Desde hace algunos años se está tomando conciencia sobre “La Calidad de Energía Eléctrica”. El consumo de energía eléctrica crece continuamente debido al desarrollo de nuevas tecnologías que están transformando la sociedad.

En general, el desarrollo tecnológico va ligado a la utilización de la energía eléctrica, y esto aumenta continuamente la productividad. La consecuencia necesaria es que cada vez es más alto el porcentaje de uso del consumo de energía eléctrica.

Dentro del concepto de calidad de energía, la alteración en la “forma de la onda” tiene lugar en los propios procesos de producción, transporte y distribución. También, en la utilización de determinados receptores que generan perturbaciones.

Actualmente las empresas de generación y distribución de energía eléctrica, realizan un análisis, donde se considera:

– Aumentar la capacidad de generación y distribución de energía eléctrica, para responder a la demanda creciente. esto es necesario porque los sistemas de generación y distribución están funcionando cerca del límite de su capacidad máxima. Se debe asegurar la calidad de la energía eléctrica suministrada, con la finalidad de garantizar el correcto funcionamiento de los equipos conectados a las redes de distribución.

– El estándar norma IEC 61000-4-30 define el término “Calidad de energía eléctrica” como las características de la electricidad en un punto dado de la red eléctrica, evaluadas con relación a un conjunto de parámetros técnicos de referencia.

– El estándar IEEE 1159/1995 define el término “Calidad de energía eléctrica” como la gran variedad de fenómenos electromagnéticos que caracterizan la tensión y la corriente en un instante dado y en un punto determinado de la red eléctrica.

En general, la calidad del suministro de energía eléctrica se puede considerar como la combinación de la disponibilidad del suministro de energía eléctrica, junto con la calidad de la tensión y la corriente suministradas.

Por otro lado, podemos definir la falta de calidad de energía como la desviación de esas magnitudes de su forma ideal. En otras palabras, la falta de calidad de energía es cualquier desviación como una perturbación o como una pérdida de calidad.

Análisis de Perturbaciones Armónicas

En los últimos años, el gran crecimiento de dispositivos electrónicos, destinados a equipar nuestras instalaciones, ha dado lugar a un cambio de los tipos de cargas conectadas al sistema de distribución eléctrico.

Estos dispositivos, están equipados con una electrónica que consigue proporcionarnos un mayor rendimiento de las tareas y procesos productivos. Ejemplos de estos dispositivos son: ordenadores personales, variadores de velocidad, aire acondicionado, ascensores, etc.

Estos dispositivos están equipados con rectificadores, moduladores, etc., que distorsionan la forma de onda de la corriente para su correcto funcionamiento.

Todos estos dispositivos y equipos han contribuido a mejorar la calidad de vida, pero, por el contrario existe una mayor contaminación del sistema eléctrico.

Los armónicos pueden perturbar el correcto funcionamiento de diferentes máquinas y equipos eléctricos. Estas perturbaciones se traducen en gastos que difícilmente se puede valorar, pero generan pérdidas de rendimiento. Estos gastos se puede diferenciar en:

– Indicadores esenciales de una distorsión armónica.

– Costes técnicos.

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Indicadores esenciales de una distorsión armónica

La existencia de indicadores permite cuantificar y evaluar la distorsión armónica de las ondas de tensión y de corriente que son:

– Factor de potencia.

– Factor de cresta.

– Potencia de distorsión.

– Espectro de frecuencia.

– Tasa de distorsión armónica

Costes técnicos

Los costes técnicos son todos aquellos que provocan una pérdida de rendimiento en nuestra instalación. Por ejemplo:

– Caídas de tensión.

– Descalibraciones de los transformadores.

– Pérdida de capacidad en líneas de distribución de energía.

– Pérdidas por efecto Joule en líneas y máquinas.

– Pérdidas magnéticas en máquinas eléctricas.

–  Sobrecarga de transformadores.

– Sobrecarga de conductores.

Normalmente, todos los costes técnicos derivan en costes económicos. Por ese motivo, se estudia y se busca la opción más ventajosa.

El factor de potencia (Norma IEEE 1459-2010)

El factor de potencia se define como la relación entre la potencia activa (kW) usada en un sistema y la potencia aparente (kVA) que se obtiene de las líneas de alimentación. Fp =𝑃𝑆

Todos los equipos electromecánicos que están constituidos por devanados o bobinas, como motores y transformadores, necesitan corriente reactiva para establecer campos magnéticos necesarios para su operación.

La corriente reactiva produce un desfase entre la onda de tensión y la onda de corriente, si no existiera la corriente reactiva la tensión y la corriente estarían en fase y el factor de potencia seria la unidad.

El desfase entre las ondas de tensión y corriente, producido por la corriente reactiva se anula con el uso de condensadores de potencia. Esto hace que el funcionamiento del sistema sea más eficaz. Por lo tanto, requiere menos corriente y este efecto se denomina compensación.

Triangulo de potencia

En la técnica de la energía eléctrica se utiliza el factor de potencia para expresar un desfase que sería negativo cuando la carga sea inductiva, o positivo cuando la carga es capacitiva.Triangulo de potencia para la evaluación de la calidad de energía

El factor de potencia es una medida de la eficiencia o rendimiento eléctrico de un receptor o sistema eléctrico

La Potencia eléctrica total, también llamada Potencia Aparente, utilizada en un sistema eléctrico por una instalación industrial o comercial de corriente alterna se mide en Voltio Amperios (VA) o Kilovoltio amperios (KVA).

La Potencia eléctrica total tiene dos componentes:

Potencia Activa: que produce trabajo y se mide en vatios o KW, por ser la que produce realmente trabajo también se llama potencia productiva o útil.

Potencia Reactiva: Esta potencia es la utilizada para genera los campos magnéticos requeridos por los aparatos eléctricos que tiene alguna parte inductiva (bobinas), como los motores de corriente alterna, transformadores. Se mide en VAR (Voltio Amperios reactivos o (KVAR).

Un receptor en corriente alterna tiene tres potencias diferentes, pero relacionadas entre sí. La potencia aparente o total es la suma vectorial de la potencia activa y la reactiva.

Se suelen representar mediante el llamado triángulo de potencias. Para el factor de potencia los valores están comprendidos desde 0 hasta 1.

factor de potencia

La norma IEC 61000-4-30

La norma IEC 61000-4-30 define los procedimientos de medida de cada uno de los parámetros eléctricos en base a los cuales se determina la calidad del suministro eléctrico. Se busca obtener resultados fiables, repetibles y comparables.

Además define con claridad la precisión, el ancho de banda y el conjunto de parámetros mínimos. La finalidad es eliminar las conjeturas a la hora de seleccionar con precisión un instrumento para el análisis de la calidad eléctrica.

Los parámetros que se incluyen son los siguientes:

  • Frecuencia la tensión de alimentación.
  • Magnitud de la tensión de alimentación.
  • Flicker (parpadeo de tensión).
  • Armónicos e interarmónicos.
  • Fluctuaciones de la tensión de alimentación.
  • Interrupciones en la tensión de alimentación
  • Desequilibrios en la tensión de alimentación.
  • Transmisión de señales a través de la alimentación.
  • Cambios rápidos en la tensión de alimentación.

Un equipo se clasifica como Clase A cuando cumple con la totalidad de la norma. Si hubiera algún punto que no lo cumple, o lo cumple bajo otros criterios, entonces se clasifica como Clase B.

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