En nuestras instalaciones eléctricas, existen generalmente diferentes perturbaciones que pueden afectar el funcionamiento y vida útil de equipamientos críticos. Por esa razón, cada vez más empresas están incorporando los estudios de calidad de energía a sus programas de mantenimiento eléctrico. En este artículo, académicos y especialistas comparten su visión al respecto.

A medida que la industria va incorporando en sus procesos equipos y máquinas con mayor tecnología digital, se vuelven más vulnerables a los fenómenos que recorren las redes eléctricas. Swells, sags, armónicos, flicker, entre otros, pueden tener un impacto real en el equipamiento más sensible, como computadores y PLC, provocando en su funcionamiento fallas de diversa consideración e incluso su pérdida total o accidentes. Por ello, cada vez más empresas están recurriendo a los análisis de calidad de energía para eliminar las “impurezas” que pueden recorrer sus redes eléctricas.

Christian Rojas Monrroy, Profesor del Departamento de Electrónica de la Universidad Técnica Federico Santa María, entidad socia de AIE, define el análisis de calidad de energía como “un procedimiento que sirve para indicar el nivel de adecuación de una instalación eléctrica, de modo que pueda garantizar y soportar el funcionamiento de sus cargas. Este procedimiento considera las variables eléctricas tanto como la confiabilidad del servicio de energía eléctrica”.

José Mancilla, Docente de la Escuela de Ingeniería de DuocUC Puente Alto, profundiza en esta definición: “El Análisis de Calidad de Energía es un diagnóstico del insumo eléctrico, que permite identificar anomalías que puedan poner en riesgo la seguridad de las personas, producir fallas en equipos, afectar la continuidad de la operación en los procesos productivos y el ahorro energético factible”.

Por su parte, Jorge Huerta Plaza, Docente de la Escuela de Procesos Industriales del Instituto Profesional IACC, entidad socia de AIE, agrega que “en todos los sistemas existen perturbaciones que alteran las señales. En ese sentido, un análisis de calidad de energía podrá detectar cualquier tipo de desviación o diferencia de voltaje, corriente o frecuencia que genere un deterioro o mal funcionamiento de las diferentes cargas. Los principales problemas que se pueden detectar con un análisis de calidad de energía son: daños en los diferentes dispositivos y equipos; aumento en las pérdidas de energía, e incremento de costo o deterioro de la confi abilidad de los sistemas”.

Una opinión similar mantiene Héctor Palma, Gerente General de PQMetering: “Para que el sector industrial opere efectiva y eficientemente, necesita innegablemente del sistema eléctrico. Debido a diferentes perturbaciones que la afectan, no solo sufre la eficiencia, sino que existe el riesgo de que surjan otros problemas. Por eso, para poder prevenirlos y permitir que los negocios alcancen su mayor desempeño, el estudio de calidad de energía emerge como una necesidad. En ese sentido, el objetivo de un análisis de la calidad de la energía es determinar hasta qué punto un sistema de suministro eléctrico a nivel industrial se parece al sistema de suministro ideal”.

“Efectos secundarios”

Leonardo Burgos Concha, Especialista en Instrumentación Eléctrica de AVANTEC, explica que “en cada proceso industrial tanto las maquinarias como los diversos tipos de luminarias que se instalan y que comparten la misma red eléctrica, generan un consumo de energía, pero además añaden a la red ‘efectos secundarios’ que ensucian dicha red y causan problemas. Por ello, el principal objetivo de estos estudios es identificar los fenómenos que alteran las redes eléctricas en una instalación, aislar el origen y dar una solución eficaz”.

Además, Cristian Vargas Ravelo, profesor del Área Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones de INACAP Concepción-Talcahuano, entidad socia de AIE, enfatiza en el hecho que “la Calidad de la Energía está relacionada con la confiabilidad de un sistema eléctrico, y la seguridad tanto de las instalaciones comprometidas, como del personal que convive con ellas, depende en gran medida del estado en el cual se encuentren funcionando cada una de sus partes y ello debe ser garantizado y monitoreado mediante estudios como este”.

“Existen monitoreos directos e indirectos que son permanentes, los cuales quedan registrados en equipos de medida que se encuentran monitoreando de manera permanente las distintas variables del sistema, mientras que otros deben realizarse por periodos establecidos y con equipamiento más especializado, que no forma parte del stock permanente de la instalación en
análisis y requiere de la presencia de personal especialmente certifi cado para ello”, indica.

Según Leonardo Araya, profesor del Área Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones de INACAP La Granja, estos estudios pueden detectar variaciones que exceden la norma de parámetros, tales como: variaciones de tensión y frecuencia, y tiempos de interrupciones del suministro eléctrico.

“En tanto, al interior de la planta, un análisis puede descubrir una excesiva presencia de armónicos, un mal factor de potencia o conductores con sección inadecuada, generando pérdidas por calentamiento”, explica. Por su parte, Luis Emilio Zapata, Docente Área Industrias de la Escuela de Tecnología Iplacex, entidad socia de AIE, recuerda que “la política de Energía recomienda sistemas de monitoreo eficaces de implementar, los que pueden ser: Un sistema temporal de monitoreo que permite la detección de problemas que ocurran en un régimen estable, y que se utiliza para investigar problemas específicos en ciertos equipos o en instalaciones en particular. Debido a su naturaleza temporal, este tipo de sistema de monitorización no es capaz de proporcionar una solución continua.

