Você conecta um secador de cabelo, e a tomada do banheiro faz um clique, desligando a energia enquanto o botão “TEST” salta para fora. Ou a geladeira para de funcionar, também devido a uma tomada GFCI na cozinha. Ou você até leva um pequeno choque ao tocar na sua máquina de lavar. Esses eventos indicam uma falha de aterramento, que é um dos problemas elétricos mais frequentes e perigosos em ambientes domésticos e de trabalho. Saber o que é uma falha de aterramento, como ela ocorre e como se proteger contra ela pode até salvar sua vida.
Neste guia, o autor explicará as falhas de aterramento em terminologia simples: o que são; como ocorrem; o que as torna perigosas; como os GFCIs funcionam; como identificá-las; e como repará-las.
Em termos simples: Uma falha de aterramento pode ser definida como um caminho não intencional para a eletricidade ir de um condutor elétrico ativo para o aterramento — isso pode ser uma superfície metálica aterrada de um aparelho, canos ou a terra. Isso pode acontecer se a isolação falhar; o fio condutor tocar um corpo metálico; ou houver água que conecta a eletricidade ativa com o aterramento. Como o corpo humano também pode servir como caminho para o aterramento, é por isso que esse tipo de falha elétrica é perigoso — é devido ao fato de que, em caso de falha de aterramento, a corrente elétrica pode passar através de uma pessoa.
Falha de Aterramento em Termos Simples
Em um circuito elétrico típico, a corrente flui pelo fio, realiza seu trabalho e retorna pelo fio neutro sem ser desviada. Uma falha de aterramento ocorre quando essa corrente sai do caminho previsto e encontra seu caminho através de alguma estrutura metálica de um aparelho, água ou encanamento, ou através de um ser humano.
Em outras palavras, pense em uma mangueira de jardim onde a água normalmente flui da torneira para o aspersor. Mas quando a mangueira está rasgada, a água vaza da mangueira, e se você estiver nesse spray, ficará encharcado. Então, em um circuito elétrico, quando a corrente está vazando, como no caso da mangueira, se essa corrente passar por um humano, você receberá um choque elétrico.
O Que Causa uma Falha de Aterramento?
As falhas de aterramento geralmente vêm de uma destas situações:
| Causa | Como Isso Acontece | Localização Típica |
|---|---|---|
| Isolação danificada ou desgastada | Isolação do cabo rachada, desgastada ou roída por roedores, expondo o fio ativo ao metal | Fiação envelhecida, cabos flexíveis, atrás das paredes |
| Água ou umidade | A água faz a ponte entre partes ativas e o aterramento; mesmo pequenas quantidades conduzem corrente suficiente para causar vazamento | Banheiros, cozinhas, áreas externas, porões |
| Aparelhos defeituosos | Fiação interna falha e toca o chassi metálico de um aparelho | Máquinas de lavar, lava-louças, aquecedores, ferramentas |
| Conexões soltas ou incorretas | Um fio ativo entra em contato com um fio de aterramento, conduíte ou caixa metálica | Caixas de junção, tomadas, luminárias |
| Cabos e plugues danificados | Cabos cortados, pinçados ou derretidos expõem condutores ativos | Aparelhos portáteis, ferramentas elétricas, extensões |
| Danos causados por roedores ou pragas | Ratos roem a isolação dos fios em sótãos e paredes | Sótãos, espaços de rastejo, garagens |
Por Que Uma Falha de Aterramento É Perigosa?
Falhas de aterramento apresentam uma ameaça por duas razões – choque e incêndio.
- Perigo de Choque: O corpo humano é um excelente condutor. Se você estiver em contato com qualquer aparelho que esteja apresentando uma falha de aterramento e estiver em contato com o solo através de condições úmidas, a corrente passará por você. A corrente pode ser tão pequena quanto 10-20 mA, o que causará contrações musculares, tornando você incapaz de soltar o objeto. A corrente pode ser de 100 mA, o que será letal. Os GFCIs são projetados para detectar falhas de aterramento tão baixas quanto 4-6 mA.
- Perigo de Incêndio: Se a corrente vazar através de material de alta resistência, calor será produzido. A falha de aterramento contínua manterá o aquecimento do material e pode causar um incêndio em um local onde não há conexão de aterramento adequada.
A parte triste é que uma falha de aterramento pode não disparar um disjuntor. Um disjuntor padrão ativa-se apenas durante sobrecarga ou curto-circuito.
