Existen diferentes soluciones para limitar el fenómeno flicker en los sistemas de iluminación o fluctuaciones de tensión.
Hay fuentes de luz más o menos sensibles a los flicker, la solución obvia y primera consideración es elegir adecuadamente el tipo de iluminación.
Las lámparas fluorescentes tienen una sensibilidad a los cambios de voltaje de dos a tres veces menor que las lámparas incandescentes, las lámparas de balastro inductivo son más sensibles a este fenómeno que las que llevan balastro capacitivo. Los tubos con balastro electrónico son generalmente insensibles a las variaciones de su tensión de alimentación. Por lo tanto, puede ser la mejor opción con relación a este problema.
2º.- Sistema de alimentación ininterrumpida (SAI)
En caso de que el flicker afecte sólo a un grupo de usuarios bien identificados, será posible solucionarlo mediante la instalación de un SAI.
La inversión de una instalación de este tipo puede ser relativamente pequeña, pero esta solución no es más que un remedio limitado a una zona bien determinada.
3º.- Modificación del elemento perturbador
El parpadeo o flicker puede ser mitigado mediante la modificación del ciclo de funcionamiento de la carga perturbadora: ritmo de soldadura, velocidad de llenado del horno, ...
Cuando los arranques directos frecuentes de un motor son la causa de los flickers, puede adoptarse un método de arranque con intensidad reducida.
4º.- Inclusión de un volante de inercia
En casos especiales, un motor con carga variable o un generador cuya potencia de la máquina arrastrada sea variable puede causar fluctuaciones de tensión. Un volante de inercia sobre el eje reducirá estas perturbaciones.
5º.- Convertidor rotativo
Un grupo motor - generador reservado para la alimentación de la carga fluctuante es una solución válida si la potencia activa de ésta carga es relativamente constante, pero su precio es elevado.
6º.- Modificación de la red
Dependiendo de la estructura de la red, dos métodos pueden disponerse:
- alejar (eléctricamente) la carga perturbadora de los circuitos de iluminación.
- aumentar la potencia de cortocircuito de la red mediante la reducción de su impedancia.
Para esto, las diferentes soluciones posibles serían:
- disponer la conexión de los circuitos de iluminación cercanos a la fuente de alimentación (transformador),
- Aumentar la potencia del transformador de alimentación ( para una misma Ucc ),
- Disminuir la tensión de cortocircuito (Ucc) del transformador de alimentación (para una misma potencia),
- Puesta en paralelo de transformadores suplementarios,
- En BT, aumentar la sección de los conductores situados aguas arriba de la carga perturbadora,
- Conectar la carga perturbadora a una red de tensión más elevada,
- Alimentar la carga perturbadora con un transformador independiente.
7º.- Capacidad serie (figura 1)
La introducción de una capacidad en serie con la red, aguas arriba del punto de conexión de la carga perturbadora y a los circuitos sensibles al flicker, puede reducir a la mitad las fluctuaciones de tensión. Esta solución tiene una ventaja adicional, ya que garantiza una mayor producción de energía reactiva. Por contra, también tiene una desventaja, ya que necesita proteger los condensadores contra cortocircuitos que puedan producirse aguas abajo.
Figura 1: Capacidad en serie con la red
8ª.- La reactancia en serie (figura 2)
Utilizada en combinación con hornos de arco, esta solución puede reducir en un 30% la tasa de flicker. La reactancia se inserta en serie con la alimentación de AT del horno aguas abajo del PCC (punto común de conexión). Puede incluirse en el transformador del horno. Con frecuencia comporta un dispositivo de reglaje sin tensión (tomas atornilladas) y una posibilidad de cortocircuitado. Su principal efecto «positivo» sobre las variaciones de tensión es que reduce la potencia de cortocircuito demandada por el horno. Además, estabiliza el arco del horno. Así las fluctuaciones de tensión son menos bruscas («inercia electromagnética») y el funcionamiento aleatorio (del arco) se reduce. La influencia de la reactancia sobre la emisión de flicker del horno puede estimarse por la modificación de la reactancia Xf o Sccf . Su inconveniente: la self resulta atravesada por la corriente de carga del horno y consume energía reactiva.
Figura 2: Reactancia en serie con la carga perturbadora
9ª.- La reactancia shunt saturada (figura 3)
Esta reactancia conectada lo más cerca posible de la fuente perturbadora puede reducir en un factor de 10 las fluctuaciones superiores a la tensión nominal; sin embargo es inoperante para las fluctuaciones inferiores puesto que la self no se satura.
Estás reactancias presentan inconvenientes: consumen corriente reactiva, producen armónicos, y su precio es más bien elevado.
Figura 3: Reactancia shunt saturada
10ª.- Reactancia de desacoplamiento (figura 4)
Este procedimiento es muy eficaz, puesto que puede reducir las fluctuaciones en un factor de 10. Sin embargo, exige una configuración adecuada de la red: se inserta una impedancia en la alimentación de la carga perturbadora y en el circuito de alimentación aguas abajo de su punto de conexión. La caída de tensión en bornes de este «balastro» se invierte y, por medio de un transformador, se añade a la tensión de la arteria que no hay que perturbar. En la práctica, se trata de un auto-transformador especial. No hay atenuación del flicker aguas arriba del dispositivo.
