Pruebas de rotación y concordancia de fases: secuencia, sincronización y doble fuente

Qué es

Aquí se agrupan dos verificaciones relacionadas. La prueba de rotación de fases, también llamada prueba de secuencia de fases, determina el orden en que las tres fases de un sistema alcanzan sus picos, lo que decide el sentido de giro de los motores trifásicos y si los equipos alimentados desde puntos distintos están conectados de forma consistente. La prueba de concordancia de fases compara dos fuentes, o dos secciones de un mismo sistema que pueden unirse mediante un enlace, para confirmar que cada fase de una coincide con la fase correspondiente de la otra. Las verificaciones de sincronización añaden el requisito de que las dos fuentes también estén cercanas en voltaje, frecuencia y ángulo de fase en el momento de conectarlas. Estas pruebas se exigen en tableros y gabinetes con secciones de enlace o con varias fuentes, en interruptores de transferencia automática que pasan la carga entre una fuente normal y una alterna, en grupos electrógenos, en ductos de barras metálicos con secciones de enlace o varios puntos de entrada, en sistemas de alimentación ininterrumpida con una fuente de derivación y en protectores de red que conectan un transformador a una red. Se realizan en instalaciones nuevas o modificadas y de nuevo después de trabajos que pudieran haber cambiado las conexiones.

Por qué se realiza

Conectar dos fuentes cuyas fases no coinciden es uno de los eventos más violentos del trabajo eléctrico. Si la fase A de una fuente se une a la fase B de otra, el resultado es una falla entre fases en el punto de conexión, con peligro de arco eléctrico, daños graves al equipo y una interrupción prolongada. Una secuencia invertida es menos dramática, pero igualmente costosa: los motores giran al revés, las bombas y los ventiladores mueven el aire o el fluido en sentido contrario, los compresores pueden dañarse y algunos equipos, como elevadores y enfriadores, cuentan con protección de secuencia que impide su arranque. El riesgo es mayor donde la instalación facilita el error, porque cada fuente puede estar bien cableada por sí sola y aun así discrepar de la otra. Los sistemas de emergencia y de respaldo añaden urgencia, pues la primera transferencia desde un generador suele ocurrir durante una interrupción real. Verificar la rotación y la concordancia durante la puesta en servicio, y después de cualquier trabajo que toque cables, barras, transformadores o generadores, es la protección económica contra estos desenlaces.

El principio

En un sistema trifásico los tres voltajes tienen el mismo tamaño y la misma frecuencia, pero están desplazados en el tiempo, y el orden en que alcanzan sus picos es la secuencia de fases. Intercambiar dos conductores cualesquiera invierte ese orden. La rotación de fases es, por tanto, una cuestión de orden y se verifica con un instrumento que lee la secuencia en las terminales, ya sea un indicador de disco giratorio, un indicador electrónico o un analizador. La concordancia es una cuestión de identidad: solo pueden conectarse dos puntos si cada fase de uno tiene el mismo potencial que su pareja en el otro, de modo que el voltaje entre fases correspondientes debe ser prácticamente nulo mientras que el voltaje entre fases no correspondientes es considerable. Un instrumento o voltímetro que lee a través del dispositivo abierto lo muestra directamente. Para fuentes que funcionan de manera independiente, como un generador y la red eléctrica, las frecuencias y los ángulos también se desplazan entre sí, por lo que los dispositivos de sincronización los comparan y permiten la conexión solo cuando están suficientemente cerca. Como las designaciones de fase en campo son convenciones, solo una medición establece qué está realmente conectado.

Cómo se realiza

El trabajo se realiza bajo los procedimientos de seguridad del sitio. Como la concordancia compara dos puntos energizados, las verificaciones se hacen con el equipo dispuesto de modo que el dispositivo abierto o el enlace sea lo único que separa las fuentes, con instrumentos de voltaje adecuado, cables aislados y el equipo de protección que exige la condición energizada, y con frecuencia con una sola fuente energizada a la vez para la verificación de rotación. Para la rotación de fases, se conecta un indicador a las tres fases de cada fuente en sus terminales y se lee y registra la secuencia; cuando varias fuentes alimentan una barra común, se verifica cada una y se compara con las demás y con el rotulado y los planos. Para la concordancia, se conecta un medidor de voltaje adecuado o un instrumento de concordancia a través de las fases correspondientes del enlace abierto, del interruptor de transferencia o del interruptor automático, y a través de fases no correspondientes, para confirmar que los pares coincidentes leen prácticamente cero y los demás no. Los generadores se hacen girar en vacío o con poca carga y se compara su secuencia con la de la fuente normal. Cuando la aplicación lo exige, se verifica el funcionamiento correcto de los indicadores y relevadores de sincronización. Cualquier discrepancia se corrige en la fuente y la prueba se repite, nunca cambiando el rotulado.

Qué se registra

El registro identifica el equipo, las fuentes o secciones comparadas y los puntos donde se tomaron las lecturas. Indica la secuencia encontrada en cada fuente, cómo se compara con la esperada y con el rotulado y los planos, y el resultado de la comparación de concordancia entre fases correspondientes. Se anotan los instrumentos utilizados, su tipo y su estado de calibración, junto con la condición del equipo en ese momento, por ejemplo qué fuente estaba energizada y si el generador estaba en marcha. Para los dispositivos de sincronización se incluyen el comportamiento observado y el resultado de cualquier verificación de funcionamiento. También se registran toda corrección realizada y la nueva prueba que la siguió.

Cómo se juzgan los resultados

Los criterios se refieren a la coincidencia, no a un límite medido. La secuencia de cada fuente debe ser la esperada y debe coincidir con las demás fuentes y con los planos de diseño, de modo que los motores y los equipos sensibles a la secuencia se comporten correctamente. En la concordancia, cada fase de una fuente debe coincidir con su homóloga en la otra, lo que se muestra con un voltaje prácticamente nulo a través del dispositivo abierto para las fases coincidentes, mientras que las combinaciones no coincidentes muestran un voltaje considerable. Un dispositivo de sincronización debe permitir la conexión solo cuando las fuentes están en fase y debe impedirla en caso contrario. Cualquier discrepancia es una deficiencia que debe corregirse en la fuente y volver a probarse antes de unir las fuentes. Los requisitos de la prueba los dan ANSI/NETA ATS-2025 para la aceptación y ANSI/NETA MTS-2023 para el mantenimiento; consulte sus propias copias con licencia para los elementos exactos y los criterios a los que remiten, que siguen siendo la autoridad.

Variaciones

En la aceptación la prueba forma parte de la puesta en servicio de cada equipo que une fuentes o transfiere entre ellas, y los hallazgos fijan la referencia para el rotulado. En el mantenimiento se repite después de trabajos que pudieran cambiar conexiones, como la sustitución de un cable, un transformador o un interruptor, y como parte de las pruebas periódicas de transferencia. El método se adapta al equipo. En un tablero de doble extremo o en una sección de enlace, el énfasis está en la concordancia a través del enlace. En un interruptor de transferencia automática abarca ambas fuentes y la manera en que se comportan la transferencia y, en los diseños de transición cerrada, la sincronización. En un generador, la rotación se establece con poca carga y se compara con la red antes de la primera transferencia. En un ducto de barras se aplica en las secciones de enlace y donde entran varias fuentes. En un UPS se verifica la relación entre la fuente de derivación y la salida del inversor para que la transferencia sea limpia. En un protector de red se confirma que el transformador y la red estén en fase antes de que el protector pueda cerrar.