Gastos Ocultos por la Mala Calidad de la Energía Eléctrica: Prevención de huecos de tensión y sobretensiones con el análisis de cargas eléctricas

Cada vez que una empresa o instalación industrial sufre bajadas y subidas de tensión no deseadas, se crea un efecto dominó financiero en el resto de las operaciones. El coste por demanda interrumpida debida a huecos de tensión con consumidores industriales puede oscilar entre US $3,34/kW a US $5,18/kW, y esas cifras son de 2021.

Teniendo en cuenta el gasto variable de las necesidades eléctricas y el coste creciente del suministro, una empresa que funcione con electricidad de alta demanda necesita racionalizar sus operaciones en la medida de lo posible. Eso significa reducir los huecos o las sobretensiones para conseguir un suministro más predecible que respalde los presupuestos actuales y la toma de decisiones.

¿Qué son los huecos de tensión y las sobretensiones?#

Desgraciadamente, las bajadas y subidas de tensión ocurrirán en su negocio. Incluso con el marco más preciso instalado, puede esperar algún percance ocasional. El truco está en minimizar estas ocurrencias para que sean extremadamente raras. El primer paso es comprender lo que significan para sus operaciones.

• Según IEEE Std 1159-2019, una bajada de tensión (sag) es una reducción del valor rms a entre 0.1 y 0.9 por unidad, con una duración de medio ciclo a un minuto; una reducción que persiste más de un minuto es una subtensión sostenida, y una pérdida total de tensión es una interrupción. El aumento correspondiente del valor rms (de 1.1 a 1.8 por unidad, de medio ciclo a un minuto) es una subida de tensión (swell), mientras que los rayos y las maniobras de conmutación producen transitorios impulsivos y oscilatorios que duran de microsegundos a milisegundos. La distinción importa porque las bajadas de tensión se atienden con la capacidad de tolerancia (ride-through) de los equipos y con UPS, la subtensión sostenida con regulación y capacidad de los alimentadores, y los transitorios con dispositivos de protección contra sobretensiones. Aunque la mayoría de las bajadas de tensión son breves, la caída repentina interrumpe la productividad. Si a esa caída se suma la maquinaria sensible que suele usarse en la fabricación de piezas, el control de calidad y las líneas de producción, los errores operativos rápidamente comienzan a acumularse. Las bajadas de tensión suelen ocurrir en torno a fenómenos meteorológicos importantes o a fallas en la extensa red eléctrica de la compañía suministradora.
• Sobretensión: Una subida de tensión es algo diferente. En este caso, usted experimenta un aumento repentino de la tensión por encima de los rangos normales. Piense en la caída de un rayo o en un cableado defectuoso en su edificio que provoque una conmutación del sistema eléctrico. Las sobretensiones pueden causar y causarán daños a los equipos, especialmente a los electrónicos. Por eso los consumidores particulares deberían tener un protector contra sobretensiones en sus casas para los PC cuando vivan en zonas de fenómenos meteorológicos extremos.

La cuestión es que usted es vulnerable a las caídas y sobretensiones siempre que opere en una industria que dependa de consumos precisos de energía que no puedan interrumpirse (fabricación, sanidad, centros de datos, etc.). Lo que al principio puede parecer menor, con el tiempo puede acumularse rápidamente, provocando una pérdida significativa en las operaciones y disparando los costes.

Los costes ocultos de la mala calidad de la energía#

Hablemos de costes por un momento. La preocupación obvia es el coste del suministro de energía durante una caída o una subida de tensión. Muchos clientes buscan el análisis de la carga eléctrica para protegerse de tales eventos, pero ese no es el único factor determinante. Hay muchos costes ocultos en estos eventos como:

• Daños en los equipos y fallas prematuras: Los controles lógicos programables (PLC), los motores y los dispositivos de comunicación son extremadamente vulnerables a las fluctuaciones de energía. Cuando están expuestos a caídas y sobretensiones a lo largo del tiempo, los componentes internos empiezan a degradarse. Esa degradación conducirá a una vida útil más corta y a un aumento de los costes de mantenimiento o, peor aún, a su sustitución completa.
• Tiempo de inactividad operativa: Además de preocuparse por sus equipos sensibles, una caída o sobretensión puede detener las operaciones durante un tiempo. Cuando la productividad de su operación está directamente ligada a los márgenes de beneficio, cada segundo que no esté produciendo significa pérdida de ingresos. Luego están los reinicios manuales y la resolución de problemas, que causan más retrasos.
• Mayor consumo de energía: Un suministro de energía inconsistente provoca fluctuaciones en el rendimiento mecánico. Piense en un motor. Estos dispositivos pueden consumir más recursos energéticos de los necesarios si hay niveles de tensión inconsistentes, lo que significa que pagará una prima mucho más alta debido a tales ineficiencias. Nadie en los negocios quiere gastos mensuales más elevados.
• Riesgos relacionados con el cumplimiento de la seguridad: Los últimos costes ocultos están relacionados con la seguridad. Una sobretensión no deseada puede sobrecargar los dispositivos de protección, desde los disyuntores hasta los sistemas de control de acceso. Eso aumenta no sólo el riesgo de incendio, sino también la integridad de los activos sensibles de la empresa, a los que sólo determinados empleados deberían tener acceso sin restricciones.

