domingo 7 de junio de 2009

Comprobación y megado de cables.

Antes de conectar una instalación nueva a la tensión de la red se deberá efectuar la medida de resistencia de aislamiento para comprobar el correcto estado de la misma. Igual que las máquinas eléctricas los cables están sometidos a sobrecargas, cortocircuitos y defectos a tierra. Para saber si después de estas incidencias el cable se encuentra en condiciones óptimas de servicio se pueden realizar dos pruebas; medida de la resistencia de aislamiento y medida de la continuidad de cable.

Medida de continuidad en cables, esta prueba es muy sencilla, se coge el polímetro y se procede a medir la continuidad de los cables como muestra la figura, el cable representa un cable trifásico con fleje metálico como pantalla protectora, normalmente va conectada a tierra aunque cuando hagamos las comprobaciones habrá que desconectarla. Se puede realizar con el óhmetro, comprobador de continuidad o el Megger, aunque este último es el más aconsejable ya que los otros dos en cables de cierta longitud dan errores en la medida.

Partes de un cable

Comprobación de cable cortado, en un extremo del cable se puentean los tres cables, en el otro extremo con el megger se hacen parejas de cables, si están bien, en todas las combinaciones el megger marcará 0 Ω, y si algún cable se encontrase cortado el megger marcaría ∞.

Comprobación de cable cortado.

Comprobación de cable cortocircuitado, en este caso se mide con el megger haciendo parejas de cables, si los cables se encuentran en perfecto estado todas la combinaciones deben marcar ∞, si alguna pareja marcase un valor X ohmios ó 0 Ω es que esa pareja de cables se encuentra derivado entre ellos.

Comprobación de cables cortocircuitados.

Comprobación entre conductores y tierra, la armadura normalmente va conectada a tierra, para realizar las medidas se debe desconectar, se puede hacer de dos formas:

- En un extremo, el positivo del meger se conecta a la armadura y a todos los conductores excepto uno que se conectará el negativo, si existiese defecto marcará una baja resistencia, se repite la prueba con el resto de conductores, si están correctamente marcarán una elevada resistencia.

- La segunda forma se trata de hacerlo entre la armadura y conductor, si existiese poca resistencia es que el cable está derivado a tierra, si estuviese bien marcará el megger una elevada resistencia de aislamiento.


Comprobación de cables respecto a tierra.

Comprobación de la sucesión de fases, normalmente los cables tienen diferentes colores o si son de un mismo color llevan un número para poder diferenciarlos, sino fuese así una forma de averiguarlo es: unir en un extremo la armadura metálica y un conductor cualquiera, en el otro extremo con el megger conectar el positivo en la armadura y el negativo en los conductores uno por uno, el cable que corresponda al mismo cable el megger marcará 0 Ω, los que no correspondan el megger marcará ∞.

Comprobación sucesión de fases.

Medida de la resistencia de aislamiento, como ya sabemos el aparato que se utiliza para realizar medidas de aislamiento es el megóhmetro o megger. Antiguamente se utilizaba como fórmula práctica; por cada kilovoltio de tensión de red corresponde 1MΩ de resistencia de aislamiento, es decir, si la tensión de la red era 380 v para que la resistencia de aislamiento fuese correcta debía dar 0, 38 MΩ. Esta fórmula se suele aplicar para cables subterráneos en líneas de 3ª categoría (media tensión) o algún fabricante lo propone para utilizarlo en sus máquinas o cables, pero para aquellas líneas que estén contempladas en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión se deberá seguir la ITC-BT-19, cito textualmente:

*MBTS = Muy baja tensión de seguridad.
*MBTP = Muy baja tensión de protección, ambas tensiones en locales secos se considera hasta 50 v en corriente alterna y 75 voltios en cc, en locales húmedos corresponde a 24 voltios en ca y 50 en cc, resumiendo son tensiones inferiores o iguales 50 V. Para cualquier duda véase la ITC-BT-36.

Este aislamiento se entiende para una instalación en la cual la longitud del conjunto de canalizaciones y cualquiera que sea el número de conductores que las componen no exceda de 100 metros. Cuando esta longitud exceda del valor anteriormente citado y pueda fraccionarse la instalación en partes de aproximadamente 100 metros de longitud, bien por seccionamiento, desconexión, retirada de fusibles o apertura de interruptores, cada una de las partes en que la instalación ha sido fraccionada debe presentar la resistencia de aislamiento que corresponda.

