Código de Red, Calidad de la potencia (Parte 2: Flicker)

El tema de Calidad de la Potencia que es desarrollado en esta ocasión será sobre el Parpadeo Eléctrico, comunmente llamado “Flicker”, qué significa, cómo se manifiesta en los sistemas eléctricos industriales de potencia, cómo los evalúa el Manual Regulatorio del Código de Red y que acciones se pueden realizar para asegurar el cumplimiento de esta segunda parte del Requerimiento 3.8. 

Fig. 1 Valores de PST y PLT obtenidos durante una medición de Calidad de la Potencia realizada con un Analizador de Energía marca DRANETZ en un Centro de Carga de Media Tensión.

Básicamente el Flicker es un fenómeno visual que se presenta en los sistemas de iluminación en los que no se cuenta con una regulación de voltaje y que estan alimentados por una fuente común que alimenta otros tipos de cargas que demandan gran potencia de forma variable y periódica. En términos generales el Flicker es un cambio visible y repetitivo de la intensidad de la luz causado por fluctuaciones del voltajes de las redes eléctricas. En el caso de la iluminación LED, son dispositivos semiconductores los cuáles responden mucho mas rápido a las variaciones en la señal de entrada por lo que los hace más sensibles a generar este parpadeo. 

El flicker se considera un efecto con diversas consecuencias en la percepción humana debido a que puede generar fatiga, disminuir los niveles de concentración o una mayor incidencia de dolores de cabeza. En cuanto a su percepción en el ojo humano, depende del ángulo del campo de visión, el área de la retina expuesta y la capacidad de percepción del observador, ya que se puede percibir el valor RMS de voltaje que ocurre en una frecuencia entre 8 y 20 Hz. Los cambios periódicos dentro de ese rango pueden provocar irritación, incluso en magnitudes tan bajas como 0.2% del voltaje nominal. 

Debido a estos inconvenientes que se pueden presentar con el ser humano en áreas de trabajo, estándares internacionales han establecido límites permisibles, que regulan los niveles para reducir la severidad de la percepción humana de este fenómeno eléctrico mediante dos tipos de Flicker denominados como: PST (Short Term Perceptibility) y PLT (Long Term Perceptibility) en los cuales están basados los estándares internacionales como IEEE e IEC, estos términos se expresan en función del tiempo de duración, manteniendose como unidades de medida y no son dimensionables. 

Tal como lo expresa el Requerimiento 3.8 Calidad de la Potencia del Código de Red, el PST se evalúa en un período de 10 minutos, mientras que el PLT se calcula mediante 12 valores de PST registrados en periódo de 2 horas. Esta regulación esta referenciada a la especificación CFE L0000-45 “Desviaciones permisibles en las formas de onda de tensión y corriente en el suministro y consumo de energía eléctrica” la cual a su vez se basa en el estándar IEEE-519. En la tabla 3.8.D “Límites de fluctuaciones de tensión” se establecen los niveles máximos permisibles del Flicker o Parpadeo, donde se expresa que: PST ≤ 1 y PLT ≤ 0.65 donde la unidad es el umbral de irritabilidad a la percepción del ojo humano. 

Se considera que los Hornos de Arco Eléctrico son los principales causantes de generar altos niveles de Flicker tanto PST como PLT, debido a su operación normal, que consiste en crear un arco eléctrico para fundir los metales que se encuentran en el interior, dando como resultado las fluctuaciones de tensión que se hacen mas severas en función de la potencia que demanda el horno. 

Existen distintos tipos de soluciones para eliminar o reducir los efectos de estas fluctuaciones del voltaje que provocan el parpadeo en la iluminación de los sistemas eléctricos, que van desde muy sencillas hasta sumamente complejas en cuestión de implementación para un Centro de Carga que ya se encuentra operando en el Sistema Eléctrico Nacional. No existe alguna solución general debido a que cada Centro de Carga tiene una estructura distinta y se requieren de estudios de ingeniería para encontrar la que más se adapte dependiendo del Sistema Eléctrico que se tenga en cuestión, pero por mencionar algunas se tienen las siguientes: 

1.- Se puede modificar la red eléctrica de tal manera que las cargas que generan las fluctuaciones de voltaje queden aisladas del resto del sistema, en ese sentido, en los circuitos de iluminación pueden ser relocalizados lo más cerca posible de la fuente de alimentación e implementando Reguladores de Voltaje que permitan “limpiar” la señal de la tensión. Cabe mencionar que en este caso la solución solo es local, ya que solo se suprimiría el efecto visual del Parpadeo pero el Flicker seguiría presente en la red, pudiendo ser medido en la Acometida de Media Tensión y para efectos del Código de Red, se estaría incumpliendo el requerimiento. 

2.- Para Centros de Carga de Alta Tensión, en los que dentro de su sistema involucran la operación de Hornos de Arco Eléctrico, la implementación de un equipo sumamente sofisticado como lo son los SVC o Compensadores Estáticos de VARs, por sus siglas en inglés (Static Var Compensator) donde sus ventajas son: la rápida compensación de la potencia reactiva, asegura una mitigación efectiva del flicker mediante un control de la variación del voltaje, y conseguir un factor de potencia igual a 1 en el suministro eléctrico, todo esto mediante el control electrónico de la potencia. 

Estas soluciones son deseables y aplicables siempre que sea viable su implementación, siendo apoyadas por algunas otras soluciones para obtener mejores resultados como la conexión en paralelo de otros transformadores y aumentar el calibre de los conductores. 

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