Más allá de lo básico: Problemas eléctricos en un muelle para botes

07-01-2014 | Eléctrica

Corriente de fuga, ley de Kirchoff

Por Chuck Newcombe

Durante los ocho años que he escrito esta columna, he hablado de problemas de cableado y puesta a tierra en plantas industriales, hogares y granjas de lácteos. Este mes, añadiré los muelles para botes.

Si creía que las corrientes de fuga eran peligrosas en una cocina o un baño, piense en lo que puede pasar cuando un nadador desprevenido se acerca a un bote con una corriente de fuga de CA que fluye entre el casco y los componentes conectados a tierra del muelle o el fondo del lago. (Consulte el informe Electric Shock Drowning Incidents-Marinas©.)

La cruda realidad es que tal corriente de fuga, a menudo inferior a 100 miliamperios, puede fluir en el agua sin ser detectada. Eso está lejos de ser lo que se necesita para activar un interruptor de 20 amperios, pero es suficiente para paralizar a un nadador. No se escucharían golpes en el agua ni llamados de auxilio. Después, se sacaría a una persona ahogada del agua, sin ninguna pista acerca de la causa del ahogamiento.

Desafortunadamente, conozco un caso así que ocurrió en un muelle privado en un lago. En ese caso, la persona que descubrió al nadador sintió una ligera descarga cuando sumergió la mano en el agua y sabiamente apagó la corriente en la caja de interruptores antes de intentar el rescate (que, por desgracia, no tuvo éxito).

La corriente alterna está presente en los muelles con fines de iluminación, operación de cabrestantes o en receptáculos en los que se conecta un cable de extensión para alimentar de corriente a herramientas que se usan en el muelle, o a bordo de un bote para accionar un cargador de batería conectado al sistema de corriente directa del bote. Cualquiera de esos dispositivos, ya sea en el muelle o en el bote, puede representar un medio para que una corriente eléctrica fluya a tierra a través del agua a causa del mal cableado o de una falla.

¿Cómo puede detectar la probable presencia de pequeñas corrientes de fuga de CA en el agua?

Entre las muchas herramientas que ofrece Fluke para probar los circuitos de AC, se encuentra la pinza amperimétrica de corriente de fuga de CA 360. Puede medir hasta 60 amperios de CA en uso normal, pero tiene dos características especiales que la hacen adecuada para la medición de corrientes de fuga.

  1. La sensibilidad de medición de corriente se extiende hasta un rango de 3 mA con resolución de 1 µA.
  2. El tamaño de la mordaza es de 1.5 pul. (3.81 cm), que posibilitan la colocación de las mordazas alrededor de cables y conductos gruesos.

Dónde medir

En 1845, Gustav Kirchoff enunció una regla acerca de la corriente que fluye a través de un nodo en un circuito eléctrico. Establece que la suma de todas las corrientes que fluyen dentro y fuera de un nodo deben ser iguales a cero. Podemos usar esta información para idear un procedimiento de prueba para un muelle, con o sin la presencia de un bote. En el diagrama siguiente, el nodo que usaremos está marcado con "N". Las flechas con líneas sólidas muestran la dirección en que debe fluir la corriente y las líneas punteadas muestran dónde ocurre la fuga.

Problemas eléctricos en un muelle para botes

Si quiere medir la corriente que fluye de la fuente a la carga, colocará la pinza alrededor de un solo conductor (#1).

Pero aplicando la ley de corrientes de Kirchoff, puede colocar la pinza alrededor de varios conductores, como se muestra en las posiciones 2 y 3.

En un circuito cableado correctamente, la lectura de la pinza amperimétrica debe ser de cero en las posiciones 2 y 3. Cualquier corriente de fuga que fluya en el cable de tierra de seguridad verde debe verse como una lectura distinta de cero en la posición 2, y cualquier corriente de la carga a tierra debe verse como una lectura distinta de cero en las posiciones 2 o 3. Como el cable verde se incluye en la prueba en la posición 3, solo se registra la corriente de tierra como fuga en ese caso.

Aquí muestro un circuito monofásico de 120 V, pero la ley de corrientes de Kirchoff funciona igualmente para circuitos de 240/120 voltios o cables de circuitos trifásicos de hasta 5 conductores. Si hay una corriente de fuga de la carga a tierra, la lectura de una pinza amperimétrica colocada alrededor del cable debe ser de cero.

¿Cuánta corriente de fuga es aceptable?

Lo ideal es que no haya ninguna corriente de fuga que salga del circuito, pero las capacitancias de fuga y algunos dispositivos de filtrado de ruido pueden causar que fluyan pequeñas cantidades de corriente incluso en un sistema que funciona correctamente.

Un dispositivo interruptor del circuito de fallas de conexión a tierra (GFCI), ya sea un interruptor, un receptáculo, o un dispositivo en línea puede asegurar que ninguna corriente letal fluya a tierra desde una carga protegida. Los dispositivos GFCI aplican el principio de Kirchoff para detectar la corriente en los conductores neutrales y las líneas de contacto (posición 2 en el diagrama) y para abrir el circuito si la corriente de la red sobrepasa 6 mA.

Problemas eléctricos en un muelle para botes
Problemas eléctricos en un muelle para botes

Demostración de la ley de corrientes de Kirchoff en acción

Fabriqué un accesorio para posibilitar la medición práctica de las tres posiciones que se muestran en el diagrama anterior. Compré una cable de extensión corto con una salida triple y lo modifiqué como se muestra aquí, para que se pueda acceder a los tres conductores de manera individual.

Cuando conecté el cable a una salida con nada conectado al extremo del receptáculo, medí la corriente alrededor del conductor individual negro (prueba 1) y registré 1.480 mA. Eso se debe a que la cabeza con tres receptáculos de mi cable tiene una luz piloto de neón que me dice que el cable tiene corriente. Las mediciones en las posiciones 2 (blanco y negro) y 3 (blanco, negro y verde) tienen lecturas de 0.000 a 0.002 mA, lo que confirma que toda la corriente que alimentaba la luz fluía solo en la línea y el neutro, como debe ser.

Problemas eléctricos en un muelle para botes
La última prueba en la posición 3

Con mi adaptador, un comprobador de cableado de circuito como el Fluke T+PROy el modelo 360de Fluke, usted puede solucionar problemas de cableado que involucren corrientes de fuga rápidamente, y comprobar el funcionamiento correcto de los dispositivos GFCI.

Es un precio módico para ofrecer seguridad de muelles, marinas, piscinas y nuestros propios patios traseros al tiempo que se usan dispositivos eléctricos, ¿no lo cree?