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Calidad del Suministro de la Energía Eléctrica
(Parte I)
Artículo Gentileza CLAS Ingeniería Eléctrica.     www.clas-sa.com

La tensión recibida en los puntos de trabajo está distorsionada por diversos motivos. La causa principal de la distorsión de la tensión de la red son las propias cargas, por su propia forma de funcionar durante los arranques y paradas, por la conmutación de corrientes importantes entre diversos circuitos, ocasionando todo ello caídas de tensión en las impedancias del sistema. Otras veces las causas de perturbación son externas, siendo las más comunes las perturbaciones atmosféricas y las elevaciones del potencial de tierra en condiciones de defecto.

Algunos tipos de distorsión en la red ocasionan pérdidas innecesarias, con el consiguiente empeoramiento del rendimiento de las instalaciones. Otros tipos de perturbaciones ocasionan problemas denominados de "compatibilidad electromagnética", es decir, problemas de mal funcionamiento o funcionamiento errático de algunos equipos cuando se alimentan de una red muy perturbada. Estos problemas, a pesar de no ser cuantificables en términos de rendimiento, ocasionan pérdidas importantes de eficacia en los sistemas de producción por fallas o paradas intempestivas.

El término "compatibilidad electromagnética" se asocia normalmente a perturbaciones de alta frecuencia en circuitos electrónicos, pero incluye también todo tipo de perturbaciones generadas y propagadas por la red de alimentación. En este artículo, nos abocaremos precisamente a estas últimas.

Es muy importante tener en cuenta que el primer paso para resolver un problema generado por perturbaciones es hacer un buen diagnóstico del problema. Es habitual que aparezcan diversos tipos de perturbaciones juntos y sus efectos mezclados, lo cual hace que a veces se atribuyan determinados efectos a determinado tipo de perturbación sin haber estudiado suficientemente el caso. Un mal diagnóstico lleva consigo que las medidas correctoras que se apliquen tampoco serán acertadas. Para realizar dicho diagnóstico de forma correcta, es importante conocer los posibles problemas producidos por los diversos tipos de perturbaciones, pero resulta fundamental disponer de instrumentos de medida que ayuden a detectar y a cuantificar el fenómeno.


clas5.gif (13057 bytes)Definiciones

Las definiciones que siguen han sido extraídas básicamente de las normas EN-50.160 y EN.61000-4-30. La primera establece los niveles de compatibilidad exigibles a la tensión de la red eléctrica. Se trata de una norma muy genérica, que se complementa con la segunda y otras varias de la serie EN-61000-xx, para concretar los estándares de calidad.

Uno de los detalles que faltan en la norma EN-50.160 es la forma de medir la tensión para el cómputo de determinadas perturbaciones. Por poner un ejemplo, al dar la tensión de red, no es lo mismo promediar 50 ciclos (1 s) que 500 ciclos (10 s). Cuantos más ciclos se promedian, menos apreciables resultan las perturbaciones. Por lo general, para el cómputo de las variaciones lentas se toman promedios de 10 segundos, pero en otros tipos de perturbaciones se hacen cómputos de tipo estadístico en base a promedios con tiempos inferiores o incluso con valores de medio ciclo (10 ms).

Calidad de Suministro: Características de la electricidad en un punto dado de la red de energía eléctrica evaluadas con relación a un conjunto de parámetros técnicos de referencia. Estos parámetros son: tensión, frecuencia, forma de onda, etc., y suelen tener valores declarados o nominales. Cualquier desviación con respecto a estos valores declarados se considera una falta de calidad de suministro. El tema de PQ (Power Quality) agrupa una serie de técnicas que van desde la medida, presentación a efectos de cuantificación de la calidad, hasta métodos de corrección de las perturbaciones.

Punto de Suministro o Punto de Conexión Común: Punto de enlace de una instalación de un cliente con la red eléctrica pública.

Tensión de Alimentación: Valor eficaz de la tensión presente en un instante dado en el punto de suministro y medido en un intervalo de tiempo dado.

Tensión Nominal de una Red: Tensión que caracteriza o identifica una red y a la cual se hace referencia para ciertas características de funcionamiento.

Baja Tensión: Tensión utilizada para el suministro eléctrico, cuyo valor eficaz nominal es de 1 kV como máximo en corriente alterna.

Media Tensión: Tensión utilizada para el suministro eléctrico, cuyo valor eficaz está comprendido entre 1 kV y 35 kV en corriente alterna.

