La corriente eléctrica y su medición en sistemas eléctricos industriales

La corriente eléctrica es una de las magnitudes fundamentales para comprender el funcionamiento de los sistemas eléctricos industriales. Su medición permite conocer el consumo de energía de motores, máquinas, equipos de control y dispositivos electrónicos, además de identificar condiciones anormales como sobrecargas, fallas y cortocircuitos.

En instalaciones industriales, controlar la corriente que circula por los conductores y equipos es fundamental para garantizar su funcionamiento adecuado y evitar daños por calentamiento excesivo.

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1. Definición de corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que atraviesa una sección de un conductor durante un intervalo de tiempo determinado.

Matemáticamente se expresa mediante la siguiente relación:

I = Q / t

Donde:

• I = Intensidad de corriente eléctrica (amperios, A).

• Q = Carga eléctrica que atraviesa el conductor (coulombs, C).

• t = Tiempo durante el cual circula la carga (segundos, s).

Un amperio equivale al paso de un coulomb de carga eléctrica por segundo a través de una sección del conductor.

En los conductores metálicos, el movimiento real de los electrones se produce desde el polo negativo hacia el positivo. Sin embargo, por convención, el sentido de la corriente eléctrica se considera desde el polo positivo hacia el negativo.

2. Tipos de corriente eléctrica

En los sistemas eléctricos industriales encontramos principalmente dos tipos de corriente:

Corriente continua (DC o CC)

Es aquella cuyo sentido de circulación se mantiene constante en el tiempo. Su valor puede permanecer constante o variar, pero sin invertir su polaridad.

Se encuentra en:

• Fuentes de alimentación para circuitos electrónicos.

• Sistemas de control y automatización.

• Baterías y sistemas de respaldo.

• Paneles solares y sus sistemas de almacenamiento.

• Circuitos de mando que utilizan tensiones de 24 V DC.

Corriente alterna (AC o CA)

Es aquella cuyo sentido de circulación cambia periódicamente. En los sistemas industriales, la corriente alterna se utiliza principalmente para alimentar motores, transformadores, máquinas y equipos eléctricos.

En Bolivia, la frecuencia nominal de la red eléctrica es de 50 Hz. Esto significa que la señal completa 50 ciclos por segundo.

En instalaciones industriales pueden encontrarse sistemas monofásicos y trifásicos. En los sistemas trifásicos, las corrientes de las tres fases están desfasadas 120° eléctricos entre sí, lo que permite alimentar motores y otras cargas industriales.

3. Instrumento de medición: el amperímetro

El amperímetro es el instrumento utilizado para medir la intensidad de corriente que circula por un circuito eléctrico.

Puede ser analógico o digital. Actualmente, esta función se encuentra integrada en la mayoría de los multímetros.

Principio de funcionamiento

Para medir la corriente, el amperímetro debe conectarse en serie con el elemento o circuito cuya corriente se desea conocer. De esta manera, la misma corriente que atraviesa la carga también circula por el instrumento.

El amperímetro posee una resistencia interna muy baja, con el propósito de producir una caída de tensión mínima y alterar lo menos posible el funcionamiento del circuito.

En los multímetros digitales, la corriente suele medirse a través de una resistencia interna de precisión (shunt), sobre la cual se produce una pequeña caída de tensión proporcional a la corriente que circula.

4. Procedimiento de medición

Para medir corriente con un multímetro digital se deben seguir estos pasos:

1. Seleccionar el tipo de corriente: elegir corriente continua (A⎓) o corriente alterna (A~), según corresponda.

2. Seleccionar el rango: si no se conoce el valor aproximado, comenzar con el rango más alto disponible.

3. Conectar las puntas de prueba: la punta negra se conecta al terminal COM y la roja al terminal de corriente correspondiente (mA o 10 A, según el valor esperado y las indicaciones del instrumento).

4. Interrumpir el circuito: abrir el circuito en el punto donde se desea realizar la medición.

5. Conectar el amperímetro en serie: el instrumento debe quedar integrado en el recorrido de la corriente.

6. Energizar el circuito y realizar la lectura: observar el valor indicado en la pantalla.

7. Finalizar la medición: desenergizar el circuito antes de retirar las puntas y devolver la punta roja al terminal de medición de tensión/resistencia.

Precaución importante: nunca se debe conectar un amperímetro directamente entre los terminales de una fuente de tensión. Como su resistencia interna es muy baja, esta conexión puede provocar un cortocircuito, fundir el fusible del multímetro o dañar el instrumento y el circuito.

En instalaciones industriales, las corrientes elevadas se miden habitualmente mediante pinzas amperimétricas, que permiten medir la corriente sin interrumpir el conductor. Para ello, se coloca la pinza alrededor de un solo conductor, no alrededor de todos los conductores del mismo circuito.

5. Unidades y simbología

La unidad de medida de la corriente eléctrica en el Sistema Internacional es el amperio (A).

También se utilizan sus múltiplos y submúltiplos:

• 1 kA = 1000 A

• 1 A = 1000 mA

• 1 mA = 0,001 A

• 1 µA = 0,000001 A

En los esquemas eléctricos, el amperímetro se representa mediante una letra A dentro de un círculo y se conecta en serie con el circuito o elemento cuya corriente se desea medir.

6. Aplicaciones en Electrotecnia Industrial

La medición de corriente es una operación habitual en instalaciones y equipos industriales. Entre sus principales aplicaciones se encuentran:

• Motores eléctricos: comprobar la corriente absorbida y compararla con la corriente nominal indicada en la placa de características.

• Protección de instalaciones: verificar condiciones de sobrecarga y comprobar el funcionamiento de dispositivos de protección.

• Máquinas industriales: controlar el consumo eléctrico de motores, bombas, compresores y otros equipos.

• Fuentes de alimentación: comprobar la corriente suministrada a circuitos de control y automatización.

• Diagnóstico de fallas: identificar consumos anormales, desequilibrios entre fases y posibles problemas en motores o conexiones.

• Mantenimiento preventivo: registrar y comparar corrientes de funcionamiento para detectar cambios que puedan indicar deterioro o anomalías.

Es importante recordar que una corriente elevada no siempre significa que exista un cortocircuito. Por ejemplo, un motor puede demandar una corriente superior durante el arranque, debido a las condiciones propias de su funcionamiento.

7. Actividad práctica

Con una fuente de alimentación de baja tensión, una carga eléctrica (por ejemplo, una lámpara o una resistencia de potencia adecuada) y un multímetro, realizar las siguientes actividades:

1. Identificar los terminales y las escalas de medición de corriente del multímetro.

2. Conectar la carga a la fuente y medir la corriente continua que circula por ella.

3. Modificar la carga o la tensión de alimentación dentro de los límites permitidos y observar cómo cambia la corriente.

4. Comparar los valores medidos con los valores teóricos calculados mediante la ley de Ohm, cuando corresponda.

5. Registrar los resultados y explicar las diferencias observadas.

Conclusión

La corriente eléctrica permite conocer cuánta carga circula por un circuito y constituye un parámetro esencial para evaluar el consumo y el comportamiento de los equipos eléctricos. En Electrotecnia Industrial, su medición es indispensable para verificar el funcionamiento de motores, controlar instalaciones, prevenir sobrecargas y realizar diagnósticos durante las tareas de mantenimiento.

El dominio del amperímetro y de la pinza amperimétrica constituye, por tanto, una competencia básica para el trabajo técnico en instalaciones eléctricas industriales.