Tipos de disturbios de calidad de la energia, estándares y herramientas para mejorarla.

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Introducción.
El concepto de calidad de la energía surgió en los anos 80s, es concepto en si engloba
una multitud de disturbios y problemas que suelen estar presentes en los sistemas
eléctricos.
Las perturbaciones clásicas en las redes son causadas por descargas eléctricas,
operaciones de conmutación y cortocircuito, además que con el creciente uso de la
generación de energía a base de energías renovables y la redundancia en las líneas y
subestaciones tiene efectos negativos en las redes de baja y media tensión. Tanto la
liberación del mercado de energía como la extensión de las unidades generadoras
influirá directamente en la calidad de la energía.
Actualmente y ante el avance en términos de crecimiento del desarrollo tecnológico y
con las múltiples implicaciones que ello trae para todas las economías;; se hace
imprescindible, la implementación de mecanismos que garanticen la continuidad ante la
eventualidad de cualquier situación de riesgo.
La pirámide de la calidad de la energía.
Calcular las implicaciones y las perdidas que este factor generaría, e implementar
alternativas de solución en procesos donde su principal objetivo es la seguridad tanto
para el capital humano como para sus bienes;; podría ser muy inferior en términos de
costos, comparados con lo que seria la cancelación de correctivos a la hora del
traumático momento de querer evitar la interrupción de un importante proceso por
pequeño que sea.
La pirámide ilustra los distintos
niveles de protección y
restauración que permiten
mantener la calidad de la energía,
mientras mas alto el nivel de la
pirámide mas alto es el costo de los
equipos, pero debe de
considerarse que para cada
instalación e industria no será
necesario implementar todos.

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Cuadro de disturbios en calidad de la energía.
Dentro de la calidad de la energía se puede definir a los disturbios como anomalías que
se presentan en los sistemas eléctricos ya sea ocasionadas por las cargas conectadas
a dicho sistema, por las operaciones de las líneas de transmisión o por descargas
atmosféricas, entre otras. Estas anomalías tienen la capacidad de distorsionar la onda
fundamental tanto de tensión como de corriente y puede causar el malfuncionamiento de
equipos.
En la siguiente tabla se hace mención de algunos de ellos y se da una breve descripción.
Disturbio. Descripción.
Sobretensión
momentánea o
mantenida.
Este tipo de disturbio, como su nombre lo indica se
caracteriza por exhibir una elevación mantenida o
momentánea de la tensión eléctrica. Puede ser ocasionada
por diversos factores tales como las desconexiones de
grandes cargas(desconexión de pequeñas industrias),
motores de alto caballaje, descargas atmosféricas, el ciclo del
aire acondicionado o por una mala regulación por parte de la
compañía suministradora de energía.
Existen diversos tipos de protección tales como los
supresores de sobretensión. Estos equipos reducen el nivel
de tensión al adecuado para que puedan los equipos llevar
acabo su trabajo.
A las sobretensiones momentáneas que van de medio a
treinta ciclos se les llama swell. Las sobretensiones
mantenidas suelen tener una duración superior a un minuto.
Tensión transitoria o
picos de tensión.
Son aquellas perturbaciones que se manifiestan como
incrementos súbitos en el nivel de tensión.
Pueden ser ocasionadas por descargas atmosféricas, fallas
en la red o switcheo y manipulación de grandes cargas.
Estos picos suelen tener pocos milisegundos de duración.
Variaciones de
frecuencia.
Suele generarse por la conexión o desconexión de grandes
cargas al sistema eléctrico, lo cual produce variaciones en la
velocidad de los generadores lo que ocasiona la variación
misma de la frecuencia del sistema. Las consecuencia mas
severas suelen darse en el ramo industrial donde exista
cogeneración acoplada a la red. La variación de la frecuencia
afecta la velocidad de los motores.

