Código de red, utilidad de los estudios de flujos de carga.

1. ¿Qué es un estudio de flujos de carga de 60Hz? 

El estudio de flujos de carga de 60Hz es un estudio clásico de análisis de ingeniería eléctrica, el estándar americano 399-1980 – IEEE Recommended Practice for Power System Analysis (IEEE Brown Book) establece los lineamientos para desarrollar este tipo de estudios. Son estudios obligatorios dentro de los departamentos de ingeniería eléctrica de CFE, plantas de generación renovable y la gran industria, a pesar de sus beneficios en la selección optima de equipo eléctrico también han sido ignorados por la mediana industria e incluso por la gran industria que no cuenta con áreas de ingeniería propias que impulsen el desarrollo de estos. 

Básicamente este es un estudio para diseño de sistema eléctricos, en el caso de la industria, a partir de los requerimientos de energía de un proceso industrial (como son los motores y la carga alumbrado), permite la selección óptima de transformadores de potencia, cables alimentadores y bancos de capacitores, esto se hace a partir del cálculo de la potencia que fluye a través de estos elementos. Estos estudios se realizan por medio de una herramienta de análisis de ingeniería eléctrica, en nuestro caso ETAP. 

Estudio de flujos
Fig. 1 Resultados gráficos de un estudio de flujos en software de análisis ETAP.
2. ¿Para qué sirve en la industria un estudio de flujos de carga de 60 Hz? 

Los estrictos requerimientos de Factor de Potencia establecidos por el Código de Red, requieren del uso de herramientas de análisis a partir de un modelo computacional.  

En el caso de la industria una de las aplicaciones de estos estudios es la selección óptima de bancos de capacitores automáticos, ni sub dimensionados (que implicará multas por incumplimiento), ni sobre dimensionados (inversión excedida no requerida). 

Para el cumplimiento del Código de Red, se recomienda que estos estudios se hagan en conjunto con una medición de parámetros eléctricos, los cuales proporcionan los datos de entrada para modelar la condición operativa de trabajo. 

Cuando el sistema industrial presenta contaminación armónica, es un estudio requisito para la selección de la potencia en KVAR de filtros de armónicas pasivos o activos. 

3. ¿Porque no tiene un uso extendido en la industria de estos estudios? 

Porque los requerimientos de Factor de Potencia establecidos anteriormente por la CFE (FP promedio igual o mayor a 0.90 en atraso sin importar como se lograba) antes del Código Red, eran laxos, en comparación con los nuevos requerimientos (entre 0.95 y 1.00 en atraso el 95% del tiempo), se usaban tablas de selección publicadas en internet por los fabricantes de bancos de capacitores, en las cuales se sobredimensionaban los bancos de capacitores.  

En este momento la mayoría de los sistemas industriales no cumplen con el Factor de Potencia requerido por el Código de Red, por el método que se utilizó para seleccionar los equipos de compensación capacitiva.  

El aspecto económico también influye en que una parte de la industria no contrate este tipo de estudios, actualmente un ahorro mal entendido nos puede llevar a una selección errónea de los equipos de compensación capacitiva, tal que se esté fuera del rango de Factor de Potencia establecido por el Código de Red. 

Un modelo computacional permite determinar los requerimientos de potencia reactiva en su modalidad automática de un sistema eléctrico en condiciones de baja, media y plena carga sin sub dimensionar ni sobredimensionar los equipos.  

4. Prácticas no recomendadas. 

a) Usar solamente los resultados obtenidos a partir de una medición, los cuales solamente pueden representar una condición operativa específica del sistema eléctrico. 

b) Seleccionar equipo de compensación capacitiva a partir de tablas de selección de fabricantes, las cuales no cumplen con los requerimientos de Factor de Potencia del Código de Red. 

c) Querer corregir el Factor de Potencia con bancos de modalidad fija, esto es prácticamente imposible. 

5. Recomendaciones y buenas prácticas. 

a) Se recomienda que todo sistema eléctrico industrial cuente con un modelo eléctrico en una herramienta computacional para desarrollar los estudios obligatorios de corto circuito, coordinación de protecciones y arco eléctrico. Adicionalmente se recomienda hacer los estudios de flujos en sistemas con capacidad de potencia de transformadores igual o mayor que 3500 KVA. 

b) ¿Cada cuando debemos hacer estos estudios? Para la selección de bancos de capacitores o filtros de armónicas para cumplimiento del Código de Red y cada vez que se tenga crecimiento del sistema eléctrico para continuar con el cumplimiento del mismo. 

También puedes escuchar nuestro podcast acerca de los estudios de flujos de carga de 60 Hz dando clic aquí.

Referencias 

399-1980 – IEEE Recommended Practice for Power System Analysis (IEEE Brown Book). 

ACERCA DEL AUTOR: 

Ing. Fernando Pérez Ross 

Director de operaciones en RADTHINK S.A. de C.V. 

Analista senior de sistemas eléctricos industriales. 

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