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Uso Racional de la Energía Eléctrica
Artículo gentileza de CLAS Ingeniería Eléctrica. • www.clas-sa.com

La electricidad es una de las formas de energía de mayor consumo, de tal forma que su costo grava sobre todos y cada uno de los sectores de la economía. A partir de este hecho, es fácil deducir que cualquier acción que tienda a un uso más racional de dicha energía, tendrá repercusiones importantes sobre la economía de todos y cada uno de los sectores implicados.

Figura 1. Costo total del suministro de energía eléctrica.

Qué debe entenderse por el uso racional de la energía eléctrica? A grandes rasgos, quiere decir obtener el máximo rendimiento de la energía consumida y de las instalaciones necesarias para su generación, transporte y utilización, garantizando un funcionamiento sin interferencias de todos los receptores conectados a la red de distribución.

La Figura 1 muestra esquemáticamente los factores que contribuyen al costo total del suministro de energía y deja entrever cuáles son los conceptos sobre los que habrá que actuar para conseguir un uso racional.


Acciones básicas para el uso racional de la energía eléctrica


La optimización del suministro de energía eléctrica requiere varias acciones y distintas fases de ejecución, que se resumen en la Figura 2.

Figura 2. Fases de optimización del consumo de energía eléctrica.

En primer lugar, se requiere la cuantificación del sistema a optimizar; es decir, hay una primera fase de medida de los distintos parámetros eléctricos. Cualquier acción que tienda a optimizar el consumo, debe partir de un conocimiento a fondo del perfil de cargas y del factor de utilización de las instalaciones. Generalmente, esta primera fase se realiza con analizadores portátiles de red, capaces de medir y registrar distintos parámetros eléctricos y tipos de perturbaciones o defectos de calidad.

Luego, en base a los resultados de la medida, deberá hacerse una planificación de consumos y, en caso necesario, aplicarse una serie de medidas correctoras, que, en general, tienden a compensar las energías fluctuantes y evitan los problemas de compatibilidad.

Finalmente, debe poderse controlar de forma automática que la planificación de consumos se cumple y actuar sobre el sistema para optimizarla si fuese necesario. Esto requiere, una vez más, equipos de medida y registro de las variables eléctricas y controladores programables, que puedan conectar o conmutar circuitos para optimizar el consumo. En este caso, los instrumentos requeridos no son portátiles, sino de tipo panel, y el registro de datos se hace mediante una conexión de dichos instrumentos en red. El supervisor de la red suele ser un computador dotado con un programa SCADA.

En cuanto a los equipos de compensación, éstos tienen como misión la mejora del factor de potencia, que definiremos en el sentido más general, dado por la siguiente relación:

Potencia Util
FP = -----------------------
Potencia Transportada

Obsérvese que esta definición es más amplia que la clásica definición electrotécnica que equiparaba el factor de potencia al costo de una instalación. Dentro de la potencia transportada, incluiremos cualquier tipo de energía fluctuante (aquélla que se transporta y no se utiliza). Concretamente, sus tipos más frecuentes en una instalación eléctrica son la energía reactiva y la debida a la distorsión armónica. La compensación de éstas permitirá mejorar el rendimiento y hacer un uso más racional de los medios de generación y transporte. Además, estos equipos pueden cumplir una función de filtrado de determinadas perturbaciones, sobre todo de armónicos y de algunos transitorios de conmutación producidos por los convertidores de potencia, contribuyendo así a una mejora de la calidad del sistema de distribución.


Concepto de Calidad de Suministro


Uno de los aspectos que preocupa a muchos usuarios y a las propias compañías suministradoras, es el concepto de “calidad de suministro de energía eléctrica”, siendo el término “calidad” entendido de muy distintas maneras por los propios actores.

Los problemas de “no calidad” son un factor más dentro del costo de la energía eléctrica y, como tales, deben ser considerados dentro del concepto de uso racional de la energía que hemos tratado. Es frecuente cuantificar el ahorro obtenido con una mejora del factor de potencia o un cambio de tarifa, pero olvidamos en ocasiones imputar como factor de costo el derivado de una interrupción de servicio, o el ocasionado por un disparo intempestivo de algunas protecciones.

Para juzgar sobre dicha calidad, debemos definir previamente un modelo “ideal” de red. En el caso de las redes industriales trifásicas con neutro, éste consistiría en tres fuentes de tensión alterna, perfectamente senoidal, sin impedancia interna, perfectamente iguales y desfasadas 120º entre sí. Las principales desviaciones de este modelo pueden clasificarse en tres grandes grupos, según afecten: a la frecuencia, a la amplitud o a la simetría del sistema trifásico. La Figura 4 muestra una clasificación de dichas desviaciones.

Puede parecer que algunas de las soluciones comentadas contribuyen sólo a una reducción de la tarifa y que no aportan un verdadero ahorro de energía. En lo que se refiere a reducción de pérdidas, es evidente que esto no es así y que se obtiene un verdadero ahorro. En otros aspectos (como las penalizaciones por consumo de reactiva, demanda máxima, períodos de punta y estacionalidad), es evidente que el principal beneficio para el usuario es la reducción de tarifa.

De igual modo, no debemos olvidar los problemas de compatibilidad. Si bien es cierto que el filtrado de armónicos y otras perturbaciones no repercuten en una disminución de la tarifa, sí contribuyen a eliminar una serie de problemas derivados de la distorsión, que tienen un elevado costo en interrupciones, mantenimiento, degradación prematura de componentes y baja utilización de los medios de transporte.

Figura 3. Factores que influyen sobre el costo y el ahorro de la energía eléctrica.

Figura 4. Clasificación de las principales no idealidades de la red.

Diciembre 2012
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Comentarios acerca de este artículo
walter electromecanica srl (18/12/2012)
es un excelente informe, felicitaciones..
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