Tipos de Variaciones de Voltaje, Causas – Consecuencias – Soluciones

Hay diferentes tipos de perturbaciones en el voltaje de suministro, que pueden afectar el funcionamiento de los equipos críticos-sensibles.

Conocerlos, y saber identificarlos es importante para prevenir fallos indeseados, tiempos muertos y por consiguiente reducir costos.

Como hemos comentado en otros artículos, cuando hablamos de voltaje de suministro, no nos referimos al voltaje suministrado por las compañías eléctricas, nos referimos al voltaje a la entrada del equipo crítico-sensible.

Hay que tener claro que las perturbaciones en el voltaje de suministro, se generan tanto externamente como internamente.

Las perturbaciones que se producen externamente en el voltaje de suministro, son probablemente más grandes y más impactantes, pero las que se producen internamente son mucho más frecuentes, y su impacto suele ser crítico en el desempeño del proceso productivo.

Las siguientes son algunas de las categorías de variaciones en la calidad del voltaje de suministro que vamos a analizar en este artículo: SAG, SWELL, Subtensión, Sobretensión, Interrupción, Transientes.

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Estas variaciones en la calidad del voltaje se clasifican según su magnitud y su duración. La magnitud se especifica por unidad (pu). El pu representa el voltaje de suministro que estamos analizando, es decir, por ejemplo: 120V, 208V, 240V, 277V, etc. Las variaciones son los valores a los que puede bajar o subir el voltaje, por ejemplo 0,9pu, en un voltaje de 120V, sería de 108V.

Seguidamente el detalle de las diferentes categorías de variaciones.

SAG

Definición: disminución de entre 0,1 y 0,9 pu, en el voltaje de suministro.

SWELL

Definición: aumento de entre 1,1 y 1,8 pu, en el voltaje de suministro.

Dependiendo de la duración se clasifican en:

Instantáneos, 0.5-30 ciclos

Momentáneos, 30 ciclos a 30

Temporales, 3s-1 min

SUBVOLTAJE

Definición: disminución de entre 0,8 y 0,9 pu en el voltaje de suministro.

SOBREVOLTAJE

Definición: aumento de entre 1,1 y 1,2 pu, en el voltaje de suministro.

En ambos casos la duración es mayor a un minuto (1 min)

Importante notar que la diferencia entre los SAGS y el SUBVOLTAJES, así como entre los SWELLS y los SOBREVOLTAJES, es la duración de la variación. Después de 1 minuto, ya no se llama SAG ni SWELL, se deben llamar SUBVOLTAJE y SOBREVOLTAJE.

Las causas de los SAGS, SWELLS, SUBVOLTAJE y SOBREVOLTAJE pueden ser externas o internas:

Algunas de las más comunes son:

Externa

Objetos que golpean las líneas y/o postes

Obras de construcción

Animales en las líneas eléctricas

Descargas atmosféricas, rayos

Interna

Arranque y paro de cargas muy grande

Problemas de conexión a tierra

Instalación eléctrica interna mal dimensionada

Instalación eléctrica en mal estado

Transformadores saturados o mal dimensionados

Las consecuencias de estas variaciones, entre otras, pueden ser:

Pérdida de memoria y errores de almacenamiento

Pérdida en transmisión de datos

Parpadeo de la iluminación, crítico para algunas industrias

Daños y/o reducción en la vida útil de los motores

Fallos en contactores y motores

Pérdidas en materia prima por interrupción de procesos

Pérdidas en limpieza de equipos

Fallos en fuentes de alimentación

INTERRUPCIÓN

Definición: disminución <0,1 pu, en el voltaje de suministro.

