Seguridad eléctrica

Un aspecto muy importante y que no hay que dejar de lado a la hora de manipular dispositivos conectados a la red eléctrica es la seguridad, ya que un accidente puede tener resultados fatales. Sobre todo con las fuentes de alimentación, ya que incluso desconectadas de la red eléctrica pueden ser peligrosas. Los condensadores siguen teniendo carga eléctrica mientras no se descarguen, ya sea mediante las resistencias de descarga o su propia resistencia en caso de estar las primeras dañadas, y en este último caso la descarga puede durar días.

Para hacernos una idea, el condensador primario de una fuente de alimentación tiene una tensión igual a la tensión de red multiplicada por raíz de dos, en mi caso con 240 VAC RMS el condensador tendría casi 340 V (es el voltaje de pico el que almacena el condensador) y no tiene límite de corriente, puede entregar en un breve periodo de tiempo cientos de amperios por lo que la muerte puede ser instantánea si lo tocamos.

Para tratar de prevenir accidentes, tanto hacia uno mismo como al equipamiento, voy a mostrar ciertos dispositivos que utilizo. Aunque antes de nada, y como norma más importante: si no se sabe lo que se está haciendo o no se tiene idea de los posibles riesgos a los que se expone, no tocar nada.

Control de arranque/parada

Dispositivo para arranque/parada

Este dispositivo lo he fabricado basadome en los controles de marcha/paro que llevan los motores industriales. Esto permite arrancar o parar el aparato conectado con la ventaja de que si se va la luz y vuelve, no se pone de nuevo en marcha, sino que se tiene que volver a activarse manualmente.

Aparte, se le han añadido algunas funciones adicionales, que comentaré junto con las imágenes.

Frontal

Se ha utilizado una caja para un cuadro eléctrico doméstico y se han colocado luces de señalización y controles en un lateral. De esta manera están a la vista y alcance cuando se está sentado.

Parte superior

Se la elegido una caja con la tapa translucida para poder ver los datos del medidor sin abrir la tapa.

Parte superior (componentes)

Empezando de izquierda a derecha tenemos: un diferencial para proteger ante una descarga a tierra, un magneto-térmico para proteger el equipo conectado ( de 10A, unos 2500W) ante un cortocircuito o sobrecalentamiento, un medidor que indica la tensión de red, la corriente y la potencia en W, pudiendo diferenciar entre la aparente y la activa, así como indicar el factor de potencia. Después tenemos un contactor trifásico que corta la fase y el neutro, y un par de portafusiles industriales para poder  seleccionar la corriente y proteger equipos con menor consumo. Actualmente se dispone de fusibles de 2, 4, 6, 8 y 10 amperios lo que corresponderían a 500, 1000, 1500, 2000 y 2500 W para una tensión de 250V.

Luz de voltaje de entrada

La luz azul indica que hay tensión en la entrada, está conectada directamente a la salida del diferencial, con lo que se puede ver si el enchufe al que está conectado tiene tensión.

Luz de corte de tierra

El interruptor de tierra se encarga de desconectar la tierra del dispositivo conectado, esto se hace para realizar ciertas pruebas. En caso de desconectar la tierra la luz nos lo advierte puesto que es peligroso.

Luz de salida

Una luz roja (la iluminación y la cámara hacen que parezca naranja) nos indica que la salida tiene tensión. Esta se activa al apretar el pulsador que está debajo de la misma. Por defecto la salida está activa solamente mientras se pulsa el botón, en el momento que se suelta se corta la salida. Está como medida de seguridad, y se intenta que el dispositivo esté alimentado solamente cuando se quiera realizar una prueba, y ante cualquier imprevisto o susto (algún componente puede desaparecer :-) ) instintivamente nos alejaríamos y se cortaría automáticamente.

Luz de enclavamiento

Si se activa el interruptor situado abajo de la luz, el comportamiento del botón de arranque/conexión cambia y al pulsarse, la salida quedaría activa incluso si quitamos la mano. Esto es útil para cuando se necesita tensión mientras se testea y se tienen que utilizar ambas manos o cuando se quiere tener el dispositivo bajo pruebas un tiempo en funcionamiento para comprobar que no se calienta. En este modo se baja la seguridad, por lo que la luz advierte de ello.

Salida activada en modo enclavamiento

A continuación dejo unas fotos con el interior del dispositivo y el esquema de conexión.

Interior del frontal

Interior (componentes)

Interior (borneras)

Esquema eléctrico y de control

Transformador de aislación

Transformador de aislación

Otro dispositivo de seguridad es el transformador de aislación, cuyo cometido es aislar el equipo bajo pruebas de la toma de tierra.

Normalmente si tocamos una fase, se produciría una descarga eléctrica al cerrar nuestro cuerpo el circuito con tierra. Con este transformador, al aislarnos galvánicamente, no nos pasaría nada si tocáramos la fase. Para sufrir una descarga tendríamos de tocar los dos cables (fase y neutro) a la vez. Y no nos vale con desconectar la tierra del dispositivo bajo pruebas, puesto en en España se utiliza un esquema TT y el neutro está conectado a tierra.
Para más información consultar wikipedia.