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Distorsión armónica. Una armónica es adición de una o mas ondas armónicas a la
onda fundamental de 60 Hz.
Los disturbios armónicos son perturbaciones de frecuencia
que pueden llegar hasta los 2500 Hz. Suelen presentarse
tanto en corriente como en tensión. Este tipo de distorsión lo
originan las cargas conectadas al sistema eléctrico. Puede
llevar a ocasionar un calentamiento considerable tanto en
generadores, transformadores, motores y conductores. Los
mayores contribuyentes a la distorsión armónica son los
bancos de capacitores usados para corregir el factor de
potencia, variadores de velocidad y el uso excesivo de
equipos de computo.
Apagones. Pueden traducirse como la falta de continuidad del servicio
por parte de la o las compañías energéticas. Dada la falta de
energía en las industrias esto se transmite a perdidas
millonarias ya que el apagón puede ir de unos escasos
segundos hasta horas o incluso mas. Dentro de las medidas
para evitar o minimizar los apagones se recomienda tener
capacidad de generación de reserva, instalación de circuitos
de respaldo, compensadores de potencia reactiva, entre
otros.
Flicker. El flicker es un disturbio que tiene relación con los equipos y
sistemas de iluminación. El disturbio consiste en la variación
de la intensidad del flujo luminoso, este disturbio es
ocasionado por las fluctuaciones en el nivel de tensión de la
red. Debido a que las pupilas deben estarse dilatando y
contrayendo continuamente para ajustarse al nivel de
iluminación provoca cansancio prematuro en la vista e
irritabilidad en las pupilas. Las frecuencias consideradas
como flicker dependen de la tensión y frecuencia nominal de
la red. Dentro de las principales causas que ocasionan el
flicker encontramos la desconexión de grandes motores de
inducción de la red, uso de bancos de capacitores, trenes
laminadores, cargas no lineales, entre otros.
Depresión de
tensión(SAGS).
Generalmente sucede cuando se da una falla en el sistema
eléctrico y termina en el momento en que la falla es liberada
por un dispositivo de protección. La depresión de tensión se
describe como el disturbio donde el nivel de tensión decrece
entre 0.1 y 0.9 pu del voltaje rms con una duración de 0.5 a
30 ciclos.

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Interrupción de
energía.
Es generada por aperturas de línea, daño de transformadores
y operación de fusibles u equipos de protección de la red. Se
caracteriza por que el nivel de tensión exhibe un valor igual o
menor al quince veces el nominal.
Ruido
eléctrico(Interferencia)
Suele ser generado por operación de lámparas fluorescentes,
controladores de atenuación de niveles de iluminación,
sistemas de transmisión de señales de radio. Es un disturbio
común en sistemas de computo. Puede llegar a afectar la
operación de equipos de computo, entre otros.
Notch. Los notch se dan en la onda de voltaje, pueden ser generados
por cortos entre fases debido a la conmutación de los SCR
en circuitos con rectificador o parques eólicos.
Tiene una duración aproximada de menos de medio ciclo y
presentan una polaridad opuesta a la de la señal de
operación.
La termografía y la cámara termográfica.
Parte importante de la calidad de la energía son los equipos que ayudan a mantenerla
dentro de los parámetros que el cliente la necesita.
Dentro de la industria, la gran mayoría de los problemas y averías ya sea de tipo
mecánico, eléctrico y de fabricación están precedidos por cambios de temperatura que
pueden ser detectados mediante la monitorización de temperatura con sistema de
Termovisión por Infrarrojos. La termografía es la propiedad permite captar la radiación
infrarroja del espectro electromagnético usando cámaras termográficas. Conociendo los
datos de las condiciones del entorno y de las características de las superficies
termografiadas como la emisividad se puede convertir la energía radiada detectada por
la cámara termográfica en valores de temperaturas, el termómetro infrarrojo puede medir
temperaturas de objetos sin estar en contacto con ellos.

