Flicker, distorsión de onda y microcortes en sistemas eléctricos

Resumen

El documento describe tres perturbaciones de la calidad de la energía eléctrica: el flicker (parpadeo de la iluminación), la distorsión de la forma de onda (continua, armónica e interarmónicos) y los microcortes. Explica sus causas, sus efectos sobre equipos y bancos de condensadores, y las técnicas de prevención y compensación habituales en redes industriales.

Puntos clave

El flicker es la fluctuación de tensión que produce parpadeo; se cuantifica con Pst (molestia de corta duración) y Plt (molestia de larga duración).
Causas del flicker: arranque de motores, hornos de arco, máquinas de soldar, regulación con tiristores y maniobras de baterías de condensadores.
Para reducir el flicker se disminuye la impedancia en el punto de conexión común, se usan lámparas inmunes y se aplican compensadores estáticos o condensadores en serie.
La distorsión armónica son múltiplos de 50 Hz generados por cargas no lineales, y su efecto es mayor cuanto mayor es la impedancia de cortocircuito.
Los microcortes se producen en puentes diodo-tiristor por cortocircuitos entre fases durante la conmutación, y se mitigan con inductancias por fase o transformadores auxiliares.
Los armónicos pueden sobrecargar bancos de condensadores y calentar transformadores, líneas y motores; se combaten con filtros de rechazo o de absorción.

Ponte a prueba

Flicker, Distorsión de Onda y Microcortes en Sistemas Eléctricos

Flicker

Definición: (Vred-V)/V=Zred/Zp = P/Scc

Causas del Flicker

Conexiones y desconexiones de cargas importantes.
Arranque de motores.
Maniobra de baterías de condensadores.
Variación fluctuante de consumos:
- Hornos de arco.
- Máquinas de soldar.
- Motores con carga variable.
- Regulación de potencia con tiristores (cuando se hace regulación sincopada).
- Mal funcionamiento de bombillas.

Efectos del Flicker

Pst: Cuantifica la molestia de corta duración.
Plt: Molestia de larga duración.

Prevención del Flicker

Elegir lámparas inmunes.
Disminuir perturbaciones (ciclo de trabajo, menos sobrecorriente de arranque, volante de inercia para motores con carga variable).
Reducir fluctuaciones de tensión:
- Menos impedancia en el punto de conexión común (aumentar PCC, disminuyendo Z del transformador, alejando carga perturbadora, poniendo transformador solo para iluminación).
Condensador en serie (+ produce energía reactiva, - hay que protegerlo de cortocircuitos).
En hornos de arco, inductancia en serie (+estabiliza el horno, -consumo reactivo).
Inductancia shunt saturada (-cara y consumo reactivo).
Reactancia de desacoplo (- exige configuración apropiada de red).
Compensador estático: Puede generar reactiva variable para mantener constante la consumida por la perturbación.

Distorsión de la Forma de Onda

Distorsión Continua

Causa: Rectificadores de media onda. Saturan transformadores.

Distorsión Armónica

Múltiplo de 50 Hz.
Causas: Cargas no lineales. Más importante el armónico si hay más impedancia de cortocircuito.

Interarmónicos

Los producidos en alta y media tensión se propagan a baja tensión.
Causas: Cicloconvertidores, máquinas de inducción, máquinas de soldar por arco, hornos de arco, control por tren de ondas.
Solución: Compensación dinámica de reactiva.

Microcortes

En puente diodo-tiristor. Cortocircuito entre dos fases al conmutar.
Efectos: Picos de corriente en bancos de condensadores cercanos. Mal funcionamiento de equipos electrónicos.
Solución: Puente de tiristores incorpora L por fase. Alimentar cargas o puente con transformador auxiliar.

Armónicos de Corriente (I)

FP (Factor de Potencia): I1*COS(ángulo entre V e I1)/sqrt(I1^2+I2^2+I3^2…)
FF (Factor de Forma): I1/I
FD (Factor de Distorsión): COS(ángulo entre V e I)
Mejor FD: Baterías de condensadores.
Mejor FF: Atenuar armónicos.

Efectos de los Armónicos

Sobrecarga de bancos de condensadores.
Para evitarlo: Filtro de rechazo, filtro de absorción.
Calentamiento de equipos: transformadores, líneas de distribución, motores.

Tercer Armónico

Causas: Lámparas de gas. Transformadores: la corriente de magnetización tiene armónicos. Convertidores estáticos: ondas eléctricas y perturbaciones eléctricas. Puentes de diodos, rectificadores trifásicos, troceadores de AC, cicloconvertidores.

Preguntas frecuentes

¿Qué causa el flicker en una instalación eléctrica?

El flicker lo producen fluctuaciones de tensión provocadas por conexiones y desconexiones de cargas importantes, arranque de motores, maniobra de baterías de condensadores y consumos variables como hornos de arco o máquinas de soldar.

¿Cómo se puede prevenir el flicker?

Se recomienda elegir lámparas inmunes, disminuir las perturbaciones (menor sobrecorriente de arranque, volante de inercia en motores con carga variable) y reducir la impedancia en el punto de conexión común, alejando la carga perturbadora o usando un transformador solo para iluminación.

¿Qué son los interarmónicos?

Son componentes de frecuencia no múltiplo de 50 Hz que se producen en alta y media tensión y se propagan a baja tensión, con causas como cicloconvertidores, máquinas de inducción y hornos de arco; su solución indicada es la compensación dinámica de reactiva.