Guías sobre la medición y la fuga de corriente

GUÍAS SOBRE LA MEDICIÓN Y LA
FUGA DE CORRIENTE:
1.
CÓMO MEDIR LA CORRIENTE
2.
MEDIDA DE CORRIENTES DE FUGA.
CONCEPTOS BÁSICOS
3.
PARÁMETROS A MEDIR Y ANALIZAR EN EL
CONCEPTO POWER QUALITY
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Cómo medir la corriente
Pasos para medir la corriente de CA o CC con las tenazas
de una pinza amperimétrica:
Pasos necesarios antes de la medición (para evitar descargas
eléctricas o lesiones físicas):
•
•
Desconecte las sondas de prueba del medidor.
Mantenga los dedos detrás de las barreras táctiles ubicadas delante del
instrumento.
1. Gire la perilla selectora a la función adecuada, ya sea de A para CA o CC. Debe
ver el icono de la mordaza (
proviene de la mordaza.
) en la pantalla, que indicará que la medición
2. Nota: cuando la corriente medida sea < 0,5 A, el punto central del icono (
) de
la pantalla se encenderá y apagará en un parpadeo. Cuando la corriente sea >
0,5 A, el punto central se mantendrá encendido.
3. Antes de tomar mediciones de CC (si su medidor está equipado para hacerlo),
espere a que la pantalla se estabilice, luego presione el botón Cero para
asegurarse de realizar lecturas. Poner en cero el medidor elimina la
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4.
5.
6.
7.
compensación de CC de la lectura. La función de cero solo funciona cuando el
selector se encuentra en la posición para medición de CC.
Nota: antes de poner en cero el instrumento, asegúrese de que la mordaza esté
cerrada y no haya conductores en ella.
Presione el nivel de liberación de mordaza, ábrala e introduzca el conductor que
se debe medir en la mordaza.
Cierre la mordaza y ubique en el centro el conductor usando las marcas de
alineación de la mordaza.
Observe la lectura en la pantalla.
Para medir corriente CA con una sonda de corriente
flexible:
Pasos necesarios antes de la medición (para evitar descargas
eléctricas o lesiones físicas):
•
•
No coloque la sonda flexible alrededor de conductores energizados peligrosos
ni la retire de estos. Tenga especial cuidado durante el montaje y la
extracción de la sonda flexible.
Desenergice la instalación que está probando o utilice ropa protectora
adecuada.
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1. Conecte la sonda de corriente flexible al instrumento. Consulte la ilustración
anterior.
2. Conecte el tubo flexible de la sonda alrededor del conductor. Si se abre el
extremo de la sonda flexible para realizar la conexión, asegúrese de cerrarlo y
bloquearlo. Debe escuchar y sentir cuando la sonda se bloquee en su sitio.
o Nota: cuando mida la corriente, ubique el centro del conductor en la
sonda de corriente flexible. Si es posible, evite tomar mediciones cerca
de otros conductores que estén energizados.
3. Mantenga la sonda en el acoplamiento a más de 1 pulgada (2,5 cm) de
distancia del conductor.
4. Gire el selector al icono
. Cuando el selector está en la posición
correcta, aparecerá
en la pantalla, lo que significa que las lecturas
proceden de la sonda flexible.
o Nota: cuando la corriente medida sea < 0,5 A, el punto central del icono
( ) de la pantalla se encenderá y apagará en un parpadeo. Cuando la
corriente sea > 0,5 A, el punto central se mantendrá encendido.
5. Consulte el valor de corriente en la pantalla.
Si una sonda flexible no funciona como se esperaba:
1. Inspeccione el sistema de acoplamiento para asegurarse de que está
conectado y cierra correctamente o de que no hay ningún daño. Si hay algún
material extraño presente, el sistema de acoplamiento no se cerrará
correctamente.
2. Inspeccione el cable entre la sonda y el medidor en busca de daños.
3. Verifique que el selector esté en la posición correcta (
).
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Medida de corrientes de fuga.
