Una sobretensión transitoria es una ráfaga muy breve de tensión por encima de la forma de onda normal, que dura desde milmillonésimas de segundo hasta unos milisegundos. Los transitorios rara vez causan una falla espectacular en el momento. Lo más habitual es que desgasten poco a poco el aislamiento, las fuentes y los protectores contra sobretensiones, hasta que un variador, una UPS o un sistema médico falla “sin motivo”. Esta guía explica los dos tipos de transitorio, qué los causa y qué hace falta para registrar uno de verdad.
Dos tipos: impulsivos y oscilatorios
IEEE 1159 separa los transitorios por su forma, porque la forma indica de dónde vinieron.
| Tipo | Cómo se ve | Duración típica | Causas típicas |
|---|---|---|---|
| Impulsivo | Un solo pico agudo en una dirección | De nanosegundos a alrededor de un milisegundo | Rayos, descargas electrostáticas, maniobra de cargas inductivas |
| Oscilatorio, baja frecuencia (menos de 5 kHz) | Una onda que oscila montada sobre la senoidal | Hasta decenas de milisegundos | Conexión de un banco de capacitores, energización de transformadores |
| Oscilatorio, frecuencia media y alta | Oscilación más rápida, a menudo local | Microsegundos | Maniobra de capacitores en paralelo (back-to-back), maniobra de cables, electrónica de potencia |
Características típicas según la clasificación de IEEE 1159; las magnitudes varían mucho según la red.
Qué los causa
- Maniobra de capacitores. Cuando se conecta un banco de capacitores de la compañía eléctrica o de la planta, la tensión cae casi a cero y luego se sobrepasa, oscilando a unos cientos de hercios. Es uno de los transitorios más comunes en la industria, suele ocurrir a la misma hora cada día y es una causa conocida de disparos indeseados en variadores de velocidad.
- Rayos. Un impacto directo o cercano induce transitorios impulsivos rápidos en líneas aéreas que viajan hasta los edificios.
- Maniobra de cargas dentro del sitio. Abrir un circuito que alimenta un motor, un transformador o una soldadora libera la energía magnética almacenada como un pico.
- Electrónica de potencia. Variadores, inversores y UPS conmutan a alta frecuencia y pueden crear muescas (notching) y oscilaciones de alta frecuencia en la barra local.
- Conexiones flojas y fallas por arco. El contacto intermitente produce pequeños transitorios repetidos que pueden aparecer en el registro mucho antes de que falle la conexión.
Qué les hacen los transitorios a los equipos
- Los variadores se disparan por sobretensión en el bus de CC cuando el propio filtro de entrada del variador amplifica un transitorio de maniobra de capacitores.
- El aislamiento envejece más rápido. El estrés repetido en los bobinados de motores y el aislamiento de cables acorta su vida sin ningún evento visible.
- Los protectores contra sobretensiones se desgastan. Cada sobretensión absorbida consume parte de la capacidad del dispositivo; un protector que lleva años absorbiendo transitorios diarios puede que ya no proteja nada.
- La electrónica falla antes de tiempo. Las fuentes conmutadas, los puertos de comunicación y las tarjetas de control son las víctimas habituales. En hospitales, eso incluye las fuentes de los equipos de imagen y de laboratorio (vea la guía de imagenología).
Registrar un transitorio: la frecuencia de muestreo importa
Que un instrumento pueda ver un transitorio depende de lo rápido que muestrea:
- Los transitorios oscilatorios de la maniobra de capacitores oscilan entre unos cientos de hercios y unos kilohercios. Un registrador de calidad de energía que muestrea a decenas de kilohercios captura bien su forma.
- Los transitorios impulsivos rápidos de rayos o descargas estáticas suben en microsegundos o menos. Capturar su pico real requiere un registrador de transitorios de alta velocidad dedicado, que muestree en el rango de los megahercios. Un instrumento más lento mostrará que algo pasó, pero subestimará el pico.
Antes de comprar un instrumento para trabajo con transitorios, pida su frecuencia de muestreo y su especificación de captura de transitorios, no solo “captura transitorios”. Nuestra guía para elegir un analizador de calidad de energía cubre las demás preguntas que conviene hacer.
Encontrar la fuente
- Mire las marcas de tiempo. Los transitorios que se repiten a la misma hora cada día suelen indicar maniobras programadas, como un banco de capacitores de la compañía eléctrica o una carga grande que arranca con un temporizador.
- Compare las fases. Un transitorio en una sola fase apunta a una fuente local; el mismo transitorio en las tres fases apunta aguas arriba.
- Mida en dos puntos. Si el transitorio es mayor en un tablero de distribución que en la acometida, la fuente está aguas abajo de la acometida.
- Revise la forma de onda. Una oscilación de unos cientos de hercios es casi siempre una maniobra de capacitores. Un solo pico agudo apunta a un rayo o a la maniobra de una carga inductiva.
- Revise los protectores contra sobretensiones. Reemplace los que tengan el indicador de estado al final de su vida y revise si la protección está coordinada desde la acometida hacia abajo.
Cómo ayuda Inspector
Inspector registra los transitorios junto con los huecos, las elevaciones y los demás eventos que clasifica, muestreando a 32 kSPS por entrada con un convertidor de 24 bits. Cada evento se guarda con 5 ciclos de forma de onda antes y después, así que los transitorios de maniobra de capacitores y su efecto en la alimentación quedan registrados con su momento. Eso hace visible el patrón diario, que suele ser el camino más rápido hacia la fuente. Para impulsos a la velocidad del rayo, combínelo con contadores de sobretensiones o un registrador de alta velocidad dedicado. Funcionando 24/7, Inspector muestra cuándo ocurren los transitorios, con qué frecuencia y si un cambio que hizo los redujo.
¿Ve disparos de variadores sin explicación o fuentes dañadas? Hable con un ingeniero de Inspector sobre qué medir primero.
