Este problema está documentado por Google y es un error de Android (en concreto de la radio o modem), no del terminal, y que depende de la operadora, de cortar o duplicar la SIM o de haber hecho wipe tras recibir la OTA. Por lo tanto, pedir el reemplazo del teléfono no asegura ni mucho menos que el problema se arregle. Habrá que esperar pacientemente a que alguna actualización de Android lo solucione, cosa que ocurrirá tarde o temprano.
Mientras tanto, me he dado cuenta de lo siguiente: Cuando ocurre el "evento", no hace falta poner y quitar el modo avión: Basta con marcar *#*#4636*#*# y entrar en Información del Teléfono, y simplemente al tocar en la opción "Establecer tipo de red preferida" (sin ni siquiera cambiarla), automáticamente (al instante) coge conexión 3G.