¿Cómo afectan las fluctuaciones de tensión a las instalaciones eléctricas?
El flujo constante y seguro de electricidad es algo que se aprecia en cualquier lado, desde el hogar hasta una planta industrial. Por supuesto, el hecho de que existan problemas de esta índole representa un obstáculo muy importante para asegurar la continuidad de las operaciones. A esto se le conoce como fluctuaciones de tensión.
¿Qué son las fluctuaciones de tensión?
Se tratan de cambios accidentales o repetitivos en la envolvente del voltaje debido a alteraciones súbitas de las cargas. En la siguiente imagen, la forma de onda del voltaje muestra variaciones, lo cual es evidente en los cambios periódicos de la envolvente. En la práctica, el perfil de la envolvente de voltaje dependerá del tipo y duración de la carga.
Las cargas que pueden causar fluctuaciones incluyen:
- Encendido frecuente de motores.
- Motores con operación cíclica.
- Máquinas de soldadura.
- Hornos de arco eléctrico.
Flicker
El parámetro flicker (parpadeo) está directamente relacionado con las fluctuaciones de tensión. Este determina su grado en redes eléctricas y permite evaluar el impacto que tiene en el cuerpo humano. Cuando los niveles de flicker exceden los estándares, distintas técnicas de mitigación son requeridas para limitar sus efectos.
Las fluctuaciones de tensión tienen mayores repercusiones en la iluminación incandescente. Si bien la importancia de disminuir el flicker se ha reducido por el alcance presente de las luces de LED, muchas compañías todavía se preocupan por controlarlo para evitar penalizaciones.
Efectos de la fluctuación de tensión
A continuación, algunos de los efectos que este problema tiene en los equipos:
En fuentes de luz
Las fluctuaciones son usualmente evidentes a través de variaciones molestas en luces incandescentes. Un cambio rápido y regular en el voltaje de 0.5 por ciento con una frecuencia de 6 a 8 Hz resulta en un flicker observable. Este generalmente afecta el cerebro de la personas, perjudica la visión, deteriora la calidad de su trabajo y puede resultar en accidentes debido a la fatiga o poca concentración de los trabajadores.
En equipos de electrocalentamiento
Todos los equipos de calentamiento que estén sujetos a niveles considerables de fluctuaciones tendrán una menor eficiencia operacional.
En máquinas eléctricas
Motores síncronos y generadores
La fluctuación de tensión en estas terminales puede desembocar en:
- Incremento en las pérdidas.
- Desgaste prematuro de los rotores.
- Cambios en la torsión mecánica y potencia.
Motores de inducción
En un motor de inducción, la fluctuación en las terminales puede causar cambios en la torsión mecánica, lo cual puede afectar los procesos de producción. En el peor de los casos, el resultado puede ser una vibración excesiva, lo cual reduce la fuerza mecánica y acorta la vida útil de los motores.
Electrolizadores
La presencia de fluctuaciones puede reducir su vida útil y la eficiencia operacional de equipos electrolizadores. Aunado a ello, elementos de la línea de suministro de alta corriente pueden degradarse significativamente, incrementando los costos de las reparaciones.
Otros dispositivos
- Partes defectuosas producidas por máquinas.
- Fallas en los sistemas de seguridad.
- Datos erróneos provistos por los equipos de pruebas.
- Disparos debido a la mala operación de relés.
- Inconsistencia de la velocidad de los motores.
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Causas
Aquí las razones por las que se generan las fluctuaciones de tensión en equipos eléctricos industriales:
Un suministro de electricidad deficiente
Un flujo de electricidad deficiente e inconsistente puede ser resultado de conexiones sueltas o corroídas en la red eléctrica, lo cual puede llevar a electrocuciones en el personal. El flicker, por supuesto, es una señal muy clara de que se necesita mantenimiento.
Las fluctuaciones de tensión también pueden darse por sobrecargas en la red o una baja capacidad de los conductores que son usados para transferir el suministro al edificio.
De igual forma, el impacto de un rayo puede causar una sobretensión, lo que hará que el voltaje tenga un pico anormal.
Finalmente, las fallas eléctricas también pueden ser culpables, pues los equipos que las presentan suelen consumir más energía de la que deben.
Cableado defectuoso
Esto representa un problema cuando el cableado ha sido diseñado para lidiar con menos electricidad de la que podría necesitar toda la unidad. También se puede deber a salidas con filtraciones eléctricas.
Los insectos y desconexiones también pueden ser factores de riesgo.
Para detectar si el cableado es el culpable, los técnicos utilizan equipos específicos, los cuales previenen el acceso al cableado de forma directa.
Interferencias
Ocurren cuando un número de combinaciones erróneas y sensibles de dispositivos eléctricos o maquinaria son operados en el mismo circuito. Es común que muchos dispositivos provoquen sobretensiones. Esto se puede confirmar al observar las luces cuando maquinaria o equipos sospechosos se estén usando. Si estas (en el mismo circuito) presentan flicker cuando los anteriores están encendidos, entonces no hay duda de que existe una interferencia relacionada con la fluctuación de tensión.
Diagnosticar problemas de calidad de la energía e identificar su solución requiere de mucha atención y experiencia. Los analizadores y registradores de calidad de la energía pueden medir la fluctuación de tensión, ayudar a evitar disparos y encontrar el equipo que está causando el flicker gracias a su característica de captura de eventos, la cual provee la forma de onda y datos adicionales.
