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Términos y definiciones de calidad de energía

45 términos que los ingenieros encuentran al medir, especificar o discutir la calidad de energía — definidos en lenguaje sencillo, con las cifras de IEEE 1159, IEC 61000-4-30, EN 50160 e IEEE 519.

A

Agregación de 10 minutos

La forma en que IEC 61000-4-30 y EN 50160 condensan las mediciones: los valores se agregan en intervalos de 10 minutos y el cumplimiento se juzga por la proporción de intervalos de la semana dentro de los límites (normalmente 95 %). EN 50160 explicada.

Analizador de calidad de energía

Instrumento que mide tensión, corriente y potencia y además detecta, clasifica y registra perturbaciones como huecos, elevaciones, transitorios, armónicos y flicker, con la forma de onda de cada evento. Analizadores de calidad de energía Inspector.

Analizador de redes

Instrumento que mide potencia, energía y eficiencia, normalmente como promedios por intervalos. En general no captura ni clasifica las perturbaciones de la alimentación. Analizador de redes vs analizador de calidad de energía.

Armónicos

Tensiones o corrientes senoidales a múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (el 5.º armónico de 60 Hz es 300 Hz). Los producen cargas no lineales como variadores de frecuencia, rectificadores, UPS e iluminación LED. Guía de armónicos y factor de potencia.

Armónicos triples

Múltiplos impares del tercer armónico (3.º, 9.º, 15.º…). En un sistema trifásico de cuatro hilos se suman en el neutro en lugar de cancelarse, lo que puede sobrecargar el conductor neutro.

B

Bobina Rogowski

Sensor de corriente flexible, con núcleo de aire, que rodea conductores grandes o barras. No se satura, así que sirve para corrientes altas y formas de onda que cambian rápido.

C

Cambio rápido de tensión (RVC)

Transición rápida de la tensión RMS entre dos estados estables sin cruzar los umbrales de hueco o elevación. IEC 61000-4-30 define cómo detectarlo; los arranques de motores y la energización de transformadores son causas habituales.

Categoría de medición (CAT III, CAT IV)

La clasificación de IEC 61010 sobre qué tan cerca del origen de la alimentación puede conectarse un instrumento con seguridad. CAT III cubre la distribución dentro de un edificio; CAT IV cubre el origen de la instalación, como la acometida.

Corriente de arranque (inrush)

La corriente elevada que se consume brevemente al conectar un transformador, motor, capacitor o fuente. Puede provocar huecos en la misma alimentación y disparos indeseados.

Corriente de fuga a tierra

Corriente que circula hacia la tierra de protección en operación normal, procedente de filtros, la capacitancia de los cables o un aislamiento degradado. Una tendencia al alza es un aviso temprano de falla de aislamiento.

Curva ITIC

La envolvente de tolerancia de tensión publicada por el Information Technology Industry Council (sucesora de la curva CBEMA). Muestra las amplitudes y duraciones de huecos y elevaciones que deben soportar los equipos de TI.

D

Desequilibrio de tensión

Tensiones distintas entre las tres fases, medido como la relación entre la tensión de secuencia negativa y la de secuencia positiva. EN 50160 espera hasta 2 % durante el 95 % de la semana (hasta 3 % en algunas zonas). Sobrecalienta los motores trifásicos.

Desviación de frecuencia

Diferencia entre la frecuencia real y la nominal de la red. EN 50160 espera 50 Hz ±1 % durante el 99,5 % del año en sistemas interconectados.

E

Elevación de tensión (swell)

Aumento temporal de la tensión RMS por encima del umbral, normalmente el 110 %, durante medio ciclo a un minuto. Las fallas fase-tierra pueden provocar elevaciones en las fases sanas.

EN 50160

La norma europea que describe las características de la tensión de las redes públicas: lo que un cliente puede esperar en operación normal en frecuencia, amplitud, flicker, desequilibrio y armónicos. EN 50160 explicada.

F

Factor de cresta

La relación entre el valor pico de una forma de onda y su valor RMS. Una senoidal pura tiene un factor de cresta de 1,414; la corriente pulsante de cargas con rectificador, como computadoras y drivers LED, es mucho mayor.

Factor de potencia

El factor de potencia real es la potencia activa dividida por la aparente (P/S). Incluye el efecto del desfase y de los armónicos, por eso puede ser bajo aunque el factor de potencia de desplazamiento parezca bueno.

Factor de potencia de desplazamiento

El coseno del ángulo entre la tensión y la corriente fundamentales. Los bancos de capacitores corrigen el factor de potencia de desplazamiento; no corrigen la parte del bajo factor de potencia causada por armónicos.

Factor K

Número que indica cuánto calentamiento adicional causan las corrientes armónicas en un transformador frente a una carga senoidal pura. Se usa para especificar o reducir la capacidad de transformadores que alimentan cargas no lineales.

Flicker

Parpadeo visible de la luz causado por fluctuaciones de tensión. Se cuantifica con la severidad de corta duración Pst (10 minutos) y de larga duración Plt (2 horas); EN 50160 espera Plt ≤ 1 durante el 95 % de la semana.

Frecuencia fundamental

La frecuencia nominal de la red, 50 Hz o 60 Hz. Los armónicos se numeran como múltiplos de ella.

H

Hueco de tensión (sag / dip)

Reducción temporal de la tensión RMS por debajo del umbral, normalmente el 90 % de la tensión declarada, con una duración de medio ciclo a un minuto. "Dip" es el término IEC y "sag" el término IEEE; IEEE 1159 lo define como 0,1–0,9 pu. Hueco, sag e interrupción.