Conceptos básicos
En cualquier instalación eléctrica, por el conductor de protección circula cierta
corriente a tierra, conocida también como corriente de fuga. Estas fugas de corriente
se producen normalmente a través del aislamiento que rodea a los conductores y
por los filtros que protegen los equipos electrónicos tanto en oficinas como en el
propio hogar.
En los circuitos protegidos por un DCR (Dispositivo de Corriente Residual), la
corriente de fuga puede disparar estas protecciones diferenciales de forma
intermitente e innecesaria. En casos extremos, puede provocar una tensión elevada
en los elementos y partes conductoras accesibles.
Las causas de las corrientes de fuga
El aislamiento, a nivel eléctrico, presenta ciertas características de resistencia y
capacidad, y en consecuencia pueden circular corrientes a su través por ambos
motivos. Dado que el valor de resistividad del aislamiento es elevado, la fuga de
corriente debería ser mínima. Sin embargo, si el aislamiento ha envejecido o está
dañado, su resistencia es menor y puede fluir una corriente significativa. Además,
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los conductores más largos tienen mayor capacidad, lo que se traduce en una mayor
corriente de fuga.
Los equipos electrónicos, por su parte, incorporan filtros diseñados para proteger
contra sobretensiones y otras perturbaciones eléctricas. Estos filtros normalmente
incorporan condensadores en la entrada, los cuales añaden más capacidad a la
propia del sistema de distribución, favoreciendo de esta forma el incremento de las
corrientes de fuga.
Soluciones para minimizar los efectos de las corrientes de
fuga
¿Cómo se pueden eliminar o minimizar los efectos de las corrientes
de fuga?
Cuantifique la corriente de fuga y luego identifique el origen de la misma. Uno de los
métodos para hacerlo es mediante una pinza amperimétrica para medida de
corrientes de fuga.
Este instrumento, de apariencia muy similar a una pinza amperimétrica para medida
de corrientes de carga, proporciona una alta precisión a la hora de medir corrientes
pequeñas, inferiores a 5 mA. La mayoría de las pinzas amperimétricas
simplemente no registran corrientes tan pequeñas.
Una vez colocada la mordaza de la pinza amperimétrica alrededor del conductor, el
valor de corriente que mide dependerá de la intensidad del campo electromagnético
alterno que rodea a los conductores. Para medir de forma precisa corrientes
pequeñas, es esencial que los extremos de la mordaza no presenten ningún
daño o deformación, que se mantengan limpios y ajusten perfectamente cundo se
cierre la mordaza. Procure no doblar la mordaza de la pinza amperimétrica ya que
esta situación puede dar lugar a medidas incorrectas.
La pinza amperimétrica detecta el campo magnético que rodea los
conductores, por ejemplo, un cable individual, un cable blindado, una tubería de
agua, etc.; o el par de cables, fase y neutro, de una instalación monofásica; o todos
los conductores activos (3 o 4 hilos) en una instalación trifásica (como en un
diferencial o DCR trifásico).
Cuando se mide en varios conductores activos agrupados, los campos magnéticos
producidos por las corrientes de carga de cada conductor se anulan unos con otros.
Cualquier desequilibrio o diferencia de corriente es consecuencia de las fugas
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que se producen por los conductores a tierra u otros caminos alternativos.
Para medir esta corriente, una pinza amperimétrica de corriente de fuga debería ser
capaz de medir corrientes inferiores a 0,1 mA.
Por ejemplo:
•
Si medimos en un circuito de 230 V CA, con todas las cargas desconectadas,
se puede obtener como resultado un valor de fuga de 0,02 mA (20 µA).
Este valor representa una impedancia de aislamiento de: 230 V / (20 x 10-6) =
11,5 MO. (Ley de Ohm R=V/I)
Si se lleva a cabo una prueba de aislamiento en un circuito desconectado, el
resultado estará en torno a los 50 MO o superior. Esto se debe a que el
comprobador de aislamiento utiliza tensión CC para la comprobación, situación que
no tiene en cuenta los efectos capacitivos en la instalación. Sin embargo, el valor
real de la impedancia de aislamiento sería el valor actual que se mediría en
condiciones de funcionamiento normales.
