Módulo 07
Baja tensión: diagnóstico de fallas
Un punto caliente no es un diagnóstico. Una conexión floja, una sobrecarga y un contacto interno pueden marcar la misma temperatura y piden acciones distintas. Aquí aprenderá a leer la forma del calor para saber qué lo produce.
Objetivos
- Responder en orden las cuatro preguntas del diagnóstico: ¿es real?, ¿dónde nace?, ¿contra qué comparo?, ¿qué carga había?
- Reconocer por su firma la conexión floja, la sobrecarga, el desbalance, el neutro con armónicas, el clip de fusible, el contacto interno y la inducción.
- Medir sobre superficies de ε conocida y declarar cualitativo el hallazgo cuando no las hay.
- Proponer la verificación eléctrica que confirma el mecanismo antes de recomendar.
Método de diagnóstico
Para cada hallazgo, responda cuatro preguntas en este orden:
- ¿Es real? Cambie el ángulo. Un reflejo se desplaza con usted; una fuente de calor, no. Descarte también lecturas sobre metal brillante de baja emisividad.
- ¿Dónde nace? Busque el máximo y siga el perfil hacia afuera: el máximo suele marcar la causa. Excepción: en aire el calor sube, y la parte alta de un cubículo puede estar más caliente que el componente que lo genera.
- ¿Contra qué comparo? El ΔT es comparativo: el mismo componente en otra fase con carga similar. Sin par, use el aire cercano y dígalo.
- ¿Qué carga había? Anote la corriente. Sin carga no hay calor I²R ni posibilidad de corregir (módulo 6: n = 2, nada bajo el 40 %).
Con puertas cerradas la cámara solo ve la envolvente: lo visto es un mínimo, y un tablero que no se pudo ver por dentro no se declara «sin anomalías» (módulo 10).
Conexión floja o corroída
Es la falla más frecuente en tableros. Dos metales se tocan solo en puntos diminutos; la corriente se estrecha y aparece la resistencia de contacto. La hacen crecer la pérdida de presión (torque insuficiente, arandelas sin elemento elástico, aislamiento atrapado), el óxido y la corrosión (cobre–aluminio sin conector bimetálico), los ciclos térmicos (el aluminio fluye en frío) y también el torque excesivo, que deforma el terminal.
El proceso se realimenta: más resistencia → más calor → más óxido y menos presión. Una conexión no se queda en observación para siempre: progresa, a veces en semanas.
Ejemplo resuelto · potencia en una unión
Salida de 200 A. Unión sana ≈ 20 µΩ: P = 200² × 20 × 10⁻⁶ = 0,8 W. Unión degradada ≈ 200 µΩ: 8 W. Con unos 6 °C/W del terminal hacia el aire, la sana sube ≈ 5 °C y la degradada ≈ 48 °C. Ocho vatios en un terminal bastan para una prioridad inmediata.
Firma: máximo en la unión y temperatura que decrece al alejarse por el conductor y la barra. El conductor de la misma fase, a 30 cm, puede estar casi normal. En la cámara: un «punto con cola».
Sobrecarga y desbalance
Si la corriente supera la ampacidad, el calor I²R nace a lo largo de todo el conductor, no en un punto. Firma: cable entero caliente de forma uniforme, terminales a la misma temperatura que el cable, y a menudo las tres fases parecidas. La acción es medir la corriente con pinza y revisar el dimensionamiento y la protección, no apretar terminales.
Ejemplo resuelto · sobrecarga del 20 %
Un conductor de 75 °C está dimensionado para subir 45 °C sobre un ambiente de 30 °C a corriente nominal. Al 120 %: 45 × 1,2² = 64,8 °C de elevación; llega a ≈ 95 °C, 20 °C por encima de su clase.
Desbalance: una fase entera (conductor y conexiones) uniformemente más caliente. No es una falla de la unión, es una condición de carga: el ΔT desaparece al igualar las corrientes. Se informa con las corrientes por fase y la acción es redistribuir cargas monofásicas.
