l Nuevo Reglamento Electrotécnicode Baja Tensión, en su InstrucciónTécnica ITC-BT-03 donde se esta-

blecen los medios mínimos técnicos reque-ridos para los Instaladores Autorizadosindica que los Instaladores de CategoríaEspecialista deberán contar, entre otrosequipos, con un analizador de redes,armónicos y perturbaciones de red. A con-tinuación presentaremos las principalesperturbaciones existentes, sus causas, lasmedidas a realizar y los valores límites defi-nidos por norma.

Las normasPara ayudar al distribuidor y a los usuariosen el control, vigilancia y mejora de la cali-dad de las redes eléctricas, se han creadomuchas normas. Así, por ejemplo, lanorma EN 50160 a sido creada con el fin decaracterizar la calidad de la tensión sumi-nistrada. Esta norma presenta los diferentestipos de perturbaciones de la tensiónobservados y medidos en el punto deentrega al cliente, en función de la forma deonda, del nivel de la tensión, de la fre-cuencia y del desequilibrio del sistema tri-fásico. De esta manera define los paráme-tros a analizar y la duración del registro.La reciente norma CEI/EN 61000-4-30define los métodos de medida de cadaparámetro, las condiciones y modalidadesde medida. Las normas CEI 61000-2-2para redes de Baja Tensión y la CEI 61000-

2-12 para las redes de Media Tensión defi-nen los niveles aceptables de “Compatibi-lidad” para cada parámetro.

Las Perturbaciones. Variacioneslentas: huecos de tensión,sobretensiones y cortesLa amplitud de la tensión es un factor cru-cial para determinar la calidad de la elec-tricidad, ya que constituye el principalcompromiso contractual del distribuidorde energía. Asociada a los problemas degestión de las redes de transporte y de dis-tribución (como los ajustes de centrales,los sistemas de protección automáti-cos,...), la amplitud de la tensión amenudo e inesperadamente padece varia-ciones anormales llegando a bajar hastaniveles cercanos a cero. Para caracterizarestos eventos habitualmente se utilizandos parámetros, la amplitud y la duraciónde la variación.Se definen varios tipos de defectos: lasobretensión, los huecos de tensión y elcorte. La norma EN-50160 permite comovariación máxima de la amplitud un ±10%de la tensión declarada (230 V entre fase-neutro en sistemas trifásico con neutro o230 V fase-fase en sistemas trifásicos de 3conductores).Las sobretensiones se miden en amplitud yen duración cuando se supera el umbralsuperior del valor máximo permitido (253Vrms). Los huecos de tensión se contabili-

zan cuando la tensión es inferior al umbralinferior (207 Vrms). Habitualmente estasvariaciones tienen una duración inferior a0,2s en Media Tensión y Alta tensión. Elnúmero de huecos de tensión en un añopueden alcanzar desde algunas decenashasta un millar (valores indicativos de lanorma EN 50160).Los cortes breves, en condiciones normales,pueden variar desde algunas decenas avarios centenares por año, y no excederánuna duración de 1 segundo.Se distinguen varios tipos de fenómenos enel origen de las variaciones de tensión.Cuando sobrevienen originados por elproductor de energía, éstos son de tipoaleatorio como la caída de rayos o los cor-tocircuitos accidentales (defectos de aisla-miento, caída de ramas y árboles sobre laslíneas aéreas, ...). Desde el lado del consu-midor, las causas principalmente provie-nen de la instalación. Así el conexionado defuertes cargas pueden provocar variacionesde tensión si la potencia de cortocircuito enel punto de entrega no está correctamentedimensionada. Los motores de granpotencia, los transformadores y las bateríasde condensadores son las cargas que habi-tualmente crean las variaciones de ten-sión. Los efectos de estas cargas puedenaumentar considerablemente cuando sonnumerosos los clientes conectados a lamisma rama de distribución. En el caso deun motor rotativo, la influencia de las

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Perturbaciones de redDesde hace años, se observa en las instalaciones un aumento en lascargas llamadas no lineales, relacionadas principalmente a los equiposinformáticos y a la electrónica de potencia. stas cargas contribuyen ala degradación de la tensión de alimentación, resultando un problemapara el funcionamiento de los equipos y materiales eléctricos.

CHAUVIN ARNOUX

E

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variaciones de tensión puede ser dramática.De esta manera, cuando aparece un fallo,todos los clientes conectados al mismonivel de la red perciben las variaciones detensión.La mayor dificultad consiste en medirexactamente la duración y la amplitud deestas variaciones de tensión. Especial-mente cuando la variación de tensión apa-rece en las tres fases con duraciones yamplitudes diferentes. El empleo de unanalizador de red trifásico se convierte ennecesario con el fin de realizar un análisissimultáneo de las tres fases.

