La generación de electricidad consiste en la transformación de alguna clase de energía primaria (química, cinética, térmica, lumínica, nuclear, solar, entre otras) en energía eléctrica. Se entienden como centrales de generación cuando el voltaje generado es de 13 kilovolts (kV) en adelante.
Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables. Se conocen como no renovables el carbón, el petróleo, el gas natural y la energía nuclear, mientras que entre las renovables se cuentan la hidráulica, la solar, la eólica o la mareomotriz, entre otras. En cada una de ellas, no obstante, se presentan diversos problemas de causa natural.
Dificultades en la distribución de la energía
Se habla de distribución de energía cuando el voltaje es reducido en un punto posterior del que se generó, tras haber ocurrido las siguientes etapas: generación (0.48-24 kV); transformación elevación (115-400 kV); transmisión, transformación reducción (69-115 kV); distribución primaria (4.16-34.5 kV) y distribución secundaria (480, 220-127 V). En cada una de estas etapas se presenta:
- Falta de suministro por periodos prolongados. Causa: reparación o mantenimiento de la compañía eléctrica, caída de cables, fusibles o disyuntores activados por cortocircuito
- Falta de suministro en periodo breve. Causas: maniobras de transferencia en centrales de distribución de energía
- Baja tensión suministrada en forma permanente. Causas: caída de líneas de distribución sobrecargadas de forma continua o baja capacidad de suministro de la compañía
- Baja tensión suministrada en forma intermitente. Causas: conexión de cargas de alto consumo transitorio que producen baja tensión momentánea
- Alta tensión suministrada de forma permanente. Causa: inadecuada elección de los pasos de un transformador o cargas desequilibradas que modifican la corriente en el neutro
- Alta tensión suministrada de forma intermitente. Causas: desconexión de cargas importantes, así como conductor de neutro dañado
- Sobretensiones de corta duración. Causas: descargas atmosféricas en la línea, el encendido o apagado de cargas con motores
- Largas líneas de conducción presentan inductancia y capacitancia. La inductancia y la capacitancia son alternancias de tensión cuando varía la corriente. La estabilización se consigue con reguladores de inducción y motores síncronos. La relación entre estas dos cantidades se conoce como factor de potencia
- Resistividad. Es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente, dependiendo de su diámetro o área de sección transversal, el material con el que está fabricado, su longitud y los cambios de temperatura que sufre
Inconvenientes al utilizar energía eléctrica
Más de 85 por ciento de las perturbaciones que se encuentran en la distribución de energía son por caídas de tensión; el resto de los problemas son eventos transitorios o impulsos, distorsiones armónicas, variaciones o deformaciones de frecuencia, picos de tensión y ruido en la línea. Esta contaminación en la alimentación degrada el funcionamiento del sistema, dando lugar a fallas prematuras, costosas reparaciones y tiempos muertos.
