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INSTRUMENTOS VARIOS
TRANSFORMADOR AISLADOR DE RED
CON MATERIALES RECUPERADOS

por ING. PICERNO




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0 INTRODUCCIÓN

No hay nada mas valioso que nuestra vida. Y jamás hay que ponerla en peligro. Por nosotros, por nuestras familias y por nuestros amigos. Hace poco me enteré del fallecimiento de un amigo por una descarga eléctrica mientras estaba trabajando. Dejó una esposa, dos hijos y muchos amigos que fuimos sus compañeros en Tonomac. Lionti, querido amigo este artículo es en tu memoria.
Quizás el 20% de un TV a TRC, LCD, Plasma, LED Smart, es una sección no aislada de red. Nos referimos a la fuente de alimentación pulsada. Y muchos reparadores tocan la masa viva de la fuente con total ignorancia del peligro que están corriendo. Y más aun conectan el cocodrilo de masa del osciloscopio u otros instrumentos a la masa viva (habiendo desconectado previamente el terminal de masa del enchufe). Por supuesto tienen zapatillas o zapatos de goma. Pero que pasa si entra su esposa a traerle unos mates (mate: infusión tomada en Argentina y Uruguay) y se apoya sobre el osciloscopio. Puede ocurrir una descarga fatal.
Muchos me dicen. Pero si yo recibí muchas descargas en mi vida y más allá de la sensación desagradable no me pasó nada. Todo depende de la suerte. El corazón es una bomba pulsatil y todo depende de la parte del ciclo que esté realizando cuando reciba la descarga. Si se está contrayendo y la descarga lo obliga a expandirse, se produce una fibrilación muscular; el músculo comienza a temblar rápidamente y deja de bombear. Y si nadie de los presentes sabe realizar primeros auxilios sobreviene la muerte.      
Una muerte estúpida que podría haber sido evitada prácticamente sin gastar dinero alguno. Por Ud. y su familia escribo este artículo que espero que salve muchas vidas.
Pero si Ud. sigue sin estar convencido le voy a contar algo que tal vez lo convenza. Uno de mis alumnos estaba reparando un Smart TV de 50"  en la sección de fuente sin transformador aislador. Sin querer tocó el chasis y recibió una descarga que le hizo mover la mano compulsivamente de modo que le pegó al TV, este se cayó de la mesa y se le rompió la pantalla. Y tiene un juicio por el valor del TV, mas las costas de los abogados, por un valor de 75.000$ (5300 U$S).
Si se convenció siga leyendo que el transformador le va a salir gratis.

1 TRANSFORMADOR DE AISLACIÓN

Todos los reparadores saben que cuando se trabaja en la sección de fuente de un TV se corren grandes riesgos de quedar electrocutado. La solución es utilizar un transformador separador 220V/220V o 110V/110V. Normalmente se aconsejaba utilizar un transformador de unos 500 VA que tiene un costo de unos 100 U$S. En este artículo le vamos a enseñar como realizar una red interna altamente aislada con elementos de desecho.
¿Cuántos hornos de microondas le dejaron sus clientes por no querer pagar un magnetrón agotado o por otras razones? Si le dejaron dos ya puede realizar nuestro proyecto a un costo prácticamente nulo.
Un transformador de un horno de microondas es un elevador de 220V a 2500V; evidentemente no podemos utilizarlo para alimentar a un TV directamente. Pero con dos transformadores, uno conectado como elevador y otro conectado como reductor podemos construir un transformador separador perfecto con doble aislación. En la figura 1 se puede observar el circuito correspondiente en Worbench Multisim que es perfectamente funcional como para realizar una simulación.

