Introducción

Las fallas recurrentes en equipos electrónicos, el sobrecalentamiento de conductores, los disparos inesperados de protecciones y las variaciones en la iluminación pueden estar relacionados con problemas de calidad de energía eléctrica.

Estas anomalías no siempre provocan una interrupción total del suministro. En muchos casos, la instalación continúa funcionando mientras los equipos sufren esfuerzos eléctricos, errores de operación, pérdidas de productividad o una reducción gradual de su vida útil.

Evaluar la calidad de la energía permite conocer el comportamiento real del voltaje, la corriente, la frecuencia y la forma de onda dentro de una instalación. En este artículo explicamos cuáles son las perturbaciones más comunes, cómo pueden afectar una operación industrial y qué pasos deben seguirse antes de seleccionar una solución.

¿Qué es la calidad de energía eléctrica?

La calidad de energía eléctrica describe qué tan adecuadas son las características del suministro para que una instalación y sus equipos funcionen correctamente.

El análisis no se limita a comprobar si existe voltaje. También puede considerar:

• Magnitud del voltaje.
• Frecuencia.
• Variaciones de corta y larga duración.
• Distorsión de la forma de onda.
• Armónicos.
• Desbalance entre fases.
• Interrupciones.
• Fluctuaciones de voltaje.
• Transitorios.
• Factor de potencia.

La edición 2025 de IEC 61000-4-30 establece métodos para medir e interpretar parámetros de calidad de energía en sistemas de suministro de corriente alterna. Esto permite realizar mediciones de forma estructurada y comparar resultados obtenidos con instrumentos adecuados.

La calidad de energía no depende únicamente de la empresa suministradora. Algunas perturbaciones pueden originarse dentro de la misma planta debido a la operación de cargas, conexiones deficientes, dimensionamiento incorrecto, arranques de motores o equipos electrónicos.

¿Por qué es importante en una instalación industrial?

Las plantas modernas utilizan cada vez más dispositivos sensibles y cargas electrónicas, como:

• Variadores de frecuencia.
• Controladores lógicos programables.
• Fuentes conmutadas.
• Sistemas de automatización.
• Equipos de medición.
• Computadoras industriales.
• Sistemas de control.
• Iluminación electrónica.
• Cargadores y sistemas de respaldo.

Estos equipos pueden ser sensibles a variaciones del suministro. Al mismo tiempo, algunas cargas no lineales pueden introducir distorsión y afectar otros circuitos de la instalación.

Una calidad de energía deficiente puede producir:

• Paros inesperados.
• Reinicio de equipos.
• Errores de comunicación.
• Pérdida de información.
• Sobrecalentamiento.
• Vibración o ruido en equipos.
• Disparo de protecciones.
• Fallas prematuras.
• Variaciones en procesos sensibles.
• Incremento de trabajos correctivos.

Por esta razón, el diagnóstico debe evaluar tanto el suministro como la distribución interna y las cargas conectadas.

Principales problemas de calidad de energía

Caídas de tensión

Una caída de tensión es una disminución temporal del voltaje. Puede durar desde una fracción de segundo hasta varios segundos, dependiendo del evento.

Entre sus posibles causas se encuentran:

• Arranque de motores de gran capacidad.
• Cortocircuitos.
• Conexión de cargas elevadas.
• Conductores insuficientes.
• Transformadores sobrecargados.
• Fallas en circuitos cercanos.

Una caída breve puede ser suficiente para detener un variador, reiniciar un controlador o abrir un contactor.

IEEE mantiene una práctica recomendada para evaluar la capacidad de los equipos eléctricos y electrónicos de continuar operando durante caídas de tensión. Esto demuestra que la tolerancia de los equipos ante estos eventos es un aspecto importante del diseño y de la continuidad operativa.

Sobretensiones temporales

Una sobretensión ocurre cuando el voltaje supera temporalmente su nivel esperado.

Puede estar asociada con:

• Cambios de carga.
• Maniobras eléctricas.
• Problemas de regulación.
• Conexiones deficientes.
• Fallas de neutro.
• Operación de bancos de capacitores.

Las sobretensiones pueden someter a los aislamientos y componentes electrónicos a esfuerzos adicionales.

Interrupciones

Una interrupción es la pérdida total o casi total del suministro durante un periodo determinado.

Puede originarse por:

• Operación de protecciones.
• Fallas internas.
• Fallas externas.
• Trabajos de mantenimiento.
• Daños en conductores.
• Problemas en transformadores.
• Eventos ambientales.

Incluso una interrupción muy breve puede detener procesos automatizados que requieren una secuencia continua.

Transitorios eléctricos

Los transitorios son cambios rápidos y de corta duración en el voltaje o la corriente.

Pueden generarse por:

• Descargas atmosféricas.
• Maniobras de interruptores.
• Desconexión de cargas inductivas.
• Energización de transformadores.
• Conmutación de capacitores.
• Contactos eléctricos deficientes.

Aunque su duración sea corta, su amplitud puede afectar tarjetas electrónicas, sistemas de control, variadores y equipos de comunicación.

Armónicos eléctricos

Los armónicos son componentes de frecuencia que distorsionan la forma de onda fundamental del sistema eléctrico. Las cargas no lineales toman corriente de manera no uniforme y pueden introducir este tipo de distorsión.

Entre las fuentes frecuentes se encuentran:

• Variadores de frecuencia.
• Rectificadores.
• Fuentes conmutadas.
• Sistemas UPS.
• Equipos de soldadura.
• Iluminación electrónica.
• Cargadores.
• Hornos eléctricos.

Los armónicos pueden contribuir a:

• Calentamiento de transformadores.
• Calentamiento de conductores.
• Corrientes elevadas en el neutro.
• Operación incorrecta de protecciones.
• Resonancia.
• Errores de medición.
• Reducción de la capacidad útil de algunos equipos.

Las normas de la serie IEC 61000 incluyen criterios relacionados con compatibilidad electromagnética, emisiones, fluctuaciones, armónicos y métodos de medición. Por ejemplo, IEC 61000-2-2 establece niveles de compatibilidad para sistemas públicos de distribución de baja tensión.