El público en general es consciente de que los disyuntores se disparan cuando hay fallas eléctricas, evitando daños a los equipos e incendios. Sin embargo, existen problemas eléctricos que no producen corriente de gran magnitud ni daños inmediatos y tienden a pasar desapercibidos durante largos períodos. Estos problemas eléctricos menos graves no se notan fácilmente, pero acortan la vida útil del equipo y reducen el rendimiento.
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Caída de voltaje
Cuando la electricidad se mueve a través de un material siempre hay una caída de voltaje, que está determinada por la corriente (amperios) y la resistencia (ohmios). Aunque el cableado tiene baja resistencia, todavía hay una caída de voltaje involucrada. Por tanto, el voltaje suministrado a un circuito es mayor que el voltaje recibido por las cargas conectadas al circuito.
Los dispositivos eléctricos normalmente pueden funcionar dentro de un rango de voltaje y, como resultado, toleran una pequeña caída de voltaje. Sin embargo, una caída excesiva de voltaje es perjudicial para el rendimiento de muchos dispositivos e incluso puede causar daños. Una caída de voltaje severa tiene muchas causas posibles:
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Cableado inadecuado: el cableado generalmente se selecciona en función de la corriente de carga, pero los circuitos largos pueden necesitar una mayor capacidad para reducir la resistencia y la caída de voltaje.
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Baja tensión de alimentación: Problemas externos pueden afectar la tensión en la fuente, reduciendo la tensión de alimentación de los aparatos eléctricos, incluso si el cableado es el adecuado.
Tenga en cuenta que el cableado de mayor ampacidad también es más caro y los ingenieros eléctricos no recomiendan sobredimensionarlo por este motivo. Debe utilizar un tamaño de cable que transporte la corriente de carga de forma segura y al mismo tiempo minimice la caída de voltaje. El Código Eléctrico Nacional (NEC) recomienda una caída de voltaje de menos del 3% para circuitos derivados y menos del 5% para circuitos alimentadores.
La caída de voltaje puede controlarse con un diseño profesional realizado por ingenieros eléctricos calificados. Según las cargas conectadas a cada circuito, pueden especificar un tamaño de cable que mantenga la caída de voltaje dentro del rango recomendado en NEC.
La sobretensión es el fenómeno contrario, pero mucho menos frecuente. Dado que el cableado siempre provoca una caída de voltaje, la sobretensión suele ser un problema con la fuente de alimentación o puede ser causada momentáneamente por algunos dispositivos. Las principales consecuencias de la sobretensión son el consumo adicional de energía y posibles daños a los equipos.
Desequilibrio de voltaje
La energía trifásica se utiliza comúnmente en grandes entornos comerciales e industriales. Idealmente, las cargas eléctricas deberían estar equilibradas uniformemente, pero en la práctica no es posible un equilibrio perfecto. Como resultado, habrá variación de voltaje y corriente entre los conductores en un sistema trifásico.
Aunque se tolera un desequilibrio de baja magnitud, algunos tipos de equipos se ven afectados cuando aumenta el desequilibrio de voltaje. Los motores trifásicos son los más afectados, sufriendo las siguientes consecuencias:
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Sobrecalentamiento: Mientras que un desequilibrio del 2% provoca un aumento de temperatura del 8%, un desequilibrio del 5% provoca un aumento de temperatura del 50%.
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Mal rendimiento mecánico: un motor con voltaje desequilibrado no puede proporcionar un par constante en el eje y también sufre un aumento de vibración y ruido.
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Vida útil más corta: esto se puede esperar cuando un motor está sujeto a sobrecalentamiento y vibración. Los cojinetes y el aislamiento de los devanados suelen ser los primeros componentes que se dañan.
El desequilibrio de voltaje es imposible de eliminar por completo, pero se puede mitigar con cargas distribuidas uniformemente. En los casos en los que las cargas no se pueden equilibrar de manera efectiva, se puede implementar electrónica de potencia para lograr un voltaje equilibrado.
Armónicos
Los armónicos son un fenómeno eléctrico complejo: su descripción es muy técnica y su modelo matemático es igualmente complejo.
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Cuando las cargas eléctricas tienen una relación lineal entre voltaje y corriente, sus corrientes se cancelan entre sí cuando se encuentran en el conductor neutro. Cuando solo hay cargas lineales, cualquier corriente en el conductor neutro se debe únicamente al desequilibrio de fases.
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Por otro lado, las cargas no lineales tienen señales de corriente más complejas, que se suman en lugar de cancelarse cuando se encuentran en el conductor neutro. Éstas se llaman corrientes armónicas.
La principal consecuencia de los armónicos es el sobrecalentamiento, que puede ser perjudicial tanto para el cableado como para los equipos. Los armónicos también pueden interferir en el rendimiento de distintos tipos de equipos, provocando averías más frecuentes y reduciendo su vida útil.
Debido a que muchas aplicaciones requieren cargas no lineales, los armónicos requieren dispositivos de filtrado especialmente diseñados. Estos filtros contienen armónicos en la fuente, impidiendo su propagación a otras cargas y circuitos.
Conclusión
Las condiciones eléctricas descritas en este artículo se caracterizan por poder permanecer sin ser detectadas durante largos periodos, sin provocar fallos repentinos, pero sí dañando paulatinamente las instalaciones y equipos.
Al trabajar con ingenieros eléctricos calificados durante la fase de diseño, puede garantizar que su instalación alcance un rendimiento óptimo. Por otro lado, si administra un edificio existente que ha experimentado un número cada vez mayor de problemas eléctricos, es posible que pueda obtener una evaluación profesional para determinar sus causas.
