De vuelta a lo básico: solución de problemas y comprobación preventivas de circuitos de alarmas de clase 2 y 3

Fluke 77-IV
Herramientas de medida:Multímetro digital Fluke 177 con sondas de prueba y pinzas de contacto estándar
Operario: Barney O'Donnell, HSI Security Systems, Inc., Portland, OR
Pruebas realizadas: corriente, resistencia, sensibilidad, referencia a tierra y tierra aislada

HSI Security Systems instala, da mantenimiento y supervisa sistemas de seguridad vital en el noroeste de Oregón y el suroeste de Washington. Somos un contratista eléctrico especializado en sistemas de baja tensión y controles eléctricos rudimentarios. Este es nuestro 26° año en la industria y tenemos seis empleados. Nuestra base de clientes es un 65 % residencial de lujo y un 35 % comercial.

Perfil del sistema

Interactuamos con sistemas de automatización y empresariales, como sistemas de control de accesos, lucha contra incendios, llamadas de emergencia y supervisión de procesos, así como sistemas de control de circuitos que funcionan por evento o programa. La mayoría de los paneles que instalamos cuenta con un controlador programable integrado.

Nuestros productos principales son los controles de acceso, intrusión y lucha contra incendios de Bosch y las radios de largo alcance. (Contamos con la certificación de Bosch). Nuestras radios SafeCom nos permiten supervisar varios paneles de alarmas de incendio y edificios con estrictos requisitos de seguridad. Cuando supervisamos una alarma de incendios, también le damos mantenimiento. Puesto que algunas instalaciones de sistema (realizadas por otros) cuentan con distintos niveles de calidad, la solución de problemas puede ser un desafío. En la mayoría de los casos, la documentación de fábrica es solo una lista de buenas intenciones.

Frank O'Donnell
Frank O'Donnell, HSI

Un sistema normal incluye un procesador, un centro de control o de mando e interfaces directas a ordenador y teléfono, así como interfaces Ethernet/LAN/WAN, baterías de respaldo, transformadores reductores, cubiertas, aparatos de notificación y cientos o miles de metros de cable y de 1 a 238 transpondedores de ID de punto. También agrupamos múltiples sistemas para controlarlos mediante estaciones de trabajo.

Usamos una combinación de buses de interfaz digital en serie (SDI, por sus siglas en inglés) y Zonex o Mux (términos genéricos de Bosch). Nuestros sistemas de baja tensión de clase 2 y 3 son predominantemente de 12 o 24 V CC. Nuestros relés lo controlan todo, desde un LED de 10 mA hasta un interruptor de relé de apertura de 400 A. El consumo de corriente máximo de nuestros paneles es de 2 A. Instalamos suministros de corriente auxiliares para todo lo que sobrepase ese nivel.

Todos nuestros circuitos activadores de alarmas tienen una resistencia finita como la supervisión de final de línea. Usamos puntos o zonas sobre la tarjeta (entradas de circuitos) y también fuera de la tarjeta. Un punto sobre la tarjeta se encuentra dentro del panel. Los puntos fuera de la tarjeta se ubican en alguno de los buses de datos. Con los puntos sobre la tarjeta, el circuito comienza en el panel. Con los puntos fuera de la tarjeta, el circuito comienza en el transpondedor de ID de punto. A su vez, el transpondedor de ID de punto se ubica en el bus de datos.

Referencias

Creamos una base de datos de referencias eléctricas dentro de las especificaciones del fabricante para cada cliente. Medimos y registramos la resistencia y la tensión de todos los circuitos de inicio y supervisión. Esto incluye el consumo de corriente acumulativo del panel. También medimos cada línea sin alimentación del circuito con respecto a una conexión a tierra conocida. Esto nos dirá si estamos libres de fallos de conexión a tierra.

Cuando volvemos para ofrecer el mantenimiento anual o semestral, tenemos un punto de referencia para medir el circuito. Si la medición de un circuito al instalarlo es de 992 Ω y durante la prueba anual es de 1.050 Ω, sabemos dos cosas:

1. Se encuentra dentro de las especificaciones del fabricante de ±100 Ω.
2. El circuito va a presentar problemas.

También sabemos que cada uno de nuestros transpondedores de ID de punto ofrece 1 Ω de resistencia en el bus de datos. Esto nos da un punto de referencia, pues conocemos el número de traspondedores de ID de punto en el bus de datos.

Conexión a tierra

Puesto que el NEC (y la prudencia) nos exigen que conectemos a tierra cada panel que instalamos y al que damos mantenimiento, verificamos un circuito de puesta a tierra de menos de 1,0 Ω de resistencia a una conexión a tierra eléctrica conocida. Sabemos que la electricidad sigue el camino con menos resistencia y, en consecuencia, queremos mantener una ruta lo más abierta posible para las sobretensiones no deseadas.

Medir un bus de datos o "backbone" es un poco más complicado. Mencioné que un bus de datos puede tener hasta 238 traspondedores (módulos de ID de punto), cada uno con su propia ramificación de la resistencia de fin de línea. Afortunadamente, cada transpondedor proporciona su propia resistencia en el circuito. Si conocemos el total antes de iniciar la solución de problemas, nos encontramos en la mejor posición para aplicar la regla de "divide y vencerás".