Falha de Aterramento vs Curto-Circuito vs Falha de Arco
Esses três termos são confundidos, mas significam coisas diferentes:
| Termo | O Que Acontece | Exemplo | Proteção |
|---|---|---|---|
| Falha de aterramento | Corrente vaza do fio fase para o aterramento (terra, metal, água) | Fio fase toca a estrutura do aparelho | GFCI (tomada ou disjuntor) |
| Curto-circuito | Corrente vai do fio fase diretamente para o neutro sem carga | Fios fase e neutro entram em contato | Disjuntor / fusível (corrente alta) |
| Falha de arco | Faísca/arco ao longo de fiação danificada (frequentemente intermitente) | Cabo danificado na parede fazendo arco através de uma abertura | AFCI (interruptor de circuito por falha de arco) |
Uma falha de aterramento refere-se ao cenário onde a corrente faz contato e flui para o solo. Um curto-circuito ocorre quando o fio fase entra em contato com o neutro. Se houver arco elétrico, cria-se uma falha de arco. Atualmente, GFCIs, AFCIs e disjuntores estão todos sendo usados como dispositivos de proteção.
Como os GFCIs Protegem Você: O Interruptor de Circuito por Falha de Aterramento
A Ground Fault Circuit Interrupter (GFCI) is a device that prevents fatal electrical shocks caused by ground fault hazards. The operation principle is quite simple: current flowing into the hot wire equals to that returning through the neutral. The GFCI uses its internal current transformer to compare both currents and, should there be an imbalance, to detect that there is a leakage somewhere in the circuit.
- Trips at: 4–6 mA of leakage (the critical threshold where people get shocked)
- Speed: ~1/40 of a second (25 to 40 milliseconds)
- Forms: GFCI outlet, circuit breaker and portable GFCIs for sites
- Not overload protection: The GFCI does not take over the function of a circuit breaker
Hence, following the standards for ground fault protection is so important because the National Electrical Code (NEC) has been requiring ground fault protection for years.To understand the standards and how GFCIs are engineered, our deep dive on the GFCI full form and how it works covers the device in detail, our comparison of circuit breakers vs GFCIs shows where each one belongs in your system, and if you’re sourcing protection hardware, the VR-11 RCCB series is a typical example of how residual-current protection is built into modern breaker form factors.
Onde os GFCIs são exigidos
Ground fault protection is necessary whenever there is a risk for shocks, which occurs mainly when close to water, outdoors, or when people are in contact with ground surfaces. Common areas mandated by the modern electrical code include:
- Bathrooms (all outlets)
- Kitchen countertop outlets (within 6 ft of the sink)
- Garage and unfinished basement
- Outside outlets
- Crawl space and unfinished areas
- Laundry Room / utility sink
- Pool, spa and hot tub area
- Certain appliances (circuit for dishwasher and garbage disposal)
It is possible to install GFCIs in older houses without Ground Fault Circuit Interrupters (GFCI) and it only requires that the first receptacle on the current circuit be replaced with GFCI receptacle — thus protecting all the devices connected to that circuit from a possible shock.
How to Know If You Have a Ground Fault
Ground faults can manifest in several ways, and therefore, it is important to be cognizant of these signs.When evaluating ground faults, pay attention to the following:
- If the GFCI keeps tripping: If a GFCI will not reset or continues to trip, this normally indicates that there is a ground fault down the line.
- If you receive a shock: If there is any form of shock from either machines or metal frames, this is an indication of danger.
- If a circuit breaker trips: If the circuit breaker trips for no obvious reason, this is mainly a concern (especially with GFCI).
- If there is a buzzing sound coming near outlets: Happiness and equipment associated with peace and quiet.
- If there is a smell of burnt wiring close to an outlet, switch, or machine: This is indicative of current heating due to leaking current.
- If you find that the exterior of the machine feels hot: You will feel vibrations or shocks while working on equipment.
If any of the above occurs, quickly cease using this device and look into it instantly.
How to Fix a Ground Fault
Correcting a ground fault is a methodical process, and electrical work can be hazardous—if you’re unsure of yourself, call a qualified electrician. The general steps are as follows:
- Determine the fault: If the GFCI or breaker keeps tripping, the problem lies with that circuit. Unplug everything from the circuit and reset it to see if it still trips. If it does not trip, then there is a problem within the circuit itself; if it does trip, the fault lies within the fixed wiring.
- Find the fault through deductive reasoning: Plug in the devices one at a time to see which device causes the GFCI to trip.
- Examine the receptacles and fixtures: Shut off the power to the panel, open the outlet box, and inspect it for any loose wiring, damaged insulation, hot wires, grounding wires or moisture damage.
- Look for moisture: Water is the leading cause of ground faults in bathrooms, kitchens, basements, and outdoors. Dry out the box, repair the leak, and reseal it.
- Make the fix: Address the problem itself, whether it be repairing the tape, replacing receptacles, or replacing frayed wires.