- Caídas de tensión. Incrementos o decrementos de voltaje; duran desde milisegundos hasta minutos. Causas: equipo grande que se reinicia o se apaga, arranque de motores eléctricos, tormentas, cortocircuitos, circuito eléctrico de tamaño más pequeño que lo recomendado. Efectos: pérdida de memoria o errores de información, encendido y apagado de indicadores, la pantalla se puede apagar por un momento, el equipo se apaga o se reinicia
- Apagones. Cortes de energía que duran desde milisegundos hasta minutos. Causas: operaciones de interrupción que intentan aislar un problema eléctrico y mantener el suministro en un área; falla en el suministro eléctrico, por fallas en equipo, clima, animales o errores humanos. Efectos: el equipo se reinicia, puede haber pérdida de datos, el disco duro se daña, el sistema se apaga, daños en equipo electrónico
- Impulsos o transitorios. Cambios repentinos en la tensión de varios cientos o miles de volts. Causas: operaciones de interrupción, encendido o apagado de equipo o maquinaria, descargas estáticas, relámpagos. Efectos: errores en el procesamiento, pérdida de información
- Distorsión armónica. Alteración de la onda debido a la presencia de cargas no lineales en el suministro de energía. Causas: cargas no lineales. Efectos: sobrecalentamiento de motores, transformadores y cableado
- Picos de voltaje. Aumentos repentinos por encima del 110 por ciento de la tensión nominal. Causas: descargas atmosféricas y arranque de grandes motores eléctricos. Efectos: pérdida de datos y daños eléctricos en los servicios electrónicos
- Variaciones de frecuencia. Degradación de la onda senoidal como resultado de la operación de los equipos de trabajo, equipos de distribución y de la instalación eléctrica. Causas: frecuencias inestables provenientes del suministro eléctrico, mala operación de plantas de emergencia. Efectos: pérdida del disco duro en equipos de cómputo, el teclado se traba, fallas en programación, corrupción de datos
- Ruido. Inesperada señal eléctrica de alta frecuencia que proviene de otro equipo. Causas: interferencia electromagnética de aparatos electromagnéticos, microondas y radar de transmisiones, transmisiones de radio y televisión, aires acondicionados, impresoras láser, licuadoras, taladros, cables sueltos o tierra inapropiada. Efectos: perturbaciones en equipo electrónico delicado, pero usualmente no es destructivo
- Muescas. Perturbaciones de polaridad opuesta a la forma de onda. Causas: operaciones de interrupción, encendido o apagado de equipo o maquinaria, descargas estáticas, relámpagos. Efectos: errores en el procesamiento de datos, pérdida de información, tableros de circuitos quemados
Soluciones
Estas fluctuaciones traen como consecuencia un futuro incierto y peligroso tanto para los usuarios como para la compañía suministradora. Para evitar los problemas relacionados, se proponen las siguientes soluciones a fin de disminuir cortes de suministro eléctrico:
- Incorporación de una planta de emergencia, cuya capacidad cubra la carga demandada durante el lap mareomotriz, es necesario para que el suministro de energía regrese
- Utilización de un regulador de picos de voltaje en los equipos más sofisticados
- Realizar mantenimiento preventivo a aquellos equipos con cierta cantidad de vida, mantenimiento correctivo a aquellos equipos que lo requieran y sustitución de equipos por tecnología actualizada
- Realizar un correcto balanceo de cargas en el sistema eléctrico
- Realizar nuevamente la ingeniería del sistema eléctrico, actualizando y sustituyendo los elementos que conlleva
- Reemplazar o actualizar equipos que tengan un alto tiempo de vida por tecnología actual, cuya eficiencia sea mayor
- Mejorar las condiciones del sistema de tierras en el circuito eléctrico
- Incorporación de paneles solares
- Implementar un sistema de energía ininterrumpida (UPS, por sus siglas en inglés), que se encargue de proporcionar alimentación eléctrica continua y de calidad en todo momento, de preferencia con tecnología rotativa que es resistente a las sobrecargas y perturbaciones eléctricas
Para solucionar varios de estos problemas, en México se distribuye un UPS rotativo ensamblado a mano, con tecnología alemana, capaz de reducir los costos de energía relacionados con el factor de potencia y con la sustitución de componentes en su instalación. El equipo ofrece diversas ventajas para mejorar la calidad de la energía y mantener el suministro constante:
- Soporta altas cargas y minimiza las pérdidas
- Reduce la cantidad de fallos y protege la instalación contra futuros cambios en el perfil de la carga
- Funciona de manera independiente en todas las circunstancias: apagones parciales, interferencias de baja frecuencia, caídas breves de tensión, sobretensiones pasajeras y sobrecargas
- Mejora de la calidad de la alimentación, compensando la baja tensión de entrada
- Protege contra apagones parciales (-30 %) sin utilizar la energía almacenada
- Admite 100 % de cargas no lineales
- La frecuencia de salida permanece estable
- Aislamiento bidireccional de los armónicos entre la carga y el suministro
Con información de Grupo Hosto