Dependiendo de la duración se clasifican en

Momentáneos, 0.5 ciclos a 30

Temporales, 3 s – 1 mi

De larga duración (sostenida), mayor a 1 minuto

Las causas de las interrupciones de voltaje, entre otras, pueden ser:

Fallo de equipo (s) en la red de distribución

Descargas atmosféricas, rayos

Daños en postes o líneas del tendido eléctrico por objetos que golpean

Incendios

Error humano

Mala coordinación de protecciones y/o fallo en las protecciones

Aumento en la demanda

Redes en malas condiciones

Las consecuencias de las interrupciones de voltaje, entre otras, pueden ser:

Pérdida de memoria de equipo crítico sensible y errores de almacenamiento

Paros en producción

• Personal inactivo en horario laboral y horas extras en limpieza
• Ingresos que no se facturan
• Perjuicios a sus clientes
• Pérdidas de materia prima.
• Multas por atraso en entregas
• Actividad comercial afectada

Equipos dañados, costo de repuestos y mano de obra

Daños de equipos críticos sensibles

Costos de mantenimiento

 

Un transiente de sobrevoltaje, es un voltaje temporal no deseado, que se da en un circuito eléctrico. Es una variación que aparece y desaparece en la transición de una condición de funcionamiento de estado estable a otra. Se caracteriza porque varía desde unos pocos voltios hasta miles de voltios y su duración es muy corta, de milisegundos hasta nanosegundos. Se conocen como perturbaciones fantasma, porque son aleatorias, y no son constantes, es decir, una vez que se dió el transiente de sobrevoltaje, no se va a repetir con las mismas características en el mismo punto.

Los transientes se caracterizan en transientes impulsivos (o de impulso) y transientes oscilatorios.

Los transientes impulsivos o de impulso se clasifican en

Nanosegundos

Microsegundos

Milisegundos

 

Los transientes oscilatorios se clasifican en

Baja frecuencia

Media frecuencia

Alta frecuencia

Las causas de los transientes de sobrevoltaje, pueden darse tanto externamente como internamente dentro de la facilidad.

Entre las causas externas se pueden mencionar:

Descargas atmosféricas, rayos

Corrección de factor de potencia

Conmutación de vecinos con grandes consumos

Conmutación de cargas en redes sobrecargada

Golpes a líneas del tendido eléctrico y/o a postes

Entre las causas internas se pueden mencionar:

Operación de motores, generadores, la conmutación de equipo de alta demanda

Conmutación de bancos de capacitores

Operación de tristores

Descargas electrostática

Máquinas de soldar

Instalación eléctrica en mal estado o con daños

Los transientes generados externamente tienen mayor energía, es decir son más destructivos si llegan a incidir equipos críticos-sensibles, sin embargo son menos probables. Los transientes de sobrevoltaje que se generan dentro de la facilidad son menos destructivos a corto plazo, pero el daño que provocan es acumulativo y constante, lo que hace que los equipos críticos vean reducida su vida útil y presenten fallos prematuros.

Entre las consecuencias de los transientes de sobrevoltaje, están:

Fallas repentinas y catastrófico de equipo crítico-sensible

Operación errática de equipos críticos-sensible

Desconfiguración de plcs y computadoras de procesos

Reducción de vida útil de equipo crítico-sensible

Fallo de aislamiento de motores

Pérdidas en producción y tiempos muertos

La solución

Existen diferentes soluciones dependiendo del tipo de variación que afecte a la instalación. Pero siempre hay que considerar que es recomendable, la protección preventiva, ya que la mayoría de las perturbaciones que generan problemas en la calidad del voltaje de suministro son aleatorias y altamente perjudiciales.

Por tipo de variación estas son alternativas de protección:

SAGS y SWELLS	Analizador de calidad de energía PQUBE Protectores de voltaje DSP-1 y DTP-3 Sistemas de UPS Reguladores de voltaje Inversores y bancos de baterías
SOBREVOLTAJE Y SUBVOLTAJE	Analizador de calidad de energía PQUBE Protectores de DSP-1 y DTP-3 Sistemas de UPS Reguladores de voltaje Inversores y bancos de baterías
INTERRUPCIONES	Analizador de calidad de energía PQUBE Sistemas de UPS Generadores de emergencia Inversores y bancos de baterías
TRANSIENTES DE SOBREVOLTAJE	Analizador de calidad de energía PQUBE Supresores de transientes para tableros PSP Supresores de transientes para equipo crítico-sensible DSF25 Supresores para luz led y equipos pequeños WS3VT Supresores para AC PSPE

     

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