1. Perturbaciones de la Red de Distribución y Calidad del Suministro
La red eléctrica externa, a pesar de las estrictas normativas de suministro y de los esfuerzos de las compañías generadoras, no es una fuente perfecta ni puramente senoidal. Las instalaciones industriales están expuestas a constantes variaciones y perturbaciones energéticas que se propagan aguas abajo desde el centro de transformación. Estas "impurezas" en el suministro eléctrico (Quality of Power) son las causantes directas de un gran porcentaje de las averías en los cuadros eléctricos de mando y control, ya que los componentes electrónicos (variadores, PLC, fuentes de alimentación conmutadas) son extremadamente sensibles a las variaciones de la curva de voltaje ideal.
1. Sobretensiones Transitorias y Permanentes: Origen y Consecuencias
Una sobretensión es un incremento anormal del voltaje de la red por encima del 110% de su valor nominal (p.ej., por encima de 440V en una red de 400V). Las sobretensiones transitorias son picos de altísimo voltaje (miles de voltios) y duración ultracorta (microsegundos), originados principalmente por impactos de rayos atmosféricos o conmutaciones de grandes motores inductivos en la red externa. La consecuencia física directa es la "destrucción dieléctrica" inmediata de las placas electrónicas y varistores; el aislante se perfora como un papel atravesado por una aguja. Por otro lado, las sobretensiones permanentes duran ciclos enteros o segundos, originadas comúnmente por un corte accidental o aflojamiento del hilo Neutro en la red trifásica. Este fallo desequilibra radicalmente el punto estrella de la instalación, inyectando más de 350V en receptores monofásicos diseñados para 230V, quemando bobinas, fuentes de alimentación y contactores de mando de forma irreversible.
2. Caídas de Tensión, Huecos de Tensión (Sags) y Microcortes
A diferencia de las sobretensiones, los hundimientos o caídas de voltaje son depresiones de la amplitud nominal de la onda. Una caída de tensión permanente suele deberse a un cálculo deficiente de la sección de los cables o a una distancia excesiva entre el transformador y la carga. Según la Ley de Joule y el comportamiento inductivo, si un motor asíncrono recibe menos voltaje, consumirá exponencialmente más amperaje para mantener la misma potencia mecánica (P = V × I × cos(φ)), lo que desencadenará su destrucción térmica. Por otro lado, los huecos de tensión o sags (descensos de tensión momentáneos debidos al arranque de maquinaria pesada en fábricas vecinas) y los microcortes (interrupciones de suministro menores a 300 ms) son el "enemigo invisible" de los autómatas programables. Estos microcortes no llegan a apagar las luces, pero logran vaciar los condensadores de la fuente de alimentación del PLC de 24V DC, reseteando la memoria RAM y deteniendo los ciclos automáticos sin dejar rastro ni alarma física, obligando al operario a reiniciar la secuencia de producción desde cero y generando un alto Downtime.
3. Armónicos y Desequilibrios de Fases en Redes Industriales
El uso masivo de electrónica de potencia (variadores de frecuencia, inversores solares, fuentes conmutadas LED) en las redes industriales modernas ha provocado una contaminación agresiva de la onda senoidal pura a 50Hz, inyectando frecuencias múltiples (150Hz, 250Hz.) denominadas Armónicos. El tercer armónico (150Hz) tiene un comportamiento físico especialmente peligroso en sistemas trifásicos: sus corrientes no se anulan en el centro de estrella, sino que se suman y retornan acumuladas por el hilo neutro. Esto provoca que el cable neutro, que teóricamente no lleva carga en un sistema equilibrado, sufra una sobrecarga térmica extrema, llegando a derretirse y provocar incendios en cuadros eléctricos donde no estaba debidamente dimensionado o protegido. Adicionalmente, los desequilibrios de fases (cargar excesivamente una fase L1 dejando L2 y L3 descargadas) provocan vibraciones mecánicas anómalas en los motores rotativos y estrés térmico desigual, reduciendo la vida útil de los devanados del estator.
📖 Normativa: REBT ITC-BT-23
El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, mediante la ITC-BT-23 "Protección contra sobretensiones", exige la instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS/Descargadores) transitorias y permanentes, derivando el exceso de energía letal de los rayos de forma segura hacia la pica de toma de tierra antes de que alcance el autómata.
Simula el comportamiento de la red ante grandes demandas de corriente y evalúa la pérdida resistiva en los conductores.
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