PIEZAS QUE SOBRAN (Filtros, terminales de línea y demás piezas “inútiles”).

A muchos técnicos, cuando reparan máquinas, les parece que hay piezas que sobran. Piezas que los ingenieros han colocado en sus diseños por capricho o por gastar dinero (¡que sabrán los ingenieros!).

Por ejemplo. Algunos piensan que las terminales de la línea serie sobran y al menor problema de un BUS las desconectan para probar y así se quedan.
Lo mismo pasa con los diodos o resistencias en paralelo con bobinas de electroimanes, varistores o filtros RC en paralelo con contactores, condensadores en estrella o varistores dentro de cajas de bornes de pequeños motores, etc, etc.

A menudo, los técnicos de instalacion dejan sin colocar un filtro o los de mantenimiento lo sacan después y luego
aparecen los problemas.
Hace algún tiempo, impartiendo un curso técnico surgió esto. Hablando de un cierto filtro de terminal de linea en bus de una máquina, uno de los técnicos dijo: eso no sirve para nada. Se quita y funciona igual.

A raíz de esto se me ocurrió hacer unas simulaciones en OrCAD para ilustrar el asunto.
Se trata de ver hasta que punto influyen los filtros de los circuitos y porque las compañías gastan dinero en ellos (las empresas, cada vez gastan menos dinero sin motivo).
Las pongo aquí por si sirviesen de interés.

Diapositiva1Construimos un modelo de un circuito que controla un electroimán de un freno a partir de una bobina ideal en serie con una resistencia para modelar la resistencia del hilo del bobinado.

El contactor que lo gobierna se ha modelado como un interruptor que se abre después de medio segundo desconectando la alimentación de 120V del freno.

Conectamos una punta de prueba al terminal positivo del freno (de color verde) para tomar la lectura temporal del voltaje del freno.

La simulación nos entrega la siguiente gráfica:

Diapositiva2La bobina del freno recibe 120V hasta que pasan 0.5 segundos y se desactiva el contactor. A partir de ese momento, la tensión es cero. Aunque examinando atentamente el gráfico se ve que, justo en ese momento, aparece un pulso de tensión negativa de alrededor de 1V.
Es un pulso muy corto. De poco mas de 500 ns.
Aquí podemos ver en mas detalle el pulso.

Diapositiva3

Un técnico recibe un aviso de máquina parada. Se encuentra una máquina bloqueada electrónicamente. Se da cuenta enseguida de que el fusible de ese circuito del freno está fundido y lo sustituye.
Pero el fusible vuelve a fundirse.
Comprueba con el polímetro que hay un cortocircuíto en el freno y,
después de hacer varias comprobaciones se da cuenta de que lo que está en corto es, en realidad, un diodo que está en antiparalelo con la bobina y que, por supuesto, “no sirve para nada”. Lo saca Diapositiva4y vuelve a instalar un nuevo fusible que ya no se funde. La máquina, aparentemente, queda funcionando perfectamente. Avería resuelta.
El resultado es que el circuito queda como se puede ver a la derecha:

Veamos las diferencias de comportamiento en la
siguiente simulación.
El pulso de antes ya no es de -1V. Ahora se trata de un
pulso de ¡¡mas de 400 000 V!!.
Sigue siendo un pulso muy corto (poco mas de 600 ns)
pero ahora de un enorme valor de voltaje.

Diapositiva5Diapositiva6

De donde sale?. De una gran derivada de intensidad al desconectar la bobina. Antes, el diodo de libre circulación descargaba la bobina y la corriente disminuía mas lentamente.

¿Cual es la consecuencia lógica de esto?. Esos picos de tensión provocan interferencias que pueden bloquear los sistemas electrónicos de control basados en uP, uC, FPGAs, causando averías intermitentes esporádicas de difícil diagnóstico. Ese tipo de averías en que uno se encuentra una máquina bloqueada que al cortar y poner alimentación vuelve a funcionar hasta provocar días mas tarde otra avería. Además, cuando la máquina genera códigos de diagnóstico de averías, puede llegar a memorizar códigos de averías muy diversas que engañan, mas que ayudan, al técnico.

Otro ejemplo:
Sustituimos el diodo por una resistencia de 250 ohmios y vemos el resultado:
Diapositiva7Diapositiva8
Al añadir la resistencia, el pulso se modera. No tanto como con el diodo. Pero no pasa de 300V y para el sistema de control no
constituye un problema. Este sistema lo he visto ver en algunos cuadros basados en microprocesador de los años 90.

Lo mismo podemos decir de los varistores, ampollas de gas supresoras de picos, etc.

Todas las cargas inductivas, en cualquier circuito que se precie de estar bien diseñado, Las bobinas de frenos, levas mecánicas, cerrojos, electroválvulas, etc, llevan diodos en antiparalelo, varistores, resistencias, etc. Los motores suelen llevar varistores o condensadores. Las bobinas de relés y contactores suelen llevar diodos en antiparalelo, si son de continua o una resistencia y un condensador si van alimentadas con alterna.
Cuando se sustituye un contactor, un freno, etc, es fundamental asegurarse de que la pieza nueva queda con filtros y
dejarlo de otro modo es la mejor forma de complicarnos la vida o complicársela a los compañeros porque las averías
que suelen producirse suelen ser de esas a mala leche. Intermitentes.

No es necesario que entendamos siempre porque hay que conectar cierta pieza o porque hay que guardar ciertas
separaciones entre cableados o porque hay que trenzar ciertos hilos, etc. Pero debemos tener la humildad necesaria
para aceptar que las instrucciones de los manuales tienen una razón que quizá no nos expliquen, simplemente
porque no lo entenderíamos.

Eliezer Acuña

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Una respuesta a PIEZAS QUE SOBRAN (Filtros, terminales de línea y demás piezas “inútiles”).

  1. Eugenio dijo:

    Fantástica ilustriación y gran lección como conclusión.
    Esperamos más temas como este.
    Saludos.

    Me gusta

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