Código de red, calidad de la potencia (Parte 1: distorsión armónica)

El tema de Calidad de la Potencia (antes Calidad de la Energía) es un poco extenso cuando se trata del Manual Regulatorio del Código de Red debido a que se exponen los límites permitidos tanto de la Distorsión Armónica Total de Corriente, como de ambos tipos de Flicker o Parpadeo, es decir PST y PLT, así como también un apartado para los Desbalances de Tensión y Corriente. En este blog se desarrolla únicamente la parte de la Contaminación Armónica provocada por la distorsión que generan las corrientes armónicas sobre la corriente a frecuencia fundamental. 

Fig. 1 Formas de onda de voltaje y corriente de una medición de calidad de la potencia realizada con un analizador de Energía marca DRANETZ

La Distorsión Amónica Total (THD), por sus siglas en inglés, se mide en porcentaje y esta medida nos indica cuánto es distorsionada la forma de onda senoidal, es decir, en que magnitud se modifica la forma de la onda de su forma convencional. Esta distorsión es provocada a medida que la energía proporcionada por el suministrador (onda senoidal pura), es consumida por cargas tipo no lineales y esto ocurre principalmente en múltiplos de la frecuencia fundamental (60 Hz), a éstos multiplos se les denomina armónicos. Por ejemplo, el 3er armónico de una corriente de 60 Hz sería una corriente circulante a una frecuencia de 180 Hz, 300 Hz para el 5to armónico y para el 7mo sería de 420 Hz. 

La THD es el procentaje acumulado de distorsión para todos los tipos de armónicos en relación a la potencia total y se mide por separado para la corriente y el voltaje, pero ¿Qué causa la distorsión armónica?, prácticamente todas las cargas no lineales son las responsables de provocar armónicos. Los ejemplos más comúnes de estas cargas son: rectificadores, variadores de velocidad, arrancadores suaves, cargadores de baterias, equipos electrónicos monofásicos como computadoras, robots programables, iluminación tipo LED, etc. 

La THD genera infinidad de problemas en el Centro de Carga, entre los que podemos mencionar: resonancia en bancos de capacitores, par torsional inverso en los motores de inducción de la industria, pérdida de referencia en controladores lógicos programables (PLCs), calentamiento en cables alimentadores y transformadores y en el SEN par torsional inverso en los Generadores de CFE. Para mantener la integridad del SEN, el Código de Red estabece los límites sobre los niveles de distorsión permisibles que aplican a los Centros de Carga, conforme al nivel de Tensión de Suministro que reciben de la Red Eléctrica, el cuál se basa en la especificación CFE L0000-45 denominada “Perturbaciones permisibles en las formas de onda de tensión y corriente del suministro de energía eléctrica” concerniente a la distorsión armónica permisible, donde se señala de la misma manera que esta especificación esta basada en la norma IEEE 519 “Prácticas recomendadas y requerimientos para el control de armónicas en sistemas eléctricos de potencia”, dónde se define entre sus puntos los valores máximos de distorsión permisible. 

Los valores permisibles mostrados en porcentaje dependen de la relación de cortocircuito o impedancia relativa (Icc/IL), dónde se define que entre mayor sea ésta, mayor será el límite permisible de la Distorsión Armónica. Para el código de Red, la impedancia relativa esta dada por la Corriente de Cortocircuito en el punto de la acometida (Icc) y la Corriente Máxima de Carga (IL) correspondiente al promedio de las corrientes de demanda máxima de los últimos 12 meses y cuando no se disponga de este valor, se asumirá la corriente nominal de los transformadores de corriente del equipo de medición del Suministrador. 

Existen diferentes alternativas de solución para evitar los problemas que causa la contaminación armónica como lo son los filtros de armónicas, de los cuales existe una gran variedad de marcas en el mercado así como del tipo, dependiendo de las necesidades requeridas y del modo de operación de cada uno de ellos. 

Acerca del Autor: 

Ing. Victor Guevara Del Ángel 

Ingeniero Electricista 

Ingeniero Analista de Sistemas Eléctricos Industriales en Radthink SA de CV. 

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