Análisis de calidad de energía eléctrica: medición de armónicos, perturbaciones y eficiencia

La mala calidad de energía genera sobrecalentamiento de motores, mal funcionamiento de variadores de frecuencia (VFD), disparos de protecciones, daño a equipos electrónicos sensibles y penalizaciones del proveedor de energía. Identificar la causa requiere una medición con analizador en el punto de baja tensión o distribución.

1. Principales parámetros a medir

• Armónicos: Distorsión de la forma de onda, típicamente de cargas no lineales como variadores, rectificadores y equipos de computación. Se evalúa el THD (distorsión armónica total) de tensión y corriente y los armónicos individuales (5º, 7º, 11º, etc.).
• Caídas y elevaciones de tensión (sags/swells): Reducciones o aumentos momentáneos de tensión que pueden resetear equipos o dañar componentes.
• Desbalance de fases: Diferencia de magnitud o ángulo entre fases, que sobrecalienta motores trifásicos.
• Flicker: Variaciones rápidas de tensión que producen parpadeo en iluminación y afectan equipos sensibles.
• Frecuencia y transitorios: Desviaciones de frecuencia y picos transitorios de corta duración.
• Factor de potencia y demanda: Para eficiencia y control de penalizaciones.

2. Tipos de analizadores

• Analizador portátil de calidad de energía: Registra en el tiempo, con captura de transitorios y formas de onda. Ideal para diagnósticos, estudios de calidad y respuesta a averías. Permite correlacionar eventos (p. ej., fallas de equipos) con perturbaciones de red.
• Medidor de energía con calidad de energía integrada: Instalado fijo para monitoreo continuo y facturación, con análisis de armónicos básicos.
• Registrador de eventos: Enfocado a capturar sags, swells y transitorios con marca de tiempo.

MARPATECH representa los analizadores de calidad de energía Dranetz, referentes mundiales para diagnóstico de calidad de energía, con registro multicanálisis, software de análisis y reportes.

3. Procedimiento de medición

1. Conexión: Conecte las pinzas de tensión y corriente en el punto a evaluar (cuadro principal, alimentación de un variador o de un equipo crítico), respetando los diagramas del fabricante.
2. Defina las normas: Configure los umbrales según normas como IEC 61000, IEEE 519 (armónicos) o la regulación local del suministro.
3. Registre durante un período representativo: Generalmente 7 días o un ciclo de producción completo, para capturar la variabilidad de las cargas.
4. Analice los resultados: Revise los perfiles de armónicos, el conteo y duración de sags/swells, el desbalance y el factor de potencia. Correlacione eventos con fallas reportadas.
5. Informe: Genere un reporte con recomendaciones (mitigación de armónicos, balance de fases, corrección de factor de potencia, reubicación de cargas).

4. Interpretación y mitigación

Si el THD de tensión supera lo recomendado, se pueden instalar filtros pasivos o activos de armónicos. Un desbalance elevado se corrige balanceando cargas monofásicas entre fases o instalando compensación. El bajo factor de potencia se mejora con bancos de capacitores, pero la presencia de armónicos requiere un diseño que evite resonancias. Los sags recurrentes suelen necesitar corrección en el suministro o equipos de soporte de tensión.

Conclusión

Medir la calidad de energía es el primer paso para proteger equipos, reducir paradas y optimizar costos. Un analizador portátil del tipo adecuado y un procedimiento de registro de al menos una semana permiten diagnosticar y corregir los problemas de forma fundamentada.

MARPATECH SAC representa en Perú, Argentina y Colombia los analizadores de calidad de energía Dranetz y brinda asesoría técnica para estudios de calidad de energía, instalación y análisis de resultados en aplicaciones industriales y de generación, incluidos sistemas fotovoltaicos.