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El ABC de la seguridad en las mediciones eléctricas

Para proteger al operador contra los transitorios, se debe incorporar seguridad en los equipos de prueba. ¿Qué especificación de desempeño se debería buscar, especialmente si uno sabe que podría estar trabajando con circuitos de gran energía?

Cuando la seguridad constituye una preocupación, elegir un comprobador eléctrico es como seleccionar un casco de motocicleta: si Ud. tiene una cabeza “barata”, elija un casco “barato”. Si en cambio valora su cabeza, procúrese un casco seguro.

Los riesgos de andar en motocicleta son obvios, pero ¿cómo son las cosas con los comprobadores eléctricos? Si se asegura de seleccionar un comprobador con una tensión nominal suficientemente alta, ¿no es suficiente? Después de todo, la tensión es solo la tensión, ¿no es así? No exactamente. Los ingenieros que analizan la seguridad de los comprobadores a menudo descubren que los equipos que fallaron fueron sometidos a una tensión mucho mayor que la que el usuario pensó que estaba midiendo.

Existen accidentes ocasionales cuando el comprobador, especificado para baja tensión (1000 V o menos), es utilizado para medir media tensión, tal como 4160 V. Igual de común, la “patada” eléctrica que voltea a un operario no tiene nada que ver con el uso indebido: fue un pico o transitorio de alto voltaje momentáneo que impactó sobre la entrada del comprobador sin advertencia previa.


Peaks de tensión, un riesgo inevitable

A medida que los sistemas de distribución y las cargas se hacen más complejos, aumentan las posibilidades de sobretensiones transitorias. Los motores, condensadores y equipos de conversión de energía, tales como los variadores de velocidad, pueden ser generadores importantes de peaks de tensión. La caída de rayos sobre líneas de transmisión a la intemperie puede también ser causa de transitorios de gran energía extremadamente peligrosos.

Si se están efectuando mediciones en sistemas eléctricos, estos transitorios constituyen peligros “invisibles” y, en general, inevitables. Los mismos tienen lugar generalmente en circuitos de alimentación de energía de baja tensión, y pueden alcanzar valores máximos del orden de los varios miles de voltios. En estos casos, la protección depende del margen de seguridad ya previsto en su comprobador. La tensión nominal por sí sola no le indicará en qué medida ese comprobador fue diseñado para resistir grandes pulsos transitorios.

Las primeras claves sobre el riesgo para la seguridad impuesto por los transitorios provinieron de las aplicaciones relacionadas con las mediciones en el bus de suministro de energía eléctrica de los ferrocarriles urbanos. La tensión nominal del bus era de solo 600 V, pero los multímetros de 1000 V nominales duraban solo unos pocos minutos cuando se efectuaban mediciones mientras el tren estaba operando. Un examen detenido reveló que cada vez que el tren se detenía o arrancaba se generaban peaks de 10.000 voltios. Estos transitorios no se apiadaban de los circuitos de entrada de los multímetros de aquella época. Las lecciones aprendidas a través de esa investigación condujeron a significativas mejoras en los circuitos de protección de las entradas de los multímetros.


Nuevas normas de seguridad

Para proteger al operador contra los transitorios, se debe incorporar seguridad en los equipos de prueba. ¿Qué especificación de desempeño se debería buscar, especialmente si uno sabe que podría estar trabajando con circuitos de gran energía? La tarea de definir nuevas normas de seguridad para los equipos de comprobación fue recientemente abordada por la IEC (International Electrotechnical Commission), organización que desarrolla normas internacionales de seguridad para equipos de comprobación eléctrica.

Durante varios años la industria utilizó para el diseño de sus equipos la norma IEC 348. Esa norma fue reemplazada por la IEC 1010, que a su vez fue recientemente actualizada a la IEC 61010. Aunque los comprobadores bien diseñados de acuerdo con la norma IEC 348 han sido utilizados durante años por técnicos y electricistas, el hecho es que los multímetros diseñados según la nueva norma IEC 61010 ofrecen un nivel de seguridad significativamente mayor.


Comprensión de las categorías: Ubicación, ubicación, ubicación...

La verdadera cuestión para un circuito de protección de un multímetro no es solo el máximo rango de tensiones en estado estacionario, sino una combinación de capacidades para soportar tanto la tensión de estado estacionario como las sobretensiones debidas a transitorios. La protección contra transitorios es vital. Cuando aparecen transitorios en circuitos de gran energía, los mismos tienden a ser más peligrosos porque estos circuitos pueden entregar grandes corrientes.

