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Picos de tensión, un riesgo inevitable

A medida que los sistemas de distribución y las cargas se van haciendo más complejas, las posibilidades de sobretensiones transitorias aumentan. Los motores, los capacitadores y los equipos de conversión de energía, como los variadores de velocidad, pueden ser generadores de picos de primera categoría. Los rayos caídos sobre las líneas de transmisión exteriores también provocan transitorios de alta energía extremadamente peligrosos. Si Ud. esta haciendo mediciones en sistemas eléctricos, estos transitorios son "invisibles" y, en gran medida, inevitablemente peligrosos. Se suelen producir normalmente en los circuitos de bajo voltaje y pueden alcanzar unos picos de varios miles de voltios. En estos casos, Ud. dependerá del margen de protección de seguridad incorporado en el medidor.

La clasificación del voltaje no basta para saber la calidad con la que se diseñó el medidor para poder sobrevivir a los impulsos de transitorios elevados.

Los primeros indicios sobre los riesgos para la seguridad tienen su origen aplicaciones relacionadas con la medición del bus de suministro de los ferrocarriles eléctricos. El voltaje nominal del bus era únicamente de 600 V, pero los multímetros a 1000 V duraban únicamente unos minutos cuando se tomaban las medidas mientras funcionaba el tren. Una observación detallada reveló que la parada y puesta en marcha del tren generaba picos de 10.000 V. Estos transitorios no tenían ninguna piedad con los circuitos de entrada de los antiguos multímetros. La lección que se aprendió con esta investigación condujo a unas mejoras importantes en los circuitos de protección de la entrada de los multímetros.

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Estándares de seguridad de las herramientas de comprobación

Para protegerse de los transitorios, la seguridad debe fundamentarse en el equipo de prueba. ¿Qué especificaciones de rendimiento se deberían tener en cuenta, especialmente si se sabe que se podría trabajar con circuitos de alta potencia? La tarea de definición de los estándares de seguridad para los equipos de pruebas es competencia de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Esta organización establece los estándares internacionales de seguridad para los equipos de comprobación eléctricos. Durante años, técnicos y electricistas han utilizado medidores, pero el hecho es que los que fueron diseñados bajo el estándar IEC 1010 ofrecen un nivel de seguridad considerablemente mayor. Veamos cómo se logra esto.

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Protección frente a transitorios

El verdadero problema en la protección de los circuitos de los multímetros no es únicamente el intervalo de voltaje en régimen permanente máximo, sino la combinación del régimen permanente y la capacidad de resistencia a la sobretensión transitoria. La protección frente a los transitorios es vital. Cuando se produce un transitorio en los circuitos de alta energía, suele ser más peligroso porque estos circuitos pueden transportar altas tensiones. Si un transitorio provoca un eléctrico arco, la alta tensión puede mantener el arco, produciendo una explosión o ruptura de plasma, que se da cuando el aire circundante se ioniza y se hace conductor. El resultado es un arco eléctrico, que provoca más lesiones por electricidad al año que el conocido riesgo de la descarga eléctrica (consulte “Transitorios, el peligro oculto” en la página 4).

Categorías de instalación de sobrevoltaje

El concepto más importante que se debe comprender sobre los estándares es la categoría de instalación de sobrevoltaje. El estándar establece las Categorías I a IV, que a menudo se abrevian como CAT I, CAT II, etc. (véase la figura 1). La división de un sistema de distribución de energía en categorías se basa en el hecho de que un transitorio de alta energía peligroso, como un rayo, podría atenuarse o amortiguarse mientras viaja por la impedancia (resistencia de CA) del sistema. Un número CAT mayor indica que el entorno eléctrico tiene una potencia disponible y unos transitorios de energía superiores. Por esta razón, un multímetro diseñado para un estándar de la CAT III resiste a un transitorio de energía mucho mayor que uno diseñado para los estándares de la CAT II. Dentro de una categoría, una tensión nominal mayor denota una resistencia a un voltaje transitorio mayor, por ejemplo, un medidor de 1000 V de la CAT III tiene una protección superior en comparación con un medidor con clasificación de 600 V de la CAT III. El verdadero error se produce cuando alguien selecciona un medidor con clasificación de 1000 V de la CAT II pensando que es superior a un medidor de 600 V de la CAT III (consulte “¿Cuándo 600 V son más que 1000 V?” en la página 7).