Variaciones rápidas: sobretensionestransitoriasLas sobretensiones de duración inferior a 10ms se denominan sobretensiones transito-rias. Estas sobretensiones son provocadaspor fenómenos de origen atmosférico(caída de rayos) o, con mayor frecuencia,por el funcionamiento de equipos eléctricos(conmutaciones de cargas mas o menosinductivas que producen sobretensionestransitorias de alta frecuencia).Estos fenómenos transitorios tambiénpueden producirse durante la conmuta-ción de dos tiristores, provocando entrelas dos fases un cortocircuito de muy bajaduración. El tiempo de ascenso de puededurar de algunos microsegundos a variosmilisegundos. Estas variaciones en Baja

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Armónicos impares Armónicos pares

No múltiplos de 3 Múltiplos de 3

Rango Tensión relativa Rango Tensión relativa Rango Tensión relativa

57

111317192325

6,0%5,0%3,5%3,0%2,0%1,5%1,5%1,5%

39

1521

5,0%1,5%0,5%0,5%

24

6 ... 24

2,0%1,0%0,5%

Registro de un corte breve de tensión. Con analizador de calidad de redes Chauvin

Arnoux CA 8352.

Valores de las tensiones armónicas en el punto de suministro BT, hasta el rango de armónico 25, indicados en porcentaje de la tensión nominal (Un) segúnnorma EN 50160.

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Tensión son generalmente inferiores a 800V, pero pueden llegar a sobrepasar los1000 V con la consiguiente fusión de unfusible.Para la medida de sobretensiones transito-rias es necesario el uso de analizadoresespecíficos que emplean una técnica digi-tal y una elevada frecuencia de muestreo.

Flickers o fluctuaciones rápidas detensiónLa molestia ocasionada en el sistema visualhumano durante las variaciones de inten-sidad luminosa de la iluminación, el “par-

padeo”, es medido por el valor del flicker.Sus principales efectos sobre el hombrepueden ser el dolor de cabeza, la irritabili-dad y en ocasiones hasta epilepsia.El Flicker es en realidad un cálculo estadís-tico, definido por la norma EN CEI 61000-4-15, cálculo proveniente de la medida delas variaciones rápidas de tensión. Estasvariaciones rápidas de tensión están gene-ralmente causadas por la puesta en fun-cionamiento de cargas variables como sol-daduras por arco, impresoras láser,microondas o sistemas de aire acondicio-nado.El método de medida debe ser representa-tivo de la molestia que representa y tener encuenta los mecanismos de la visión. Paraello, el flicker debe ser evaluado durante unperiodo de tiempo lo suficientementelargo. Además, a causa de la naturalezaaleatoria del flicker, provocado única-mente por ciertas cargas, su nivel instan-táneo puede variar considerablemente yde manera imprevisible durante esteperiodo.Un intervalo de 10 minutos ha sido esta-blecido como el periodo correcto para eva-luar lo que se denomina flicker de cortaduración, o “Pst”. Este intervalo es bas-tante largo para evitar dar demasiadaimportancia a las variaciones de tensiónaisladas, así como para permitir que unapersona no note la perturbación y su per-sistencia. Paralelamente, es demasiadocorto para permitir caracterizar de manerafiable un equipo perturbador con un largociclo de funcionamiento.El periodo de 10 minutos sobre el cual estábasado la evaluación de la severidad del flic-ker de corta duración es válido para la esti-mación de las perturbaciones causadaspor las fuentes individuales como porejemplo las laminadoras, las bombas decalor o equipos electrodomésticos.Es el caso donde el efecto combinado devarias cargas perturbadoras funcionan demanera aleatoria (como por ejemplo losarcos de soldadura o los motores) ocuando se trata de fuentes de flickers deciclo de funcionamiento largo o variable(hornos eléctricos de arco), es necesarioevaluar la perturbación creada durante unperiodo de tiempo más largo. La duraciónde medida está definida en 2 horas, dura-ción considerada como apropiada al ciclo defuncionamiento de la carga o duracióndurante la cual un observador puede sersensible al flicker de larga duración. El cál-culo del flicker de larga duración, o “Plt” serealizará a partir de los valores de corta

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Representación vectorial de la simetría entre fases. Equipo CHAUVIN ARNOUX CA 8350.

Analizador de redes y perturbaciones CHAUVIN ARNOUX QUALISTAR C.A 8334.

UN INTERVALO DE 10

MINUTOS HA SIDO

ESTABLECIDO COMO EL

PERIODO CORRECTO

PARA EVALUAR LO QUE

SE DENOMINA FLICKER

DE CORTA DURACIÓN,

O “PST”

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duración. Ciertos analizadores de redesincorporan esta función de medida.

