Técnicas deMedición de

Corrientes porTierra

Las corrientes de baja intensidad por conductores de tierra, barras de tierra, tuberías conduit, cables de señal, y otras estructuras físicas pueden ser la causa directa de problemas, como campos magnéticos ocasionados por las corrientes netas, o aspectos de seguridad relacionados a corrientes de fuga. En otras ocasiones, estas corrientes no son por sí o en sí un problema, sino los síntomas de problemas de tierra en la infraestructura o equipamiento de la empresa.

Definiciones

Corrientes por Tierra son cualquier corriente que fluye por tierra. Tierra puede ser la tierra de chasis, tierra de seguridad, blindajes, charolas, o tierra de referencia. En general, idealmente las tierras de seguridad no conducen corri-ente alguna. Sin embargo, muchas condiciones normales y anormales pueden crear corrientes por tierra, tanto a la frecuencia de la alimentación como a otras frecuencias. Las corrientes por tierra pueden ser originadas por la fuente bajo consideración, o por otras fuentes alternas en la empresa, y a veces es difícil identificar la causa específica de las corrientes por tierra.

Corrientes de Fuga son corrientes derivadas de conexiones normales o anor-males de la fuente a la tierra de seguridad. En general, las corrientes de fuga son identificadas más fácilmente que las corrientes por tierra. Las corrientes de fuga a menudo fluyen de regreso a la fuente a través del conductor de tierra asociado. Sin embargo, también pueden fluir a través de rutas alternas de tierra, contribuyendo a las corrientes por tierra del edificio.

Corrientes Netas son corrientes de sumatoria diferente a cero que fluyen por las tuberías conduit, alimentadores o derivaciones. Pueden estar relaciona-das a las corrientes por tierra, corrientes de fuga que regresan a la fuente a través de rutas paralelas de tierra, o corrientes neutras que fluyen hacia la fuente a través de rutas paralelas de tierra.

Corrientes por Tierra

Las corrientes por tierra básicas son medidas en el conductor de tierra, típica-mente de color o marcado en verde, o un conductor desnudo.En la figura 1, las mediciones de corriente por tierra son realizadas en la tierra de seguridad del equipo (A) así como en una conexión suplementaria a tierra (B). Normalmente, el punto de medición A es al que la gente se refiere cuando se discuten corrientes por tierra.

El problema con este tipo de mediciones de corriente por tierra es que están incomple-tas. Asumiendo un sistema eléctrico normal, existen otras rutas para la corriente por tierra: canalizaciones, tubería conduit, conexiones mecánicas a chasis y conexiones de señal. Cada una de estas rutas puede ser una ruta paralela a tierra de suficientemente baja impedancia como para tomar una porción significativa de la corriente por tierra. Como resultado, el medir la corriente por tierra simplemente en el punto A (por ejemplo) provee una información limitada acerca de la corriente total por tierra que pudiera estar fluyendo.

Algunas fuentes de corrientes por tierra son:• Lazos (loops) de Tierra, resultado de conexiones paralelas o alternas desde el equipo a la tierra del edificio.• Aterrizamiento por Calidad de Energía con propósitos de mejorar la tierra: reducir la impedancia a tierra, romper o minimizar los lazos de tierra, reducir corrientes por tierra, tierras redundantes para referenciar subsistemas entre sí.

“Cultivando energía de calidad”

NEWS / Diciembre 2011

Figura 1

• Errores en Cableado, específicamente relacionados con la conexión inadvertida de tierras de seguridad o de referencia con conductores portadores de corriente. Los más comunes de mencionar son: - Inadecuada conexión de conducto-res de tierra a neutros (o conductores pues-tos a tierra). Sólo hay dos correctos lugares para que el neutro y la tierra se unan – en la entrada a la acometida y en el secundario de fuentes derivadas separadamente. Cualquier otra unión debe ser eliminada. - Uso inapropiado de la tierra como ruta de retorno, ya sea de manera inadver-tida al mezclar el neutro con los conductores de tierra, o de manera deliberada.