Como puede ver, el coste de los huecos y las sobretensiones es difícil de medir. Ni que decir tiene que contratar a un equipo para el análisis de la carga eléctrica podría ahorrarle dinero en necesidades de suministro eléctrico, así como muchos otros factores ocultos que quizá no pueda medir hasta mucho más adelante.

Diagnóstico de problemas de calidad eléctrica#

La buena noticia sobre las caídas y sobretensiones eléctricas es que puede hacerles frente. Con el equipo adecuado, un enfoque proactivo y un gestor de riesgos que prefiera conservar su puesto de trabajo, puede evitar o minimizar la experimentación de estos problemas.

Todo empieza por reconocer las señales. Restablecimientos frecuentes y cortes de conexión en Fuentes de alimentación para PLC y sistemas de control, junto con el sobrecalentamiento de los motores, apuntan a caídas de tensión, subtensión sostenida o desequilibrio de tensión, más que a picos de tensión: un motor con tensión en los terminales reducida o desequilibrada consume más corriente para la misma carga y se calienta más. La norma NEMA MG 1 limita el desequilibrio de tensión en los terminales del motor a 1% a carga nominal y proporciona una curva de reducción de potencia por encima de ese valor; a modo de aproximación, el aumento de temperatura de la fase más caliente se incrementa aproximadamente al doble del cuadrado del porcentaje de desequilibrio de tensión (alrededor de 2% con un desequilibrio de 1%, 8% con un desequilibrio de 2%, 18% con un desequilibrio de 3%), ya que un desequilibrio de tensión de 1% produce un desequilibrio de corriente del orden de 6 a 10%. Las sobretensiones y los transitorios impulsivos suelen manifestarse como fallas en los componentes electrónicos, aislamiento perforado e indicadores de SPD dañados. Para distinguir entre ambos, se requiere un registrador de calidad de la energía que registre el voltaje rms, el desequilibrio, los armónicos y los transitorios durante un período representativo, clasificados según la norma IEEE 1159, antes de seleccionar cualquier solución. El parpadeo de las luces, junto con estos síntomas, es un buen indicador.

Si crees que estás experimentando tales fallas, es hora de saquen el equipo de monitoreo. Rastree y controle los niveles de voltaje para detectar variaciones de frecuencia y distorsiones armónicas. Asegúrese de medirlos en tiempo real para poder identificar las causas subyacentes y enfocar mejor sus esfuerzos de mantenimiento o reparación.

Sin duda ayuda asociarse con profesionales expertos en análisis de cargas eléctricas como Dreiym Engineering. Tener a alguien sin ningún motivo que venga y ofrezca evaluaciones experimentadas, precisas y basadas en pruebas garantiza que nada pase desapercibido o, al menos, que tenga un plan de acción si vuelve a ocurrir en el futuro.

No tiene por qué dejarlo todo en manos de expertos. Aunque nos encanta trabajar con clientes de todos los campos de la empresa, la fabricación y la industria, también queremos ayudar a los propietarios a mejorar sus propias operaciones.

Pruebe algunas de estas recomendaciones para evitar costosas interrupciones y garantizar un rendimiento óptimo:

• Instalar DPS (Dispositivos de Protección contra Sobretensiones) alrededor de cualquier equipo sensible para desviar la energía y evitar daños o interrupciones.
• Invierta en equipos de acondicionamiento de la energía, como sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) o reguladores de tensión. Existen muchas opciones ecológicas que también pueden ofrecerle ventajas fiscales.
• Dé prioridad al mantenimiento de su sistema e infraestructura eléctrica. Inspeccione regularmente el cableado, sustituya los componentes desgastados y solucione los problemas de conexión a tierra antes de que se conviertan en algo mucho más complejo.
• Contrate a un consultor experto para que realice inspecciones anuales o evalúe las adiciones/remociones de sus operaciones regulares antes de entrar en plena producción.

Un poco de cuidado preventivo puede contribuir en gran medida a reducir cualquier coste oculto y a proteger a su organización de los enormes gastos de reparación o sustitución. Con tantos componentes que tienen que trabajar al unísono, sólo tiene sentido tener tanta barrera protectora alrededor de su sistema como pueda. Eso le dará a usted (y a sus inversores) importantes confianza para que pueda centrarse en factores más importantes.

Para terminar#

Afrontar las repercusiones de las caídas y sobretensiones de tensión puede parecer una preocupación menor al principio, pero cuando hace balance de los daños a largo plazo que pueden ocasionar en su negocio, querrá ponerse manos a la obra lo antes posible. Integrar un análisis anual de la carga eléctrica ayuda a prevenir acciones no deseadas y protege sus inversiones mediante la eficiencia operativa.

Dreiym Engineering ofrece más de 30 años de experiencia combinada. Contamos con la formación del equipo, la perspicacia profesional y los conocimientos técnicos para equilibrar adecuadamente sus sistemas, desde la secuencia de funcionamiento hasta los diseños de carga por etapas del generador. Llámenos hoy mismo y garantizar que su organización siga siendo segura y funcionando sin problemas, independientemente de lo que ocurra con el tiempo, la época del año o las condiciones de la red circundante.