Cómo los registradores multifunción de perturbaciones ahorran millones a las empresas eléctricas

Los operadores de redes eléctricas se enfrentan a una presión cada vez mayor para reducir costes y mejorar la fiabilidad. El registrador multifuncional de perturbaciones es una tecnología revolucionaria que ayuda a las compañías eléctricas a identificar problemas antes de que se conviertan en costosas averías. El dispositivo Qualitrol IDM+ combina seis métodos de registro en una sola caja para ofrecer una visibilidad sin precedentes del comportamiento de la red, y la mayoría de las empresas de servicios públicos consiguen una amortización completa en el primer año.

¿Qué diferencia a los registradores de perturbaciones multifuncionales?

A diferencia de los equipos de supervisión tradicionales que sólo capturan un tipo de datos, el IDM+ integra seis funciones de registro esenciales en una única plataforma: registro de perturbaciones rápidas, registro de perturbaciones lentas, supervisión de la calidad eléctrica, localización de fallos de onda viajera, registro de secuencias de eventos y transmisión de medidas fasoriales. Este enfoque integral permite a las empresas de servicios públicos tomar decisiones basadas en datos que aumentan la fiabilidad, mejoran la calidad de la energía y reducen las pérdidas del sistema.

Más importante aún, estos dispositivos ayudan a los operadores a detectar problemas antes de que se produzcan apagones o pérdidas en la red, lo que les permite solucionar los problemas antes de que causen daños económicos significativos.

Costes de localización de averías drásticos con una precisión milimétrica

Los métodos tradicionales de localización de averías se basan en cálculos de impedancia con una precisión del 1-15% de la longitud de la línea. Esto significa que los equipos de patrulla a menudo pasan horas buscando en kilómetros de línea para encontrar el punto real de la avería. La localización de fallas por ondas viajeras cambia esta situación por completo, ya que proporciona precisión en un solo tramo de torre, independientemente de la longitud de la línea.

_{Tabla 1 - Coste de enviar un equipo de patrulla de línea de tierra}

El ahorro de costes es considerable. En la tabla 1 se calculan los gastos en los que se incurre cuando los equipos de patrulla deben buscar en zonas extensas debido a una localización imprecisa de la avería; suponiendo que el IDM+ supervise sólo dos circuitos, el ahorro en la reducción del tiempo de patrulla justifica por sí solo la inversión. Cuando las averías se producen en terrenos abruptos que requieren la asistencia de helicópteros, la diferencia de costes se hace aún más dramática, como se muestra en la Tabla 2.

_{Tabla 2 - Coste de la patrulla aérea en el proceso de localización de averías}

Más allá de la respuesta inmediata, la localización precisa de las averías ayuda a prevenir problemas recurrentes. Las averías intermitentes que pueden volver a cerrarse suelen dejar daños parciales en el lugar de la avería. Si no se localizan e inspeccionan con precisión, estos daños pueden provocar disparos posteriores y caídas de tensión que, a la larga, pueden dar lugar a cortes permanentes de la línea. La tabla 3 cuantifica estos costes evitables de las averías.

_{Tabla 3 - Coste de los fallos de línea relacionados con fallos evitables}

Cómo detectar los problemas de los disyuntores antes de que se produzcan en cascada

Los disyuntores son dispositivos de protección críticos, pero muchos problemas pasan desapercibidos durante el funcionamiento normal. Los mecanismos atascados, los tiempos de funcionamiento lentos y las holguras de falta prolongadas a menudo permanecen ocultos hasta que el interruptor falla durante una falta posterior, lo que provoca disparos en una zona más amplia de lo necesario.

Utilizando el registro rápido de perturbaciones, el registro de secuencias de eventos y el análisis automatizado de registros, el IDM+ detecta estos problemas en una fase temprana. La tabla 4 estima los costes sustanciales asociados a los fallos evitables de los disyuntores, lo que demuestra el valor de detectar estos problemas antes de que se agraven.

_{Tabla 4 - Coste de un disyuntor averiado evitable}

Identificación temprana del mal funcionamiento de los relés de protección

El análisis de los registros del Registrador Digital de Faltas (DFR) revela patrones de mal funcionamiento de los relés que advierten de una posible falta de funcionamiento durante futuras faltas. Este sistema de alerta temprana ayuda a prevenir fallos en cascada que pueden afectar a grandes partes de la red. En la tabla 5 se resumen los costes cuantificables que se ahorran al detectar los problemas del sistema de protección antes de que causen perturbaciones importantes.

_{Tabla 5 - Costes de identificación de la mala operación}

Análisis automatizado: De una semana a cuatro horas

En condiciones de tormenta, las redes pueden generar entre 200 y 300 registros DFR que requieren análisis. Revisar manualmente estos registros lleva una semana completa, aunque la mayoría muestren un funcionamiento correcto. La función automatizada de análisis de registros revoluciona este proceso, ya que sólo detecta los registros que no cumplen la normativa y señala los problemas auténticos.

_{Tabla 6 - Costes del análisis automatizado}

El análisis de los registros de tormentas se reduce de una semana a sólo cuatro horas. La Tabla 6 muestra el ahorro de costes que supone el análisis automatizado, incluida la reducción del tiempo de ingeniería, la resolución más rápida de los problemas y una mejor asignación de recursos durante las operaciones críticas de recuperación.

Los costes ocultos de los problemas de calidad eléctrica

La mala calidad eléctrica cuesta a la economía europea hasta 150.000 millones de euros al año, mientras que las pérdidas en EE.UU. oscilan entre 119.000 y 188.000 millones de dólares, según un estudio del EPRI. Para los operadores de redes, estos costes se manifiestan a través de daños en los equipos, envejecimiento prematuro y quejas de los clientes.

