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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.