¿Qué es la calidad energética y qué la afecta?

Decimos que se tiene una buena calidad de energía cuando la tensión o el voltaje y la frecuencia son constantes y se forma un onda sinusoidal, como lo observamos en la imagen:

La realidad es que, en un sistema eléctrico, la participación de diferentes cargas y equipos conectados afectan la calidad de la energía, haciendo que tengamos variaciones en la misma. Algunas de las afectaciones con las que nos podemos encontrar son: Bajo factor de potencia, transitorios, flickers, armónicos, desbalance y caídas de tensiones. Cada una tiene sus particularidades y fuentes de origen distintas. Repasemos cada una de ellas brevemente:

Desbalance de fase

Se produce cuando por las tres fases de un sistema trifásico no circulan las mismas corrientes. Este tipo de desequilibrio provoca: sobrecalentamiento en los receptores, los cables de alimentación y las protecciones que incluso podrían llegar a disparar circulación de corriente por el conductor neutro.

Transitorios

Involucran un incremento repentino de gran magnitud en el nivel de voltaje, pero de muy poca duración (nanosegundos, microsegundos).

Flickers

Es un caso particular de una variación rápida de tensión, donde esta se presenta en forma repetitiva y permanente. Su magnitud oscila entre un 90% y un 10% del voltaje nominal. En ocasiones se identifica como un fenómeno visual que se presenta en luminarios que no poseen una regulación de voltaje adecuada y que están alimentados por una fuente común que a su vez alimenta otros tipos de carga, que demandan potencia en forma variable y periódica.

Caídas de tensión y sobretensiones

Una caída de tensión es una reducción de corta duración en el voltaje eficaz que puede ser causada por un corto circuito, sobrecarga o arranque de motores eléctricos. El voltaje eficaz disminuye entre 10 y 90 por ciento del voltaje nominal durante medio ciclo a un minuto.

Por el contrario, una sobretensión es una subida del valor eficaz del voltaje, durante medio ciclo a un minuto.

Factor de potencia

Es la relación entre la potencia activa P, y la potencia aparente S, dándonos una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa.

Armónicos

Los armónicos son voltajes o corrientes sinusoidales con frecuencia en múltiplos enteros de la frecuencia nominal del sistema (denominada frecuencia fundamental, usualmente de entre 50 Hz o 60 Hz).

¿Cómo asegurar la calidad energética?

Ahora que conocemos las afectaciones que pueden existir en la calidad de la energía, te estarás preguntando: ¿Qué daños pueden ocasionar? ¿Cómo puedo saber si tengo este tipo de problemas en mi sistema eléctrico? ¿Puedo saber de antemano que se presentarán este tipo de problemas? ¿qué debo hacer para solventarlos?

Nos enfocaremos en 2 de los fenómenos eléctricos anteriormente mencionados para responder estas preguntas: el factor de potencia y los armónicos. En cuanto a las afectaciones que podemos tener en un sistema eléctrico si tenemos este tipo de problemas, algunas pueden ser:

Calentamiento en conductores
Puntos calientes
Calentamiento en embobinado de los transformadores y motores
Pérdidas por calor
Penalizaciones por bajo factor de potencia
Disparos no anticipados de interruptores
Afectaciones a tarjetas electrónicas
Reducción de la vida útil de los equipos
Resonancia en el sistema eléctrico

¿Cómo saber si mi instalación sufre estas afectaciones?

Para saber si tenemos este tipo de problemas en una instalación, debemos realizar mediciones eléctricas de calidad de la energía, en uno o varios puntos del sistema. Estos pueden ser la acometida principal y/o en el secundario de los TR, o cargas críticas, para determinar qué tipo de afectaciones se tienen y en qué magnitud. En ocasiones se implementan sistemas de medición para monitorear los parámetros eléctricos de manera que podemos ver que tan crítico o saludable está nuestro sistema.

En dado caso que estemos diseñando un sistema eléctrico nuevo, podemos determinar si tendremos bajo factor de potencia y armónicos dependiendo del tipo de carga que se vaya a instalar. Por ejemplo, todas aquellas cargas que utilicen un campo magnético para generar una potencia de trabajo, como los motores de inducción, hacen que tengamos un bajo factor de potencia. Las cargas no lineales, como lo son los UPS, rectificadores, VFD, entre otros, originan corrientes armónicas.

¿Cómo puedo mejorar la calidad energética de mi instalación?

Si queremos realizar las mejoras pertinentes en el sistema, debemos implementar equipos que nos ayuden a subir el factor de potencia y a eliminar armónicos. Podemos utilizar bancos de capacitores para inyectar reactivos y filtros activos al sistema, para eliminar los armónicos.

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