Com seleccionar la configuració correcta de connexió a terra i GFCI en funció de la conductivitat del bany escalfat?

La conductivitat elèctrica del líquid escalfat influeix en el risc de xoc i corrosió de corrent dispers. Un escalfador de PTFE en àcid concentrat requereix una connexió a terra i una solució GFCI més forta que en aigua desionitzada. Les mesures de protecció adequades inclouen fer coincidir la mida del conductor de terra i el llindar d'activació del GFCI amb la conductivitat del bany en particular. Aquesta decisió de seguretat a nivell-del sistema està encapsulada a la paraula clau conductivitat del bany GFCI de connexió a terra de l'escalfador de PTFE.

Per què la conductivitat del bany és important per als escalfadors segurs
La conductivitat del líquid indica la facilitat amb què el corrent elèctric passa per la solució. Alguns líquids, com els banys de coure àcid, les solucions d'àcid cròmic, els àcids fosfòrics o sulfúrics forts i les salmorres de sal, són altament conductors i permeten que el corrent flueixi fàcilment. L'aigua DI, en canvi, té una conductivitat molt baixa tret que estigui contaminada.

Els escalfadors d'immersió de PTFE són dispositius elèctrics amb l'element calefactor completament cobert per una funda de PTFE. El PTFE és un gran aïllant elèctric. Però els danys mecànics a llarg termini, falles de fabricació o atacs químics poden donar lloc a forats o esquerdes a la funda. Si aquest defecte es desenvolupa quan l'escalfador està submergit en un bany conductor, l'element intern energitzat pot filtrar corrent directament al líquid. Aleshores, el corrent intenta trobar el camí de menor resistència a terra, generalment a través de la paret del tanc, canonades o, en determinats casos, un operador humà.

S'utilitzen dues capes de seguretat complementàries per gestionar aquest risc:

El conductor de terra de l'equip (fil verd o nu) és un enllaç de baixa impedància que torna a la font de subministrament per assegurar-se que el corrent de falla dispararà el dispositiu de sobreintensitat.

GFCI detecta diferències entre els conductors calents i neutres (fuites de corrent a terra) i talla l'alimentació en mil·lisegons.

No n'hi ha prou amb una capa. Un GFCI no és fiable tret que estigui ben connectat a terra. La posada a terra sense un GFCI pot permetre un flux continuat de corrents de falla que poden causar xocs o incendis.

Selecció basada-conductivitat: requisits per a la presa de terra
Tots els codis elèctrics del món exigeixen la connexió a terra dels escalfadors d'immersió. La mida del conductor de terra es basa en la classificació de protecció contra sobreintensitat, no en la conductivitat del bany. Tanmateix, per als banys extremadament conductors, l'estratègia prudent és actualitzar el conductor de terra a una mida més gran que el requisit mínim del codi. Això minimitza la resistència del camí de terra, que és extremadament important, ja que els banys conductors redueixen la resistència del canal de falla a través del líquid.

A la pràctica, un bany d'alta conductivitat (p. ex. típic per a coure àcid 50–200 mS/cm) dóna lloc a un circuit de falla de baixa resistència. Qualsevol resistència a la terra de l'equip pot provocar que el corrent d'avaria es divideixi, amb part del corrent prenent rumbs no desitjats, inclòs a través del personal proper que pugui estar tocant el dipòsit o el líquid. Sobredimensionar el cable de posada a terra ajuda a dirigir la major part del corrent de falla a la terra dedicada, la qual cosa augmenta la possibilitat que el GFCI o el dispositiu de sobreintensitat esborrin la falla ràpidament.

En els banys de baixa-conductivitat (aigua desionitzada < 10 µS/cm) el factor limitant és el propi líquid. Una fuita de forat només pot permetre fuites en microamperes o miliamperes, cosa que pot no disparar un GFCI (interruptor de circuit de falla a terra) típic. En aquestes circumstàncies, el conductor de presa de terra de l'equip encara està instal·lat segons el codi, però el mecanisme de seguretat principal és la prevenció de defectes mitjançant una inspecció meticulosa de l'escalfador i els dissenys de doble encapsulat.