Figura 1. Ubicación, Ubicación, Ubicación.

Tabla 1.Categorías de instalación de sobrevoltaje. La IEC 1010 se aplica a los equipos de comprobación de baja tensión (< 1000 V)

No es sólo el nivel de voltaje

En la figura 1, un técnico que trabaja en un equipo de oficina en un lugar con CAT I de hecho podría encontrar voltajes de CC mucho mayores que los voltajes de CA en un motor en un entorno de CAT III. Si bien los transitorios de los circuitos electrónicos de CAT I, sea cual sea su voltaje, son claramente un riesgo menor puesto que la energía disponible para un arco es bastante limitada, esto no significa que no haya riesgo eléctrico en los equipos de CAT I o CAT II. El riesgo principal en estos entornos es la descarga eléctrica propiamente dicha, y no los transitorios o arcos eléctricos. Las descargas, que trataremos más adelante, pueden ser tan letales como un arco eléctrico. Por citar otro ejemplo, una línea aerea que va desde una casa hasta un cobertizo puede tener sólo 120 V o 240 V, pero técnicamente es de la CAT IV. ¿Por qué? Cualquier conductor para exteriores está expuesto a transitorios producidos por los rayos de muy alta energía. Incluso los conductores subterráneos son CAT IV porque, aunque no vaya a alcanzarles directamente un rayo, uno que cayera cerca podría inducir un transitorio como consecuencia de la presencia de campos electromagnéticos. Cuando hablamos de las categorías de instalación de sobrevoltaje, tenemos que aplicar las reglas inmobiliarias: ubicación, ubicación, ubicación... (Para obtener más información sobre las categorías de las instalaciones, consulte la página 6, “Aplicación de las categorías al trabajo”).

Categorías de instalación de sobrevoltaje

Las ensayos independientes son la clave del cumplimiento con las normas de seguridad Busque el símbolo y el número de registro de un laboratorio de ensayos independiente, como podría ser UL, CSA, TÜV, o cualquier otra organización de ensayos reconocida. Tenga cuidado con frases tales como “Diseñado para cumplir con la norma...” Los planes del diseñador no sustituyen nunca una prueba independiente real. ¿Cómo se puede saber si se tiene realmente un medidor de la CAT III o CAT II? Desgraciadamente, no es tan fácil. Un fabricante puede autocertificar que su medidor es de la CAT II o CAT III sin que haya ninguna verificación independiente. LA IEC desarrolla y propone los estándares, pero no es responsable de su cumplimiento. Busque el símbolo y el número de lista de un laboratorio de pruebas independiente, como podría ser UL, CSA, TÜV, o cualquier otra agencia de aprobación reconocida. Este símbolo sólo se puede utilizar si el producto ha superado satisfactoriamente las pruebas según los estándares de la agencia, que se basan en los estándares nacionales o internacionales. Por ejemplo, UL 3111 se basa en la IEC 1010. En un mundo imperfecto, esta es la mejor manera de garantizarse que la seguridad del multímetro que se elige ha sido realmente comprobada.

¿Qué indica el símbolo CE?

Un producto se marca con la CE (Conformité Européenne) para indicar su conformidad con ciertos requisitos esenciales relacionados con la salud, la seguridad y la protección del consumidor y del medio ambiente establecidos por la Comisión Europea a través de sus “directivas”. Hay directivas que afectan a muchos tipos de productos y hay productos procedentes de fuera de la Unión Europea que no se pueden importar o vender en ella si no cumplen con las directivas correspondientes. El cumplimento de la directiva se puede obtener demostrando la conformidad con el estándar técnico correspondiente, como podría ser la IEC 1010 para los productos de baja tensión. Los fabricantes pueden autocertificar que han cumplido con los estándares, emitir su propia Declaración de conformidad y marcar el producto con la “CE”. Por consiguiente, la marca CE no es ninguna garantía de una comprobación independiente.

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