Ejemplo resuelto · reparto desigual
A = 120 A, B = 95 A, C = 85 A. Promedio 100 A; desviación máxima 20 A: desbalance = 20/100 = 20 %. Si con 100 A el conductor sube 30 °C, A sube 30 × 1,2² ≈ 43 °C y C ≈ 22 °C: ΔT ≈ 21 °C entre fases sin ninguna unión defectuosa.
En motores, el desbalance de tensión es el que daña: un 3,5 % aumenta la elevación del devanado alrededor de un 25 % (regla práctica NEMA MG 1: ≈ 2 × (% desbalance)²).
Armónicas y neutro caliente
Las cargas no lineales (fuentes conmutadas, variadores, LED, cómputo) toman corriente con contenido armónico. En cuatro hilos, las fundamentales se cancelan en el neutro; las armónicas múltiplos de 3 («triplen») quedan en fase y se suman: IN = 3 · I3.
Ejemplo resuelto · neutro de un tablero de oficinas
Cada fase lleva 80 A de fundamental y 48 A de tercera armónica: 93 A por fase. Neutro: 3 × 48 = 144 A, 1,54 veces la fase y, con la misma sección, ≈ 2,4 veces el calor. Un neutro más caliente que tres fases balanceadas.
Fusibles e interruptores
Un fusible tiene dos lugares donde puede nacer calor, y la cámara los separa:
- Clip o mordaza caliente, cuerpo más frío: la resistencia está entre la cuchilla (fusibles NH) o el casquillo y el clip: resorte sin presión, óxido. Se limpian cuchillas y se sustituyen clips o portafusible.
- Centro del cuerpo caliente, clips más fríos: el calor nace en el elemento: fusible cerca de su nominal o degradado. Se reemplazan los tres, mismo tipo, clase y capacidad.
Mida sobre el cuerpo cerámico (ε alta), no sobre los casquillos brillantes, y compare fase contra fase en la misma posición.
Interruptor de caja moldeada: si los contactos internos se pican o pierden presión, el calor atraviesa el plástico y la cámara ve la carcasa más caliente que los bornes, decreciendo hacia los terminales: la firma inversa al borne flojo. No se corrige apretando: se programa la prueba de resistencia de contactos (micro-ohmímetro) o la sustitución. La carcasa es aislante: el ΔT que usted ve es menor que el real.
Contactores, variadores, capacitores y baterías
| Equipo | Firma a buscar | Confirmación y acción |
|---|---|---|
| Contactor | Cámara de contactos de un polo caliente; bornes y cable más fríos. Bobina caliente si la tensión de control es alta o el núcleo no cierra. | Inspección de contactos desenergizado; sustituir contactos o contactor; medir tensión de bobina. |
| Variador de frecuencia | Disipador o módulo de potencia caliente, ventiladores detenidos, filtros sucios; conexiones de salida al motor. | Limpiar filtros y disipador, verificar ventiladores, seguir tendencia. La salida tiene armónicas de conmutación: pinza adecuada. |
| Banco de capacitores | Una unidad más caliente que las demás del mismo paso. La carcasa metálica refleja: mida sobre la etiqueta o una zona pintada. | Desenergizado, descargado (espere el tiempo de descarga) y puesto a tierra: capacitancia y corriente por fase; revisar armónicos; reemplazar la unidad. |
| Baterías de UPS | Borne de interconexión caliente (en descarga o carga) o una batería más caliente que sus vecinas (visible incluso en flotación). | Resistencia de interconexión e impedancia por batería; apretar al torque indicado; reemplazar la batería. |
Inducción en placas y la trampa de las barras
Un conductor que atraviesa solo una placa de acero (una fase por su propio agujero) crea un campo alterno que no se cancela, y el acero se calienta por corrientes parásitas e histéresis. Firma: la placa caliente alrededor del agujero, más que el propio conductor. Solución de fondo: pasar todas las fases (y el neutro) por la misma abertura, para que los campos se cancelen. Paliativos: placa de aluminio o ranurar el acero entre agujeros.