Solución de problemas

Montaje deficiente

La capacidad de solucionar los problemas de un circuito siempre ha sido un arte, en parte intuición y en parte trabajo duro de la vieja escuela. Es aquí donde unos buenos puntos de referencia denotan nuestra experiencia. Si durante la instalación o el mantenimiento previo medimos y registramos el circuito, sabemos lo que queremos ver durante la solución de problemas.

La regla de "divide y vencerás" puede aplicarse a cualquier circuito con problemas. Primero, recorremos el circuito con la esperanza de encontrar daños físicos o, como estamos en Oregón, ocasionados por el agua. Si esto falla, sacamos nuestros fiables medidores de ohmios de Fluke. Sabemos cuál es la resistencia de final de línea que debe haber. Si obtenemos una medición de una resistencia infinita, entonces tenemos una interrupción del circuito. Si obtenemos una medición de cero (o cerca de cero), sabemos que tenemos un cortocircuito. Si obtenemos una resistencia alta, es decir, fuera de las especificaciones del circuito, podríamos tener un dispositivo o un cable defectuoso, o un problema de impedancia.

Una vez que sabemos lo que buscamos, podemos colocar una resistencia de un valor distinto en el extremo del panel o el transpondedor. Ahora sabemos que si cortamos el circuito por la mitad deberíamos obtener X ohmios en una dirección e Y ohmios en la otra. El valor que no cumpla con nuestras expectativas indica la dirección en la que debemos proceder. Repetimos la regla de "divide y vencerás" hasta que aislemos la causa del problema.

También puede aplicarse la regla de "divide y vencerás" a un fallo de conexión a tierra. Si el panel que estamos reparando es lo suficientemente listo como para decirnos que encontramos un fallo de conexión a tierra, entonces podemos seguir el método anterior, excepto que mediremos cada línea con respecto a una conexión a tierra eléctrica conocida. Si determina que el fallo se encuentra en una línea, puede conectar la otra línea a tierra y utilizarla como la referencia de conexión a tierra mientras mide el circuito.

Quizá el fallo de conexión a tierra más complicado al que me he enfrentado fue en un espacio para inquilinos en Bridgeport Village, Portland. Se trataba de un problema intermitente en una alarma de incendios dirigible, donde el bus se había instalado como una telaraña. Usando mi medidor de ohmios en varias visitas, localicé una caja de empalmes oculta en donde el agua goteaba sobre un cable MC. Unos días después de un día de lluvia, el agua se filtraba al cable MC, goteaba en las tuercas de la caja eléctrica, causaba un fallo de conexión a tierra y después se secaba.

Medición del sensor

Otro uso importante de nuestros multímetros es comprobar que el elemento sensor de los detectores de humo no análogos o convencionales cumpla con los requisitos. Medimos la tensión y aplicamos un multímetro para leer y registrar la sensibilidad.

La precisión de su equipo de pruebas es muy importante, especialmente al medir tensiones pequeñas. Los detectores de humo son un buen ejemplo. EL fabricante especifica la sensibilidad. Utilizamos esa especificación como punto de referencia. El detector de humo DS284 de Bosch tiene una sensibilidad especificada de 3,0 % a ± 0,9 %. Esto quiere decir que nuestra medición de sensibilidad puede ser de 2,1 a 3,9 %. Medimos la tensión de CC del circuito de sensibilidad y la multiplicamos por dos, a fin de saber lo cerca que estamos de la especificación. Multiplicar por 2 significa que si nuestro medidor está descalibrado en 0,45 V CC, podríamos obtener resultados sesgados.

Como puede verse en el ejemplo anterior del detector de humo, no tenemos mucho margen en nuestra precisión de medición. Si nuestras mediciones son erróneas, podríamos desacreditar un dispositivo con la misma facilidad que acreditarlo por equivocación.

Tendencias

Como el proverbio que reza que "la tecnología más avanzada es la más frágil" cobra una mayor vigencia con cada innovación aceptada por nuestros distintos sectores eléctricos/electrónicos, nos parece que nuestros medidores y nuestra documentación son cruciales para triunfar.

Solución de problemas previa a la prevención

Un factor importante en nuestro campo es el paso de cada vez más electricistas de alta tensión al limitado campo de la energía. Nos encontramos en esta situación, pero lo logramos obteniendo una licencia limitada de energía primero y convirtiéndonos después en un contratista eléctrico, cuando un empleado se convirtió en electricista supervisor. Como resultado, conocemos ambos lados. Aunque estamos sujetos a los códigos NEC y NFPA, la manera en que instalamos cables y equipos nos sitúa en dos mundos distintos. He visto a instaladores que usan grapas Romex con cables de categoría 5, atenuando así el ancho de banda al grado de presión al que se ha sometido a la grapa sobre la cubierta. He visto cables de baja tensión instalados demasiado cerca de cables de tensión de línea, adquiriendo así inducción de CA en circuitos de CC.

La habilidad necesaria para instalar cables y dispositivos de baja tensión debe ser la del cuidado. Tan solo así se puede reducir el número de habilidades de solución de problemas que necesitará después de completar el trabajo.