Durante los ocho años que he estado escribiendo esta columna, he discutido los problemas de cableado y puesta a tierra en plantas industriales, hogares y granjas lecheras. Este mes, voy a añadir muelles para botes.
Si pensó que las corrientes de fuga eléctrica eran peligrosas en una cocina o baño, considere lo que puede suceder cuando un nadador desprevenido se acerca a un barco con corriente de fuga de ca extraviada que fluye entre el casco del barco y los componentes del muelle a tierra o el fondo de un lago. (Ver el informe Incidentes de Ahogamiento por Descarga Eléctrica-Marinas©.)
La sombría realidad es que una corriente de fuga de ca, a menudo inferior a 100 miliamperios, puede estar fluyendo sin ser detectada en el agua. Eso está lejos de la cantidad necesaria para hacer tropezar un interruptor de 20 amperios, pero es suficiente para paralizar a un nadador. No verías ningún golpe en el agua, ni escucharías una llamada de ayuda. Más tarde, una persona ahogada sería sacada del agua sin que se proporcionara ninguna pista sobre la causa del ahogamiento.
Desafortunadamente, soy consciente de un caso de este tipo que ocurrió en un muelle privado en un lago. En ese caso, la persona que descubrió al nadador sintió un ligero shock al poner su mano en el agua y sabiamente apagó la energía de la caja de interruptores antes de intentar un rescate (que, desafortunadamente, no tuvo éxito).
La alimentación de Ca está presente en un muelle para iluminación, operación de cabrestante o en receptáculos donde se puede conectar un cable de extensión para transportar energía a las herramientas utilizadas en el muelle, o a bordo de un barco para hacer funcionar un cargador de batería conectado al sistema de alimentación de CC del barco. Cualquiera de esos dispositivos, en el muelle o en el barco, puede proporcionar un camino para que la corriente eléctrica fluya al suelo a través del agua debido a un cableado incorrecto o una condición de 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 circuitos de CA se encuentra la pinza amperimétrica de fugas de CA modelo 360. Este medidor puede medir hasta 60 amperios de ca en uso normal, pero tiene dos características especiales que lo hacen apropiado para pruebas de corriente de fuga.
- La sensibilidad de medición de corriente se extiende hasta un rango de 3 mA con una resolución de 1 µA.
- El tamaño de la mordaza es de 1,5 pulgadas (3,81 centímetros), lo que permite colocar las mordazas alrededor de cables gruesos y conductos.
Dónde medir
En 1845, Gustav Kirchoff expresó una regla sobre la corriente que fluye a través de un nodo en un circuito eléctrico. Establece que la suma de todas las corrientes que entran y salen de un nodo debe ser igual a cero. Podemos usar esta información para diseñar un procedimiento de prueba para un muelle, con o sin un barco presente. En el diagrama de abajo, el nodo que usaremos está marcado con «N». Las flechas con líneas sólidas muestran dónde debe fluir la corriente, y las líneas punteadas muestran dónde se pueden producir fugas.
Si desea medir la corriente que fluye de la fuente a la carga, coloque la abrazadera alrededor de un solo conductor (#1).
Pero, usando la ley actual de Kirchoff, puede colocar la abrazadera alrededor de múltiples conductores como se muestra en las posiciones # 2 y # 3.
En un circuito correctamente cableado, la lectura de la pinza amperimétrica debe ser cero para las posiciones #2 y #3. Cualquier corriente de fuga que fluya en el cable de tierra de seguridad verde se vería como una lectura no nula en la posición #2, y cualquier corriente de fuga de la carga a tierra mostraría una lectura no nula en las posiciones #2 o #3. Dado que el cable verde se incluye en la prueba en la posición #3, solo la corriente de tierra se registra como fuga en ese caso.
He mostrado un circuito monofásico de 120 V aquí, pero la ley actual de Kirchoff funciona igual de bien para circuitos de 240/120 voltios o cables de circuito trifásico con hasta 5 conductores. Si no hay fugas a tierra de la carga, una pinza amperimétrica de fugas colocada alrededor del cable debe leer cero.
¿Cuánta corriente de fuga está bien?
Idealmente, no debería haber corriente parásita que fluya desde el circuito, pero las capacitancias de fuga y algunos dispositivos de filtro de ruido pueden hacer que pequeñas cantidades de corriente fluyan incluso en un sistema operativo adecuado.
Un dispositivo de Interruptor de Circuito de Falla a tierra (GFCI), ya sea como interruptor, receptáculo o dispositivo en línea, puede garantizar que no fluya corriente letal a tierra desde una carga protegida. Los dispositivos GFCI utilizan el principio de Kirchoff para detectar la corriente en la línea y los conductores neutros (posición #2 en el diagrama) y abrir el circuito si la corriente neta excede los 6 mA.
Demostrando la ley actual de Kirchoff en acción
He hecho un accesorio para permitir mediciones convenientes en las tres posiciones de prueba mostradas en el diagrama anterior. Compré un cable de extensión corto con una salida triple y lo modificé como se muestra aquí para que los tres conductores sean accesibles individualmente.
Cuando enchufé el cable a una toma de corriente sin nada conectado al extremo del receptáculo, medí la corriente alrededor del único conductor negro (prueba #1) y registré 1.480 mA. Eso es porque la cabeza de tres receptáculos en mi cable tiene una luz piloto de neón que me dice que el cable está activo. Mediciones en las posiciones #2 (blanco y negro) y #3 (blanco, negro y verde) leídas de 0.000 a 0.002 mA, confirmando que toda la corriente que alimenta la luz fluía solo en la línea y neutral, tal como debería ser.
Con mi adaptador de prueba, un comprobador de cableado de circuitos como el Fluke T+PRO y el modelo 360 de Fluke, puede solucionar rápidamente problemas de cableado relacionados con corrientes de fuga y probar dispositivos GFCI para un funcionamiento adecuado.
Es un pequeño precio a pagar para mantener seguros los muelles, puertos deportivos, piscinas y nuestros propios patios traseros mientras usamos dispositivos eléctricos, ¿no cree?