Corrientes de Fuga

Las corrientes de fuga son corrientes que fluyen de fase a tierra, típicamente relaciona-das con capacitancia a tierra. Esta capacitan-cia puede ser normal (filtrado), parásita, o relacionada a la falla de un componente, problemas de cableado, o ruptura de aisla-miento.

Normalmente la suma vectorial de las corrien-tes L1 + L2+ L3 + N = 0 con todas las corrientes cancelándose.La Corriente de Fuga es el desbalance en estas corrientes. Puede fluir por la tierra de seguri-dad del equipo (A), la tubería conduit o canali-zación (B), u otras rutas a tierra (C).Las corrientes de fuga de bajo valor (normal) pueden estar relacionadas con la conexión de filtros a tierra, o a la capacitancia parásita.Las corrientes de fuga de alto valor (anormal) pueden estar relacionadas con errores de cableado, ruptura de aislamiento, o falla de componentes.

La clave con las corrientes de fuga es que no provienen de “algún lugar” sino que se origi-nan en el mismo lugar del que se alimenta el equipo, y siguen un claro camino hacia la fuente, a través del equipo, y de regreso a la fuente a través del sistema de tierra. Como resultado, casi siempre es posible la precisa medición de estas corrientes – y a su vez el diagnóstico de problemas y la solución de éstos.

Históricamente, las mediciones de corrientes de fuga (según se especifica en la NFPA-99) involucra la inserción de una resistencia de carga en el conductor de tierra, y una medición de voltaje a través de esta resistencia.

La NFPA-99 especifica el arreglo especifica el arreglo para medir la corriente de fuga de acuerdo a la figura adjunta.En realidad, la resistencia de 1 kΩ es un filtro que atenúa las frecuencias mayores a 1 kHz.Este arreglo funciona para probar equipo pequeño y portátil, el cual puede ser aislado física-mente de un aterrizamiento accidental.

En el caso de sistemas interconectados o instalados permanentemente, los cuales no pueden ser aislados de tierra, las mediciones de corriente de fuga no son posibles de acuerdo a la NFPA-99.Rutas alternas a tierra siempre proveerán una menor impedancia que la resistencia de 1 kΩ, de manera que la corriente de fuga fluirá por otros caminos.Adicionalmente, corrientes por tierra fluyendo desde otros sistemas pudieran ser medidas como corrientes de fuga.Aún equipos aislados de tierra mostrarán mediciones erróneas de corrientes de fuga, a menos que la impedancia a tierra exceda 100 kΩ.

“Cultivando energía de calidad” NEWS / Diciembre 2011

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Suponiendo que el medidor tenga una adecuada precisión y resolución, y que la dona de corri-ente pueda abarcar todos los conductores de energía, las mediciones de corrientes de fuga pueden realizarse con mayor confiabilidad y precisión de la manera en que se muestra en la figura 5, para sistemas donde el aislamiento de tierra es imposible o impráctico.Las mediciones son válidas sin importar cuántas rutas a tierra existan para el flujo de corrientes de fuga, y cuánta corriente falsa por tierra esté presente en la tubería o canalización.

Corrientes Netas

En la mayoría de los sistemas eléctricos, la suma de las corrientes (fase + neutro + tierra) debe ser igual a 0 Amp. Cualquier desviación de 0 puede ser considerada una “Corriente Neta”. Medir una corriente neta involucra el colocar una dona alrededor de todos los conductores en un circuito o alimentación.

Las corrientes netas pueden tener varias causas:

1. Corrientes de fase o neutro que toman dife-rentes rutas hacia la fuente.2. Corrientes por tierra que son inyectadas dentro de las tierras del circuito a través de fuentes externas.3. Corrientes de fuga que fluyen de regreso a la fuente a través de rutas de aterrizamiento alterno, no a través de las tierras del circuito.

Corrientes Netas son la suma de todas las fases, neutros y tierras (A) en una tubería conduit o canalización, más la corriente por la tubería o canalización (B).

En muchos casos, las corrientes netas están relacionadas a conexiones con otros sistemas eléctricos, de manera que a menudo es nece-sario el localizar los lugares donde los siste-mas eléctricos se mezclan, y separarlos.

Fuente:Leakage and Ground Currents: Measurement Techniques by Judith M. Russell (Consulting Electrical Engineering, Power Lines)