Perturbaciones Eléctricas y Variaciones de Tensión: Impacto y Soluciones para la Calidad de Energía

Estudio de Perturbaciones y Variaciones de Tensión en Sistemas Eléctricos

Las perturbaciones en el sistema eléctrico son variaciones, generalmente temporales, en la tensión que pueden causar una operación deficiente o fallas en el equipo. Aunque la variación de frecuencia puede ser un factor ocasional, especialmente cuando una carga es alimentada por un generador de emergencia o cuando ocurre un desequilibrio entre la carga industrial y la generación debido a la pérdida del suministro eléctrico, una de las manifestaciones más evidentes de una perturbación se produce al aparecer variaciones de tensión sobre la tensión ideal o declarada.

Tipos de Variaciones y Perturbaciones de Tensión

Las perturbaciones en la tensión pueden clasificarse en diversas categorías, cada una con características y causas específicas:

• Variaciones Continuas de Tensión (Efecto "Flicker")

  Consiste en la percepción de una variación en la luminosidad que una persona puede experimentar, debida a fluctuaciones de tensión en la red eléctrica. Su impacto depende de la amplitud, frecuencia y duración de las fluctuaciones de tensión que lo causan.

• Variaciones de Tensión por Cargas

  Suelen provocar fluctuaciones de tensión que siguen un patrón aparentemente aleatorio, a menudo asociadas a la operación de equipos con consumos variables.

• Huecos de Tensión de Corta Duración

  Se definen como una disminución brusca de la tensión, generalmente entre el 90% y el 1% de su valor nominal. El periodo de restablecimiento suele oscilar entre 10 ms y 1 minuto. La causa principal de estos huecos son los cortocircuitos en las líneas próximas al punto de consumo.

• Subtensión

  Si la tensión permanece constantemente por debajo de su valor nominal, puede ser indicativo de un fallo grave en algún dispositivo o de un problema de configuración en el suministro de la red eléctrica.

• Picos de Tensión

  Representan un aumento brusco de la tensión por encima del 110% de la tensión de referencia, con una duración análoga a la de los huecos de tensión.

• Sobretensión Transitoria

  Pueden ser de origen externo (debidas a fenómenos atmosféricos como rayos) o de origen interno (causadas por cualquier modificación brusca del régimen de corriente establecido en un circuito eléctrico, como la conmutación de cargas inductivas).

• Sobretensión Sostenida

  Se produce cuando las subidas de tensión se prolongan en el tiempo, indicando que el sistema suministra una capacidad de energía muy superior a la necesaria para la carga conectada.

Medidas de Mejora de la Calidad Eléctrica y Mitigación de Perturbaciones

Para garantizar un suministro eléctrico estable y de calidad, se implementan diversas soluciones técnicas:

Medidas ante Variaciones Lentas de Tensión

• Reguladores de Tensión: Dispositivos diseñados para reducir los márgenes de variación del valor eficaz de la tensión, manteniéndola dentro de límites aceptables.
• Autotransformadores: Utilizados para ajustar los niveles de tensión en puntos específicos de la red.
• Conjunto Motor-Generador: Permite alimentar a los receptores sensibles desde un generador que mantiene su tensión constante, aislando la carga de las fluctuaciones de la red principal.

Medidas ante Fluctuaciones de Tensión

• Reactancias Controladas: Se emplean para disminuir las variaciones de la potencia demandada, especialmente aquellas asociadas a cambios en su componente reactiva.
• Condensadores Controlados: Ayudan a compensar la potencia reactiva y estabilizar la tensión.
• Estabilizadores Magnéticos: Proporcionan una tensión de salida constante a pesar de las variaciones en la entrada.
• Arrancadores de Motores Suaves: Reducen los picos de corriente y las caídas de tensión durante el arranque de motores grandes.

Medidas ante Huecos de Tensión y Cortes Breves

• Inmunización de Contactores: Modificaciones en los contactores para que no se desactiven ante breves caídas de tensión.
• Condensador de Almacenamiento: Proporciona energía de respaldo durante periodos muy cortos.
• Conjunto Motor-Generador con Inercia: La energía cinética almacenada en el volante del motor-generador permite mantener la velocidad y, por ende, la tensión del sistema durante intervalos cortos de tiempo, superando huecos de tensión.

Medidas ante Impulsos de Tensión (Sobretensiones Transitorias)

• Supresores de Sobretensiones Transitorias (SPD): Dispositivos diseñados para desviar la energía de los impulsos de tensión a tierra, protegiendo los equipos. Incluyen:
  • Varistores: Componentes cuya resistencia varía con la tensión.
  • Diodos Zener: Utilizados para limitar la tensión a un nivel seguro.
  • Descargadores de Gas: Dispositivos que se activan ante una sobretensión, creando un camino de baja impedancia para la corriente.