Desde el punto de vista del análisis de incidencias, denominaremos perfil operativo de un dispositivo a la relación que presenta un dispositivo entre su estado energético - operativo y el tiempo.
Los perfiles operativos nos permiten establecer una relación aproximada entre el pleno funcionamiento operativo (máximo nivel de energía) y el tiempo.
Tipo de dispositivos
Podemos clasificar de una forma genérica a los dispositivos electronicos - electromecánicos por su manera de funcionar, relacionando el nivel energético - operativo con el tiempo.
Hay dispositivos que una vez energizados adquieren su máximo estado operativo y energético, realizan su trabajo de forma mas o menos constante hasta que se apagan. Este perfil de uso acostumbran a tenerlo los dispositivos puramente electronicos y los electromecánicos sin electrónica de control - regulación (tipo on-off).
A estos dispositivos los denominados desde un punto de vista operativo, dispositivos de un estado, ya que realizan su función de forma mas o menos constante en el tiempo y su nivel energético es siempre el mismo, estado energético pleno (no tenemos en cuenta los estados de ahorro de energía o standby en los cuales incurren los dispositivos puramente electronicos).
Hay otro grupo de dispositivos, que una vez se energizan no realizan su función de forma inmediata, sino que quedan a "la espera" de recibir una orden (actuacion manual o variable) para realizar la función para la cual fueron diseñados. A este grupo de dispositivos los denominados dispositivos de dos estados y su funcionamiento no es constante en el tiempo. Este es el perfil de la mayoría de dispositivos electromecánicos con base electrónica.
De una forma general podemos decir que este grupo tiene una electrónica (etapa de control) siempre activa y una electrónica de actuación (electrónica de potencia) que se activa a demanda para realizar el trabajo.
Concepto control-potencia
Los dispositivos de dos estados se vinculan casi siempre a electrónicas de potencia donde el dispositivo realiza su trabajo de una forma no lineal en el tiempo. Dichos dispositivos tiene dos etapas o electrónicas mas o menos definidas:una siempre energizada (electrónica de control) y otra activada a demanda (electronica de potencia) todo controlado por una variables (internas y externas).
Las ordenes (variables internas y externas) recibidas se procesan e interpretan por una electrónica de control y posteriormente se ejecutan través de una electrónica de actuación (potencia).
La forma en la que activara la electrónica de control a la electrónica de potencia podrá ser: de una forma continua (tipo on-of) o de una forma modulada, según sea el dispositivo, tecnología y trabajo a realizar.
La tecnología de activación de la etapa de potencia podrá realizarse a través de medios mecánicos (relés, contactores, etc...) o bien a través de componentes y diseños de estado solido ( variadores de velocidad, semiconductores de potencia,etc...)
El tiempo que la etapa de potencia estará activa (energizada) dependerá del tipo de trabajo a realizar (perfil operativo del dispositivo). El perfil operativo del dispositivo establecerá si su funcionamiento es continuo en el tiempo o bien esta condicionado a la realización de un trabajo.
Podemos decir que todo sistema electronico de potencia, tendrá una etapa de control, que gestionara una etapa de actuación (potencia) y que una serie de variables controlaran la manera como el conjunto funcionara y los tiempos de actividad de la etapa de potencia.
Analizando la figura anterior estableceremos lo siguiente:
La etapa de control es la electrónica que esta en todo momento activa (estado energético pleno) y a la espera de recibir las señales o variables de control que activaran a la etapa de actuación o potencia.
La manera de activar a la etapa de potencia para poder gestionar su actividad en el tiempo podrá ser tipo ON-OFF (generalmente medios mecánicos) o modulada (regulada a través de medios electronicos).
La etapa de potencia es la electrónica responsable de actuar y ejecutar un trabajo. Esta en un estado energético nulo o practicante nulo hasta que recibe las ordenes de la etapa de control. Su funcionamiento y actividad esta vinculado al factor tiempo (perfil operativo).
Las variables de control son las señales que de forma directa o indirecta condicionaran el funcionamiento de la etapa de potencia. Dichas variables podran ser externas: una propia actuación manual, un interruptor, un temporizador, un sensor, un relé, una programación o automatización, una regulacion, etc.. o bien internas: sistemas de protección, sensores de proceso, variables de realimentacion, etc..