Cuando no sea posible efectuar el fraccionamiento citado, se admite que el valor de la resistencia de aislamiento de toda la instalación sea, con relación al mínimo que le corresponda, inversamente proporcional a la longitud total, en hectómetros, de las canalizaciones.

El aislamiento se medirá con relación a tierra y entre conductores, mediante un generador de corriente continua capaz de suministrar las tensiones de ensayo especificadas en la tabla anterior con una corriente de 1 mA para una carga igual a la mínima resistencia de aislamiento especificada para cada tensión.

Durante la medida, los conductores, incluido el conductor neutro o compensador, estarán aislados de tierra, así como de la fuente de alimentación de energía a la cual están unidos habitualmente. Si las masas de los aparatos receptores están unidas al conductor neutro, se suprimirán estas conexiones durante la medida, restableciéndose una vez terminada ésta.

Cuando la instalación tenga circuitos con dispositivos electrónicos, en dichos circuitos los conductores de fases y el neutro estarán unidos entre sí durante las medidas.

La medida de aislamiento con relación a tierra, se efectuará uniendo a ésta el polo positivo del generador y dejando, en principio, todos los receptores conectados y sus mandos en posición "paro", asegurándose que no existe falta de continuidad eléctrica en la parte de la instalación que se verifica; los dispositivos de interrupción se pondrán en posición de "cerrado" y los cortacircuitos instalados como en servicio normal. Todos los conductores se conectarán entre sí incluyendo el conductor neutro o compensador, en el origen de la instalación que se verifica y a este punto se conectará el polo negativo del generador.

Cuando la resistencia de aislamiento obtenida resultara inferior al valor mínimo que le corresponda, se admitirá que la instalación es, no obstante correcta, si se cumplen las siguientes condiciones:

• Cada aparato receptor presenta una resistencia de aislamiento por lo menos igual al valor señalado por la Norma UNE que le concierna o en su defecto 0,5 MΩ.
• Desconectados los aparatos receptores, la instalación presenta la resistencia de aislamiento que le corresponda.

La medida de la resistencia de aislamiento entre conductores polares, se efectúa después de haber desconectado todos los receptores, quedando los interruptores y cortacircuitos en la misma posición que la señalada anteriormente para la medida del aislamiento con relación a tierra. La medida de la resistencia de aislamiento se efectuará sucesivamente entre los conductores tomados dos a dos, comprendiendo el conductor neutro o compensador.

Ejemplos de dos tipos de megger; el primero es de la casa comercial Fluke válido tanto para megar cables como máquinas, el segundo es de la casa comercial Kyoritsu utilizado sobre todo para megar cables tanto de baja como de media tensión, existen otras marcas y modelos.



Megger de la marca Fluke 1550 B. Dibujos manual Fluke.

Megger Kyoritsu. Foto: Viatger.

MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO RESPECTO A TIERRA.

A la hora de realizar la medida se deberá proceder de la siguiente forma:

a) Los conductores de fase (L1,L2,L3) incluido el neutro (N), estarán aislados de su fuente de alimentación a la que están habitualmente conectados.

b) Los conductores de fase (L1,L2,L3) incluido el neutro (N), estarán aislados respecto a tierra.

c) El positivo del megóhmetro se colocará en el conductor de protección (CP/PE) y por ende en tierra, el negativo se conectará a cualquier conductor de fase, neutro o puente con el que unimos todos los conductores.

d) Se puentearán los conductores de fase y neutro al principio de la instalación, aunque huelga decirlo, la red debe estar sin tensión por razones obvias.

e) Todos lo receptores permanecerán, en principio, conectados y sus mandos en posición de paro, si existiesen fusibles, seccionadores, interruptores, etc., intercalados entre la carga y la línea de alimentación que vamos a megar éstos se dejarán conectados.

f) Una vez efectuada la medida comprobar los valores con la tabla que he puesto más arriba sacada de Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.


RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE CONDUCTORES ACTIVOS (L1,L2,L3 y N).

En esta segunda medida a realizar consiste en la medida de la resistencia de aislamiento entre los conductores activos, recordar que a efectos normativos el conductor neutro se considera un conductor activo, se procederá la siguiente forma:

a) Los conductores de fase (L1,L2,L3) incluido el neutro (N), estarán aislados de su fuente de alimentación a la que están habitualmente conectados.

b) si existiesen fusibles, seccionadores, interruptores, etc., intercalados entre la carga y la línea de alimentación que vamos a megar éstos se dejarán conectados.

c) Las cargas deben quedar desconectadas, es importante hacerlo porque a la hora de megar podíamo estropear receptores o cargas sobre todo aquellas que tienen circuitos electrónicos.

d) La medida se realizará sucesivamente entre conductores tomados dos a dos.

e) Una vez efectuada la medida comprobar los valores con la tabla que he puesto más arriba sacada de Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.