Figura 4: Reactancia de desacoplamiento
11º.- El compensador asíncrono (figura 5)
Esta solución lleva a una reducción de fluctuaciones del 2 al 10% y hasta un 30% con los sistemas modernos de control electrónico. El compensador se complementa a veces con reactancias (lineales) de amortiguación instaladas sobre la alimentación.
Figura 5: Compensador síncrono complementado con reactancias de amortiguación
12º.- El conversor de fase (figura 6)
Las caídas de tensión producidas por cargas fluctuantes monofásicas se reducen mucho con conversores de fases, grupos rotativos, transformadores con acoplamientos especiales o puentes de Steinmetz. Éste último permite el reequilibrado de una carga resistiva monofásica.
Así una carga monofásica Sm = Pm + jQm puede compensarse con una carga -jQ sobre la misma fase. Con ello resulta una carga monofásica puramente resistiva que puede compensarse añadiendo admitancias inductivas y capacitivas sobre las otras dos ramas. Este montaje equivale a una carga trifásica equilibrada puramente resistiva de potencia Pm/3.
Cuando la carga monofásica Sm fluctúa mucho, un dispositivo de electrónica de potencia puede permitir una compensación dinámica, prácticamente en tiempo real. Lo mismo puede hacerse con un sistema trifásico desequilibrado, en cuyo caso el Puente de Steinmetz se convierte en un «compensador estático».
Figura 6: Montaje en puente de Steinmetz para la compensación de una carga bifásica (esquema de principio).
13º.- Compensador estático (figura 7)
El equipo SVC Static Var Compensator sirve para compensar automáticamente la energía reactiva. Su uso también permite reducir el flicker entre un 25% y un 50%. La siguiente fórmula da un valor estimado del coeficiente de reducción del flicker que se obtiene con un SVC:
donde:
RSVC = factor de reducción de Pst, S
SVC = potencia del compensador (en VAr),
Sf = potencia del horno (en VA).
Su esquema de principio es el de la figura 8. Incorpora unas inductancias de compensación, una batería fija de condensadores shunt con un filtro y un dispositivo electrónico a base de tiristores o de IGBT. El dispositivo electrónico sirve para variar el consumo de energía reactiva de las inductancias para mantener prácticamente constante la potencia reactiva absorbida por el conjunto de generador de flicker, batería fija de condensadores e inductancias de compensación.
Su esquema de principio es el de la figura 8. Incorpora unas inductancias de compensación, una batería fija de condensadores shunt con un filtro y un dispositivo electrónico a base de tiristores o de IGBT. El dispositivo electrónico sirve para variar el consumo de energía reactiva de las inductancias para mantener prácticamente constante la potencia reactiva absorbida por el conjunto de generador de flicker, batería fija de condensadores e inductancias de compensación.
Esta compensación fase por fase es de un interés evidente con los hornos de arco cuyos regímenes de funcionamiento son esencialmente desequilibrados.
Los resultados de este tipo de compensadores son notables.
Figura 7: Esquema de un compensador estático
La tabla de la figura 1 resume, en función de la carga que origina el flicker, las soluciones que se pueden aportar y su rentabilidad.
Soluciones
|
Cargas fluctuantes
|
|||
Arranque de motor
|
Motor con carga fluctuante
|
Horno de arco
|
Equipo de soldadura
|
|
Modificación de la carga perturbadora
|
+
c
|
-
|
+
b
|
+
b
|
Volante de inercia
|
-
|
+
a
|
-
|
-
|
Conversor rotativo
|
+
c
|
+
c
|
+
b
|
+
c
|
Modificación de la red
|
+
b
|
+
b
|
+
a
|
+
b
|
Capacidad serie
|
+
b
|
+
b
|
+
c
|
+
b
|
Reactancia serie
|
-
|
-
|
+
a
|
-
|
Reactancia shunt saturada
|
-
|
-
|
+
c
|
+
c
|
Reactancia de desacoplamiento
|
+
c
|
+
c
|
+
c
|
+
b
|
Compensador síncrono
|
+
c
|
+
c
|
+
a
|
+
b
|
Conversor de fase
|
-
|
-
|
+
c
|
+
b
|
Compensador estático
|
+
b
|
+
b
|
+
a
|
+
b
|
- : tecnicamente inadecuado
+ : tecnicamente posible
a : frecuentemente económico
b : rentable en algunos casos
c : pocas veces rentable
Tabla 1: Soluciones aplicables para reducir o suprimir los flicker
REFERENCIAS:
Guide de conception des réseaux électriques industriels : Schneider Electric
Cuaderno técnico Nº 176 : Flicker o parpadeo de fuentes luminosas: Schneider Electric
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