Todo el que ha puesto en marcha un cuadro con variadores conoce el síntoma: un autómata que se reinicia solo, una señal analógica con ruido, un diferencial que dispara sin motivo, un sensor que da lecturas locas cuando arranca el motor. No son «fantasmas»: son interferencias electromagnéticas. La compatibilidad electromagnética (EMC) es la capacidad de un equipo de funcionar correctamente en su entorno electromagnético sin perturbarlo a su vez. Y se diseña: no se arregla a posteriori con un filtro milagroso.
El marco: la Directiva EMC
Los equipos que se comercializan en la Unión Europea deben cumplir la Directiva de compatibilidad electromagnética (marcado CE) y sus normas armonizadas, que fijan:
- Emisiones: cuánta perturbación puede generar un equipo (por conducción por los cables y por radiación).
- Inmunidad: qué perturbaciones debe aguantar sin fallar.
Las normas genéricas son la serie UNE-EN 61000-6: de inmunidad y emisión para entornos residencial/comercial (6-1 y 6-3) y para el industrial (6-2 y 6-4). Un variador se vende con una categoría EMC (por ejemplo, para entorno industrial o doméstico) con las condiciones de instalación (cable apantallado de una longitud máxima, filtro incorporado o externo) bajo las cuales cumple. Si no se siguen las instrucciones de instalación, el cumplimiento del equipo no vale.
Fuente, camino, víctima
Toda interferencia tiene tres elementos:
- Fuente: el variador (conmutación de IGBT a varios kHz), contactores y bobinas, fuentes conmutadas, arranques.
- Camino de acoplamiento: por conducción (cables de alimentación, tierras comunes), por acoplamiento capacitivo e inductivo entre cables, o por radiación.
- Víctima: el equipo sensible (PLC, sensores, comunicaciones, medidas analógicas).
Se puede actuar sobre cualquiera de los tres: reducir la fuente (filtros, reactancias), cortar el camino (separación, pantallas, tierras) o endurecer la víctima (aislamiento, filtros de entrada). La estrategia más eficaz en la instalación suele ser cortar el camino: es la que tiene el instalador en sus manos.
La disposición del armario
Dividir en zonas
- Zona de potencia (red, filtro, variador, salida a motor): la que genera ruido.
- Zona de control y señal (PLC, fuentes de baja tensión, entradas analógicas): la sensible.
Se separan físicamente (al menos 30 cm entre cables de potencia y de señal si van paralelos, o con una mampara metálica conectada a tierra) y se cruzan a 90° cuando es inevitable.
La placa de montaje y las tierras
La placa metálica del armario sirve de plano de masa de alta frecuencia: se monta el variador, el filtro y las pantallas directamente sobre la placa, con una buena superficie de contacto (placa sin pintar en las zonas de fijación). Las conexiones de tierra deben ser cortas y anchas (la inductancia de un cable largo anula su efecto a alta frecuencia), y, mejor aún, con trenza plana.
Filtro EMC
Se coloca lo más cerca posible de la entrada del variador y de la entrada de red del armario, con los cables entre filtro y variador cortos y apantallados o separados de la entrada: si se mezclan el cable limpio (entrada del filtro) con el sucio (salida), el filtro no sirve.
Cable de motor
Entre variador y motor debe ir un cable apantallado (o con tres conductores simétricos y una pantalla), con la pantalla conectada a 360° al armario y a la carcasa del motor, mediante prensaestopas EMC o abrazaderas. Un cable largo de «coleta» que une la pantalla con un hilo no vale. Debe ser corto, y la longitud máxima la fija el fabricante del variador. Véase también arrancadores y variadores.
Cableado
- Cables de señal: par trenzado y apantallado, con la pantalla puesta a tierra en un extremo o en ambos según la frecuencia (a baja frecuencia, un solo extremo evita bucles de tierra; a alta frecuencia, ambos extremos).
- Señales analógicas (4–20 mA, 0–10 V): siempre apantalladas; corriente (4–20 mA) mejor que tensión.
- Comunicaciones (Profibus, Modbus, Ethernet): cable específico de la especificación, con terminación y apantallado correctos.
- No mezclar circuitos de distinta tensión en el mismo cable.
- Separar las canalizaciones: bandejas distintas o compartimentos separados con mampara.
Corrientes de fuga y diferenciales
Un filtro EMC lleva condensadores a tierra: su corriente de fuga (de decenas de mA a más de 100 mA en filtros grandes) circula por el conductor de protección. Con varios variadores, se suman y pueden hacer disparar el diferencial o superar el límite de corriente de fuga en el conductor de protección. Hay que:
- Usar diferenciales tipo B (o F) con una sensibilidad adecuada (véase protección diferencial: tipos).
- Respetar la conexión del conductor de protección (doble conductor o sección mínima) que exigen las normas de producto cuando la fuga supera 3,5 mA.
- Si hace falta, desactivar el filtro interno (con la advertencia de las consecuencias en esquemas IT).
Errores más frecuentes
- Cables largos y desordenados dentro del armario.
- Pantallas al aire o conectadas por cola de cerdo.
- Pintura bajo los puntos de fijación: mala continuidad a la placa.
- Variador sin filtro en un entorno que lo exige.
- Mezclar potencia y señal en la misma manguera.
- Tierras en estrella de largo recorrido en lugar de conexiones cortas a la placa.
- Confundir tierra de protección (seguridad) con tierra de señal: en alta frecuencia, hay que pensar en la impedancia, no solo en la continuidad.
Resumen
- La EMC se diseña: separar zonas, cables cortos, pantallas a 360°, filtro en la entrada.
- Los variadores son la principal fuente de ruido; cortar el camino es lo más eficaz.
- Los filtros EMC producen corriente de fuga: elige el diferencial adecuado.
- Siguiendo las instrucciones de instalación del fabricante se mantiene el cumplimiento de la Directiva.
Contenido orientativo basado en la serie UNE-EN 61000 y en la práctica habitual de instalación. Los valores concretos (longitudes, corrientes de fuga, categorías) dependen del equipo y están en las instrucciones del fabricante.