Armónicos e interarmónicosEn la mayor parte de los casos la corrienteconsumida por las cargas no es de unaforma sinusoidal pura. La distorsión encorriente implica una distorsión de la ten-sión que depende de la impedancia de lacarga.Las perturbaciones llamada armónicas soncausadas por la introducción en la red decargas no lineales como los equipos queforman parte de la electrónica de potencia(variadores, onduladores, convertidoresestáticos, puestos de soldadura,...). Gene-ralmente todos estos equipos incorporanrectificadores y estas electrónicas de cortedeforman las corrientes originando fluc-tuaciones de tensión en la red de distribu-ción de baja tensión. Es la concentración denumerosos equipos generadores de armó-nicos los que generan perturbaciones en lared.Se llama armónico a una superposición enla onda fundamental de 50 Hz, de ondasigualmente sinusoidales pero de frecuenciamúltiples a la de la fundamenta. Con elfin de medir los armónicos de corriente o detensión, se emplea una función matemáticallamada “transformada de Fourier” quepermite descomponer una señal periódicaen una suma de señales sinusoidales múl-tiples de la frecuencia fundamental.Cuando la señal posee una componentesuperpuesta a la onda fundamental (50Hz) de frecuencia no múltiplo de la funda-menta (por ejemplo 175 Hz), se habla deinterarmónicos, cuyo aumento está tambiénrelacionado con el desarrollo de los con-vertidores de frecuencia, de los variadoresde velocidad y otros equipos similares.Todos estos armónicos se pueden sumar: elresultado es el THD (Tasa de DistorsiónArmónica). El campo de frecuencias quecorresponde al estudio de los armónicosgeneralmente está comprendido entre100 y 2000 Hz, es decir desde el armó-nico 2 hasta el armónico de rango 40. Losniveles máximos rango por rango se definenen las normas CEI 61000-2-2 para BajaTensión y CEI 61000-2-12 para Media ten-sión. La norma EN 50160 define los límitesmáximos de distorsión armónica con laque el distribuidor de energía debe sumi-nistrar la tensión, tanto en THD, < 8 %comprendiendo todos los armónicos hastael rango 40, como en valores rango arango hasta el rango 25 (Ver tabla)Las consecuencias de estos armónicos

pueden ser instantáneas sobre ciertosequipos electrónicos: trastornos funciona-les (sincronización, conmutación,...), dis-paros intempestivos de protecciones, erro-res de contaje en contadores de energía,...Los calentamientos suplementarios induci-dos por los armónicos pueden, a largoplazo, disminuir la vida de las máquinasgiratorias, los condensadores, transforma-dores de potencia y conductores de neutro.Los actuales instrumentos de medidadeben ser capaces de efectuar este análisisarmónico rango a rango y de forma globalcon el fin de realizar un diagnóstico fiablede la instalación.

DesequilibriosUn receptor eléctrico trifásico no equili-brado o los receptores monofásicos noequilibrados alimentados por una red tri-fásica equilibrada pueden conducir a des-equilibrios de tensión entre fases. Estosdesequilibrios son debidos a la circulación

de corrientes no equilibradas por las impe-dancias de red.La tensión se descompone por el métododenominado “de las componentes simé-tricas, directa, inversa u homopolar”. Porejemplo la componente inversa provocapares de frenado parásitos y calentamien-tos suplementarios en las máquinas gira-torias de corriente alterna. La norma EN50160 establece como máximo permitidoun desequilibrio del 2%, margen pordebajo del cual no debe de producirse nin-gún problema.

FrecuenciaLa frecuencia nominal de la tensión debeser de 50 Hz. En condiciones normales, elvalor medio de la frecuencia fundamentalmedida durante 10 segundos en las redesde distribución debe estar comprendidoen el intervalo:

50 Hz ± 1% (entre 49,5 y 50,5 Hz) durante el95% de una semana50 Hz +4% / -6% (de 47 a 52 Hz) durante el100% de una semana

Los valores indicados se establecen pararedes interconectadas. Para redes en isla losvalores son:

50 Hz ± 1% (entre 49 y 51 Hz) durante el95% de una semana50 Hz ± 15% (entre 42,5 y 57,5 Hz) duranteel 100% de una semana

ConclusionesLos problemas de huecos y cortes de ten-sión son cada día más frecuentes a causa dela gran sensibilidad de ciertos equipos aestos fenómenos. Desgraciadamente estosproblemas persisten a pesar de todas lasmejoras aportadas por los distribuidoresde energía.Las perturbaciones de tensión provienende la creciente instalación por parte delusuario de las cargas llamadas fluctuan-tes. Cabe pues resaltar que la calidad de laenergía eléctrica depende no solamentedel suministrador, sino también del usuariofinal. La verificación de la calidad de sumi-nistro pasa por el uso de analizadores deredes que permitan la verificación detodos los parámetros descritos anterior-mente:

- la frecuencia- la amplitud (variaciones lentas y rápi-

das de tensión)- la forma de onda (armónicos)- la simetría de las tensiones trifásicas

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LA VERIFICACIÓN DE LA

CALIDAD DE SUMINISTRO

PASA POR EL USO DE

ANALIZADORES DE

REDES QUE PERMITAN

LA VERIFICACIÓN DE

TODOS LOS

PARÁMETROS

LOS PROBLEMAS DE

HUECOS Y CORTES DE

TENSIÓN SON CADA

DÍA MÁS FRECUENTES

A CAUSA DE LA GRAN

SENSIBILIDAD DE

CIERTOS EQUIPOS A

ESTOS FENÓMENOS

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