La calidad de la energía eléctrica es un aspecto fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de las instalaciones. Cualquier perturbación eléctrica en parámetros como la magnitud, la forma de onda o la frecuencia, entre otros, se considera un problema para la calidad de energía.
¿Por qué debemos preocuparnos por la calidad de energía? Actualmente, el 15% de las instalaciones operan con problemas de calidad de energía, lo que puede causar daños a los equipos, tiempos de inactividad… El 70% de las perturbaciones se originan dentro de las instalaciones, lo que causa entre el 30 y el 40% de incidentes de inactividad. Uno de los retos más importantes en este sentido son los armónicos, fenómenos que pueden causar perturbaciones y daños en los equipos si no se controlan adecuadamente.
¿Qué son los armónicos?
En primer lugar, debemos entender que los armónicos pueden ocurren prácticamente todas las instalaciones. Según la UNE EN 50160, una tensión armónica es una tensión senoidal cuya frecuencia es múltiplo entero de la frecuencia fundamental de la tensión de alimentación. Los armónicos pueden ser generados por cargas no lineales presentes en las instalaciones, como equipos industriales, variadores de velocidad, SAIs, dispositivos electrónicos, etc.
La presencia de armónicos puede tener consecuencias económicas y técnicas, incluyendo el envejecimiento prematuro de los equipos, sobrecargas en la red y problemas de funcionamiento en las cargas no lineales, lo que implica mayores gastos en mantenimiento y en sustitución de equipos. Por lo tanto, es fundamental detectar y analizar los armónicos para tomar medidas correctivas.
Afortunadamente, la reducción de las distorsiones armónicas a niveles aceptables es relativamente sencilla. Con frecuencia se utilizan las pautas de la International Electrical and Electronics Engineers (IEEE) para determinar el nivel aceptable de armónicos de diversos sistemas. También existen herramientas y software para predecir el nivel de la actividad de armónicos y evaluar las soluciones para mitigarlos
Analizadores de red
Los analizadores de red permiten ver qué está pasando en referencia a la calidad de energía, monitorizando los parámetros básicos de consumo, como la tensión, corriente, potencia, armónicos… y permite obtener información para analizar en profundidad los problemas de una instalación
Un ejemplo es la solución PowerLogic ION9000 de Schneider Electric, diseñada para las aplicaciones más exigentes. Gracias a sus análisis de la calidad de la energía, no pasa por alto ninguna perturbación ni incidencia, ni siquiera los transitorios de alta velocidad.
Variación de frecuencia
Aunque la variación de frecuencia es uno de los factores que genera armónicos, es indispensable para cualquier industria e instalación con motores. La variación es clave para reducir la factura eléctrica ya que optimiza el consumo de las instalaciones. Variadores de velocidad como el Altivar Process, que integran la reducción de armónicos por diseño, con rectificador de pulsos 12/24 o filtros. El variador registra y visualiza la curva de la bomba centrífuga y su Best Efficient Point (BEP) supervisa su estado de funcionamiento y alarmas en tiempo real, dando información sobre el estado de la instalación. También y cada vez más, estos variadores de frecuencia van implementándose con algoritmos de mantenimiento predictivo.
Filtros activos
Los filtros activos representan una solución avanzada y efectiva para mitigar los efectos de los armónicos en las instalaciones eléctricas. Estos dispositivos funcionan detectando la corriente armónica presente en la red y generando una corriente de igual magnitud, pero en fase opuesta, lo que permite compensar y reducir la distorsión armónica. Al inyectar esta corriente compensatoria, los filtros activos logran mantener una señal eléctrica más limpia y estable, minimizando así los problemas asociados con los armónicos, como sobrecargas, calentamiento de equipos y perturbaciones en los sistemas de telecomunicación.
Una de las ventajas clave de los filtros activos es su capacidad para adaptarse dinámicamente a las condiciones cambiantes de la red eléctrica. Estos dispositivos pueden ajustar su funcionamiento en tiempo real para compensar las variaciones en la carga y las condiciones de operación, garantizando así una corrección continua de los armónicos. Además, los filtros activos son altamente eficientes y pueden proporcionar una corrección precisa y efectiva incluso en entornos con altos niveles de distorsión armónica.
Es importante abordar los problemas de calidad de la energía con un enfoque estructurado que involucre tres pasos fundamentales: medición, análisis y acción. Este proceso permite identificar eventos perturbadores, comprender su impacto y tomar medidas correctivas efectivas o preventivas. La detección temprana y la gestión proactiva de los problemas de calidad de energía pueden evitar daños costosos en los equipos y optimizar la eficiencia operativa de las instalaciones.
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