No obstante cuando se hagan medidas de la resistencia de aislamiento en conductores con el megóhmetro o megger se debe tener en cuenta las fugas superficiales que pueden haber entre el positivo y negativo del megger que nos puede falsear la medida.

Los megóhmetros disponen de tres conductores: el positivo, el negativo y el hilo de guarda (o protector), normalmente señalizando con la letra G que tiene el mismo potencial que el negativo. Como se puede apreciar e el siguiente dibujo si efectuamos la medida de resistencia de aislamiento entre el blindaje del conductor y un conductor se podría dar el caso de crearse una corriente de fuga superficial que nos falsearía la medida, ¿qué provoca esta corriente de fuga superficial? Pues suciedad en el conductor, humedad, proximidad del positivo y negativo, etc.

Para evitarlo se procede a conectar el conductor de guarda (G) como indica el dibujo 2, de esta forma la medida será precisa evitando las corrientes superficiales de fuga.

El tercer dibujo muestra otra disposición para evitar las corrientes de fuga superficiales y además uniendo el conductor (o conductores) que queden libres al conductor (G) se evitan capacidades que pudieran aparecer en el conductor (o conductores libres) que también falsearían la medida, esta disposición sería la ideal.




Dibujos sacados del manual Fluke 1550 B.

jueves 21 de mayo de 2009

Desequilibrios de tensión e intensidad

- Desequilibrios de tensión: son producidos cuando en un sistema trifásico existen diferencias entre los valores eficaces (rms) de las tensiones, tenga o no distribuido el conductor neutro.

- Desequilibrios de corriente: se producen cuando por la tres fases de un sistema trifásico no circulan las mismas intensidades, este tipo de desequilibrio provoca: sobrecalentamiento en los receptores, en cables de alimentación y protecciones que incluso podrían llegar a disparar, circulación de corriente por el conductor neutro (recordar que en redes trifásicas con el neutro distribuido y si el sistema es equilibrado (desbalanceado en Latinoamérica) no hay circulación de corriente por el conductor neutro).

La fórmula empleada para saber si el sistema está desequilibrado es la siguiente, teniendo en cuenta estas referencias:

- El desequilibrio en corriente no debe pasar del 10%.
- El desequilibrio en tensión no debe superar el 3%.



Ejemplo 1

Se han realizado las siguientes medidas de corriente en las fases de un sistema trifásico: IL1= 90 A, IL2= 98 A, IL3 = 81 A. ¿Existe desequilibrio de corriente?

Im = 98 A



Ejemplo 2

Se han realizado las siguientes medidas de tensión en las fases de un sistema trifásico: UL1= 230 V, UL2= 235 V, UL3 = 231. ¿Existe desequilibrio de tensión?

Um = 235 V




Perturbaciones de frecuencia.

Las perturbaciones por frecuencia como es fácil deducir es un cambio de la frecuencia de la red, en Europa es de 50 Hz y en otros países 60 Hz, no debemos olvidarnos de las aplicaciones especiales, por ejemplo en aeronáutica que se utilizan 400 Hz.

Cuando existen desequilibrios de frecuencia normalmente actúan las protecciones de subfrecuencia y el incorrecto funcionamiento de motores ya sean síncronos o asíncronos. Este tipo de perturbación no suele ser frecuente, según datos de España y Francia en 3,5 años se ha producido 1 bajada por debajo de los 48 Hz, se suele producir en sistemas que tienen tan solo un generador o alternador, como pueden ser sistemas de potencia insulares, grupos electrógenos, alternadores especiales, grupos de cogeneración.

SPAF 140C, relé instalado para protección de generadores de corriente alterna o alternadores para controlar las subfrecuencias y sobrefrecuencias, cuando éstas se producen el relé provoca una señalización de alarma o incluso desconexión del alternador. Foto: ABB.


lunes 11 de mayo de 2009

Polímetro (multímetro) Ice 680 R

Como ya comenté en otra entrada os pongo las instrucciones de otro polímetro, Ice 680 R, clásico donde los haya.

Saludos,
Viatger.

Ps: Never leave to learn.

Foto: Viatger.

martes 5 de mayo de 2009

Prueba de lámparas.

Una de las aplicaciones de los diodos es para la instalación de prueba de lámparas en cuadro eléctricos, éstos de la índole que sean y gobiernen lo que gobiernen disponen de diversas lámparas de señalización del funcionamiento del sistema productivo y sus respectivas alarmas.

