Prueba del relé de secuencia de fases (dispositivo 47): rotación, pérdida de fase y balance de voltaje

Qué es

Un relé dispositivo 47 vigila el voltaje trifásico de alimentación y opera cuando la secuencia es incorrecta o los voltajes están desbalanceados. Su función difiere de la de un relé de bajo voltaje, que atiende al nivel, porque este relé atiende al patrón de las tres fases. Comúnmente se vigilan dos magnitudes: el orden de fases, es decir, si los voltajes se suceden en la rotación esperada, y el balance, es decir, si los voltajes son casi iguales y están espaciados de forma pareja. Muchas unidades están normalmente energizadas y se sueltan ante una falla, de modo que la pérdida de energía de control también da una respuesta segura. Se aplican en centros de control de motores, ascensores y grúas, bombas, compresores y esquemas de generación o de transferencia automática. La prueba de campo usa una fuente trifásica de voltaje cuya secuencia y amplitudes pueden controlarse.

Por qué se realiza

Una rotación incorrecta, por ejemplo después de un mantenimiento o de una reconexión de la red, hace que un motor gire al revés. Una bomba o un compresor impulsado en sentido inverso puede dañarse en segundos, un ventilador puede mover el aire en sentido equivocado y un montacargas puede moverse en dirección contraria con carga. Una fase perdida o muy reducida provoca la operación monofásica de los motores trifásicos, con sobrecalentamiento y falla, y en los esquemas de transferencia debe rechazarse una fuente a la que le falta una fase. El relé es la supervisión que bloquea el cierre o dispara el circuito. Como una falla de secuencia aparece solo tras un recableado o un evento, el elemento permanece inactivo durante años, y un error en su conexión puede pasar inadvertido hasta que una prueba aplique cada condición a propósito.

El principio

Tres voltajes balanceados tienen igual magnitud y están espaciados de forma pareja alrededor del círculo, y el orden en que alcanzan sus picos define la rotación. Si se invierte el orden de dos fases, la rotación se invierte. Analizada en componentes simétricas, una alimentación correcta solo tiene la componente de secuencia positiva, mientras que la rotación invertida aparece como una alimentación enteramente de secuencia negativa, y una fase perdida o baja produce una mezcla de ambas. El relé aprovecha esta idea, ya sea con una pequeña red que discrimina entre las dos secuencias o con cálculo digital. Pueden añadirse umbrales de nivel y un retardo para que las perturbaciones momentáneas no suelten la salida. Como la magnitud es una relación entre secuencias y no un valor de voltaje, la prueba necesita variar tanto la secuencia como el tamaño de cada fase por separado.

Cómo se realiza

Con el relé aislado de la barra energizada y su salida conectada solo a una lámpara, un medidor o un temporizador, o con su ruta de disparo bloqueada, el técnico registra la identidad, el tipo de salida y los ajustes de nivel de desbalance y retardo. Se conecta un equipo de prueba trifásico de voltaje a las entradas del relé, y primero se lleva el equipo a rotación correcta y voltajes iguales, donde la salida debe tomar su estado sano. Luego se invierte la rotación, y la salida debe cambiar de estado en el tiempo ajustado. Al volver a la rotación correcta, se baja lentamente una fase hasta que la salida cambia, lo que da el arranque por desbalance o pérdida de fase, y el proceso se repite para cada fase por turno. También se aplica la pérdida completa de una fase. El retardo se cronometra pasando de golpe el equipo de una condición sana a una con falla, y el comportamiento de reposición se observa al despejar la condición. Cuando el relé se aplica junto con un contactor o un control de transferencia, también se observa la respuesta de ese circuito.

Qué se registra

El registro consigna la identidad del relé, el tipo de salida y los ajustes probados. Enumera las condiciones de secuencia aplicadas y la respuesta de la salida a cada una, el arranque hallado al reducir cada fase, el retardo cronometrado y la reposición. Nombra el equipo de prueba y su estado de calibración y da los ajustes tal como se encontraron y como quedaron. También anota si se confirmó la respuesta del circuito controlado y cualquier ajuste realizado.

Cómo se juzgan los resultados

Los resultados se comparan con los ajustes emitidos para la instalación y con los datos del fabricante, pues el desbalance aceptable depende de la carga y de la alimentación. Los criterios toman estas formas: una salida que responde correctamente a la rotación correcta e incorrecta, un arranque que concuerda con el ajuste en cada fase dentro de la exactitud declarada por el fabricante, un retardo que coincide con el ajuste, una reposición estable y una salida que actúa sobre el circuito controlado como se previó. Los resultados de mantenimiento se comparan además con la prueba anterior. El alcance de las pruebas de relés se describe en ANSI/NETA ATS-2025 para aceptación y en ANSI/NETA MTS-2023 para mantenimiento. Para las tolerancias y el detalle de cada cláusula, consulte su propia copia con licencia de esas normas.