Para lo anterior, use la siguiente ecuación:

Por ejemplo, se midió 390V, 372V y 383V. El promedio será 382V, mientras que la máxima desviación de una medición respecto del promedio será 10V. El desequilibrio de tensiones será:

Los efectos del desequilibrio son pérdidas de eficiencia del motor y aumento innecesario de costos. La eficiencia de cualquier motor variará dependiendo de la aplicación de la máquina, la carga y la tensión de alimentación. La operación del motor con desequilibrio de tensiones mayores que 1% producirá incrementos de pérdidas Joule en devanados (I² R), indicando que menos energía eléctrica se convertirá en energía disponible en el eje de la máquina, aumentando el calor generado dentro de ella. El motor con más pérdidas girará más caliente, con menor eficiencia y aumentará el deslizamiento (menor velocidad), disponiendo de menor potencia en el eje. Un motor que gira más lento se ventila menos (Pventilación = k • n³ , con n = velocidad de giro, k = constante).

La tabla siguiente muestra el efecto de desequilibrio de tensiones en el aumento de temperatura, sus pérdidas, eficiencia y expectativas de vida, de una máquina trifásica girando a carga nominal.

Entonces, se puede observar que la operación del motor bajo esta situación produce aumento de la temperatura del rotor (calor = pérdidas), lo que afecta su desempeño produciendo que el motor gire más lentamente, aumentando su deslizamiento ("slip").

Para ver cómo se afecta la velocidad por desequilibrio de tensiones, suponga una bomba de agua impulsada por un motor de 4 polos, 50 Hz, 1.500 rpm sincrónicas y que opera a 1.425 rpm bajo alimentación equilibrada nominal. El deslizamiento será:

Con un 2,62% de desequilibrio de tensiones, se doblará el deslizamiento (de 5% a 10%), por lo que la velocidad será:

Como el volumen bombeado por una bomba es proporcional a la velocidad, y ésta se redujo en 75 rpm al pasar de los 1.425 rpm originales a 1.350 rpm, el caudal se reducirá en:

Otro costo de operar con desequilibrios de tensiones es la reducción de vida útil de la máquina. Recuerde que se permite operar con hasta un 1% de desequilibrio de voltajes, y que cualquier porcentaje de desequilibrio por sobre este valor aumentará las pérdidas Joule de rotor y estator, haciendo que el motor gire más lento y se caliente más. En efecto, la temperatura de los devanados aumentará el doble del porcentaje del desequilibrio de tensiones al cuadrado.

Como cada 10°C de incremento de temperatura acorta la vida restante del motor a la mitad, un desequilibrio del 3% de las tensiones producirá la reducción de la vida de las aislaciones de los devanados a un cuarto de su expectativa de vida. Un desequilibrio de tensiones de 5% producirá un aumento de temperatura del motor de (2 x (5)² = 50°C), lo que producirá que la vida útil de la máquina se encuentre aún por debajo del período de garantía que entrega el fabricante. De forma adicional, se tienen costos por reparaciones (rebobinados), tiempos de producción perdida (lucro cesante), etc., que siempre superan ampliamente el valor de la energía no consumida en ese mismo lapso de tiempo.

Lo primero es determinar si en su instalación existe desequilibrio de tensiones y cuantificar su valor vía mediciones. Debe considerar que los desequilibrios de tensiones pueden estar presentes en algunos instantes del día y no durante toda la jornada. Por ejemplo, cuando se tienen encendidos algunos equipos de aire acondicionado de alimentación monofásica, se puede tener desequilibrios mayores que cuando éstos están apagados. Entonces, se recomienda escoger el instante de medición que sea más representativo del consumo promedio de su instalación.

Luego, mida desequilibrios de tensiones en varias barras de su sistema de distribución para determinar si los desequilibrios se deben a alguna carga instalada en su planta o si se trata de tensiones externas ya desequilibradas. Si tiene desequilibrios de tensiones mayores o iguales del 2%, existen algunas acciones que se puede tomar en cuenta para corregirlo:

1) Equilibrar cargas desde tableros de distribución. Esto ocurre con frecuencia en edificios de oficinas, donde la distribución es principalmente monofásica y hay gran diversidad de cargas.

2) Instalar autotransformadores con taps monofásicos que corrijan el problema.

3) Desplazar las cargas perturbadoras hacia otros tableros.

4) Aumento del calibre de los cables si éstos están afectos a grandes cargas monofásicas.

5) Revise bancos de condensadores de corrección de factor de potencia, pues pueden producir desequilibrios importantes.

6) Si tiene distribución en media tensión, ¿es equilibrada la geometría de conductores?

7) Verifique si el neutro está firmemente unido a tierra. Un neutro levantado produce desplazamiento de neutro y aparece desequilibrios de tensiones importantes y hasta peligrosos.

8) Verifique si sus contactores e interruptores están operando correctamente: Puede existir una falla en uno de los polos que produzca desequilibrio de fases.

9) En motores pequeños, verifique que las protecciones de sobrecarga directa ("heaters") se encuentran en buen estado, sin presentar una fase abierta.

10) Determine si el propio motor está equilibrado o si presenta apertura de alguno de sus devanados.

Como resultado de la aplicación de cualquier acción destinada a evitar desequilibrio de tensiones de una instalación, se logrará minimizar pérdidas innecesarias de energía eléctrica, prolongar la vida útil de los motores y mejorar las condiciones de trabajo del resto del sistema, todo esto acompañado de una reducción del pago a la empresa distribuidora local de energía.