Las lámparas de señalización deben mantenerse como cualquier otra parte de la instalación, para ello se instalan lo que comúnmente se conoce como prueba de lámparas que permite al operario comprobar cuáles funcionan y cuáles no.

Las lámparas suelen señalizar el funcionamiento de un equipo como puede ser un motor eléctrico, presencia de tensión de red o una alarma de disparo como podría ser un relé térmico o guardamotor.

Mostraré el esquema más elemental de una prueba de lámparas por su sencillez de instalación, fácil mantenimiento y económico (100 diodos 1N4007 tienen un precio aproximado de 5€).

El esquema eléctrico como podéis ver lo he simulado con el programa Multisim 7 y solamente he representado las lámparas de señalización, el contacto que actúa sobre ellas y los componentes de los que consta la prueba de lámparas (Diodos, tantos como lámparas existan, cable y un pulsador).

Leyenda del esquema:

1. Contacto J1, contacto que actúa sobre la lámpara X1.
2. Contacto J2, contacto que actúa sobre la lámpara X2.
3. Contacto J3, contacto que actúa sobre la lámpara X3.
4. Contacto J4, contacto que actúa sobre la lámpara X4.
5. Contacto J5, pulsador de prueba de lámparas, solo funcionará mientras se mantenga pulsado.

La tensión de maniobra lo represento mediante una fuente de corriente continua a 110 V, el negativo se conecta a tierra para que funcione la simulación correctamente en el Multisim 7, lo especifico porque en la realidad no tiene por qué ser así.



Prueba de lámpara para tensión de maniobra en corriente continua.

Como es fácil apreciar cada contacto cuando se cierre por el motivo que sea dará tensión a su lámpara correspondiente y como los diodos en este caso están polarizados inversamente no conducirán y, por tanto, solamente se encenderán aquellas lámparas en las cuales se cierre su contacto asociado.

En el caso de que mantengamos pulsado J5, al estar los diodos en este caso polarizados directamente, conducirán y se encenderán todas las lámparas tengan o no su contacto asociado cerrado.

Se puede ver que este sistema de prueba de lámparas a parte de ser elemental es la mar de sencillo, pero como todo en esta vida no es infalible nos podemos encontrar con dos posibles averías que hagan funcionar mal la prueba de lámparas :

- Diodo cortocircuitado: cuando se cortocircuita un diodo, por ejemplo el D4, al cerrar el contacto J4 (por el motivo que sea del sistema de producción) alimentaría el resto de diodos al quedar polarizados directamente encendiendo todas las lámparas. Esto es fácil ver cuando el operario sin haber pulsado el J5 se encuentra con todas las lámparas encendidas, se trata pues, de encontrar el diodo cortocircuitado y cambiarlo, esta es la avería más frecuente (el D4 cuatro para simular que se encuentra cortocircuitado le he puesto en paralelo un cable que lo puentea que es así como se comportaría en la realidad).

- Diodo abierto: En el caso de que quedara un diodo abierto, por ejemplo el D4, lo único que puede ocurrir es que al realizar la prueba de lámparas al pulsar J5 la lámpara que corresponda a ese diodo, X4, no se encienda (si su contacto asociado J4 no está cerrado, claro). Como en el caso anterior se procede a buscar el diodo averiado y se sustituye. (en el esquema he simulado el D4 abierto quitando una de sus conexiones que es así como se comportaría en la realidad).

Una vez más podemos darnos cuenta que las averías en este sistema son sencillas y rápidas de solucionar. Este sistema de prueba de lámparas cuando se realiza para diversos cuadros unos alejados de otros es conveniente instalar un temporizador que al pulsar J5 mantenga todas las lámparas encendida de los diversos cuadros para que al operario le dé tiempo de comprobar todas las lámparas de todos los cuadros, aunque es más cómodo que cada cuadro posea su prueba de lámparas.

¿En sistemas de maniobra alimentados con corriente alterna se puede utilizar la prueba de lámparas propuesta?

Sí, perfectamente, el circuito es exactamente el mismo y se pueden utilizar los mismos tipos de diodos, en mi experiencia laboral los diodos que he utilizado tanto en cc como en ca han sido los más que conocidos 1N4007. La única diferencia es que al alimentar el diodo en corriente alterna nada más deja “pasar” los ciclos positivos de la onda senoidal y eso queda reflejado en las lámparas por un parpadeo que realiza, pero eso no es problema porque lo que nos interesa es saber si funcionan las lámparas.

Saludos,
Viatger