El IDM+ detecta los principales problemas de calidad eléctrica antes de que causen daños costosos:

• Las caídas de tensión provocan el mal funcionamiento de los sistemas de control basados en microprocesadores, lo que puede detener procesos enteros. Los contactores y relés se activan inesperadamente, lo que provoca pérdidas de carga y de ingresos. Los clientes industriales se enfrentan a paradas de producción y a posibles multas reglamentarias.
• Las interrupciones muy breves (de milisegundos a dos segundos) activan los dispositivos de protección y provocan pérdidas de datos en los equipos de procesamiento. Los equipos sensibles, como los PLC y los ASD, pueden detenerse si no han sido diseñados para soportar interrupciones, lo que puede provocar paradas del proceso.
• Las interrupciones prolongadas (más de 1 ó 2 segundos) detienen todos los equipos, provocando una pérdida inmediata de ingresos y posibles multas reglamentarias. Estas interrupciones suelen producirse por fallos en los equipos, tormentas, rayos o problemas en los dispositivos de protección.
• Los picos de tensión producidos por rayos u operaciones de conmutación pueden destruir componentes electrónicos y materiales aislantes, provocar la pérdida de datos y crear interferencias electromagnéticas. A pesar de durar sólo microsegundos o milisegundos, los picos pueden alcanzar miles de voltios.
• Las subidas de tensión se producen cuando se ponen en marcha o se detienen cargas pesadas, o cuando los transformadores están mal regulados. Causan pérdida de datos, parpadeo de pantallas y daños en los equipos cuando la tensión supera los valores nominales.
• La distorsión armónica de las cargas no lineales es la que genera los costes más subestimados. Los armónicos provocan sobrecargas en el neutro, sobrecalentamiento de los equipos, pérdida de eficiencia de las máquinas, interferencias en las comunicaciones y errores de medición. Y lo que es más grave, reducen la vida útil de activos de gran valor como los transformadores. Un transformador que se espera que dure entre 30 y 40 años puede tener que ser sustituido 10 años antes debido a la contaminación armónica, lo que supone un enorme gasto de capital no planificado.
• La fluctuación de la tensión provoca parpadeos de luz visibles, lo que genera quejas de los clientes y multas reguladoras, al tiempo que daña la reputación de la empresa eléctrica, aunque los costes directos puedan ser inferiores a los de otros problemas.
• El ruido eléctrico de las interferencias electromagnéticas provoca pérdidas de datos y errores de procesamiento en equipos sensibles. Aunque normalmente no es destructivo de forma inmediata, los impactos acumulativos se suman con el tiempo.
• El desequilibrio de tensión en los sistemas trifásicos crea componentes de secuencia negativa, especialmente perjudiciales para los motores trifásicos, provocando un mayor calentamiento, una menor eficiencia, una vida útil más corta y costosos tiempos de inactividad.

La crisis del envejecimiento de los transformadores

Un transformador de distribución suele ofrecer entre 30 y 40 años de servicio. Sin embargo, el aumento de la contaminación armónica puede obligar a sustituirlo 10 años antes. Esto representa no sólo un gasto de capital no planificado, sino una pérdida total del valor restante de la inversión. Lo más preocupante es que estos efectos permanecen ocultos hasta que se produce un fallo catastrófico o las pruebas de diagnóstico revelan una degradación crítica.

El parpadeo de la luz, aunque es menos perjudicial económicamente que los armónicos, afecta gravemente a la reputación de la empresa eléctrica. Cada reclamación por parpadeo requiere el envío de ingenieros de inspección a las instalaciones del cliente, lo que desvía recursos del trabajo planificado y tensa las relaciones con los clientes.

Ahorro integral de costes en todas las operaciones

La instalación estratégica de registradores de perturbaciones multifuncionales permite a las empresas de servicios públicos ahorrar en múltiples áreas:

• Reducción de pérdidas en líneas y equipos mediante corrientes más bajas y una mayor eficiencia.
• Liberación de capacidad bloqueada, evitando inversiones de capital en nuevas infraestructuras.
• Mejora del factor de potencia, evitando penalizaciones y ganando incentivos.
• Cargos por demanda máxima más bajos gracias a una mejor gestión de la carga.
• Beneficios fiscales por la depreciación acelerada de los equipos de calidad eléctrica.
• Mejores perfiles de tensión mejoran la eficiencia de los equipos del cliente.
• Distorsión armónica reducida, reduciendo las pérdidas de cobre, núcleo y dispersión.
• Previniendo averías en los equipos, evitando costes por pérdidas de producción.
• Eliminación de interrupciones imprevistas mediante un mantenimiento proactivo.
• Prolongación de la vida útil de los equipos gracias a la reducción del estrés eléctrico y térmico.
• Las temperaturas de funcionamiento más bajas maximizan la rentabilidad de la infraestructura.

El resultado final

Los registradores de perturbaciones multifuncionales transforman a las empresas de servicios públicos de solucionadores de problemas reactivos en gestores de sistemas proactivos. Al proporcionar una visibilidad completa del comportamiento de la red, estos dispositivos ayudan a los operadores a identificar y corregir los problemas antes de que se conviertan en averías costosas, cortes prolongados o daños en los equipos.

Con periodos de amortización normalmente inferiores a un año y ahorros de costes que abarcan la localización de averías, la protección de equipos, la gestión de la calidad eléctrica y el análisis automatizado, el IDM+ representa una inversión estratégica en fiabilidad de la red y eficiencia operativa. Dado que los problemas de calidad de la energía siguen aumentando con el incremento de las cargas no lineales, disponer de las herramientas necesarias para detectar y abordar los problemas en una fase temprana no sólo resulta beneficioso, sino esencial para mantener unas operaciones competitivas.