Perturbación Conducida: Fenómeno electromagnético propagado a través de los conductores de las líneas de una red de distribución.


Perturbaciones no Periódicas y Periódicas

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Figura 1. Perturbaciones más frecuentes en la red eléctrica.

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Figura 2. Huecos e interrupciones cortas.

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Figura 3. Ejemplos de variación rápida de tensión y transitorios.

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Figura 4. Fluctuaciones de tensión.

Las normas de la serie EN-61000 entregan las siguientes definiciones para las Perturbaciones no Periódicas y las Perturbaciones Periódicas.

Perturbaciones no Periódicas:

Variación de tensión: Aumento o disminución de tensión, provocada normalmente por la variación de la carga total de la red de distribución o de una parte de esa red. Suele medirse en promedios de 10 segundos. En Chile, en distribución, se exige mantener la tensión dentro de un +/- 7,5% durante el 95% del tiempo.

Sobretensión temporal a frecuencia industrial (Swell): Sobretensión de una duración relativamente larga en un lugar dado. Las sobretensiones temporales son habitualmente debidas a maniobras o defectos (por ejemplo, reducción súbita de la carga, defectos monofásicos, no linealidades, etc.)

Hueco de la tensión de alimentación (Sag): Disminución de la tensión de la alimentación a un valor situado entre el 90% y el 10% de la tensión nominal, seguida del restablecimiento de la tensión después de un corto lapso de tiempo. Por convenio, un hueco de tensión dura entre 10 ms y 1 minuto (ver Figura 2).

Interrupción de alimentación: Condición en la que la tensión de las tres fases en los puntos de suministro es inferior al 1% de la tensión nominal.

Microcorte: Este término no aparece propiamente definido en la norma comentada, pero suele aplicarse como sinónimo de interrupción corta con duración de algunos milisegundos. Este tipo de perturbación aparece típicamente en los disparos de protecciones con reenganche automático.

Variación rápida de tensión: Cambio del valor eficaz de una tensión entre dos niveles consecutivos mantenidos durante intervalos de tiempo definidos, pero sin una cadencia de repetición especificada.

Sobretensión transitoria (Surge): Sobretensión oscilatoria, o no, de corta duración, generalmente fuertemente amortiguada y que dura como máximo algunos milisegundos.

Picos (Surges) y huecos (Notch) transitorios: No los define la norma señalada. Se trata de variaciones de tensión de corta duración (menos de 10 ms), por encima o por debajo del valor instantáneo de la tensión, con o sin oscilación, causadas por conexión-desconexión de cargas inductivas o capacitivas, o por descargas atmosféricas. Este tipo de perturbaciones, a veces denominadas "parásitos" o con mayor propiedad "EMI" ("Electromagnetic Interferences") sólo son medibles con osciloscopios o registradores que permitan ver la forma de onda. Su correcta cuantificación debe hacerse midiendo su espectro de amplitudes entre 10 kHz y 30 MHz con analizadores de espectro dedicados (ver Figura 3).


Perturbaciones Periódicas:

Fluctuación de tensión: Serie de variaciones de la tensión o variación cíclica de la envolvente de la tensión. La envolvente puede variar de forma aleatoria o de forma periódica siguiendo determinados perfiles de envolvente (ver Figura 4).

Parpadeo (Flicker): Impresión de inestabilidad de la sensación visual debida a un estímulo luminoso en el que la luminosidad o la distribución espectral fluctúan en el tiempo. Dicho parpadeo se debe en general a fluctuaciones de la tensión, y es perceptible para frecuencias entre 0,5 Hz y 25 Hz. La medida de flicker se realiza mediante un parámetro llamado perceptibilidad. Para tiempos cortos (10 minutos), el parámetro se llama Pst y para tiempos largos (2 horas), se llama Plt.

Tensión Armónica: Tensión sinusoidal cuya frecuencia es un múltiplo entero de la fundamental de la tensión de alimentación.

Tensión Interarmónica: Tensión sinusoidal cuya frecuencia se sitúa entre las frecuencias de los armónicos, es decir, cuya frecuencia no es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental.

Desequilibrio de Tensión: En un sistema trifásico, condición en la que los valores eficaces de tensión de las tres fases no son iguales o los ángulos entre fases consecutivas no son iguales.

Enero 2012
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