I

IEC 61000-4-30

La norma internacional que define cómo se miden y agregan las magnitudes de calidad de energía, para que dos instrumentos den resultados comparables. Define la Clase A (para mediciones contractuales y de cumplimiento, donde los resultados deben ser comparables) y la Clase S (para estudios y evaluación estadística). Clase A vs Clase S.

IEEE 1159

La práctica recomendada de IEEE para el monitoreo de la calidad de energía eléctrica. Su tabla de categorías — transitorios, variaciones de corta y larga duración, desequilibrio, distorsión de forma de onda, fluctuaciones y variaciones de frecuencia — es la clasificación de perturbaciones más usada.

IEEE 519

La norma IEEE para el control de armónicos en sistemas eléctricos. Limita la distorsión de tensión que entrega la compañía eléctrica y la distorsión de corriente que inyecta el cliente, ambas en el PCC. IEEE 519 explicada.

Inmunidad a huecos (ride-through)

La capacidad de un equipo de seguir funcionando durante un hueco de tensión o una interrupción breve. Se evalúa con curvas como ITIC y SEMI F47. Calculadora de huecos de tensión.

Interarmónicos

Componentes a frecuencias que no son múltiplos enteros de la fundamental. Los producen cicloconvertidores, hornos de arco y algunos variadores, y pueden causar parpadeo de la luz.

Interrupción

Reducción de la tensión a casi cero: por debajo de 0,1 pu en IEEE 1159 y por debajo del umbral de interrupción (normalmente 5 % o 10 %) en IEC 61000-4-30. En EN 50160, las interrupciones cortas duran hasta tres minutos.

M

Monitoreo permanente de calidad de energía

Medición continua con un instrumento instalado a largo plazo, para que los eventos intermitentes se registren cuando ocurran. Monitoreo portátil o permanente.

N

Notching (muescas)

Perturbación periódica de tensión causada cuando los convertidores electrónicos conmutan la corriente de una fase a otra, abriendo pequeñas "muescas" en la forma de onda de la tensión.

P

Pinza de corriente

Sensor de corriente que se cierra alrededor de un conductor sin abrir el circuito. Las pinzas rígidas sirven para conductores pequeños y dan buena precisión con corrientes bajas.

Potencia activa

La potencia que realiza trabajo útil, medida en vatios (W). En CA es el promedio del producto de la tensión y la corriente instantáneas y siempre es menor o igual que la potencia aparente.

Potencia aparente

El producto de la tensión RMS por la corriente RMS, medido en voltamperios (VA). Cables, transformadores y UPS se dimensionan por la potencia aparente, no por la activa.

Potencia reactiva

Potencia que va y viene entre la fuente y la carga sin realizar trabajo, medida en voltamperios reactivos (var). Los motores y transformadores la consumen; los bancos de capacitores la suministran. Calculadora de factor de potencia.

Punto de acoplamiento común (PCC)

El punto de la red donde se conecta la instalación de un cliente y donde se alimenta, o puede alimentarse, a otros clientes. Los límites de IEEE 519 se evalúan allí, no en máquinas individuales.

R

Relación de cortocircuito (ISC/IL)

La corriente de cortocircuito disponible en el PCC dividida por la corriente máxima de demanda. En IEEE 519 determina qué fila de límites de distorsión de corriente se aplica: una red más fuerte admite más corriente armónica.

Resistencia de puesta a tierra

La resistencia entre el sistema de electrodos de tierra y la masa general de la tierra. Un valor alto limita la corriente de falla y deja que suban las tensiones de contacto. El Inspector V4 la mide con el mismo equipo que registra la alimentación. Inspector V4.

Resonancia armónica

Condición en la que un banco de capacitores y la inductancia del sistema forman un circuito resonante en una frecuencia armónica o cerca de ella, amplificando ese armónico. Por eso hay que medir los armónicos antes de instalar capacitores de corrección.

S

SEMI F47

La norma de inmunidad a huecos de tensión de la industria de semiconductores: el equipo debe soportar huecos al 50 % durante 200 ms, al 70 % durante 500 ms y al 80 % durante 1 s.

Subtensión y sobretensión

Variaciones RMS de larga duración, de más de un minuto (IEEE 1159), causadas en general por cambios de carga, ajuste de tomas o alimentadores largos, y no por fallas.

T

TDD (distorsión total de demanda)

Distorsión armónica de corriente expresada como porcentaje de la corriente máxima de demanda (IL), y no de la corriente del momento. IEEE 519 fija sus límites de corriente en TDD para que una instalación con poca carga no se juzgue por unos pocos amperios. IEEE 519 explicada.

Tensión neutro-tierra

Tensión medida entre el neutro y la tierra de protección en la carga. Valores altos indican sobrecarga del neutro, armónicos triples o fallas de conexión, y afectan a la electrónica sensible.

THD (distorsión armónica total)

El valor RMS de todas las componentes armónicas dividido por la fundamental, en porcentaje. EN 50160 admite una THD de tensión de hasta 8 % durante el 95 % de la semana; IEEE 519 fija 8 % para 1 kV o menos. Calculadora de THD.

Transitorio

Perturbación repentina y de corta duración. Los transitorios impulsivos son picos rápidos en un solo sentido, típicos de rayos o maniobras; los oscilatorios oscilan, típicos de la maniobra de bancos de capacitores. Guía de sobretensiones transitorias.

V

Valor RMS

Valor eficaz: el valor de una tensión o corriente alterna que produce el mismo calentamiento que ese mismo valor en CC. Los analizadores de calidad de energía lo calculan en cada ciclo o medio ciclo para detectar huecos y elevaciones.