Problemáticas y costos de la red eléctrica comercial

Por: Héctor Martínez, Gerente de Desarrollo de Negocios

sector Corporativo de  Schneider Electric

Nuestro entorno tecnológico ha evolucionado hacia una profunda dependencia de la disponibilidad de energía eléctrica. 

En la mayoría de los países, la energía comercial está disponible a través de todo el territorio nacional por medio de redes que proveen  la interconexión de numerosas estaciones generadoras a los lugares donde se utiliza la energía. 

La red eléctrica debe proveer la energía para cubrir las necesidades básicas de viviendas como: iluminación, calefacción, refrigeración y aire acondicionado, así como el suministro fundamental de gobierno, industria, financiero, comercial, médico, transporte y comunicaciones con las comunidades.

El abastecimiento eléctrico comercial, literalmente permite al mundo moderno
funcionar a su propio ritmo de trabajo. La sofisticada tecnología ha llegado profundamente a nuestras industrias y con el advenimiento de la digitalización, están cambiando continuamente las formas de producción.

La tecnología inteligente demanda energía que esté libre de fallas. Las consecuencias de los incidentes de energía a gran escala están bien documentadas. 

Un estudio reciente en Estados Unidos reveló que las empresas industriales y digitales están perdiendo $45.7 mil millones de dólares al año debido a interrupciones de energía.

En todos los sectores de negocios, se estima que se pierden de $104 mil millones a $164 mil millones de dólares debido a las interrupciones y pueden sumar de $15 mil millones a $24 mil millones de dólares debido a la calidad de la energía. 

En la automatización de procesos industriales, líneas enteras de producción pueden salir de control, crear situaciones de peligro para el personal en el sitio y generar costosos desperdicios de material.

Por ejemplo, la pérdida de energía en una institución financiera de gran tamaño puede costar miles de dólares irrecuperables en tan sólo unos minutos de inactividad, así como muchas horas en su recuperación.

 Para la industria tecnológica un pérdida de energía puede producir corrupción de programas y datos que pueden tardar semanas en resolverse.

Muchas de las fallas de energía se originan en la red eléctrica comercial, que con sus miles de kilómetros de líneas de transmisión, está sujeta a fenómenos naturales como: huracanes, rayos, tormentas, nieve, hielo, e inundaciones, esto aunado a la falla del equipo, accidentes de tráfico y operaciones de conmutación.

Las interrupciones de energía que afectan a los equipos, son a menudo producidos dentro de la instalación por diversas causas; como la construcción, cargas que demandan grandes cantidades de corriente para su arranque, componentes defectuosos de distribución e incluso por las mismas cargas que demandan corriente de forma irregular produciendo distorsión y en algunos casos ruido eléctrico.

Aunado a los problemas de energía, vivimos un momento crítico que nos ha puesto en una encrucijada y para permitir el desarrollo de países y economías, se requiere de una mayor cantidad de energía, pero este crecimiento en la producción, está teniendo un impacto negativo en nuestro planeta, por lo que debemos prepararnos ante los desafíos en el uso eficiente de la energía. 

Producir energía eléctrica de forma masiva requiere de combustibles fósiles, uso de recursos naturales y/o explotación de materiales radioactivos. Las fuentes alternas de energía no están todavía disponibles de forma masiva y contribuyen con tan sólo una pequeña parte de la energía que se requiere hoy en día. Se estima que en los próximos 50 años la demanda de energía mundial se duplicará y por otra parte se requiere reducir las emisiones de gas invernadero 50%, para detener el proceso de calentamiento global.

Como hemos mencionado el uso generalizado de los equipos eléctricos cada vez más sofisticados tanto en el hogar como en la producción masiva y costosos procesos industriales, han elevado la conciencia de la calidad de la energía. 

Pero, ¿a qué nos referimos con “calidad de energía”?  O más específicamente ¿qué es una alteración de la calidad de energía? Generalmente se define como cualquier cambio en la energía (voltaje, corriente o frecuencia) que interfiere con el funcionamiento normal del equipo eléctrico.

El estudio de la calidad de la energía y las maneras de controlar su impacto, son  una preocupación para las empresas eléctricas, grandes compañías industriales, e incluso los usuarios domésticos. 

El estudio se ha intensificado a medida que los equipos se han vuelto cada vez más sensibles, incluso a pequeños cambios en la fuente de alimentación.  La norma (estándar IEEE 1159-1995, "Recomendaciones Prácticas para el IEEE Monitoreo de la Calidad de Energía Eléctrica ") describe y agrupa los problemas de calidad de energía. Entender los términos comunes es un primer paso para lidiar con los disturbios de energía.

Las perturbaciones en la calidad de energía se pueden organizar de acuerdo con la recomendación de la IEEE en las siguientes siete categorías que están basadas en la forma de onda:

1. Transitorios
2. Interrupciones
3. Baja tensión
4. Sobretensión

5. Distorsión de la forma de onda
6. Fluctuaciones de tensión
7. Variaciones de frecuencia

La forma de mitigar cada uno de estos problemas de energía depende de la naturaleza del fenómeno que lo produce y las posibles acciones irán de acuerdo a la severidad de las consecuencias. 

En muchas ocasiones es necesario adicionar equipos que permitan modificar la forma de onda como pueden ser filtros armónicos, reguladores de voltaje, estabilizadores hasta sistemas de energía ininterrumpible.

Sin embargo, cada vez que se adiciona algún elemento a un sistema eléctrico, este elemento tiene un impacto en la eficiencia energética.