Fig.1 Transformador de aislación

Observando el circuito vemos los dos transformadores conectados en cascada inversa. El primario de T1 se conecta a la red de canalización que como podemos observar tiene su neutro conectado al planeta tierra en la central de transformación de la compañía de electricidad. La lámpara X1 encenderá si se la conecta a tierra. Del mismo modo si Ud. toca el cable vivo recibirá una descarga que puede llegar a ser fatal. 
El secundario de T1 y el primario de T2 ( en realidad es el secundario de T2 pero como se conecta al revés se intercambian los nombres) están galvánicamente conectados a la laminación. Por lo tanto es conveniente enviarlos a la jabalina o tierra real de nuestro taller para evitar cualquier posibilidad de descarga, al tocar los transformadores. De este modo el único terminal peligroso que posee 2500V es el del fusible con su portafusible propio aislado para AT que tienen todos los hornos. Es decir que la idea es usar el portafusible para alta tensión de uno de los hornos como unión de ambos transformadores. Este fusible es el original del horno y soportará una corriente correspondiente a 1500 VA que está muy por arriba de lo necesario para probar TVs de cualquier tipo. Aconsejamos que todo el dispositivo se conecte a la red a través de un fusible de 6 A que permitirá que solo pasen 220V x 6A = 1320 VA;  de este modo no será necesario cambiar jamás el fusible de los 2500V ya que antes se quemará el fusible de red.
El secundario de T2 posee aproximadamente 220V totalmente aislados de la red de distribución de energía y del planeta tierra. Si Ud. conecta la lámpara X2 sobre el secundario de T2 encenderá normalmente. Pero si la conecta entre cualquiera de las salidas de T2 y la jabalina permanecerá apagada porque no hay forma que se cierre el circuito para que circule corriente por X2. Por supuesto que Ud. no necesita armar la llave J1 y las lámparas X1 y X2 que solo fueron puestas para demostración.
El armado práctico de todo el dispositivo depende la imaginación del técnico y del lugar disponible. Puede armarse simplemente sobre un panel de madera al que luego se le construye un cajón como tapa hecho del mismo material o utilizar uno de los gabinetes de los hornos al que solo se le deja colocado el transformador y se le agrega el transformador del otro horno.
El secundario de T2 se deberá cablear a la/las mesas de trabajo pintando los tomas aislados de color verde. Paralelamente se tenderá una red de tomas no aislados conectados directamente a la red que se pintaran de rojo. La tercer pata (pata de masa) de todos los tomas, rojos y verdes se cableará a la jabalina o toma de masa del taller. Tienda un alambre desnudo para masa conectado a la jabalina en todas las mesas del taller para que sobre él se pueda conectar el instrumental a masa con clips cocodrilos.
Nota1: Tenga mucho cuidado al conectar el TV a la alimentación: si se equivoca y lo conecta a un toma rojo; cuando conecte la masa del osciloscopio o de otro instrumento a la fuente a reparar, puede provocar un cortocircuito, aunque el osciloscopio no esté conectado al alambre de masa. En efecto el osciloscopio y todos los instrumentos que poseen un enchufe de tres patas, tienen al tercer terminal conectado al chasis y por lo tanto el cocodrilo de masa esta galvánicamente conectado la jabalina.
Nota 2: dos equipos metálicos conectados a la red aislada pueden tener diferente potencial sobre su gabinete si los equipos no tienen fuente aislada. El contacto entre los gabinetes metálicos generará chispas y puede quemarse el fusible. Por lo tanto no es conveniente conectar más de un equipo a la red aislada de cada mesa. En general solo se debe conectar el equipo bajo prueba.
Nota 3: Teóricamente todos los transformadores para hornos tienen aproximadamente la misma tensión de secundario. Pero pueden tener pequeñas diferencias. El dispositivo que construimos permite intercambiar la entrada y la salida. Elija la conexión que presente la mayor tensión de salida. Si esta tensión es mayor a 220V no se preocupe porque el los TVs actuales admiten hasta 250 de entrada. Los LCD y Plasma funcionan con una fuente preacondicionadora que entrega unos 400V de CC así que todo exceso de tensión que se acerque a ese valor es bienvenido.  
De poco sirve esta instalación de red aislada, sin una buena toma de tierra. Por eso a continuación le vamos a indicar como se puede probar si la tierra elegida tiene adecuadas características construyendo un telurímetro casero.
La toma de tierra a la que se conecte el soldador, la plaqueta, el reparador y todo el instrumental que se va a conectar debe estar muy bien elegida y sobre todo debe estar medida, ya que la vida del reparador esta puesta en juego. Y esa medición debe repetirse por lo menos una vez al año.
¿Ud. se preguntará que es un telurímetro y cual es su costo? Un telurímetro nos indica cual es la resistencia de nuestra toma de tierra con respecto al planeta tierra. Se considera que una resistencia inferior a 4 Ohms puede considerarse apropiada para un laboratorio de electrónica (cuando pasen 10 A va a existir una tensión de 40V sobre la masa que no se considera peligrosa) ¿Cuanto cuesta un telurímetro? Uno de uso profesional puede ser muy caro, pero nosotros vamos a construir uno con un solo componente: una lámpara de 150W y vamos a utilizar para la evaluación un simple tester digital. Ver la figura 2.

