¿Por qué realizar pruebas de calidad de la energía en sistemas con cargas no lineales?

Comprender el impacto real de las cargas no lineales en la eficiencia y confiabilidad eléctrica industrial

En las instalaciones eléctricas modernas, la digitalización y el uso intensivo de electrónica de potencia han transformado radicalmente la manera en que consumimos energía. Hoy, variadores de frecuencia, UPS, fuentes conmutadas, iluminación LED, sistemas de climatización variable y servidores informáticos conviven en un mismo entorno eléctrico, generando fenómenos que alteran la calidad de la energía y afectan directamente la eficiencia, la seguridad y la continuidad operativa.

Por ello, realizar pruebas de calidad de energía se ha convertido en una práctica esencial para empresas industriales, mineras, de servicios y edificios comerciales, donde la confiabilidad eléctrica impacta la productividad y los costos operativos.

¿Qué son las cargas no lineales y por qué son importantes?

Las cargas no lineales son aquellas cuya corriente no mantiene una relación proporcional con la tensión. A diferencia de las cargas lineales —como resistencias o motores convencionales—, las no lineales extraen corriente de forma pulsante o distorsionada, generando armónicos, picos de inrush, corrientes de fuga por filtrado capacitivo y desequilibrios de fase.

Estos fenómenos provocan una serie de efectos medibles y muy comunes en instalaciones industriales y comerciales:

• Sobrecarga de transformadores y conductores: los armónicos incrementan la corriente RMS total, generando pérdidas y sobrecalentamiento.
• Calentamiento del neutro: típico en sistemas trifásicos con muchas cargas monofásicas electrónicas.
• Disparos intempestivos de protecciones: fluctuaciones de corriente y transitorios falsos pueden activar interruptores o fusibles.
• Fallas en equipos sensibles: PLC, variadores, servidores y UPS pueden comportarse erráticamente ante distorsiones de tensión.
• Interferencias electromagnéticas (EMI): los armónicos pueden acoplarse a líneas de comunicación o control.
• Bajo factor de potencia total: la distorsión armónica también degrada el factor de potencia, generando pérdidas y penalizaciones tarifarias.

Las cargas no lineales son el enemigo silencioso de la eficiencia eléctrica: no se ven, pero degradan el rendimiento energético y acortan la vida útil de los equipos.

¿Dónde se aplican las pruebas de calidad de energía?

Aunque todos los sistemas eléctricos se ven afectados en algún grado, las mediciones de calidad de energía son esenciales en los sectores industrial y comercial, donde el volumen de cargas electrónicas y la criticidad del proceso son altos.

Principales sectores de aplicación

• Industria manufacturera y minera: variadores de frecuencia, hornos de inducción, compresores, grúas, cintas transportadoras.
• Centros de datos, hospitales y laboratorios: uso intensivo de UPS, servidores y equipos sensibles.
• Retail y edificios comerciales: iluminación LED, ascensores, sistemas HVAC y equipamiento de oficina.
• Instalaciones fotovoltaicas e híbridas: inversores y cargadores DC que introducen armónicos.
• Electromovilidad: estaciones de carga rápida DC con fuerte componente armónica.

En empresas de generación o distribución eléctrica, las pruebas se enfocan en controlar los armónicos y la distorsión inyectada por los clientes industriales, verificando el cumplimiento normativo y asegurando la calidad del suministro.

En instalaciones residenciales, su impacto es menor y se estudian solo casos específicos con sistemas fotovoltaicos o problemas recurrentes de protección.

Principales problemas detectables con pruebas de calidad de energía

• Distorsiones armónicas (THD): aumentan pérdidas y reducen la vida útil de motores y transformadores.
• Desequilibrios de fase: provocan sobrecalentamiento, disparos diferenciales y pérdida de rendimiento.
• Fluctuaciones de tensión y transitorios: impactan la operación de equipos electrónicos y controles.
• Corrientes de irrupción (Inrush): sobretensiones momentáneas al energizar equipos de gran capacidad.
• Eventos de red: huecos, sobre y subtensiones, cortes parciales de fase y picos momentáneos.

Detectar estos fenómenos a tiempo permite prevenir fallas mayores, reducir paradas no planificadas y aumentar la confiabilidad operativa.

¿Cómo se realizan las pruebas de calidad de energía?

Estas mediciones se ejecutan con analizadores de calidad de energía clase A o S, según las normas IEC 61000-4-30, IEC 61000-4-7, IEC 61000-4-15 y los pliegos técnicos RIC aplicables en Chile, además de los límites definidos en IEC 61000-3-2 e IEC 61000-3-4. Los equipos registran parámetros eléctricos en tiempo real, detectan armónicos, transitorios y flicker, y permiten generar informes de diagnóstico normativo.

• Armónicos de corriente y tensión (THD, TDD)
• Desequilibrio de fases y factor de potencia total
• Transitorios, flicker y picos de tensión
• Frecuencia, sag, swell y huecos de tensión

En CJM MYS SpA recomendamos analizadores certificados
SONEL y AEMC , por su precisión y cumplimiento con las normas IEC. en sus formatos portatiles y ademas estacionarios modulares  SONEL y LUMEL

Ejemplo práctico

En una planta industrial se detectó una THD de 14% en la barra principal, con armónicos predominantes de orden 5° y 7° debido al uso de variadores de velocidad. Tras instalar filtros activos de 60 A, la THD se redujo a 4%, eliminando disparos intempestivos y mejorando el rendimiento energético en un 6%.

Integración de las mediciones al mantenimiento eléctrico

• Identificar los puntos críticos: tableros principales, salidas de UPS, acometidas, variadores.
• Registrar mediciones de al menos 7 días, incluyendo turnos diurnos y nocturnos.
• Verificar secuencia de fases y calibrar sondas antes de iniciar el registro.
• Analizar resultados con software especializado (Sonel Analiza, PQM Viewer, etc.).
• Aplicar medidas correctivas: filtros activos/pasivos, compensación de reactivos, ajuste de neutros.
• Comparar periódicamente resultados para confirmar mejoras.

Beneficios técnicos y económicos

• Prevención de fallas y paradas no planificadas.
• Optimización del consumo energético.
• Reducción de pérdidas térmicas y sobrecalentamientos.
• Mayor confiabilidad operativa y vida útil de equipos.
• Evita penalizaciones por bajo factor de potencia o distorsión.

Una red equilibrada y libre de perturbaciones es sinónimo de seguridad, eficiencia y ahorro sostenible.

Conclusión

La calidad de la energía ya no es un tema opcional: es un requisito esencial para la eficiencia y continuidad operativa de toda instalación moderna. Las cargas no lineales —presentes en casi todos los sistemas industriales y comerciales— generan distorsiones que solo pueden controlarse mediante mediciones profesionales.

Realizar pruebas de calidad de energía conforme a las normas IEC 61000 y a los pliegos técnicos RIC aplicables permite optimizar el consumo, proteger activos eléctricos y mejorar la seguridad operativa.

En CJM MYS SpA acompañamos a nuestros clientes con instrumentación certificada, soporte técnico especializado y análisis de resultados para garantizar un desempeño eléctrico confiable, eficiente y normativo.

Recomendaciones técnicas CJM

• Usar analizadores clase A con registro continuo y sincronización GPS.
• Verificar armónicos de orden 3, 5 y 7, los más comunes en cargas no lineales.
• Complementar las mediciones con termografía eléctrica para detectar sobrecalentamientos.
• Mantener una base histórica de mediciones para comparar tendencias.