Si se midiese el mismo circuito cargado con los equipos de una oficina
(ordenadores, monitores, fotocopiadoras, etc.), el resultado sería bastante diferente,
debido a la capacidad de los filtros de entrada de estos dispositivos. El efecto es
acumulativo, cuantos más equipos estén conectados a la instalación, mayor será la
corriente total de fuga pudiendo estar en el orden de los miliamperios. Si se añaden
nuevos equipos a un circuito protegido por un DCR o diferencial, podría producirse,
en un momento determinado, el disparo de dicha protección.
Como la cantidad de corriente de fuga varía dependiendo del estado de
funcionamiento de los sistemas, los diferenciales o DCR podrían dispararse de
forma aleatoria, siendo este tipo de problemas, uno de los más difíciles de
diagnosticar.
Una pinza amperimétrica detectará y medirá una amplia gama de corrientes alternas
o variables que pasen por el conductor que se está comprobando. Cuando existan
equipos de telecomunicaciones, el valor de la fuga indicado por la pinza
amperimétrica puede ser considerablemente superior al resultante como
consecuencia de la impedancia de aislamiento a 50 Hz.
Esto se debe a que los equipos de telecomunicaciones normalmente incorporan
filtros que producen corrientes funcionales a tierra y otros equipos que producen
armónicos, etc. La fuga característica a 50 Hz sólo se puede medir usando una
pinza amperimétrica que incorpore un filtro pasa banda de ancho reducido,
para de esta forma eliminar corrientes a otras frecuencias.
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Medida de la corriente de fuga a tierra
Cuando las cargas están conectadas, la corriente de fuga medida incluye también a
las corrientes de fuga en los propios equipos conectados. Si la corriente de fuga es
aceptablemente baja con la carga conectada, la corriente de fuga del cableado de la
instalación será todavía más baja.
Si se precisa medir solamente la corriente de fuga del cableado de la instalación,
desconecte la carga.
Compruebe los circuitos monofásicos pinzando simultáneamente los conductores
de fase y neutro. El valor medido reflejará cualquier corriente que fluya a tierra.
(Véase la figura 1)
Compruebe los circuitos trifásicos rodeando con la pinza todos los conductores
trifásicos. Si el neutro está disponible, la pinza debe abrazarlo también junto con el
resto de los conductores de fase. El valor medido reflejará cualquier corriente que
fluya a tierra. (Véase la figura 2)
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Medida de la corriente de fuga a través del conductor de tierra
Para medir la corriente de fuga total que fluye por una toma de tierra concreta,
coloque la pinza alrededor del conductor de tierra. (Véase la figura 3)
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Medida de la corriente de fuga a tierra a través de rutas a tierra
involuntarias.
Si se abrazan juntos fase/neutro/tierra, se podrá identificar la corriente de fuga en la
toma o en el cuadro eléctrico a través de rutas a tierra involuntarias (como por
ejemplo en un cuadro eléctrico metálico asentado sobre una base de hormigón). Si
existen otras conexiones eléctricas a tierra (como una conexión a una tubería de
agua), se puede detectar corrientes similares. (Véase la figura 4)
Rastreo del origen de la corriente de fuga
La realización de una serie de medidas puede identificar las diferentes corrientes de
fuga y su origen. La primera medida puede tomarse en los conductores de
acometida del cuadro. A continuación se realizan las medidas 2, 3, 4, y 5 para
identificar las corrientes de fuga de los diferentes circuitos. (Véase la figura 5)
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Resumen
La corriente de fuga puede ser un indicador de la eficacia del
aislamiento de los conductores.
Pueden existir altos niveles de corriente de fuga en circuitos donde se usan equipos
electrónicos con filtros, las cuales, a su vez, pueden provocar tensiones que
perturben el funcionamiento normal de los equipos.
Es posible localizar el origen de las corrientes de fuga utilizando una pinza de
corriente de fugas, la cual nos permite medir corrientes muy pequeñas. Para ello
deberemos realizar una serie de medias siguiendo el procedimiento descrito
anteriormente. Si fuera necesario, esto le permitirá redistribuir las cargas en la
instalación de forma más equilibrada.