Por norma general la etapa de control presenta un nivel de independencia elevado (funcional y eléctrico) en relación a la etapa de potencia, por lo que se podría decir que son dos dispositivos "independientes" y que uno (control) activa o modula al otro (potencia) condicionado por unas variables externas.
Funcionamiento y tiempo
La gran mayoría de dispositivos de potencia realizan una actividad que esta relacionada con el tiempo, no presentan un funcionamiento continuo, esta característica la define el perfil operativo del dispositivo y se relaciona con su estado energético.
De forma genérica estos dispositivos pasan de un estado energético mínimo (stanby) a un estado energético pleno (desarrollo de su trabajo).
Al ver el siguiente gráfico, queda claro que los momentos de máxima actividad del dispositivo (etapa de potencia activa) son mínimos en relación al nivel de actividad de su etapa de control.
La etapa de control siempre estará activa a nivel eléctrico y funcional por lo que su vinculación eléctrica con las lineas de suministro es constante en el tiempo.
La etapa de potencia tendrá un nivel eléctrico activo (vinculación con las lineas de suministro) un tiempo generalmente reducido en relación a la etapa de control. Ejecuta un trabajo y luego se "desconecta".
Queda claro que el tiempo que la etapa de potencia esta "energizada" es mínimo en relación al tiempo en el que el suministro eléctrico esta activo.
En este escenario la aparición de cualquier alteración del suministro eléctrico por "lógica y probabilidad" afectaría antes a la electrónica de control que a la etapa de potencia ya que esta, está desvinculada del suministro eléctrico parte de su tiempo.
Daños eléctricos
Desde el punto de vista de una incidencia externa del suministro eléctrico En la mayoría de los casos la etapa de potencia esta activa (con suministro eléctrico) un tiempo considerablemente mas bajo que la etapa de control, esta situación hace que las posibilidades de que dicha etapa se vea afectada de forma directa por una alteración externa del suministro eléctrico son bajas.
La etapa de control esta constantemente activa a nivel eléctrico, lo que hace que a nivel de probabilidades, dicha etapa tenga mas posibilidades de afectarse que la etapa de potencia.
Por norma general, los daños ocasionados de forma exclusiva en etapas de potencia siempre deberán de analizarse con sumo cuidado para poder establecer su vinculación con algún tipo de alteración del suministro eléctrico.
- Es de vital importación conocer el perfil operativo de maquina o dispositivo (tiempo en el cual su etapa de potencia estará activa eléctricamente para realizar su trabajo).
- Conocer el momento o franja de tiempo en el cual se produjo la incidencia.
- Relacionar ese momento con una lógica de funcionamiento.
Muchos dispositivos de potencia funcionan un tiempo relativamente corto para realizar su actividad, por lo cual su etapa de potencia esta activa unos porcentajes de tiempo muy pequeños en relación a su etapa de control.
Automatismos como: puertas de garaje, motores de persiana, cloradores salinos, campanas extractoras, etc.. equipos y dispositivos de medicina- estética, maquinas herramienta, sistemas industriales, etc.. tienen activada su etapa de potencia un tiempo relativamente corto.
En el análisis de incidencias de naturaleza eléctrica externa, necesitamos saber: el funcionamiento del dispositivo, su lógica de funcionamiento y su relación tiempo-actividad (perfil operativo).
Conclusiones
La etapa de control y potencia mantienen un nivel de "aislamiento eléctrico" relativamente elevado entre ellas, existiendo casos en los cuales la vinculación existente es solamente la de activar o desactivar.
En la mayoría de los casos la etapa de potencia esta activa (con suministro eléctrico) un tiempo considerablemente mas bajo que la etapa de control, esta situación hace que las posibilidades de que dicha etapa se vea afectada de forma directa por una alteración externa del suministro eléctrico son bajas.
La etapa de control esta constantemente activa a nivel eléctrico, lo que hace que a nivel de probabilidades, dicha etapa tenga mas posibilidades de afectarse que la etapa de potencia.
Por todo lo descrito los fallos que puedan producirse de forma exclusiva en etapas de potencia siempre deberán de analizarse con suma cautela.
Conocer el perfil de uso y trabajo del dispositivo analizado es vital para establecer el porcentaje de tiempo que la etapa de potencia (actividad y trabajo de la maquina) esta activa.