Investigadores de la Universidad de Jaén (UJA) han desarrollado un dispositivo de bajo coste para detectar en tiempo real fallos y alteraciones en la red eléctrica, en el marco de un proyecto financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía. El sistema combina un equipo electrónico instalado en el cuadro eléctrico con un programa informático de código abierto, y permite monitorizar instalaciones domésticas e industriales con envío automático de datos a la nube.
La solución está orientada a empresas industriales, gestores de instalaciones eléctricas y compañías energéticas que necesitan información continua sobre la calidad de la energía. Frente a equipos comerciales más costosos y con acceso diferido a los datos, el desarrollo de la UJA permite registrar anomalías cuando se producen y operar incluso en entornos sin cobertura wifi.
Monitorización eléctrica en tiempo real mediante IoT y LoRaWAN
La principal aportación técnica del dispositivo es la combinación de medición en tiempo real con conectividad de Internet de las Cosas (IoT). Para la transmisión de información utiliza LoRaWAN, una tecnología inalámbrica de largo alcance y bajo consumo que permite enviar datos de forma continua sin depender de redes wifi cercanas, lo que facilita su despliegue en entornos industriales o zonas con conectividad limitada.
Asimismo, el equipo se ha construido con componentes electrónicos estándar, lo que reduce el coste de fabricación respecto a otros analizadores comerciales. Además, el uso de LoRaWAN aporta un menor consumo energético en la transmisión de datos y mayor seguridad frente a accesos no autorizados.
En este sentido, el sistema se dirige también a la gestión de redes inteligentes, entendidas como infraestructuras eléctricas que integran sensores y comunicación digital para gestionar la energía en tiempo real. Asimismo, puede contribuir a la integración de energías renovables en la red, ya que estas fuentes suelen introducir más distorsiones en la señal eléctrica.
Detección de armónicos y calidad de la energía
El desarrollo responde a un problema creciente en los sistemas eléctricos actuales: la presencia de dispositivos como cargadores de vehículos eléctricos, iluminación LED y equipos electrónicos que generan distorsiones en la señal. Estas alteraciones pueden ocasionar fallos, sobrecalentamientos o pérdidas de energía si no se detectan con suficiente antelación.
El funcionamiento del sistema se describe en el artículo ‘Design and implementation of a low-cost, open-source power quality analyser for smart grids’, publicado en la revista Internet of Things. El dispositivo analiza la calidad de la energía en instalaciones domésticas o industriales y detecta tanto la señal principal como pequeñas alteraciones, conocidas como armónicos, que afectan a su estabilidad.
Para ello, los investigadores diseñaron un equipo compacto que integra dos módulos principales: uno para medir la tensión y otro para medir la corriente. Ambos capturan la señal eléctrica y la procesan mediante software para identificar posibles distorsiones. El sistema toma miles de muestras por segundo y aplica técnicas matemáticas para extraer las frecuencias adicionales que contaminan la señal eléctrica.
La información se envía automáticamente a servidores en internet, donde queda almacenada y disponible para su consulta en tiempo real desde un ordenador o un dispositivo móvil. El investigador de la UJA Francisco Sánchez Sutil subraya que las redes eléctricas requieren información inmediata para optimizar su funcionamiento y prevenir incidencias.
Pruebas en una instalación con puntos de recarga
El equipo de investigación validó el dispositivo en una instalación real de la Universidad de Jaén con 36 puntos de recarga de vehículos eléctricos. Durante un mes, los científicos analizaron el comportamiento de la red y comprobaron que el sistema detectaba variaciones en tensiones, corrientes y armónicos con alta precisión.
Además, las pruebas permitieron observar que los propios cargadores de vehículos eléctricos pueden generar desequilibrios en la red y distorsiones en la señal. Este resultado refuerza la necesidad de contar con herramientas de monitorización capaces de evaluar su impacto en tiempo real.
Como siguiente fase, el grupo trabaja en ampliar la capacidad del sistema para detectar armónicos de mayor frecuencia, denominados supraharmónicos, asociados a nuevos equipos electrónicos. El objetivo es mejorar la calidad de las mediciones y anticipar problemas emergentes en las redes eléctricas.
El trabajo ha sido financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía a través del proyecto ‘Transformadores híbridos inteligentes para la provisión de servicios de red’.