- Test the GFCI: The GFCI should now be working. Press TEST and RESET on each GFCI unit to make sure they are working properly. If you have an older GFCI (over 10 years old) or one that won’t test properly, then it is time to install a new one.
- Contact a qualified electrician if the problem persists. A constant ground fault somewhere in the fixed wiring may require using a multimeter or megger to trace the problem—highly technical tools that require a professional to operate correctly.
If the problem is caused by a faulty appliance, do not attempt to just repair the wire—replace the appliance. Do not ever cut off the grounding prong from an appliance as a means of fixing a GFCI problem, as this will remove your margin of safety.
How to Prevent Ground Faults
Install GFCIs in every wet or outdoor area — this simple step is the best protection you’ll ever get.
- Keep water away from electricity: Don’t use machines by the sinks or bathtubs; don’t allow wires to lie on wet floors; and use only appropriate outdoor receptacles and covers outdoors.
- Check regularly the cords: Replace the wires as soon as you notice cracks or they have been bitten by pets.
- Avoid overloading the circuits: Overheating causes damaging of insulation and other faults.
- Use the suitable devices for outdoor use: weatherproof equipment, GFCI-protected outdoor outlets, portable GFCI for tools.
- Secure wiring from the pests and any physical damage: seal all holes rodents might enter from, and do not run wires through rugs and door openings.
- Test GFCIs each month: press TEST – it should trip; press RESET – it should restore.
Perguntas Frequentes
How do you fix a ground fault?
The first thing to do is confirm that everything on the circuit is unplugged, and then try resetting the ground fault circuit interrupter (GFCI) or circuit breaker. If the circuit is still live, plug in the appliances one at a time — when it trips, you will know which appliance is causing the problem. If even with everything unplugged the circuit trips, the problem lies in the fixed wiring: turn off power supply to the circuit, open the switches and/or outlet boxes, and check for faulty connections or any wires that are allowing electricity to touch any other wire or metal box. Fix the issue and test the circuit. If problems persist, call an electrician.
What is a ground fault in simple terms?
To put it simply, a ground fault is when electricity goes off course and ends up in the ground. Normally, the flow of electricity goes from the power line to the neutral line. A ground fault occurs when the electricity finds another way to the ground through a broken wire touching a metal device, through water, or through a person. This is dangerous because a person can conduct the electricity. A GFCI device detects such leak at a very low level of 4 to 6 milliamperes and cuts off the current immediately before a serious shock happens.
How do you know if you have a ground fault?
The indications of a ground fault are as follows: a GFCI socket does trip time and again or cannot be reset; a circuit breaker is activated without visible cause; an appliance causes you to feel a tingling or minor shock; humming or crackling can be heard from an outlet; an offensive odor is detected; or the surface of an appliance makes you feel uncomfortable. If your appliance has GFIC protection, it will be the first indicator.
What causes a ground fault?
The reasons that this occurs most often are: wire insulation that has broken or been damaged (for example, cracked, worn, or eaten by rodents), water touching live wires and grounding them (for instance, in bathrooms, kitchens, open air), wrong wiring in appliances and metal bodies touching their wires, loose or incorrect connections, or damaged wiring or plugs. In other words: any situation in which live wires may come into contact with the ground.
Referências
- NFPA 70 — National Electrical Code (NEC), Article 210.8: GFCI requirements
- UL 943 — Standard for Ground-Fault Circuit-Interrupters
- OSHA — electrical safety and ground fault protection requirements (29 CFR 1926.404)
- U.S. Consumer Product Safety Commission — electrical safety guidance
- Electrical Safety Foundation International — GFCI and ground fault safety resources
- Siemens — ground fault protection technical documentation
Conclusion
Ground fault is an undesirable current flow from a live wire to the ground and is one of the most serious electrical problems. This situation occurs when there is faulty insulation, water, a malfunctioning appliance, or loose connection. This situation is dangerous because even a small leak of 30 mA can kill a person and is not detected by a regular circuit breaker.
GFCIs are used to solve the issue here since these devices can detect leaks in a range of 4 to 6 mA and interrupt the flow of electricity in just 1/40 of a second. Thus GFCIs are required by the building codes everywhere where people and water interact.
It is important to learn the symptoms of the ground fault and test the GFCIs every month. Make sure the cables and wires are inspected regularly as well.And when you’re building or upgrading a system, choose protection devices from manufacturers that meet the relevant standards. HUYU Global manufactures certified RCCBs, RCBOs, and MCBs built to IEC standards — the kind of residual-current and overcurrent protection that works alongside GFCIs to keep circuits safe. For the difference between residual current devices and breakers, our RCCB vs RCBO guide is a good next read.
