La incorporación creciente de tecnología y electrónica en los procesos industriales trajo enormes beneficios en términos de automatización, productividad, eficiencia y control. Sin embargo, también generó un nuevo desafío: la calidad de la energía eléctrica que alimenta a estos sistemas.
Actualmente, industrias de sectores tan diversos como petróleo y gas, minería, automotriz, alimentos y bebidas, salud, comunicaciones y automatización dependen cada vez más de equipos electrónicos y sistemas automatizados. PLC, variadores de frecuencia, UPS, luminarias LED, fuentes electrónicas y sistemas de control forman parte de prácticamente cualquier instalación industrial moderna.
Esta evolución modificó el comportamiento de las instalaciones eléctricas y puede generar perturbaciones que afectan tanto a los equipos como a la continuidad de los procesos.
La calidad de energía, un factor crítico para la industria
Un dato particularmente relevante es que entre el 70 y el 80% de las causas que afectan la calidad de energía en la producción de bienes, servicios o insumos se originan dentro de las propias instalaciones, y no necesariamente en fenómenos externos como tormentas eléctricas o maniobras de las empresas distribuidoras.
Esto significa que muchas de las perturbaciones que afectan a una instalación industrial pueden estar relacionadas con el propio equipamiento conectado a la red.
La creciente presencia de electrónica implica también una mayor cantidad de cargas no lineales, capaces de producir cambios abruptos en las condiciones eléctricas de la instalación. Entre sus consecuencias pueden aparecer sobretensiones transitorias y corrientes armónicas, que terminan afectando a otros equipos conectados a la misma red.
Cuando las cargas cambian, también cambia la red
Las redes eléctricas no necesariamente han cambiado de manera sustancial; lo que sí cambió es el tipo de cargas que conectamos a ellas.
La incorporación masiva de electrónica de potencia y sistemas de automatización genera comportamientos que pueden provocar diferentes tipos de perturbaciones.
En una instalación industrial, estas situaciones pueden manifestarse de diferentes maneras:
- Paradas no programadas.
- Daños en placas electrónicas y etapas de potencia.
- Menor vida útil de UPS y luminarias LED.
- Desprogramación o funcionamiento incorrecto de PLC.
- Fallas en etapas de variadores de frecuencia.
- Incrementos de temperatura en conductores, transformadores y motores.
- Problemas en bancos de capacitores.
- Señales espurias y perturbaciones que afectan a los sistemas de control.
En consecuencia, un problema de calidad de energía no siempre se presenta como una falla eléctrica evidente. Muchas veces comienza con síntomas que pueden parecer aislados: un equipo que se reinicia, un componente que falla prematuramente, una temperatura que aumenta o una máquina que comienza a presentar comportamientos erráticos.
Sobretensiones transitorias y armónicos
Entre los fenómenos que adquieren especial relevancia en instalaciones con una elevada presencia de electrónica se encuentran las sobretensiones transitorias y las corrientes armónicas.
Las sobretensiones transitorias pueden generar niveles de tensión superiores a los que soporta la electrónica sensible. Por su parte, las corrientes armónicas pueden incrementar las pérdidas y temperaturas en diferentes componentes de la instalación y afectar el funcionamiento de equipos eléctricos y electrónicos.
Por este motivo, documentos como ANSI/IEEE C62.41 y UL 1449 se han convertido en referencias relevantes para el análisis y tratamiento de determinados fenómenos asociados a sobretensiones y dispositivos de protección.
Tecnología para enfrentar nuevos desafíos
La solución a estos problemas también llegó de la mano de nuevas tecnologías. El enfoque actual combina diferentes herramientas destinadas a proteger los equipos, mejorar la calidad de la energía y anticiparse a posibles fallas.
Supresores de sobretensiones transitorias
Los supresores de sobretensiones transitorias permiten actuar frente a eventos de muy corta duración y limitar la tensión que llega a los equipos conectados.
El material técnico destaca soluciones capaces de reaccionar en nanosegundos y limitar la tensión residual a niveles inferiores a 50 V, junto con altos niveles de confiabilidad y garantías extendidas.
Filtros de armónicos de alta eficiencia
Los filtros de armónicos constituyen otra herramienta fundamental para instalaciones con una elevada presencia de cargas no lineales.
El documento destaca filtros capaces de actuar desde el segundo hasta el quincuagésimo orden de armónicos, utilizando tecnología de carburo de silicio (SiC). Esta tecnología permite trabajar con frecuencias de conmutación más elevadas y tiempos de reacción inferiores a 300 μs, además de posibilitar soluciones compactas, eficientes y con monitoreo y control inteligente.
Corrección del factor de potencia en instalaciones con cargas no lineales
Los variadores de frecuencia y otras cargas no lineales pueden generar corrientes armónicas que afectan el comportamiento de los bancos de capacitores tradicionales utilizados para la corrección del factor de potencia.
En estos casos, el documento plantea como alternativa el uso de generadores estáticos de potencia reactiva, capaces de compensar cargas desequilibradas y contribuir a la estabilización de la tensión.
Estas soluciones se caracterizan por su escalabilidad, funcionamiento digital, utilización de semiconductores y ausencia de mantenimiento en comparación con soluciones convencionales.
El monitoreo continuo como herramienta de mantenimiento predictivo
La temperatura es otro indicador fundamental para detectar problemas en una instalación eléctrica.
Un incremento de temperatura en barras, cables, uniones, transformadores u otros componentes puede ser el primer síntoma de una condición que, si no se detecta a tiempo, podría evolucionar hacia una falla de mayor magnitud.
Por eso, realizar mediciones aisladas cada determinados intervalos puede no ser suficiente. El monitoreo continuo 24×7permite conocer el comportamiento térmico de la instalación en todo momento y detectar anomalías antes de que se conviertan en fallas importantes.
Este enfoque se encuentra directamente relacionado con las estrategias de mantenimiento predictivo, donde la información obtenida de la instalación permite anticiparse a los problemas en lugar de actuar únicamente después de que ocurre una falla.
La calidad de energía debe acompañar a la evolución tecnológica
La industria continúa incorporando tecnología, automatización, electrónica de potencia y sistemas inteligentes. Pero cuanto mayor es la dependencia de estos equipos, mayor es también la necesidad de contar con una infraestructura eléctrica preparada para alimentarlos correctamente.
La calidad de energía ya no debería considerarse un aspecto secundario. Es un componente fundamental para garantizar la continuidad operativa, confiabilidad y vida útil de los equipos.
La conclusión es clara: si queremos incorporar más y mejor tecnología a nuestras instalaciones industriales, el sistema eléctrico que la alimenta también debe estar a la altura.
En este contexto, analizar la calidad de energía, identificar las perturbaciones presentes y seleccionar las tecnologías adecuadas de protección, filtrado, compensación y monitoreo son pasos fundamentales para construir instalaciones industriales más confiables y preparadas para los desafíos actuales.