Selecció del nivell de viatge GFCI en funció de la conductivitat
Hi ha disponibles diversos llindars de corrent de viatge per als dispositius GFCI. Protecció del personal Discorregut del GFCI a 4-6 mA (normalment 5 mA). Els GFCI de protecció de l'equip s'encenen a 30 mA o més (fins a 300 mA per a la prevenció d'incendis). S'ha d'escollir el llindar correcte per equilibrar la seguretat i l'engegada molesta.

Bath with a high conductivity (>10 mS/cm)
Exemples: coure àcid, sulfamat de níquel, àcid cròmic, àcid sulfúric- concentrat o àcid fosfòric.
Nivell d'encesa GFCI recomanat: 5-30 mA (prefereix protecció del personal)
Justificació: els corrents de falla poden matar en un curt període de temps. El nivell màxim de protecció contra xocs el proporciona un interruptor de circuit de falla a terra-de 5 mA (GFCI). Algunes operacions industrials, però, utilitzen GFCI de 30 mA per reduir les molèsties de les fuites de capacitat típiques, especialment quan s'utilitzen línies llargues d'escalfador. Es recomana fermament un viatge de 5 mA quan és probable l'exposició del personal. En molts casos, els estàndards elèctrics per a entorns humits industrials especifiquen 30 mA o menys.

Banys de conductivitat moderada (10 µS/cm - 10 mS/cm)
Exemples: aigua dura, àcids o bases diluïts, algunes solucions de revestiment electroless.
Nivell d'interrupció GFCI recomanat: 30 mA (protecció de l'equip).
Raonament: el líquid en si restringeix el corrent de falla, per tant, la probabilitat d'un xoc mortal és menor que en els banys d'alta{0}}conductivitat. Un GFCI de 30 mA proporcionarà protecció contra incendis i danys als equips amb menys viatges molests a causa de l'acoblament capacitiu típic.

Banys de baixa conductivitat (<10 µS/cm)
aigua desionitzada, aigua destil·lada, permeat d'osmosi inversa.
Nivell d'activació GFCI recomanat: 30–300 mA (protecció de l'equip).
Raonament: l'aigua DI normalment té corrents de fuga inferiors a 5 mA tret que estigui contaminada. Un GFCI de baixa-interrupció (5 mA) s'encén amb freqüència a causa dels corrents de fuga capacitius de les parts internes de l'escalfador. Un GFCI de 30 mA o 300 mA permet un funcionament normal, però evita que el foc de fallades de corrent superior-mantingudes (p. ex., una gran ruptura de la funda combinada amb la contaminació). Encara t'has de posar a terra.

Per a les banyeres extremadament conductores, una estratègia intel·ligent és instal·lar un esquema dual GFCI: un GFCI de 5 mA per a la protecció de persones aigües amunt d'un GFCI de 30 mA per a la protecció d'equips. En panells industrials, això rarament és pràctic i, per tant, la majoria de les instal·lacions utilitzaran un GFCI de 30 mA i ho combinaran amb les proves rutinàries de resistència d'aïllament de l'escalfador de PTFE.

Taula de referència: conductivitat del bany a terra i elecció GFCI
Bath Conductivity Level Typical ExamplesRecommended Grounding GFCI Trip Level Primary Protection Goal High (>10 mS/cm) Coure àcid, àcid cròmic, H₂SO₄/H₃PO₄5–30 mA concentrat (es recomana 5 mA quan hi hagi accés de personal) Prevenció de xocs per al personal.
Moderat (10 µS/cm – 10 mS/cm) Aigua dura, àcids diluïts, níquel sense electros
Baixa (< 10 µS/cm) Deionized water, distilled water, RO water Standard code-compliant ground 30–300 mA (equipment protection GFCI) Fire prevention, annoyance trip prevention
Notes d'instal·lació
En realitat, no podeu prendre decisions sobre la conductivitat del bany GFCI de l'escalfador de PTFE de manera aïllada. Diversos-elements del món real influeixen en la configuració final:

Corrents d'acoblament capacitius Els elements de calefacció interns generen corrents d'acoblament capacitius modestos a terra a través de l'aïllament, fins i tot si la funda de PTFE està intacta. Un GFCI de 5 mA pot disparar durant el funcionament normal. Es recomana mesurar el corrent de fuga real amb una pinça mesurador abans de triar el GFCI.

Material del dipòsit i connexió a terra Els dipòsits d'acer estan posats a terra de manera natural.