Barras de cobre o aluminio pulidas tienen ε de 0,03 a 0,15: la cámara ve casi solo reflejos. Una unión a 90 °C puede leer 30 °C con ε = 0,95, y una lámpara reflejada puede parecer un punto caliente. El truco de campo: mida sobre zonas de ε conocida ya existentes (cinta aislante, tornillería pintada, óxido); la cinta nueva se coloca desenergizado y se mide en la siguiente ronda. El aislamiento del cable a 1–2 cm del borne sirve, pero subestima el metal: infórmelo como mínimo. Sin superficie medible, el hallazgo es cualitativo y se dice.
Tabla de firmas
| Mecanismo | Dónde está el máximo | Distribución | Referencia del ΔT | Confirmación |
|---|---|---|---|---|
| Conexión floja o corroída | En la unión | Pico con gradiente decreciente | Misma unión en otra fase | Inspección desenergizada, micro-ohmímetro |
| Sobrecarga | A lo largo del conductor | Uniforme | Circuito similar menos cargado; si no existe, aire ambiente y clase del aislamiento | Pinza de verdadero valor eficaz |
| Desbalance | Una fase completa | Uniforme por fase | Fase menos cargada | Corriente y tensión por fase |
| Armónicas | Neutro | Uniforme en el neutro | Fases | Corriente de neutro, THD |
| Fusible: clip | Clip / mordaza | Decrece hacia el cuerpo | Mismo clip en otra fase | Inspección del portafusible |
| Fusible: interno | Centro del cuerpo | Decrece hacia los clips | Otro fusible del juego | Corriente, sustitución del juego |
| Interruptor: contacto interno | Cuerpo | Decrece hacia los bornes | Mismo polo en otra fase | Resistencia de contactos |
| Inducción | Placa de acero | Alrededor de la abertura | Placa lejos de la abertura | Revisar disposición de conductores |
| Contactor | Cámara de contactos de un polo | Decrece hacia el borne | Mismo polo en otra fase | Inspección de contactos, tensión de bobina |
| Variador (ventilación) | Parte alta de la carcasa / disipador | Gradiente vertical marcado | Parte baja del mismo variador | Ventilador, filtros, espacio libre |
| Capacitor degradado | Una unidad del banco | Localizada en la unidad | Unidades vecinas del mismo paso | Capacitancia y corriente por unidad |
| Batería UPS | Interconexión o una batería | Localizada | Baterías vecinas de la fila | Impedancia, resistencia de interconexión |
Laboratorio 1
Biblioteca de 12 casos radiométricos
Elija un caso. Mida con la cámara (punto, caja o ΔT), identifique el mecanismo con su evidencia, introduzca el ΔT, corrija por carga cuando el caso la indique, clasifique y elija la recomendación. Se completa al resolver 6 casos con 75 % o más.
Laboratorio 2
Parece igual, no es igual
Dos escenas con máximos parecidos. El perfil de línea, trazado a lo largo del componente, muestra cuál es una conexión y cuál una sobrecarga. Cambie la orientación del perfil con el selector bajo las cámaras y, con una imagen enfocada, la paleta con la tecla P: la forma del perfil se mantiene. Estas cámaras no tienen panel de emisividad. Responda las tres preguntas.
Resumen
- Cuatro preguntas en orden: ¿es real?, ¿dónde nace?, ¿contra qué comparo?, ¿qué carga había? El máximo y la forma del perfil indican el mecanismo.
- Conexión: pico con gradiente. Sobrecarga: conductor uniforme. Desbalance: una fase uniforme. Armónicas: neutro caliente con fases balanceadas.
- Fusible con clip caliente: portafusible; con cuerpo caliente: elemento. Interruptor con carcasa más caliente que los bornes: contacto interno, no se aprieta.
- Placa de acero caliente alrededor de un conductor solo: inducción; se agrupan las fases. Barras brillantes: mida sobre cinta, pintura u óxido, o declare cualitativo.
- Antes de recomendar, confirme con la medida eléctrica que corresponde: pinza de verdadero valor eficaz, micro-ohmímetro, THD, impedancia.