL 943C que define los requisitos

de GFCIs de propósitos especiales que se

pueden utilizar en sistemas arriba de los 600V y permite una corriente de fuga mayores a

20 mA. Para proteger el personal industrial,

la UL define nuevas clases de GFCI, referido

como GFCIs de propósito especial dentro de

la UL 943C. Una nueva característica

requerida por la UL 943C es de controlar la

continuidad del cable de conexión a tierra y

la interrupción del cable de poder con la

carga si la integridad de la tierra se pierde.

Hablando de los efectos de la corriente

eléctrica en el cuerpo, se puede encontrar lafibrilación ventricular la cual es considerada

el trastorno más serio del ritmo cardiaco y

sucede cuando una corriente eléctrica fluye

a través del corazón. Típicamente, la

probabilidad de una fibrilación ventricular

causada por AC es mucho mayor que por

DC. Una corriente de 50/60 Hz de 50 mA

pasada a través del corazón es usualmente

considerada suficiente para causar

fibrilación, mientras que cerca de los 500

mA de DC es necesario para generar el

mismo efecto.

La severidad de un shock eléctrico depende

principalmente de La trayectoria de la

corriente a través del cuerpo, la magnitud de

la corriente y el tiempo de duración del flujo

de corriente a través del cuerpo.

De acuerdo a la IEC 60479-1, los efectos de

la corriente eléctrica se dividen en cuatro

zonas de acuerdo a la duración y el nivel dela corriente. Las corrientes en la región AC-

1 son inofensivas y ni siquiera suelen

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sentirse. Las corrientes en la región AC-2 se

pueden sentir, pero todavía no pueden hacer

ningún daño, dependiendo de cuánto tiempo

duren. Las corrientes en la región AC-3

pueden causar movimientos involuntarios de

los músculos y, si continúa más de 2segundos, dificultad para respirar. Las

corrientes en la región AC-4 pueden causar

fibrilación cardiaca, dejar de respirar y

quemaduras severas. Cuanto más tiempo

dure la corriente, mayor será la lesión.

La UL 943C define 3 clases de GFCIs

apropiados para aplicaciones industriales.

Las clases C, D y E usan las características

similares del tiempo inverso definidos por el

estándar UL 943 de los GFCI clase A y sedefinen hasta los 300 mA de corriente de

falla a tierra

= (20 ).4

Donde es el tiempo de disparo en segundos

y es la corriente de falla en miliamperios.

Para una mayor corriente de falla a tierra, las

clases C y D no están obligados a disparar

más rápido de 20 milisegundos, mientras quela clase E requiere el siguiente tiempo de

disparo:

= (6.3 ).4

Los GFCIs industriales utilizan los mismos

principios de accionamiento que GFCIs de

tipo A, detectando cambios en el sentido de

las corrientes en un transformador integradoa ellos, posiblemente producidos por una

corriente de fuga a tierra dada por la

corriente que atraviesa un cuerpo, y

desconectando el circuito.

Debido a su rango de operación fijo los

GFCIs pueden en algunas ocasiones no

resultar muy convenientes dentro de la

industria, es por esto que se opta por los

EGFPDs, ya que estos pueden variar su

rango de operación e inclusive no solo proteger a personas sino a equipos también.

Para cumplir con normativas de puesta a

tierra y no incurrir en mayores gastos debido

a daños producidos por una mala instalación

de la misma se opta por utilizar GFCIs que

monitorean contantemente la puesta a tierra,

desconectando el sistema cuando exista unafalla y de esta manera protegiendo equipos e

instalaciones para no crear mayores costos.

Ejemplo de aplicación

En una fábrica de celulosa y papel de

Wisconsin se tiene un carro transportador de

materia el sobre el cual descansaba cable que

conducía 480V, este tenía cierta

probabilidad de sufrir daños y por ende

energizar los objetos que se encontraran en

contacto con el mismo, siendo una potencialcausa de desgracias. La fábrica no

encontraba solución, hasta una publicación

de la UL en la cual se demostraban las

capacidades de los GFCIs, por lo cual se

optó por estos y ahora se tiene en mente

implementación de más de estos en

diferentes instalaciones dentro de la planta.

ANÁLISIS

Los dispositivos GFCIs protegen sin duda al

usuario o al operador de pasar un mal

momento o incluso de morir, y su uso se ha

convertido obligatorio en muchos lugares

por reducir el número de accidentes

sustancialmente. El problema surge cuando

se necesita voltajes y corrientes de fuga

mayores a las permitidas por los GFCIs, son

casos especiales que usualmente son

necesarios en las industrias. Para resolver

este problema se creó el estándar UL 943

para GFCIs clase A, que permita controlar la

continuidad del cable de conexión a tierra y

la interrupción del cable de poder con la

carga si la integridad de la tierra se pierde

con voltajes y corrientes de fuga mayores.

Esta es una ventaja muy eficiente para la

protección de los trabajadores. Su mayor

riesgo al estar expuesto a estas condiciones

es la fibrilación ventricular causada cuando

una corriente muy alta pasa a través del

corazón por mucho tiempo.

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Los GFCIs son dispositivos que ayudan a la

protección tanto de equipos como de

personas. Estos dispositivos detectan los

cambios producidos en la corriente y

desconectan el sistema por protección,

además ayudan a la monitorización delsistema de puesta a tierra, evitando la

generación de costos por inspecciones.

Estos dispositivos han sido implementados

en algunos sectores dando grandes

resultados y evitando desgracias.

COMENTARIO

El uso de los dispositivos GFCIs son de gran

importancia tanto en las industrias y en el

hogar para evitar pasar por un traumaeléctrico que en el caso más grabe podría

producir la muerte. Estos dispositivos

limitan el voltaje y la corriente de fuga de los

dispositivos para que el usuario no pueda

causarse daños graves. Pero en muchas

industrias estas limitaciones no son

permitidas por usar un potencial eléctricomucho más alto. Por tal motivo crearon el

estándar UL 943C que normaliza el uso de

los GFCIs para aplicaciones industriales.

Los GFCIs son dispositivos de gran ayuda

dentro de la industria ya que ayudan a evitar

accidentes tanto en personas como en

equipos, además de que ayudan a reducir

costos gracias a su constante monitorización

del sistema de puesta tierra. Una limitante

que presentan es el hecho de que su rango de

operación es fijo.

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