Variaciones de voltaje: qué paran en una planta y cómo evitarlas

En PPA Energía instalamos plantas de generación en sitio para procesos que no pueden parar: más de 30 MW en más de 50 plantas industriales de México.

Si buscaste «variaciones de voltaje», Google quiere enseñarte a proteger el módem y el refrigerador. Esta guía es para el otro caso: cuando lo que se apagó fue una línea de inyección con el molde lleno. Es parte de nuestra guía de calidad de la energía en la industria, que cubre armónicos, factor de potencia y el Código de Red.

¿Qué es una variación de voltaje?

Una variación de voltaje es cuando el voltaje se sale de su valor nominal, hacia arriba o hacia abajo. La norma IEEE 1159 las clasifica por magnitud y duración. A 60 Hz, un ciclo dura 16.7 milisegundos.

Tipo	Magnitud	Duración	Qué para en una planta
Hueco de tensión	10% a 90% del nominal	Medio ciclo a 1 minuto	Contactores, variadores, PLC y robots
Elevación de tensión	110% a 180% del nominal	Medio ciclo a 1 minuto	Fuentes de poder y tarjetas de control
Interrupción	Menos de 10% del nominal	Desde medio ciclo	Toda la planta
Bajo voltaje	80% a 90% del nominal	Más de 1 minuto	Motores que se calientan y arranques fallidos
Sobrevoltaje	110% a 120% del nominal	Más de 1 minuto	Aislamientos y fuentes de poder
Transitorio	Picos muy altos y muy breves	Microsegundos a milisegundos	Electrónica; el rayo es la causa más común

Casi todo lo que en planta se llama «microcorte» es en realidad un hueco: las luces apenas parpadean, pero la línea se para. Por eso nadie te cree cuando lo reportas. «¿Se fue la luz?» «No.» «¿Entonces?» Y ahí empieza un interrogatorio que ni en la aduana.

¿Cuánta variación de voltaje es normal?

Para una planta en media o alta tensión, el Código de Red pide soportar de 95% a 105% del voltaje nominal de forma permanente y de 90% a 110% hasta por 20 minutos, sin desconectarse. En una acometida de 13.8 kV, eso es de 13.11 a 14.49 kV en operación normal.

El reglamento del antiguo servicio público de energía ya fijaba una tolerancia de 10% en más o en menos. La curva ITI, la referencia para equipo electrónico, usa el mismo ±10% en estado estable.

Dentro de ese ±10%, todo bien. Lo que pasa afuera dura milisegundos, que es justo el tiempo que un PLC necesita para decidir que hoy ya no quiere trabajar.

¿Qué provoca las variaciones de voltaje?

La mayoría de los huecos de tensión nace de una falla en la red: viento, lluvia, aisladores sucios, animales o choques contra postes. El hueco dura lo que tardan las protecciones en liberar la falla, normalmente hasta 10 ciclos. Una falla en transmisión puede provocar huecos a cientos de kilómetros.

La falla ni siquiera tiene que estar en tu circuito. En un estudio de EPRI sobre un cliente industrial, 46% de los huecos vino de fallas en alimentadores vecinos, 31% de la red de transmisión y solo 23% de su propio alimentador.

Es decir, el camión que tumbó un poste en otro municipio también te paró la línea. No lo conoces, no le debes nada y, aun así, ya es parte de tu reporte de turno.

Dentro de la planta, el sospechoso de siempre es el arranque directo de motores grandes, que jala seis veces o más su corriente de operación. Y en el norte del país el problema también es de red: en 2024, la región Norte tuvo 190 operaciones de esquemas de protección por desviaciones de voltaje en Casas Grandes, Camargo y Cuauhtémoc, por alta demanda y pocos recursos para controlar la tensión.

¿Qué equipos se paran con un hueco de tensión?

Los equipos de control son los más sensibles, no los motores. Según PG&E, hay PLC que se disparan con un voltaje menor a 90% durante unos cuantos ciclos, y los robots y las máquinas herramienta suelen venir ajustados para dispararse en 90%.

• Contactores y relevadores: se sueltan en el hueco y apagan el arrancador del motor. En pruebas de EPRI con más de 30 equipos, el relevador de paro de emergencia fue el componente más sensible.
• Variadores de frecuencia: el hueco baja el voltaje de su bus de corriente directa y el variador se dispara por bajo voltaje.
• PLC: una entrada digital encendida puede leerse como apagada durante el hueco, y el programa reacciona a una señal que nunca existió.
• Robots y máquinas herramienta: ajustados de fábrica para protegerse en 90% del voltaje.

La referencia de la industria de semiconductores, SEMI F47, pide que los equipos aguanten 50% del voltaje durante 200 milisegundos, 70% durante medio segundo y 80% durante un segundo. Pide ese dato por escrito al proveedor de cualquier máquina nueva.

El motor de 200 HP aguanta el hueco sin pestañear. El relevador de 300 pesos que lo controla, no. Y es ese relevador el que decide cuándo termina tu turno.

¿Por qué CFE dice que no hubo corte?

Porque los indicadores de confiabilidad cuentan interrupciones, no huecos. En el estudio de EPRI citado por PG&E, ninguno de los huecos que paró el proceso del cliente apareció en el SAIDI, el índice de minutos sin servicio, porque los restauradores liberaron las fallas sin un corte de más de 2 minutos.