Si un transitorio genera un arco, la alta corriente puede mantenerlo, produciendo una ruptura de plasma o explosión, la que tiene lugar cuando el aire circundante se ioniza y se hace conductivo. El resultado es una detonación de arco, un suceso catastrófico que causa más daños de tipo eléctrico cada año que el mejor riesgo conocido de descarga eléctrica.


Categorías de mediciones

El concepto individual más importante a comprender sobre las nuevas normas es la categoría de medición. La nueva norma define las Categorías I a IV, a menudo abreviada CAT I, CAT II, etc. (ver la Figura 1).

La división de un sistema de distribución de energía en categorías está basada en el hecho de que un transitorio peligroso de gran energía tal como la caída de un rayo será atenuado o amortiguado a medida que recorre la impedancia (resistencia de CA) del sistema. Un número más alto de CAT se refiere a un entorno eléctrico de mayor energía disponible y transitorios de más energía. Por lo tanto, un multímetro diseñado para una norma CAT III resiste transitorios de mucha más energía que uno diseñado para una norma CAT II.

Dentro de una categoría, una mayor tensión nominal indica una mayor calificación para soportar transitorios; por ejemplo, un multímetro CAT III de 1000 V tiene una protección superior comparado con un multímetro clasificado CAT III de 600 V. El verdadero malentendido tiene lugar si alguien selecciona un multímetro CAT II de 1000 V nominales pensando que es superior a un multímetro CAT III de 600 V.


No se trata solo del nivel de tensión

En la Figura 1, un técnico que trabaje con equipos de oficina en una ubicación CAT I podría de hecho encontrar tensiones CD mucho más altas que las tensiones de la línea alimentación de CA medidas por el electricista de motores en la ubicación CAT III. Sin embargo, los transitorios en los circuitos electrónicos CAT I, sin importar el voltaje, son claramente una amenaza menor, porque la energía disponible para un arco es relativamente limitada. Esto no significa que no haya riesgos eléctricos presentes en los equipos CAT I o CAT II. El principal peligro es el de descarga eléctrica, no el de los transitorios y el arco. Las descargas eléctricas, que serán analizadas más adelante, pueden ser igual de letales que un arco.

Para citar otro ejemplo, una línea en altura que corra desde una casa a un cobertizo separado puede ser de solo 120 V o 240 V, sin embargo, sigue siendo técnicamente CAT IV. ¿Por qué? Cualquier conductor situado a la intemperie está sujeto a transitorios de muy alta energía debidos a rayos. Incluso, conductores enterrados bajo tierra son CAT IV, porque aunque los mismos no van a recibir directamente un rayo, el impacto de un rayo en las cercanías puede inducir un transitorio debido a la presencia de grandes campos electromagnéticos.

Entonces, cuando se trata de las categorías para mediciones, rigen las reglas de los bienes raíces: ubicación, ubicación, ubicación...



Operación segura

La seguridad es responsabilidad de todos, pero en última instancia la misma está en sus manos. Ninguna herramienta por sí sola puede garantizar su seguridad.

Es la combinación de las herramientas correctas y las prácticas laborales seguras la que le brinda la máxima protección. He aquí algunos consejos que le pueden ayudar en su trabajo.

Trabaje en circuitos desenergizados cada vez que le sea posible. Utilice procedimientos de interruptor quitado candado colocado. Si dichos procedimientos no se encuentran en vigencia o no están impuestos, asuma que el circuito está energizado.

En circuitos energizados, utilice elementos de protección:

• Utilice herramientas aisladas.

• Lleve puestos anteojos de seguridad o una máscara facial.

• Utilice guantes aislados; quítese relojes u otras joyas.

• Párese sobre un tapete de material aislante.

• Utilice indumentaria retardante al fuego, no indumentaria común de trabajo.


Cuando efectúe mediciones en circuitos energizados:

• Primero haga contacto con la conexión de tierra, y luego con el conductor con tensión. Retire primero la punta con tensión, y luego la de tierra.

• De ser posible cuelgue o apoye el multímetro. Trate de evitar sostenerlo en sus manos, para minimizar la exposición personal a los efectos de los transitorios.

• Utilice el método de comprobación de tres puntos, especialmente cuando verifique para determinar si un circuito no contiene tensión está energizado. Primero, compruebe un circuito con tensión conocido. Segundo, compruebe el circuito deseado. Tercero, compruebe nuevamente el circuito con tensión. Esto verifica que su multímetro funcionó correctamente antes y después de la medición.

• Utilice el viejo truco de los electricistas de mantener una mano en su bolsillo. Esto disminuye la posibilidad de que se forme un circuito cerrado a través de su pecho pasando por su corazón.


Artículo gentileza de Intronica. / www.intronica.com
Agosto 2020
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