Medida de corrientes de fuga. Conceptos básicos.

05-09-2013 | Sonda tipo pinzas

En cualquier instalación eléctrica, algo de corriente fluirá a la tierra a través del conductor de protección de tierra. Esto normalmente se denomina corriente de fuga. Normalmente, la corriente de fuga fluye en el aislamiento que rodea a los conductores y en los filtros que protegen el equipo electrónico alrededor de la casa o la oficina. Entonces, ¿cuál es el problema? En circuitos protegidos por interruptores de corriente por falla a tierra (GFCI), la corriente de fuga puede causar disparos innecesarios e intermitentes. En casos extremos, puede provocar un aumento de la tensión en las partes conductoras accesibles.

Las causas de las corrientes de fuga

El aislamiento, a nivel eléctrico, presenta ciertas características de resistencia y capacitancia, y en consecuencia conduce corriente a través de ambas vías. Dada la alta resistencia del aislamiento, en realidad se debe fugar una cantidad muy pequeña de corriente. Pero, si el aislamiento es antiguo o está dañado, la resistencia es menor y es posible que fluya una cantidad importante de corriente. Además, los conductores más largos tienen una mayor capacitancia, lo que provoca más corriente de fuga. Es por esto que los fabricantes de disyuntores GFCI recomiendan que la longitud de los alimentadores unidireccionales sea de un máximo de 76.2 m (250 pies).

A su vez, los equipos electrónicos contienen filtros diseñados para protegerlos contra las subidas de tensión y otras interferencias. Estos filtros suelen tener condensadores en la entrada, que se agregan a la capacitancia general del sistema de cableado y al nivel general de la corriente de fuga.

Soluciones para minimizar los efectos de las corrientes de fuga

La pregunta es: ¿cómo se pueden eliminar o minimizar los efectos de las corrientes de fuga? Cuantifique la corriente de fuga y luego identifique su origen. 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 las tenazas 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 mediciones incorrectas.

La pinza amperimétrica detecta el campo magnético que rodea a los conductores, tales como un cable de un solo núcleo, un cable blindado de alambre, una tubería de agua, etc.; o los conductores de fase por pares o neutros de un circuito monofásico; o todos los conductores vivos (de 3 o 4 cables) de un circuito trifásico (como un GFCI o un dispositivo de corriente residual).

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 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, tomar una medición de un circuito de 240 V CC con todas las cargas desconectadas puede dar como resultado un valor de fuga de 0.02 A (20 mA). Este valor representa una impedancia de aislamiento de:

240 V / (20 x 10-6) = 12 MΩ. (Ley de Ohm R=V/I)

Si llevó a cabo una prueba de aislamiento en un circuito desconectado, el resultado debería estar en el área de los 50 MW o superior. Esto se debe a que el comprobador de aislamiento usa 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 (computadoras, 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. Agregar piezas del equipo nuevas a un circuito protegido por un GFCI podría disparar el GFCI. Y debido a que la cantidad de corriente de fuga varía dependiendo de cómo funciona el equipo, es posible que el GFCI se dispare aleatoriamente. Este tipo de problemas es 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 60 Hz. Esto sucede porque es típico que el equipo de telecomunicaciones incorpore filtros que producen corrientes de puesta a tierra funcionales y otros equipos que produzcan armónicos. Solamente puede medir la fuga característica a 60 Hz con una pinza amperimétrica que incorpora un filtro de paso de banda para quitar las corrientes a otras frecuencias.

Medición 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.

Compruebe los circuitos trifásicos pinzando 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.

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.

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 pueden detectar corrientes similares.

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. j k l m n

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, los 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 usando una pinza de corrientes 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, este conocimiento de las corrientes de fuga en su instalación le permitirá redistribuir las cargas en dicha instalación de una forma más equilibrada.