Los equipos médicos que no funcionan bien son un clásico ejemplo de la importancia de usar un enfoque sistemático para solucionar problemas de calidad. Esta es la historia de Mike, un electricista autónomo que trabaja para varias plantas de fabricación de alta tecnología.
El problema
Mike se reunió con el responsable de un edificio que tenía problemas en su sistema eléctrico. Según el responsable, ningún componente eléctrico del edificio parecía funcionar correctamente y nadie había sido capaz de determinar el motivo ni ofrecer una solución. El responsable explicó a Mike que tres de sus electricistas habían abandonado sus puestos y que se encontraba en serios apuros.
Mike le hizo varias preguntas para hacerse una imagen más clara del problema pero las respuestas del responsable del edificio no le aportaron nada útil. Mike siempre es fiel al principio "En caso de duda, empieza por lo que falla", así que pidió que le llevaran a la zona del edificio con más problemas.
Indicios a simple vista
En una esquina, un equipo médico voluminoso efectuaba un procedimiento de prueba muy importante. El equipo estaba tenía una pantalla grande, un teclado y un panel de control con varios cables y tubos que lo conectaban a otros aparatos. En la pantalla del operario se indicaba que el procedimiento de prueba estaba en marcha.
Junto al equipo había un banco de trabajo configurado para reparar placas de circuito impreso. El banco de trabajo contaba con un soldador, una lente de aumento con luz y un ventilador. El banco de trabajo estaba conectado a la misma toma de corriente que el equipo médico. Mike observó a la persona que trabajaba en el banco de trabajo, que llegó y encendió el ventilador. En ese momento la pantalla del operario del equipo médico se puso en blanco momentáneamente y se volvió a encender con el mensaje "Reinicio de programa" en letras grandes.
Medidas y evaluación
Mike midió la tensión en el enchufe que alimentaba ambas cargas. Su multímetro Industrial Fluke 87V indicó 115 V. El responsable del edificio repitió la medida con su multímetro digital resistente Fluke 27 II, que indicó 118 V. ¿A qué se debe la diferencia?
El Fluke 87V ofrece lecturas correctas de verdadero valor eficaz pero son más bajas que otros instrumentos como el Fluke 27 II para ondas cuadradas o formas de onda que parecen cuadradas. Mike conectó su osciloscopio industrial ScopeMeter Fluke 120B y observó la forma de onda de tensión. En la pantalla apareció que tenía la punta muy recortada en la parte superior, por lo que parecía más una onda cuadrada que una onda sinusoidal. El valor de pico era de solo 135 V en lugar de los 162 V previstos.
Mike trazó un diagrama de una línea del sistema. En el diagrama de una línea se indicaba que el transformador que suministraba electricidad al área de prueba se encontraba en el extremo opuesto del edificio, a casi 153 m de distancia. Gran parte de las cargas del transformador eran no lineales y representaban picos de corriente altos en el valor pico de la tensión. La combinación de picos de corriente altos y la alta impedancia del largo recorrido producía graves recortes de tensión en la parte final del circuito, justo donde estaba el área de pruebas.
Teoría y análisis
Dado que los circuitos internos del equipo médico funcionaban con CC de baja tensión, la alimentación interna debía tener un circuito de entrada con diodo/condensador que precisara una determinada tensión de pico mínima para un funcionamiento correcto. La placa de características del equipo médico indicaba que necesitaba una tensión de alimentación con un valor eficaz de 100 a 135 V CA. Los ingenieros que diseñaron el equipo y escribieron las especificaciones en la placa de características dieron por hecho que la tensión de alimentación sería una onda sinusoidal, por lo que el pico mínimo sería de 141 V (100 x 1,41). Como el valor medido de la tensión de pico de entrada era de tan solo 135 V, el equipo funcionaba con una tensión de pico que ya estaba 6 V por debajo del valor mínimo absoluto necesario. Al encender el ventilador, la sobrecorriente que consumía el motor del ventilador reducía aún más la tensión hasta el punto que la alimentación del equipo dejaba de estar regulada. Esta situación provocaba que el equipo se reiniciase.
Solución
El problema del recorte de la tensión de pico (aplanamiento) es común en edificios de alta tecnología. Muchos edificios que se usan en la actualidad no se diseñaron para soportar la gran red de ordenadores y cargas no lineales tan típica hoy en día.
En ese caso sería necesario volver a instalar el cableado extensivo para reducir la caída de tensión entre el transformador y la carga. Una solución alternativa podría consistir en acercar las cargas más sensibles al transformador.