Las variaciones de larga duración comprenden desviaciones del valor RMS a frecuencia de potencia (60 Hz) por un tiempo mayor a 1 minuto. El estándar ANSI C84.1, por ejemplo, especifica las tolerancias esperadas para voltajes en estado estacionario, las cuales son de 0.9 pu mínimo y 1.1 pu máximo. Una variación de voltaje es así considerada como de larga duración cuando los límites ANSI son excedidos por más de un minuto. Las variaciones de
larga duración pueden ser sobrevoltajes (overvoltages) o bajos voltajes (undervoltages), y generalmente son originadas por variaciones en la carga o por acciones de apertura/cierre de interruptores (acciones de switcheo). Es común que estas variaciones se muestren mediante gráficas del valor RMS del voltaje contra el tiempo.
Las variaciones de voltaje de corta duración son originadas por condiciones de falla, usualmente cortocircuitos en el sistema. Cada tipo de variación puede ser designada como instantánea, momentánea o temporal, dependiendo de la duración de la variación de acuerdo con lo mostrado en la tabla 1.2.
1.4.1 Transitorio impulsivo de voltaje
Es un disturbio en el voltaje de alimentación que dura menos de medio ciclo y que inicialmente tiene la misma polaridad que el voltaje normal, de tal manera que el disturbio se suma a la forma de onda nominal. Los transitorios son ocasionados por maniobras con interruptores y por descargas atmosféricas.
Fig. 1.20 Impulso transitorio de voltaje
1.4.2 Muesca, hendidura
Una muesca es un disturbio transitorio en el voltaje de alimentación que dura menos de medio ciclo y que, inicialmente, tiene polaridad opuesta al voltaje normal, de tal manera que el disturbio se resta a la forma de onda nominal.
Las muescas en el voltaje o “notches” son ocasionadas por cortocircuitos entre fases debido a la conmutación de diodos y de tiristores (SCR) en rectificadores trifásicos. Cuando un tiristor se debe encender y el de otra fase se debe apagar hay un corto tiempo (menor a 1 ms) en el cual los dos conducen y se ocasiona el cortocircuito entre fases, el cual resulta en una reducción del voltaje de alimentación.
Fig. 1.21 Muescas (notches) en el voltaje
1.4.3 Distorsión en el voltaje
Los equipos electrónicos modernos demandan la corriente en forma discontinua, este tipo de cargas son no lineales. La caída de tensión que esta corriente produce en el sistema de alimentación puede ocasionar que el voltaje se distorsione. La mayoría de los equipos de cómputo toleran una distorsión de alrededor del 5%.
1.4.4 Reducciones y aumentos temporales en el voltaje
En esta categoría se tienen las depresiones del voltaje, las elevaciones del voltaje, los sobrevoltajes y los voltajes bajos.
Depresión (Sag o dip). Reducción momentánea del valor RMS del voltaje o de la corriente de CA (a entre 0.1 pu y 0.9 pu) a la frecuencia de potencia con duración entre medio ciclo (8.33 ms) y un minuto (IEEE, 1999, Pág. 25).
• El voltaje puede caer por debajo del nivel normal por varios ciclos y hacer que las cargas críticas salgan de operación.
• Con equipo controlado electrónicamente, un voltaje por debajo del 20% del valor normal resultará en salida de operación.
Fig. 1.23 Depresión temporal del voltaje (voltaje sag)
Elevación (Swell). Aumento momentáneo del valor RMS del voltaje o de la corriente de CA (entre 1.1 pu y 1.8 pu) a la frecuencia de potencia con duración entre medio ciclo (8.33 ms) y 1 minuto (figura 1.24).
Bajo voltaje (undervoltage). Reducción del valor RMS del voltaje de alimentación a menos del 90% del voltaje nominal de CA a frecuencia de potencia con duración de más de un minuto. El undervoltage difiere del sag sólo en que dura más.
Sobrevoltaje (overvoltage). Aumento en el valor RMS del voltaje de alimentación (mayor al 110% del voltaje nominal) de CA a frecuencia de potencia con duración de más de un minuto.
El overvoltage difiere del swell sólo en que dura más. Los sobrevoltajes y los bajos voltajes son variaciones de larga duración y generalmente no son el resultado de fallas en el sistema, es común que se produzcan por variaciones en la carga y por operaciones de conmutación (switcheo) en el sistema.
Fig. 1.24 Aumento temporal del voltaje (voltage swell)
1.4.5 Interrupción
Una interrupción ocurre cuando el voltaje de alimentación o la corriente de carga disminuyen a menos de 0.1 pu (10% del voltaje nominal). Las interrupciones pueden deberse a fallas (figura 1.25) en el sistema de potencia, fallas en el equipo, o a mal funcionamiento de los controles.
Las interrupciones son medidas por su duración (IEEE, 1999, Pág. 20) y pueden ser instantáneas (entre 0.5 ciclos y 30 ciclos), momentáneas (entre 30 ciclos y 3 segundos), temporales (entre 3 segundos y 1 minuto) o sostenidas (mayores a 1 minuto).
1.4.6 Fluctuaciones del voltaje, parpadeo o "Flicker"
En realidad el término flicker (parpadeo) se refiere al efecto más notorio de las variaciones del voltaje. Cuando el voltaje aplicado a lámparas varía a baja frecuencia, puede ser que la
intensidad luminosa también varíe y por lo tanto las lámparas ‘parpadean’. En algunos casos se aprecia el parpadeo en los monitores de computadoras. Si los cambios en el voltaje son pequeños y ocurren de manera esporádica, el parpadeo no es un problema serio, pero puede ser molesto.
Fig. 1.25 Interrupción momentánea debida a una falla
Típicamente el parpadeo es debido a la energización de cargas que requieren de corrientes grandes en el arranque. Si los arranques son frecuentes o si los requerimientos de corriente de la carga fluctúan rápidamente durante cada ciclo de operación, los efectos del parpadeo pueden ser pronunciados. Ejemplos de cargas que pueden producir parpadeo son elevadores, hornos de arco y soldadoras de arco.
Formalmente las fluctuaciones del voltaje se definen como una serie de cambios en el voltaje o una variación cíclica de la envolvente del voltaje (IEEE, 1999, Pág. 22). Las fluctuaciones del voltaje son variaciones sistemáticas de la envolvente del voltaje o una serie de cambios aleatorios en el voltaje cuya magnitud normalmente no excede los límites especificados.