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Notas de aplicación:

Diagnóstico de problemas de energía eléctrica en la toma de enchufe

 
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Tres mediciones rápidas pueden revelarle una gran cantidad de información

Cuando haya sospechas sobre la confiabilidad del suministro eléctrico del edificio, se pondrán en contacto con usted. Antes de abrir un circuito eléctrico y, en concreto el monitor trifásico, primero tome el multímetro digital Fluke y realice varias mediciones en la toma de enchufe más próxima a la carga problemática. Debe realizar tres mediciones rápidas porque solamente hay tres mediciones que efectuar: tensión de fase-neutro, tensión de tierra-neutro y tensión de fase-tierra. Una vez tenga estos datos, podrá responder a estas preguntas:
  • ¿Están bien conectados los cables de la toma?
  • ¿Está demasiado cargado el circuito derivado?
  • ¿Tienen las cargas electrónicas sensibles la tensión que deberían tener?

Comprobación de la conexión a tierra y la polaridad en una toma de enchufe de tres ranuras

Un cableado mal conectado en las tomas de enchufe es algo común. Una toma de enchufe de tres ranuras cuenta con una ranura para la fase, otra para el neutro y otra para la conexión a tierra. La ranura corta es la de fase, la larga es la de neutro y la que tiene forma en U es la de tierra. ¿Están al revés los cables de fase (negro) y neutro (blanco)? ¿Están cortados o al revés los cables de neutro y tierra (verde)? Estas situaciones a veces no se detectan durante mucho tiempo. Muchas cargas no son sensibles a la polaridad. En otras palabras, les da igual si los conectores de fase y neutro están enchufados al revés. Las cargas electrónicas generalmente son indiferentes a la polaridad de CA puesto que simplemente están convirtiendo la CA a CC en sus suministros de alimentación internos. Por otro lado, las cargas electrónicas sensibles, como las de equipos informáticos e instrumentos, sí se ven afectadas por una conexión a tierra limpia; por ejemplo, una puesta a tierra sin tensión y sin corrientes de carga. Una simple conexión al revés de los conectores de neutro y tierra puede afectar a todo el sistema de conexión a tierra.

Ni que decir tiene que es exacto realizar estas mediciones de tensión en horario de oficina y en condiciones de carga normales. ¿Qué datos obtuvo?

  • Fase-neutro.
  • Neutro-tierra.
  • Fase-tierra.

¿Son estas lecturas normales? ¿Están bien conectados los cables de la toma?

El error de cableado más frecuente se produce si se enchufan los conectores de fase y neutro al revés, o si se conectan al revés o se cortocircuitan los de neutro y tierra. ¿Cómo se descubren estas situaciones?

Investiguemos la tensión fase-tierra un poco más. Las lecturas de fase-tierra deben ser las más altas de las tres lecturas. En condiciones de funcionamiento normales y sin fallos, el circuito de tierra no debería tener corriente y, por tanto, no debería haber caída IR. Imagínese la conexión a tierra como un cable que vuelve a la fuente (el circuito eléctrico principal o el transformador), donde se conecta al neutro. En el extremo de la toma de enchufe de la ruta de tierra, donde se realiza la medida, la tierra no está conectada a ninguna fuente de tensión (repetimos, si no hay ningún fallo). Por lo tanto, al cable de tierra es como un largo cable de prueba que vuelve a la fuente de tensión. Cuando hay una carga conectada, la cantidad de tensión de generación de la toma de enchufe fase-tierra debería ser la suma de la tensión de fase-neutro (la tensión que cruza la carga) y, la tensión de neutro-tierra (la caída de tensión en el neutro por el recorrido de vuelta hasta su conexión al circuito de tierra).

Comprobaciones de caídas de tensión

En un circuito ideal, no debería haber caídas de tensión: cuantas menos caídas de tensión haya, más "sólida" o fiable es la fuente. Pero, en realidad, siempre hay alguna caída de tensión en el cableado del sistema.
  • El calibre del cable influye en las caídas de tensión; cuanto más pequeño, mayor es su impedancia.
  • Cuanto más largo sea el cable de un circuito derivado, mayor será la impedancia y mayor la caída IR.
  • Y, por último, cuanta más carga soporte un circuito, mayores serán las caídas de tensión (V = IR, por lo que, cuanta más corriente, más caídas de tensión).

Como los primeros dos factores son complicados de modificar, siempre intentaremos responder a la segunda pregunta, la de la sobrecarga del circuito. Para medir caídas de tensión, utilizamos la más "misteriosa" de estas mediciones, la de tensión de tierra-neutro.

En la mayoría de entornos de oficina, una lectura normal de tensión de tierra-neutro es de aproximadamente 1,5 V. Si la lectura es alta, superior a 2-3 V, entonces puede que el circuito derivado esté sobrecargado. Otra posibilidad es que el neutro del circuito eléctrico esté sobrecargado. Compruebe la tensión de neutro-tierra en el circuito eléctrico. ¿Qué andamos buscando? Para soportar las cargas de los equipos informáticos y otras cargas electrónicas, la tensión de neutro debe ser al menos tan grande como la de un alimentador y, preferiblemente el doble. Tenga en cuenta que la caída de tensión de fase-neutro (5,2 V) más o menos equivale a la suma de los cambios de tensión de tierra-neutro y fase-tierra (2,4 V + 2,7 V). Las caídas IR combinadas del cable negro y el cable blanco se restan de la tensión disponible para la carga, la tensión de fase-neutro. La caída IR del cable blanco es fácil de medir como tensión de neutro-tierra, pero la corriente aumentada produce una caída IR en el cable negro y en el cable blanco. Esta caída IR del cable negro se puede medir por la diferencia entre la tensión de fase-tierra sin carga y con carga (2,4 V). En el mundo real, no es tan sencillo activar y desactivar todas las cargas para realizar esta medida. Por eso es tan práctica la medida de tierra-neutro.

Medición de la tensión de pico

La toma es el punto más alejado del sistema de cableado con respecto a la fuente. Lo que quiere decir que es el punto más vulnerable ante los problemas de suministro de tensión. Pero para la carga monofásica, fiable o no, es el único punto en el sistema que importa. Todas nuestras mediciones de tensión hasta ahora se han efectuado en valores rms. Es necesario medir el valor de pico también. Muchos medidores especificarán una opción de pico o de mantenimiento de pico de 1 ms. Dado que medio ciclo de 60 Hz es aproximadamente 8,3 ms, la función de pico de 1 ms puede capturar el pico de medio ciclo. Si damos por hecho que la tensión CA es una onda senoidal más o menos perfecta, el pico normal es 1,4 veces el valor rms. En el caso de 120 V, eso equivale a aproximadamente 168 V. Entonces, ¿por qué es importante medir el valor de pico? Porque las cargas electrónicas se ven afectadas por el valor de pico ya que es la forma que tienen de suministrar alimentación a los circuitos de conversión de CA a CC. Si casi todas las cargas de un circuito son electrónicas, todas consumen energía a la vez, desde el pico de la onda. Como resultado, la onda senoidal tiende a convertirse en una onda de cresta recortada. Esto dificulta la carga de los suministros de la alimentación eléctrica. Una lectura de rms sola no detectará este problema.

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