Problemas de tensión en redes eléctricas ¿Qué son y cómo solucionarlos?

En la actualidad, no es posible dar por sentado que la energía suministrada por las compañías de servicios locales será siempre continua. El creciente uso de microprocesadores en electrodomésticos, equipos de oficina y controles de procesos nos ha hecho más conscientes acerca de la calidad de la energía y la imprevisibilidad de su suministro

Por Redacción, con información de ABB

El sector eléctrico de los países desarrollados no está exento de presentar caídas de tensión en sus redes eléctricas. Si bien las empresas proveedoras de electricidad hacen su mejor esfuerzo para suministrar energía confiable y de alta calidad, minimizar las interrupciones totales y sobretensiones periódicas en el cableado de las redes seguirá siendo una preocupación constante.

En virtud de la creciente automatización de la industria moderna, los procesos son cada vez más sensibles a la calidad del suministro. Cualquier perturbación puede dañar o, inclusive, producir fallas en la operación de los equipos y maquinaria. Uno o dos segundos de interrupción de energía o variación de tensión tendrá como consecuencia horas o días de inactividad. Sin importar en qué punto se encuentre, los picos, sobretensiones, interrupciones o cualquier otro tipo de perturbación son problemas potenciales.

Hoy en día, muchas empresas reconocen que la energía no es un recurso ilimitado. Parte del problema que enfrentan las compañías de suministro es que no producen suficiente electricidad para satisfacer las crecientes necesidades de sus clientes y les lleva años construir plantas adicionales de energía.

¿Qué es una caída de tensión?
Es una interrupción total de la energía; es un decremento temporal inferior al 90 por ciento de la tensión nominal. La mayoría no desciende del 50 por ciento y normalmente tienen una duración de dos a 10 ciclos, o de 40 a 200 milisegundos.

Existen dos fuentes de caídas de tensión: las externas, en las líneas de transmisión y distribución de la red de suministro, y las internas, que se originan dentro de las instalaciones del consumidor. Ambas son el principal problema de calidad de la energía que enfrentan actualmente los consumidores industriales y son un contratiempo importante para los usuarios comerciales.

Asimismo, los vientos fuertes arrastran las ramas de los árboles hacia los cables de electricidad, haciendo que éstos entren en contacto entre sí. El contacto constante de las ramas con los cables producirá una serie de caídas. Otras causas externas incluyen accidentes de tráfico, obras de construcción e impacto de animales en los cables de electricidad.

También existen problemas dentro de las instalaciones de los consumidores, desde el inadecuado cableado de la construcción o una puesta a tierra incorrecta, hasta grandes cargas que comparten los mismos circuitos. Estos inconvenientes suelen ser más graves al arrancar, poner en marcha o parar maquinaria grande, además de otros sistemas críticos para las operaciones de la empresa.

Si una instalación tiene más de 15 años de antigüedad, probablemente no fue diseñada para cubrir las demandas de alta eficiencia energética de los equipos actuales. En ocasiones, los sistemas que soportan las funciones cruciales sobrecargan el cableado y provocan fallas de energía que dañan datos y equipos. Inclusive, un evento breve de uno cuantos milisegundos es capaz de lograr que los procesos se detengan, lo que desemboca en daños, pérdidas y reducción de la producción.

Los efectos de una caída de tensión dependerán de la magnitud y duración de la misma, así como de la sensibilidad del equipo electrónico, entre los que destacan los controles de mando de velocidad variable, contactos de arrancadores de motor, robots, controladores lógicos programables, fuentes de alimentación y relés de control. La mayoría de ellos son utilizados en aplicaciones fundamentales, por lo que estos eventos ocasionan tiempos de inactividad sumamente costosos.

Encarando el problema
Actualmente, las empresas buscan soluciones de acondicionamiento para sus instalaciones a fin de garantizar niveles óptimos de calidad. Un buen acondicionador filtrará y limpiará la energía alterna (CA) entrante y mejorará considerablemente el desempeño de los equipos. Esta solución elevará la vida útil de los componentes conectados, ya que la CA contaminada aumenta el desgaste y deterioro de las fuentes de alimentación y otros circuitos internos. Por lo tanto, protege contra daños ocasionados por el suministro de CA, tales como sobretensiones, picos, rayos y alta tensión.

Otra alternativa son los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), los cuales ofrecen una solución confiable para una gran variedad de problemas relacionados con el suministro eléctrico. Éstos abastecen energía continua para cargas críticas, en caso de alguna interrupción o pérdida total del suministro de la red pública. Además, filtran las perturbaciones eléctricas comunes que interfieren en el funcionamiento de equipos sensibles y permiten la operación continua cuando se presentan bajas de energía en la red; siempre y cuando estén adaptados a los requerimientos de las instalaciones brindan este nivel de confiabilidad sin exceder el presupuesto.

En los casos en los que no es necesario mantener energía de reserva, un acondicionador de tensión proporciona una protección superior. Estos dispositivos cuentan con una o más funciones adicionales relacionadas con la calidad de energía, tales como protección contra sobre/baja tensión, fluctuaciones, caídas y elevaciones de tensión, ruido en la línea, desequilibrio de fases, cortocircuitos, interrupciones y sobretensiones, etcétera.

Aplicación de los SAI
El primer paso para seleccionar un SAI es identificar la necesidad. Los requerimientos locales y estatales emitirán disposiciones con respecto a ciertas cargas que son fundamentales para el funcionamiento de las instalaciones, inclusive durante los cortes de energía. Hay que examinar cada una de estas cargas para determinar cuáles no pueden tolerar ni siquiera una interrupción de energía momentánea, así como aquellas que fácilmente se dañan por perturbaciones eléctricas. Las cargas que no cumplan con ninguno de los requisitos deberán conectarse alternativamente a un sistema generador de reserva.

Para cada carga, hay que considerar el impacto que tendrá la pérdida de suministro eléctrico de la red en las operaciones, incluyendo pérdidas momentáneas. También es crucial identificar las cargas críticas con respecto a cortes de energía o daños producidos por perturbaciones eléctricas.

También es necesario determinar el tipo de retraso que resultaría, inclusive una interrupción momentánea y cómo afectaría las operaciones. Por ejemplo, algunos sistemas de control computarizados tardan hasta 10 minutos en reiniciarse después de una interrupción temporal de energía.

Si el periodo de retraso de una carga en particular es inaceptable, dicha carga es candidata a ser conectada a un SAI.

Combinación de soluciones
Las empresas –especialmente en casos de grandes usuarios– adoptan una combinación de sistemas de acondicionamiento de energía para establecer una solución de protección más contundente. En la actualidad, los acondicionadores de tensión se utilizan de manera conjunta con los SAI, lo cual establece mejoras para aumentar la eficiencia y capacidades de estos equipos, acondicionar bypass y proteger los sistemas HVAC.

En cualquier momento y lugar pueden presentarse problemas que afectan la calidad de la energía. Su evidencia es tan obvia como la presencia de daños o fallas prematuras de  los componentes eléctricos, o tan sutil como el mal funcionamiento ocasional del equipo. Sin embargo, el problema real con el suministro de energía deficiente es el costo de los daños, la pérdida de productividad, el desperdicio de materiales o las programaciones perdidas. De esta manera, la implementación de sistemas de acondicionamiento ayudará a superar problemas comunes relacionados con la calidad de la energía, elevar la productividad y proteger las operaciones cruciales.