Un ‘vigilante’ de bajo coste para detectar averías eléctricas

Cuando a finales del siglo XIX las primeras ciudades empezaron a iluminarse con electricidad, el asombro convivía con la incertidumbre. Las luces parpadeaban, las instalaciones fallaban y los ingenieros comprendieron pronto que llevar energía de un punto a otro no era suficiente: también había que vigilar la calidad de la señal que viajaba por los cables hasta su destino.

Más de un siglo después, la red eléctrica es mucho más compleja. Cargadores de vehículos eléctricos, iluminación LED, equipos electrónicos y energías renovables conviven en un sistema donde pequeñas distorsiones pueden provocar pérdidas de eficiencia, sobrecalentamientos o averías. Así ocurrió con el gran apagón que afectó a la Península Ibérica en abril de 2025, que recordó hasta qué punto la red eléctrica depende de equilibrios delicados. Otro recordatorio de la necesidad de vigilar cómo circula la energía, detectar alteraciones y anticipar problemas antes de que escalen. 

El sistema está integrado por un equipo electrónico compacto que se instala en el cuadro eléctrico y un programa informático de código abierto.

Con esta misma lógica, un equipo de investigación de la Universidad de Jaén ha diseñado un dispositivo de bajo coste que analiza la señal eléctrica en tiempo real y envía los datos a la nube para su seguimiento inmediato. Así, el sistema registra de forma continua cómo circula la energía eléctrica en una instalación, ya sea doméstica o industrial.

Tal y como afirman los investigadores en el artículo publicado en Internet of Things, esta capacidad resulta útil en redes eléctricas inteligentes, es decir, sistemas eléctricos que emplean sensores y comunicación digital para gestionar la energía en tiempo real. También puede contribuir a integrar mejor las energías renovables, que suelen introducir más variaciones en la señal.

Anticipar el fallo

El dispositivo desarrollado por los investigadores está formado por un equipo electrónico compacto que se instala en el cuadro eléctrico. En su interior integra dos módulos principales: uno mide la tensión y otro la corriente. Ambos capturan miles de muestras por segundo y analizan tanto la señal eléctrica principal como las pequeñas alteraciones que afectan a su calidad. Estas distorsiones, conocidas como armónicos, son frecuencias adicionales que ‘contaminan’ la señal eléctrica y pueden provocar fallos o pérdidas de energía si no se detectan a tiempo.

A diferencia de otros equipos comerciales, más costosos y pensados para analizar la información de forma diferida, este dispositivo registra los datos en el momento en que se produce una anomalía. “Las redes eléctricas necesitan información en tiempo real para mejorar su funcionamiento y evitar problemas”, señala a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Jaén Francisco Sánchez Sutil.

El análisis continuo de la calidad eléctrica permite identificar problemas que pueden afectar al funcionamiento de la instalación. Entre otras funciones, el sistema puede:

• Detectar distorsiones en la señal eléctrica antes de que provoquen averías.
• Identificar desequilibrios en tensión y corriente.
• Medir armónicos generados por equipos electrónicos o cargadores eléctricos.
• Evaluar pérdidas de eficiencia energética.
• Enviar datos a la nube para consultarlos en tiempo real.
• Funcionar en entornos sin cobertura Wi-Fi mediante comunicación de largo alcance.

Datos al instante, incluso sin Wi-Fi

Los investigadores de la Universidad de Jaén Francisco Sánchez Sutil y Antonio Cano Ortega probando el equipo en el laboratorio.

Uno de los elementos diferenciales del sistema es su conectividad. El dispositivo utiliza tecnología LoRaWAN, un sistema de comunicación inalámbrica de largo alcance y bajo consumo que permite enviar información sin depender de redes Wi-Fi cercanas. Esto facilita su uso en entornos industriales, instalaciones aisladas o zonas con conectividad limitada. Los datos se transmiten directamente a la nube, donde pueden almacenarse, procesarse y consultarse desde un ordenador o un dispositivo móvil. “Implica un menor consumo energético en la transmisión de datos y mayor seguridad frente a accesos no autorizados, lo que permite desplegar estos sistemas en entornos donde otras tecnologías no llegan”, indica el investigador de la Universidad de Jaén Antonio Cano Ortega.

Los expertos destacan también su bajo coste frente a los equipos comerciales.

Para comprobar su funcionamiento, los investigadores validaron el dispositivo en una instalación real con 36 puntos de recarga de vehículos eléctricos en la Universidad de Jaén. Durante un mes, analizaron el comportamiento de la red y comprobaron que el sistema detectaba con precisión variaciones en tensión, corriente y armónicos.

Los ensayos también mostraron que los propios cargadores pueden generar desequilibrios y distorsiones en la señal eléctrica. Este resultado refuerza la necesidad de contar con herramientas que monitoricen en tiempo real el impacto de los nuevos dispositivos conectados a la red.

Una herramienta accesible 

La principal ventaja del dispositivo no está solo en lo que mide, sino en cómo lo hace. Al estar construido con componentes electrónicos estándar y software de código abierto, reduce el coste frente a los analizadores comerciales convencionales y facilita su adaptación a distintos entornos. “Así, el avance se orienta tanto a instalaciones domésticas como industriales, así como a empresas gestoras de infraestructuras eléctricas y compañías energéticas”, destaca el investigador de la Universidad de Jaén Francisco Sánchez Sutil.

El equipo trabaja ahora en ampliar la capacidad del sistema para detectar armónicos de mayor frecuencia, conocidos como supraharmónicos, asociados a nuevos equipos electrónicos. El objetivo es mejorar la precisión de las mediciones y anticiparse a problemas emergentes en redes cada vez más digitalizadas.

Investigadores de la Universidad de Jaén autores el estudio.

En una red eléctrica moderna, cada cable transporta algo más que energía: también contiene información sobre cómo funciona el sistema. Aprender a leerla a tiempo puede ser la diferencia entre reaccionar ante una avería o evitar que llegue a producirse.

Más información en #CienciaDirecta: Desarrollan un dispositivo de bajo coste para detectar fallos en la red eléctrica en tiempo real