03 diciembre 2013

El problema de la caída de voltaje en las instalaciones eléctricas



Las caídas de voltaje pueden llevar a enormes problemas – por ejemplo, a la caída de los procesos de producción y a problemas de calidad del proceso o producto. Tales caídas de voltaje pueden producirse mucho más frecuentemente que las interrupciones, sin embargo en muchos casos no son identificadas. Los efectos comerciales de las caídas de voltaje son seriamente desestimados una y otra vez. ¿Pero qué es exactamente una caída de voltaje? ¿Puede una caída de voltaje prevenirse o debemos intentar limitar los daños mediante una identificación a tiempo. Estos tópicos son tratados en este artículo.
¿Qué es una caída de voltaje?
De acuerdo con la norma europea EN 50160 una caída de voltaje es una disminución repentina del valor de voltaje efectivo a un valor entre el 90 % y el 1 % del voltaje nominal estipulado, seguido de una repentina recuperación de ese voltaje. La duración de una caída de voltaje queda entre medio periodo (10 ms con redes de 50 Hz) y un minuto.
Una caída de voltaje por lo tanto no se confundirá con una interrupción. Una interrupción surge, por ejemplo, después de que un interruptor de circuito haya disparado. El fallo de potencia principal es propagado a través de la red de distribución restante como una caída de voltaje.
¿Cómo se produce una caída de voltaje?
  • Corrientes de arranque

Una causa conocida de las pequeñas caídas de voltaje son las corrientes de arranque o las corrientes de entrada en los condensadores, motores y otros dispositivos.
Las soluciones típicas son un equipo de arranque adecuado, ej. contactores de condensador para corrección del factor de potencia o arrancadores suaves para los motores, pero puede también incrementar la potencia de cortocircuito (reduciendo impedancia), ej. sección de los cables mayor, cambio del punto de conexión a niveles más altos de la red, equipos de conmutación y transformador más fuertes…
  • Cortocircuitos en las redes de bajo voltaje

En caso de que se produzca un cortocircuito tiene lugar un flujo de corriente muy alto en la red de baja tensión. La corriente de cortocircuito causa una caída de voltaje a través de la impedancia en la línea de alimentación.
En caso de un cortocircuito el interruptor automático se dispare. Si tarda más de 100 ms el interruptor en disparar entonces el voltaje cae profundamente en todo el sistema durante 100 ms.
Los cortocircuitos ocurren bastante frecuentemente en las redes de baja tensión. La protección contra cortocircuitos debe ser selectiva pero esto en la práctica a menudo no se cumple.
  • Cortocircuitos en la red de media tensión

La mayoría de las caídas de voltaje tienen lugar en las redes de media tensión. Las causas típicas son las siguientes:
  • Trabajos en carreteras.
  •  Excavaciones.
  • Chispas en el acoplamiento de conexión.
  • Envejecimiento del cable.
  • Cortocircuito en las líneas de transmisión aéreas.
  • Rayos.

Durante el cortocircuito hay altas corrientes de corta duración. Debido a la impedancia de red esto da como resultado una caída del voltaje en toda la red.
Alrededor del 75 % de todas las caídas de voltaje ocurren en las redes de medio voltaje. A menudo esto no puede evitarse por el consumidor.
Problemas causados por las caídas de voltaje
Las caídas de voltaje pueden llevar a fallos en los sistemas computerizados, sistemas de PLC, relés y convertidores de frecuencia. Con procesos críticos las caídas de voltaje pueden resultar en altos costes, los procesos continuos son particularmente impactados por esto. Ejemplos de proyectos sensibles son el moldeo por inyección, los procesos de extrusión, las factorías de cable y semiconductores, los procesos de impresión o la preparación de alimentos tales como leche, cerveza o refrescos.
Los costes de la caída de voltaje están comprendidos por:
  • Pérdida de beneficio debido a paradas de producción.
  • Costes de puesta al día con producción perdida.
  • Costes por retraso en el envío de productos.
  • Costes por pérdidas de materias primas.
  • Costes por daños a maquinaria, equipos y moldes.
  • Costes de mantenimiento y personal.

¿Cómo pueden combatirse las caídas de voltaje?
 En algunas situaciones las caídas de voltaje causadas por las corrientes de arranque pueden ser evitadas a través de un mejor diseño del sistema técnico. Las caídas de voltaje causadas por los cortocircuitos en la red de bajo voltaje son generalmente bastante raras. La mayoría de las caídas de voltaje son causadas por cortocircuitos en la red de medio voltaje. Nada puede hacerse para contrarrestar las causas de estas caídas.
Las caídas en sí mismas pueden prevenirse con:
  • UPS estáticas, una fuente de potencia DC con un inversor aguas abajo. Esta solución a menudo es empleada como un puente a un generador de energía de emergencia.
  • UPS continuo, volante funcionando con la carga.
  • Conexión de los sistemas de regulación y control para un proceso a una tensión de alimentación establecida.
Bibliografía
Voltage drops. Janitza
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