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Dentro de la calidad de la energía las cámaras
termográficas son de gran utilidad para la
detección de la posible oxidación de los
conmutadores de alta tensión, defectos de
aislantes, inspección de líneas de alta tensión,
conexiones de alta tensión defectuosas,
inspecciones a fusibles internos, conexiones
de cables sueltos, conexiones que presentan
alta impedancia. Por otro lado la termografía
también es usada en el área mecánica,
seguridad, construcción y medicina entre otras.
El termómetro infrarrojo.
El termómetro infrarrojo puede medir temperaturas de objetos sin estar en contacto con
ellos, esto gracias a el hecho de que todos los objetos emiten una energía infrarroja
invisible. La cantidad de energía emitida es proporcional a la temperatura y la emisividad
del objeto.
Las consideraciones importantes para cualquier termómetro de infrarrojos incluyen
campo de visión (tamaño del objetivo y la distancia), el tipo de superficie que se mide
(consideraciones de emisividad), respuesta espectral (por efectos atmosféricos o de
transmisión a través de superficies), rango de temperatura y de montaje (montaje portátil
de mano o fijo). Además debe considerarse el tiempo de respuesta, el medio ambiente,
las limitaciones de montaje, el puerto de visualización o aplicaciones de ventanas, y el
procesamiento de la señal deseada.
El analizador de calidad de la energía.
Como lo indica su nombre, un analizador de calidad de energía mide la calidad de la
misma, esto mediante la medición de diversos parámetros eléctricos de tu sistema e
instalación. Un analizador de calidad de garantía es una herramienta que te permite llevar
un control y registro de perturbaciones dentro de la instalación.

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Consideremos al Analizador de la energía y
calidad eléctrica Fluke 435 Serie II como
una póliza de seguros. No importa que pase
en su instalación, con el 435 II, usted
siempre estará preparado para solucionar
cualquier problema. Está equipado con
avanzadas funciones de calidad de la
energía y capacidades de monetización de
la energía: no existe problema eléctrico que
este modelo no pueda solucionar.
Equipos de valor verdadero eficaz.
La medida de corriente con precisión y exactitud es un trabajo difícil en las oficinas y
plantas industriales de hoy en día. La existencia de más y más ordenadores personales,
variadores de velocidad y otro tipo de equipamiento por los que circula corriente en
pulsos cortos están haciendo despreciable la influencia de aquellos otros que
funcionaban con cargas lineales.
Cuando la gente habla de valores de corriente AC deben referirse al valor RMS (valor
cuadrático medio) o calentamiento efectivo. Este valor medio y el valor RMS de una señal

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sinusoidal perfecta. Sin embargo, si la forma de la señal no es una sinusoide perfecta
esta relación no se puede aplicar. Esta es la razón por la cual los medidores que
habitualmente se utilizan y que están basados en el valor medio suelen dar lecturas
incorrectas de las corrientes medidas en los sistemas eléctricos de hoy en día.
Bobina de choque y los fenómenos transitorios.
Una de las anomalías que presenta la energía eléctrica es el fenómeno transitorio, un
fenómeno transitorio esta va acompañado de una variación en la frecuencia fundamental
además de un incremento en el nivel de la tensión, estos suelen causar efectos nocivos
en equipos electrónicos dentro de las industrias para evitar dichos transitorios además
de armónicos se desarrollo matemáticamente un filtro que en si es una simple bobina
que en el dominio complejo se calcula de la siguiente manera:
𝑋" = 𝑤𝑙
Donde:
𝑤 = 2𝜋𝑓
De la formula anterior se observa que al aumentar la frecuencia del sistema de
alimentación, la impedancia de la bobina aumenta. Este tipo de filtro suele utilizarse en
la acometida y debe considerarse en el una caída de voltaje inferior al 3% de la nominal.
Como se menciono antes aumenta su impedancia conforme aumenta la frecuencia por
lo que también resultaría útil para limitar los armónicos provenientes de otras
instalaciones.
El supresor de picos y su selección.
Los picos de pocos milisegundos de duración suelen presentarse por el switcheo de
cargas, por descargas atmosféricas o por el switcheo de bancos de capacitores pueden
hacer que entren en los equipos electrónicos impulsos nocivos de tensión y destruyan
delicados circuitos de estado sólido.
Los picos pueden ser suprimidos por un supresor de picos, los supresores son
dispositivos eléctricos que protegen tu equipo de altos voltajes no deseados mediante el
bloqueo de la subida o el cortocircuito a tierra. Para seleccionar un supresor de picos
debe seleccionarse una de medida inferior al valor de tensión que se maneja en el lugar