 
Fig.2. Telurímetro casero

Imaginemos que clavamos una jabalina en el exterior de nuestro laboratorio o que queremos saber si el caño metálico de nuestra bomba de agua es adecuado para usar como masa. Compre una lámpara de 220V 150W y prepare su tester que debe funcionar correctamente como voltímetro de CA. Pruebe midiendo entre los dos polos de su instalación monofásica, el tester indicara 220V aproximadamente. Luego con un buscapolos o con el mismo tester conectado a la masa a medir, determine cual es polo vivo de la instalación y cual es el neutro, marcando adecuadamente el tomacorriente.
Conecte la lámpara al tomacorriente, mida exactamente la tensión sobre ella y anote el valor. Desconecte el terminal de la lámpara que está conectado al neutro y conéctelo a la toma de tierra que se desea medir. Vuelva a medir la tensión sobre la lámpara. Seguramente la tensión será levemente menor a la anterior. Anótela, reste los dos valores y obtendrá la tensión que esta cayendo sobre la toma de tierra. Imaginemos por ejemplo que es de 10V porque las lecturas fueron de 220V y de 210V.
Ya puede desconectar todo, porque la medición esta terminada. Para calcular la resistencia de nuestra toma de tierra hay que saber cual es la corriente que circula por la lámpara en forma aproximada. Si la lámpara es de 150W y tiene aplicados 210V significa que la corriente circulante será de 150/210 = 0,7 A aproximadamente. Ahora solo basta calcular la resistencia de la toma de tierra como R = E/I   es decir 10/0,7 = 14 Ohms y eso significa que nuestra toma de tierra no es adecuada. Si corresponde a una jabalina colocada en el piso hace mucho tiempo, posiblemente este picada y rota, o está clavada en un lugar donde la tierra está totalmente seca. Recuerde que las jabalinas deben clavarse en un terreno externo y preferentemente sobre tierra no cubierta por cemento o baldosas; y si todo está cubierto rompa unos 10 cm. alrededor de la jabalina hasta llegar a la tierra.
En la figura 3 se puede observar un circuito eléctrico completo de un laboratorio en donde se colocaron los diferentes equipos de seguridad que requiere nuestro trabajo, como ser un disyuntor diferencial y una llave termomagnética de entrada, junto con una conexión a masa. En realidad este equipo es tan solo una seguridad extra porque el uso del transformador evita las descargas y el disyuntor diferencial deja de ser necesario.

 
Fig.3  Instalación eléctrica completa de un laboratorio. Nota R1, R2, R3 y R4
representan diferentes cargas conectadas a su red y no forma parte de la instalación solo se colocan para explicar el funcionamiento.

En muchos casos un laboratorio ya tiene instalado un disyuntor diferencial y una llave termomagnética. No los saque, siempre es bueno tener mas de una protección instalada. J3 y J4 son las llaves termomagnéticas, ellas son sensibles a la corriente que las circula. Si la corriente se excede por un valor pequeño opera después de un tiempo por el calentamiento de sus componentes internos. Si la corriente es muy elevada opera inmediatamente por el campo magnético generado realizando el corte. El disyuntor opera midiendo la corriente por los cables de la red. Si no hay ningún equipo con fugas a tierra toda la corriente que pasa por un cable vuelve por el otro después de circular por las cargas R1, R2 y R3 y la diferencia entre las corrientes es nula. En cuanto se produce una fuga a tierra por ejemplo en la plaqueta con R4 las corrientes por los dos medidores es diferente y las llaves se abren. Si la red está aislada aunque se produzca una fuga a masa la corriente por los medidores es la misma y la llave no corta. Solo cortará si falla la aislación del transformador.
NOTA 4 : Todo este articulo está escrito para redes de 220V pero el mismo concepto se puede emplear para redes de 110V utilizando transformadores de 110V a 2500V que son los que seguramente existen en los talleres de zonas de 110V.
NOTA 5 : Además de aprender a fabricar un transformador aislador para su taller hoy aprendió como se mide la jabalina de una instalación eléctrica sin comprar un telurímetro. Esta habilidad le puede permitir realizar esto como un trabajo que en general los electricistas no saber realizar. Y es un trabajo que en la Argentina se cobra 500$ y se realiza en 10 minutos.  



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El Ing. Alberto Picerno, conocido en toda latinoamerica por sus cursos de Tv y LCD, es el autor mas prolífico sobre Electrónica, con mas de 40 libros tecnicos y cientos de articulos publicados. 

Se inicio en el mundo de la electronica de niño ayudando a su padre que era hobbysta y aficionado a la radio.

Su experiencia temprana le permitio recibirse con medalla de oro al mejor promedio de "Tecnico Nacional el Telecomunicaciones" y posteriormente volvio a obtener la medalla de oro al mejor promedio como "Ingeniero en electronica en UTN"

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