Otro tipo es el monitoreo permanente de calidad de energía, el que detecta y graba todos los eventos de calidad energética continuamente, mediante la captura y la visualización de los datos en tiempo real. Una instalación que cuenta con este tipo de sistema necesitará mantenimiento, pero los beneficios son grandes. Este sistema nos entregará una medición continua
que a su vez mejorará la calidad energética del sistema y logrará resultados sostenibles”.

En este aspecto, Carlos Silva M., Ph.D., Académico e Investigador del Centro de Transición Energética (CENTRA), Facultad de Ingeniería y Ciencias Universidad Adolfo Ibáñez, aclara que “la Norma Técnica de Calidad de Servicio para Sistemas de Distribución de diciembre del 2019 define las tres componentes de la calidad de servicio: calidad de producto, calidad de suministro y calidad comercial. La calidad de producto se refiere a la consistencia de la forma de la tensión, incluyendo su magnitud, frecuencia y contaminación armónica; la calidad de suministro se relaciona con la frecuencia, profundidad y la duración de las interrupciones de servicio; y, finalmente, la calidad comercial incluye el servicio comercial y la calidad de atención prestada por la empresa distribuidora a sus clientes.

En dicho sentido, aunque la calidad de energía radica en las tres componentes de la calidad de servicio, los nuevos desafíos que enfrenta el sector se centran en concepto de calidad de producto”.

Luis Ojeda Diaz, profesor del Área Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones de INACAP Punta Arenas, entidad socia de AIE, añade que las normativas que rigen en este ámbito son, a nivel nacional, el DS-327, mientras que internacionalmente, encontramos las normas IEEE 519 o EN50160, así como las IEC 61000-4-30 Ed.3 clase S, IEC 61000-4-7 e IEC 61000-4-15. “El Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ha desarrollado un estándar que incluye defi niciones de perturbaciones energéticas. El estándar 1159-1995 del IEEE ‘Práctica recomendada por el IEEE para el monitoreo de la calidad del suministro eléctrico’ describe varios problemas de la calidad del suministro eléctrico”, remata el académico.

En qué consiste un análisis de calidad de energía

Como menciona Zapata, de Iplacex, un análisis de la calidad de energía “busca evaluar los problemas de calidad eléctrica: transitorios, armónicas, regulación de voltaje, consumo, factor de potencia, revisión del sistema de tierras y fluctuaciones dinámicas de voltaje, para determinar la afectación que tiene sobre el sistema y equipos finales y verifi car que cumplan con la norma eléctrica nacional”.

Por ello, el profesional aclara que este estudio debería constar de tres partes:
Análisis de Calidad Eléctrica: Enfocado a cumplir con las principales normas nacionales e internacionales en esta materia.
Análisis previo: Se debe plantear los antecedentes que se han detectado referentes a todos y cada uno de los problemas que se atribuyen a una mala calidad de energía eléctrica.
Inspección Visual: Se llevará a cabo una inspección visual y levantamiento de información al respecto de la instalación eléctrica.

“Lo ideal es tener un control permanente, pero uno de los grandes problemas es el elevado costo que significa llevar este control, teniendo en cuenta que las industrias tienen muchos sistemas eléctricos. De acuerdo a los análisis ya determinados en otros estudios, se realiza por periodos de tiempo determinados, lo que ayuda a no perder el control de la calidad de la energía y también que sea accesible para desarrollar dicho control”, asevera Sergio Flores Zúñiga, profesor del Área Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones de INACAP Punta Arenas. Respecto a las empresas distribuidoras, Ojeda recuerda que “la Norma Eléctrica de Calidad de Servicio (NTCS) exige que estas realicen medición permanente de la calidad de energía. Esta medición se realiza en forma aleatoria a los clientes regulados, por un periodo de tiempo determinado, normalmente 7 días corridos y dependiendo de los parámetros que se deseen medir puede ser a intervalos de 10 a 15 minutos, repitiéndose el proceso durante los 365 días del año con diferentes clientes. También las empresas distribuidoras deben realizarlo a solicitud de algún abonado, siempre que este detecte alguna irregularidad en la calidad del suministro”.

“La Calidad de la Energía está relacionada con la confiabilidad de un sistema eléctrico, y la seguridad tanto de las instalaciones comprometidas, como del personal que convive con ellas depende en gran medida del estado en el cual se encuentren funcionando cada una de sus partes y ello debe ser garantizado y monitoreado mediante estudios como este”

La instrumentación adecuada

Para desarrollar los estudios aquí discutidos se pueden utilizar diversos instrumentos, siendo los más frecuentemente usados los llamados “analizadores de calidad de energía”, disponibles en versiones monofásicas y trifásicas, con diversas capacidades de registro de datos. “Además, los encontraremos clasificados en equipos Clase S y Clase A, según su precisión certificada, siendo la clase A la más exacta”, explica Burgos, de AVANTEC. “No esperemos a que nuestra red falle o que cause accidentes para realizar una inspección. Hagámoslo periódicamente y de manera responsable con la instrumentación adecuada”.

A juicio de Palma, de PQMetering, “el monitoreo es el primer paso, y quizás el más importante, para identificar y resolver problemas de calidad en las redes eléctricas. Por esta razón, la medición es relevante, ya que nos permite gestionar y administrar la calidad del suministro y, por tanto, mejorarla. Para obtener una red eléctrica de calidad, que permita el buen uso de la energía, se debe tener una fuente confi able de información. Un sistema útil de monitoreo permite identificar las perturbaciones que afectan la calidad de la red, y determinar la problemática específica, para posteriormente implementar las mejoras que permitan oportunidades reales de ahorro para las empresas”.

 

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