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donde se utilizara el supresor dado que este empezara a actuar cuando los niveles de
tensión comiencen a elevarse por encima del nominal.
El regulador de tensión y los tipos de reguladores.
Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un dispositivo electrónico o no
diseñado para mantener un nivel de tensión constante. Actualmente existen muchos
tipos de reguladores, entre ellos:
Ø Regulador integrado: Son componentes similares a los transistores, se
encuentran en las fuentes de voltaje, tienen una capacidad de reducción del rizado
muy alta y normalmente sólo hay que conectarles un par de condensadores.
Ø Regulador conmutado: Poseen mayor rendimiento de conversión, ya que los
transistores funcionan en conmutación, reduciendo así la potencia disipada en
estos y el tamaño de los disipadores.
Ø Reguladores electromecánicos: Basan su principio de funcionamiento en un auto
transformador de columna, sobre la cual se dispone un cursor accionado por un
servomotor, que en su recorrido suma o resta espiras. Este movimiento de auto
ajuste es controlado por un comando electrónico, que se activa cada vez que la
tensión de salida se desvía de su valor de calibración.
Ø Regulador ferroresonante: La ferroresonancia es la propiedad del diseño de un
transformador en el cual el transformador contiene dos patrones magnéticos
separados con acoplamiento limitado entre ellos.

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El problema de variación de voltaje y los reguladores ferroresonantes.
La variación o fluctuación de voltaje suele caracterizarse por el aumento o caída
consecutiva del voltaje, este problema puede solucionarse con el uso de un regulador de
tensión.
Los reguladores ferromagnéticos son dispositivos capaces de proporcionar una tensión
estable para cumplir con los requisitos de ciertos aparatos mediante la propiedad de
ferroresonancia en la cual, el transformador contiene dos patrones magnéticos
separados con acoplamiento limitado entre ellos. La salida contiene un circuito resonante
paralelo que toma su potencia del primario para reemplazar la potencia entregada a la
carga. En un circuito no lineal, como el que se usa en los transformadores
ferroresonantes, la resonancia se usa para reducir los cambios en la tensión de
alimentación para suministrar una tensión más consistente en la carga.
Sistemas de alimentación ininterrumpida.
Un sistema de alimentación
ininterrumpida(UPS) es un sistema que
cuenta con equipos de almacenamiento
de energía, lo cual le permite
proporcionar energía eléctrica por un
tiempo limitado durante un apagón. Los
UPS son usados para alimentar las
cargas criticas de una industria, un
hospital, etc.

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Se pueden clasificar en:
• Tecnología Stand By. De 300 a 700 VA ofreciendo protección básica, siendo
capaz de guardar información y cuenta con supresor de picos.
• Tecnología Interactiva: Que va de 300 a 5000 VA con regulación AVR, amplio
rango de entada.
• Tecnología On Line: De 750 a 80000 VA, la salida es una onda senoidal pura,
elimina totalmente los picos además de eliminar las variaciones de voltaje.
La curva cbema.
Un área importante de la calidad de la energía es la curva cbema, ideada para sistemas
de control de procesos y datos provistos de microprocesadores u microchips, dado que
son particularmente sensibles a huecos de tensión y transitorios en la tensión. En el ano
de 1977 se postulo la curva CBEMA para describir la tolerancia de la computadora central
a variaciones de tensión del sistema de alimentación. Mientras que muchos ordenadores
modernos tienen una mayor tolerancia, la curva se ha convertido en un objetivo de diseño
estándar para equipos sensibles que se aplicaría en el sistema de potencia y un formato
común para presentar los datos de variación de calidad de energía.
Con el desarrollo de nueva e innovadora tecnología fue necesario realizar modificaciones
a los estándares de funcionamiento y robustez de los equipos.
Hacia los años de 1990, el análisis mediante la curva CBEMA se sustituyó por la curva
ITIC

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Esta curva describe la tensión que puede ser tolerada por la mayoría de los de la
tecnología de la información sin interrupciones, además describe tanto condiciones
transitorias como de estado estable.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.
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http://www1.herrera.unt.edu.ar/mediciones/TPracticos/verdadero%20valor%20eficaz.
pdf