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Parámetros a medir y analizar en el
concepto power quality
Es necesario conocer los parámetros que influyen en la calidad eléctrica,
medirlos y analizarlos ya que pueden traer consecuencias importantes para la
industria en general.
Las causas que pueden afectar a la calidad eléctrica (power quality) son variadas:
•
•
•
•
Cortes de suministro eléctrico
Suministro eléctrico inadecuado
Resets en PLCs, disparo intempestivo de protecciones
Funcionamiento extraño de algunas cargas.
Las consecuencias, graves, pueden abarcar paros de producción; materia prima o
productos dañados; descenso de la productividad; aumento de los costes de
mantenimiento; y aumento de los costes de producto final o servicio. Por lo tanto,
emerge de vital importancia saber exactamente qué parámetros tenemos que medir
y analizar para lograr que la calidad eléctrica sea la máxima posible.
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Por tanto en una instalación tenemos que medir y analizar:
•
Variaciones de tensión: Según la norma EN 50160 (características de la
tensión de suministro en sistemas de distribución pública) debemos medir y
registrar el valor de tensión RMS promedio de 10 minutos durante una
semana. Además, en relación a la tensión correcta, el 95 % de los valores de
tensión promedio de 10 minutos medidos tienen que estar dentro del ± 10 %.
•
Armónicos e interarmónicos: Son perturbaciones de baja frecuencia que
puede definirse como tensión o corriente sinusoidal con una frecuencia igual a
un entero múltiplo de la frecuencia fundamental causada, principalmente, por
consumos de cargas no lineales.
Los armónicos significativos se registran hasta el nº 15, especialmente el 3r,
5o, 7o, 11o y 13o.
•
Desequilibrio de fases : En cualquier sistema trifásico las fases están
desfasadas 120º. La desviación de la amplitud o del desfase es conocido
como desequilibrio de fases.
Causas:
•
•
•
•
•
Iluminación
Máquinas de soldadura
Fallo fusibles en baterías de condensadores
Instalación desequilibrada de fases
Fallos de fase
Consecuencias:
•
•
•
•
Operación irregular de motores
Reducción de velocidad de motores
Fallo transformadores
Fallo de aislamiento
Flicker: es una impresión subjetiva de la fluctuación de la iluminación causada por
fluctuaciones de la tensión de alimentación (las lámparas son más sensibles a las
variaciones que otras cargas). Es, por tanto, una modulación a bajas frecuencias en
amplitud de la frecuencia fundamental de tensión. Las frecuencias moduladoras
tienen un rango de entre 0,5 - 30 Hz.
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El efecto de esta modulación es un parpadeo del flujo luminoso de las lámparas
conectadas a esta tensión modulada, generando una incomodidad visual para las
personas. Hay que tener en cuenta la sensibilidad del ojo humano, que es más
sensible en las frecuencias que van de 6 a 10Hz donde los niveles de flicker de 0,3 o
0,4 ya son perceptibles. La unidad de medida es el Pst (Short Term Flicker
Severity)
Huecos de tensión y microcortes transitorios: según las norma IEC 61000-4-30 y
UNE-EN-50160 pueden producirse:
1. Sobretensiones: Aumento de la tensión eficaz (medio ciclo) a un
determinado %Vn, a partir de un umbral programado (por ejemplo el 110%
Vn) durante un tiempo.
2. Huecos de tensión: Reducción de la tensión eficaz (medio ciclo) entre el 90
% y el 1 % Vn durante un tiempo (otras normas indican hasta el 10 % Vn).
3. Interrupciones: Condición en que la tensión (RMS- 1/2 ciclo) es menor al 1 %
de Vn (otras normas indican 10 % Vn).
También hay que añadir los eventos transitorios, que tradicionalmente se
caracterizan en tensión, aunque los de corriente suelen ser más importantes.
•
•
Un transitorio se define como la variación de la senoide cuando se compara
con una ideal.
El impacto más fuerte suele ser en los aislamientos y en los daños
producidos en equipos.
La evaluación de las perturbaciones que permite analizar los eventos transitorios son
de dónde procede el fallo, si las protecciones han actuado bien y cómo
predecir/inmunizar la instalación.
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