Otra ventaja es que protege el osciloscopio en caso de conectar la pinza del negativo a una fase en el dispositivo bajo pruebas, ya que se originaría un corto entre tierra y fase y seguramente volaríamos el osciloscopio (depende de la potencia que pueda soportar el dispositivo). Para más información dejo un vídeo (en inglés) sobre como no volar tu osciloscopio.

Transformador de aislación (detalle de conexión)

Lo que he descrito anteriormente es el transformador de aislación para servicio técnico, ya que para otros casos como en los hospitales, se utilizan transformadores de aislación que si tienen la salida conectada a tierra, con lo que no nos servirían como elemento de seguridad.

En la imagen superior se indica como están conectados los cables en la etiqueta. En la parte baja (la entrada) se conecta a tierra, a neutro y a fase. La tierra se utiliza para protegernos en caso de que las láminas metálicas del núcleo puedan tener tensión a causa de un fallo. En este caso el transformador está recubierto totalmente de plástico por lo que no podemos tocarlo. En la parte superior (salida), solo se conecta el neutro y la fase.

Variac

Variac con 25VAC a su salida

El variac o autotransformador no nos protege como en el caso del transformador de aislación, pero con él podemos alimentar con menos voltaje al aparato bajo pruebas con lo que limitamos la potencia, y siempre es más seguro trabajar con menor potencia.

En caso de las fuentes de alimentación, muchos problemas de cortocircuito o defecto de componentes se pueden comprobar con 30V en vez de 230-240V. Y una vez  se ha solucionado o comprobado todo lo necesario, se realiza la última prueba con el voltaje nominal de red.

Selector de voltaje

En todos los variac se ajusta el voltaje de la salida mediante un control rotativo situado en la parte superior del transformador. En este caso se puede ajustar desde 0V hasta 250V, pero el voltaje puede variar. Me explico mejor, cuando en un variac se llega al punto en el que el voltaje de salida es igual al de entrada se llega a la relación 1:1, pero si el transformador tiene más vueltas se pueden alcanzar tensiones mayores.
Si se mira la imagen superior en el lateral derecho se indica que la entrada es para 220V y la salida llega hasta 250V con lo que tenemos más voltaje que en la red eléctrica. Como en mi caso tengo 240V de entrada, la salida la puedo poner a 270V.

También nos permite conectar dispositivos que funcionan a 120V, siempre que no nos pasemos de la potencia o corriente máxima que pueda soportar. En este caso son 4A y en el caso del transformador de aislación son solo 2A. Por lo que normalmente cuando utilizo algunos de estos dispositivos, le coloco los fusibles correspondientes al control de arranque/parada que se ha visto al principio para protegerlos.

Puntas de prueba diferenciales

Puntas diferenciales

Otro dispositivo que se puede utilizar a la hora de realizar medias de forma segura son las puntas de prueba diferenciales, que como su nombre indican, miden la diferencia de tensión entre sus terminales. Esto hace que se comporten igual que un multímetro, podemos poner las puntas donde queramos ya que están flotando con respecto a tierra.

Otra ventaja es que podemos medir tensiones más altas que las que soporta nuestro osciloscopio. Con estas, que son de baja gama podemos llegar hasta 1000V RMS, aunque miden de forma precisa hasta 750V. Aunque limitamos el ancho de banda del osciloscopio a 25 Mhz en este caso.

Hay puntas que llegan hasta varios giga-hercios y otras que pueden medir alta tensión, decenas de kilo-voltios. Aunque el precio que tienen es muy elevado, incluso la gama más baja como la que tengo cuesta cerca del precio del osciloscopio, por lo que es con diferencia el dispositivo más caro de todos los mostrados anteriormente.

Todo depende de lo que queramos medir o lo que valoremos nuestra seguridad y/o equipamiento.

Guantes

Guantes para trabajo mecánico

Sí, guantes. Por que no olvidemos que para que nos de una descarga eléctrica primero tenemos que tocar algo. Y es con diferencia lo más barato que podemos comprar.

Unos guantes como los de la imagen nos valen para el trabajo mecánico pero aunque pueden protegernos en cierta media, no están diseñados para protegernos eléctricamente.

Guantes con protección eléctrica

Para protegernos tenemos que buscar guantes que indiquen el grado de protección eléctrica. En el caso del de la imagen superior es CAT. II (debajo del marcado CE). Es para baja tensión (230V), para red domestica.

Hay que tener en cuenta que la categoría no va ligada solamente con la tensión, sino con la potencia que pueda dar el sistema en el que estemos trabajando. Si son 230V pero es en la centralización de un bloque de pisos o en un entorno industrial, puede circular muchas más corriente que en una instalación domestica, y si se produce algún arco eléctrico tiene que protegernos las manos de esa energía, ya estaríamos hablado de CAT. III. Por encima de esta se encuentra CAT. IV que protegería en entornos de alta tensión y con más energía. Y al otro extremo nos encontramos con CAT. I, donde estarían los dispositivos electrónicos, ya que la energía que pueda liberar está muy limitada. Todo esto a forma de resumen muy básico.

Para terminar decir que normalmente no suelo trabajar con "alta tensión", ya se que para los electricistas es baja tensión, pero para los electrónicos lo es, ya que estamos trabajando normalmente con tensiones mucho más bajas (5V, 3.3V o incluso menos). Y antes de subir un artículo sobre la reparación de una fuente de ordenador, me pareció importante hablar de la seguridad y dedicarle una entrada en exclusiva.