Estudio de flujos de potencia: ¿qué es y para qué sirve?
Durante el diseño de la infraestructura de un sistema eléctrico, un estudio de flujos de potencia —realizado por un equipo calificado— garantiza que los procesos y los servicios no se verán interrumpidos, esto debido al flujo continuo de la potencia por el sistema. Proveer respuestas a la variedad de preguntas relacionadas con el flujo de potencia permite que las operaciones se lleven a cabo con normalidad.
¿Qué es el estudio de flujos de potencia?
Este es usado ampliamente en la operación y la planeación de un sistema de potencia. Se trata de una herramienta fundamental para el análisis de este último. Los cálculos determinan si un elemento específico de la infraestructura está en riesgo de sobrecargarse.
En las operaciones, el estudio de flujos de potencia se realiza para asegurarse de que los generadores alcancen su capacidad operativa óptima, el mantenimiento pueda llevarse a cabo sin problema y el suministro de energía satisfaga la demanda satisfactoriamente. El análisis también determina cómo operará el sistema con una carga específica.
En teoría, el estudio muestra la descripción matemática de una red eléctrica, así como los cálculos que llegan a resultados satisfactorios.
¿Para qué se usa?
El estudio de flujos de potencia se utiliza para investigar:
- Los componentes o la carga del circuito.
- Perfiles de voltaje del bus.
- Flujo de potencia real y reactiva.
- Pérdidas en el sistema de potencia.
- Los ajustes adecuados del tap (grifo) del transformador.
El estudio se lleva a cabo con un software que simula el estado actual de las condiciones de operación del sistema de potencia, permitiendo conocer lo ya mencionado arriba. Hacer este análisis, utilizando distintos escenarios, permite asegurarse de que el sistema de potencia está adecuadamente diseñado para satisfacer los criterios de desempeño. Un sistema con esta característica significa hacer rendir al máximo la inversión inicial de capital en la infraestructura y los futuros costos de operación.
¿Qué puede hacer el estudio?
- Optimizar el uso de los circuitos.
- Desarrollar perfiles de voltaje prácticos.
- Minimizar las pérdidas de kW y kVAR.
- Desarrollar lineamientos para las especificaciones de los equipos.
- Identificar la configuración del tap del transformador.
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¿Cómo se hace?
Un sistema de potencia consta de varios nodos o buses en los que se conectan líneas, generadores y cargas. Cada bus tiene asociadas dos ecuaciones de flujo de potencia, lo que hace que el análisis sea no lineal.
En un estudio de flujos de potencia, dos de las cuatro variables —potencial real, potencia reactiva, magnitud de voltaje y ángulo de voltaje— están definidas, mientras que las otras dos son desconocidas. De esta manera, la ecuación es igual al número de variables faltantes. Las que están disponibles dependen del tipo de bus en el análisis.
Tipos de bus
- Carga: calcula el ángulo y la magnitud, o el voltaje colectivo, mientras que los valores disponibles son la potencia reactiva y la real.
- Generador: determina el ángulo y la potencia reactiva, mientras que los valores conocidos son el voltaje y la potencia real.
- De referencia: el ángulo y la magnitud del voltaje se asumen para calcular la potencia real y la reactiva.
Beneficios
- Disminuir el tiempo de inactividad no planificado.
- Reducir los costos de mantenimiento y operación.
- Obtener más capacidad de los activos existentes.
Conocer los aspectos básicos de los flujos de potencia y entender su importancia en cualquier sistema eléctrico permite obtener un panorama muy claro al diseñarlo o incrementar su capacidad. Se trata también de una herramienta que provee seguridad a los trabajadores de una instalación, pues determina la mejor manera de mitigar riesgos como sobrecargas. Un estudio de flujos de potencia se requiere para cerciorarse de que la potencia fluye adecuadamente en todo momento, a pesar de fluctuaciones de carga normales y contingencias.