Un restaurador además reintenta. En una sola secuencia, los clientes de alimentadores vecinos pueden recibir hasta tres huecos seguidos. Por eso un cliente urbano puede tener 1 o 2 interrupciones al año y más de 20 huecos.

Los números oficiales de México también son de cortes. En 2024, la CNE registró 13,949 disturbios en el sistema, y el usuario de distribución promedio pasó 116.7 minutos sin servicio, contando la fuerza mayor. Ese promedio solo mide interrupciones.

Así que CFE y tu supervisor pueden estar diciendo la verdad al mismo tiempo, lo cual es incomodísimo para todos en la junta.

¿Cuánto cuesta un paro por variación de voltaje?

En Europa, los huecos y las interrupciones explican 56% de las pérdidas por mala calidad de la energía, un problema que el European Copper Institute estimó en 150,000 millones de euros al año. Rockwell Automation calcula que las perturbaciones que nadie rastrea pueden parar un proceso de 20 a 30 veces al año.

En México, tras los apagones de mayo de 2024 en Torreón, fabricantes reportaron reparaciones de maquinaria de 60,000 a 300,000 dólares, según Vanguardia. Ese mismo mes, el CENACE declaró estado operativo de emergencia y cortó hasta 2,610 MW de forma rotativa.

Y el paro no cuesta solo el tiempo parado. Cuesta la pieza que se quedó a medio inyectar, el molde que hay que purgar, el arranque que tarda mucho más que el hueco y la llamada al cliente para explicar por qué el embarque sale mañana. El hueco duró 100 milisegundos; la explicación, toda la tarde.

¿Cómo evitar las variaciones de voltaje en una planta?

Las variaciones de voltaje se evitan en capas, de lo más barato a lo más completo: primero se mide, luego se endurecen los controles y al final se protege la planta entera. Esta tabla compara las opciones.

Solución	Qué protege	Qué resuelve	Límite
Retenedor de bobina	Un contactor	Huecos de hasta 15% a 25% del voltaje, por menos de 100 dólares	No protege PLC ni variadores
Arrancador suave o variador en motores grandes	La red interna de la planta	Huecos por arranque de motores	No sirve contra fallas de la red
UPS en línea	PLC y controles	0 milisegundos de transferencia	Su tamaño limita la carga que cubre
Acondicionador de voltaje	Una línea o un tablero	Responde en menos de 250 microsegundos y regresa un hueco de 50% a 90%	No cubre cortes largos
Generación en sitio con BESS	La planta completa	La planta opera con fuente propia y la red queda de respaldo	Requiere espacio, contrato y diseño a la medida

Lo primero es medir. En la guía de análisis de calidad de la energía explicamos cómo: sin un registro de huecos cruzado con la bitácora de paros, cualquier compra es una apuesta.

Los ajustes baratos van después. PG&E recomienda alimentar los controles entre fases en lugar de fase a neutro, subir el tap del transformador y revisar los ajustes de los relevadores de bajo voltaje. Mejorar la especificación de un equipo cuesta unos cuantos dólares; mitigar desde la red cuesta alrededor de un millón de dólares por megawatt.

Es la única parte de esta guía donde la solución cuesta menos que las tortas del equipo de mantenimiento.

Cuando los huecos vienen de la red y el proceso no aguanta ni uno, la protección tiene que cubrir la planta entera. Una microrred, según el Departamento de Energía de Estados Unidos, es un conjunto de cargas y fuentes locales que opera como una sola entidad y puede separarse de la red. En un caso publicado en Ontario, una microrred con gas y baterías se separó de la red en unos 6 ciclos ante una falla y operó aislada cerca de 2 horas.

En PPA Energía la planta en sitio combina solar, baterías BESS y generación a gas natural: la transferencia es de 0 milisegundos y se corrigen las variaciones de voltaje. Bajo el esquema de autoconsumo, la planta abastece tu consumo directamente y la red de CFE queda como respaldo pasivo.

Lo que vemos en campo

Estos son cuatro proyectos de PPA Energía de los últimos tres años donde la continuidad era el requisito principal, identificados por giro y estado:

• Autopartista en Querétaro: solar de 2.5 MW con BESS de 1.5 MWh, sin microcortes en líneas de inyección y 25% de ahorro mensual en CFE bajo PPA.
• Metalmecánica en Coahuila: motores a gas natural de 4.0 MW con BESS, sin paros por caídas de red.
• Embotelladora en Chihuahua: solar de 1.5 MW con BESS, protección contra apagones de verano y 22% menos en el costo por kWh.
• Textilera de ciclo continuo en Puebla: solar de 5.0 MW, BESS y gas natural de 2.0 MW, con suministro 24/7 y 0 milisegundos de transferencia.

Los cuatro se dimensionaron a partir del perfil de consumo de cada planta, no con un paquete estándar. Y el relevador de 300 pesos, por fin, dejó de decidir cuándo termina el turno.

Si tu planta consume 500 kW o más y los huecos ya tienen su propia columna en la bitácora de paros, conoce los sistemas BESS con transferencia de 0 milisegundos o solicita tu auditoría de consumo sin costo. Para armónicos, factor de potencia y lo que exige el Código de Red, regresa a la guía de calidad de la energía.