Calidad De Energia

CALIDAD DE LA ENERGIA

La calidad de la energía se entiende cuando la energía eléctrica es suministrada a los equipos y dispositivos con las características y condiciones adecuadas que les permita mantener su continuidad sin que se afecte su desempeño ni provoque fallas a sus componentes.

Cuatro parámetros pueden servir como referencia para clasificar los disturbios de acuerdo a su impacto en la calidad de la energía:

• Variaciones de frecuencia que raramente ocurren en sistemas alimentados por las compañías suministradoras, siendo más común que se encuentren en sistemas aislados de motor-generador en los que las variaciones de carga provocan variaciones de frecuencia.

• Variaciones de amplitud pueden ocurrir en diferentes formas y rangos de duración que van desde transitorios de muy corta duración hasta condiciones de estado estable.

• Variaciones en la forma de onda de voltaje o corriente producidas por cargas no lineales, denominada distorsión armónica, siendo una condición de estado estable.

• Desbalanceo entre las fases de un sistema polifásico causado principalmente por la operación de cargas monofásicas desiguales que afectan principalmente a máquinas rotatorias y circuitos rectificadores trifásicos.

PROBLEMA DE CALIDAD DE ENERGIA

Podemos decir que existe un problema de calidad de la energía eléctrica cuando ocurre cualquier desviación de la tensión, la corriente o la frecuencia que provoque la mala operación de los equipos de uso final y deteriore la economía o el bienestar de los usuarios; asimismo cuando ocurre alguna interrupción del flujo de energía eléctrica.

Los efectos asociados a problemas de calidad de la energía son:

 Incremento en las pérdidas de energía.

 Daños a la producción, a la economía y la competitividad empresarial

 Incremento del costo, deterioro de la confiabilidad, de la disponibilidad y del confort.

IMPORTANCIA ACTUAL

Actualmente, el estudio de la calidad de la energía eléctrica ha adquirido mucha importancia y tal vez la razón más importante es la búsqueda del aumento de productividad y competitividad de las empresas. Asimismo porque existe una interrelación entre calidad de la energía eléctrica, la eficiencia y la productividad.

Para aumentar la competitividad las empresas requieren optimizar su proceso productivo mediante:

 Usando equipos de alta eficiencia como motores eléctricos, bombas, etc.

 Automatizando sus procesos mediante dispositivos electrónicos y de computación (micro controlador, computadores, PLC, etc.).

 Reduciendo los costos vinculados con la continuidad del servicio y la calidad de la energía.

 Reduciendo las pérdidas de energía.

 Evitando los costos por sobredimensionamiento y tarifas.

 Evitando el envejecimiento prematuro de los equipos.

La proliferación de equipos de control y automatización han aumentado los problemas de confiabilidad en la producción. Pues los equipos electrónicos son una fuente de perturbaciones para la calidad de la energía eléctrica pues distorsionan las ondas de tensión y corriente. Por otro lado los equipos de control y automatización son muy sensibles a distorsión o magnitud de la onda de tensión por lo que una variación en la calidad de la energía eléctrica puede ocasionar fallas que paralicen la producción ocasionando tiempo perdido y costos de producción inesperados.

Entonces hay que convivir con el problema y encontrarle soluciones cada vez más óptimas, para lo cual el estudio de los fenómenos de la calidad de la energía es indispensable.

CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS DE TENSIÓN Y CORRIENTE

Las ondas de tensión y corriente están definidas por las siguientes características principales:

Número de Fases. La fase indica la situación instantánea en el ciclo, de una magnitud que varía cíclicamente.

Amplitud de la onda: la amplitud de una onda es el valor máximo, tanto positivo como negativo, que puede llegar a adquirir la onda sinusoide.

 El valor máximo positivo que toma la amplitud de una onda sinusoidal recibe el nombre de "pico o cresta".

 El valor máximo negativo, "vientre o valle".

 El punto donde el valor de la onda se anula al pasar del valor positivo al negativo, o viceversa, se conoce como “nodo”, “cero” o “punto de equilibrio”.

Frecuencia de la onda: La frecuencia (f) del movimiento ondulatorio se define como el número de oscilaciones completas o ciclos por segundo (f=1/T).

Forma de la onda.

FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS

Si tan sólo ayer se prestaba atención a un grupo relativamente limitado de fenómenos, hoy es necesario tomar en consideración un conjunto más amplio de indicadores de calidad, debido a sus efectos sobre el confort, la confiabilidad, el costo, el consumo, la demanda y el diseño de los sistemas de suministro eléctrico.

Paradójicamente, hay más problemas y son escasas o no existen personas preparadas o dedicadas a enfrentarlos.

Según la Norma IEEE Estándar 1159 de 1995 los fenómenos electromagnéticos pueden ser de tres tipos:

 Variaciones en el valor RMS de la tensión o la corriente.

 Perturbaciones de carácter transitorio.

 Deformaciones en la forma de onda.

La Tabla 1 muestra un resumen de las características típicas de los fenómenos electromagnéticos.

Tabla 1. Clasificación y Características Típicas de los Fenómenos

Electromagnéticos

CATEGORÍAS

CONTENIDO ESPECTRAL

DURACIÓN MAGNITUD DE

VOLTAJE

TRANSIENTES

IMPULSIVOS

Nanosegundos 5 ns rise < 50 ns

Microsegundos 1 µs rise 50 ns - 1 ms

Milisegundos 0.1 ms rise > 1 ms

OSCILATORIOS

Baja Frecuencia < 5 kHz 0.3 - 50 ms 0 - 4 pu

Media Frecuencia 5 - 500 kHz 20 µs 0 - 8 pu

Alta Frecuencia 0.5 - 5 MHz 5 µs 0 - 4 pu

VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN

INSTANTÁNEAS

Sag ( Valles) 0.5 - 30 cycles 0.1 - 0.9 pu

Swell

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