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CAP 5 EFECTO DE CARGAS FLUCTUANTES Y FLICKER
5.1 INTRODUCCIÓN
El término Flicker se refiere a la inestabilidad en la sensación visual inducida por
dispositivos de iluminación, cuya luminiscencia o distribución espectral fluctúa con el
tiempo.
Se puede definir como una fluctuación repetida de la tensión , generalmente provocada por
una variación rápida en la demanda de potencia reactiva en el sistema ( por ejemplo
perforadoras, soldadores, hornos de arco,etc.)
Se puede clasificar en:
Flicker cíclico
: asociado a fluctuaciones periódicas
Flicker no cíclico : asociado a fluctuaciones ocasionales, por ejemplo arranque de motores
5.2 VARIACIÓN DE TENSIÓN PRODUCIDA POR UNA CARGA FLUCTUANTE
Consideremos una barra alimentada por un transformador, a la cual se conecta una carga
fluctuante como se infica en forma esquemática en la figura 5.1 a
A
B
Figura 5.1 a
Este sistema se puede representar mediante un circuito equivalente como se indica en la
figura 5.1 b
E
Xs
Rs
∼
I
Uc
Figura 5.1 b
En base a este circuito se puede establecer el siguiente diagrama fasorial ( figura 5.1 c )
E
j Xs I
Uc
I
ΔU
Figura 5.1 c
Del diagrama fasorial anterior, se deduce que la variación de tensión en la carga se puede
expresar como:
E − Uc
P
Q
= Rs 2 +
Uc
U c Scoci
( 5.1 )
P y Q son la demanda de potencia actica y reactiva respectivamente
Rs, Xs son respectivamente la resistencia y reactancia equivalente del SEP en el punto de
conexión de la carga ( barra B en la figura 5.1 a )
E es la tensión en vacío en la barra B y Uc es el valor de tensión en esa barra para demanda
con componentes P y Q
Scoci es la potencia trifásica de cortocircuito
Si Rs es despreciable, de la ecuación (7.1) se deduce que la fluctuación de tensión en la
carga está determinada esencialmente por la demanda de potencia reactiva. Si esta demanda
es fluctuante lo mismo ocurrirá con la tensión en la carga. Este efecto se ve atenuado
mientras mayor sea la potencia de cortocircuito, es decir mientras más se asemeje la barra B
a una barra dura.
5.3 EFECTOS DE LAS FLUCTUACIONES DE TENSION
Estas fluctuaciones ocasionan efectos adversos sobre equipos y procesos productivos,
además de los efectos fisiológicos sobre las personas.
A ) Efectos en máquinas eléctricas
Las fluctuaciones de tensión en los terminales de un motor de inducción producen cambios
en el torque y en la velocidad, lo cual puede afectar de modo significativo los procesos
productivos. En algunos casos pueden originar vibraciones excesivas afectando la
resistencia mecánica y la vida útil de un motor.
En el caso de motores sincrónicos originan oscilaciones de los rotores respecto a la
condición de sincronismo con su consecuente desgaste. Además producen cambios en el
torque, potencia e incremento de las pérdidas.
B ) Efectos en rectificadores estáticos
El efecto típico de las fluctuaciones de tensión en rectificadores de fase controlada con
control en el lado de corriente contínua, es una reducción del factor de potencia y la
generación de componente armónicas no características.
C ) Equipos de Electrólisis
Las fluctuaciones de tensión afectan la vida útil y la eficiencia operacional de estos
equipos. Además los elementos que transportan al tas corrientes resultan degradados, con el
consiguiente aumento de costos de mantenimiento
5.4 MEDICION DEL FLICKER
Se requieren mediciones de fluctuaciones de tensión para determinar la influencia de las
cargas en los niveles de Flicker por parte de las cargas, de modo de comparar los resultados
con los valores límites establecidos en las normas y en particular en las normas de
Compatibilidad Electromagnética.
5.5 FORMAS DE MITIGAR FLUCTUACIONES DE TENSION
Los efectos de las fluctuaciones de tensión dependen en primer lugar de su amplitud,
influenciados por las características del sistema de potencia y su tasa de ocurrencia, la que
depende del proceso productivo.
De la ecuación ( 5.1 ) se deduce que la amplitud de las fluctuaciones de tensión se puede
limitar de dos formas:
A ) Aumentando la potencia de cortocircuito en el punto de conexión de una carga
fluctuante. En la práctica esto significa:
-
Alimentar estas cargas desde sistema eléctricos separados del resto o usar uno de los
devanados de un transformador de 3 devanados
Aumentar la potencia nominal del transformador que alimenta a la carga fluctuante
Instalar condensadores serie
B ) Reducir los cambios en la potencia reactiva mediante estabilizadores dinámicos.
La efectividad de estos equipos depende de su potencia nominal y de la rapidez de
reacción frente a los cambios en la demanda de la carga fluctuante. A través de la potencia
absorbida a la frecuencia fundamental se producen caídas de tensión en las impedancias de
la red de suministro. Dependiendo de si esta potencia es inductiva o capacitiva, el valor rms
de la tensión en el punto común de conexión puede aumentar o disminuir.