Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

corte de energía

Las luces de los vehículos proporcionaron la única iluminación durante la crisis eléctrica de Ecuador en 2009 . Cortes de energía en empresas por mes Un apagón , también llamado...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Las luces de los vehículos proporcionaron la única iluminación durante la crisis eléctrica de Ecuador en 2009 .
Cortes de energía en empresas por mes

Un apagón , también llamado corte de energía , falla de energía , [ 1 ] un apagón , pérdida de energía , corte de energía , interrupción de energía o sequía de energía es la pérdida completa del suministro de la red eléctrica a un usuario final .

Existen muchas causas de cortes de energía en una red eléctrica. Algunos ejemplos de estas causas incluyen fallas en las centrales eléctricas , daños en las líneas de transmisión eléctrica , subestaciones u otras partes del sistema de distribución , un cortocircuito , una falla en cascada o el funcionamiento de un fusible o interruptor automático .

Los cortes de energía son especialmente críticos en lugares donde el medio ambiente y la seguridad pública están en riesgo. Instituciones como hospitales , plantas de tratamiento de aguas residuales y minas suelen contar con fuentes de energía de respaldo, como generadores de reserva , que se activan automáticamente cuando se interrumpe el suministro eléctrico. Otros sistemas críticos, como las telecomunicaciones , también requieren energía de emergencia. La sala de baterías de una central telefónica suele tener conjuntos de baterías de plomo-ácido como respaldo y también una toma para conectar un generador durante períodos prolongados de apagón. Durante un apagón, se interrumpe el suministro eléctrico, lo que provoca la pérdida de energía en hogares, negocios y otras instalaciones. Los apagones pueden ocurrir por diversas razones, incluidas condiciones climáticas adversas (por ejemplo, tormentas, huracanes o ventiscas), terremotos, fallas en los equipos o sobrecarga de la red eléctrica.

Tipos

Apagón
falla transitoria

Los cortes de energía se clasifican en tres fenómenos diferentes, relacionados con la duración y el efecto del corte:

  • Una falla transitoria es una pérdida de energía generalmente causada por una falla en una línea eléctrica, por ejemplo, un cortocircuito o una descarga disruptiva. La energía se restablece automáticamente una vez que se soluciona la falla.
  • Una bajada de tensión es una disminución del voltaje en el suministro eléctrico. El término proviene del efecto de atenuación que experimentan las bombillas incandescentes cuando baja el voltaje. Las bajadas de tensión pueden provocar un mal funcionamiento de los equipos o incluso un funcionamiento incorrecto.
  • Un apagón es la pérdida total de energía en un área extensa y de larga duración. [ 2 ] [ 3 ] Es la forma más grave de interrupción del suministro eléctrico que puede ocurrir. Los apagones que resultan de la desconexión de las centrales eléctricas o que las provocan son particularmente difíciles de superar rápidamente. Las interrupciones pueden durar desde unos minutos hasta varias semanas, dependiendo de la naturaleza del apagón y la configuración de la red eléctrica.

Los apagones rotativos ocurren cuando la demanda de electricidad supera la oferta y permiten que algunos clientes reciban energía al voltaje requerido a expensas de otros que se quedan sin electricidad. Son frecuentes en los países en desarrollo y pueden programarse con anticipación o ocurrir sin previo aviso. También han ocurrido en países desarrollados, por ejemplo, durante la crisis eléctrica de California de 2000-2001, cuando la desregulación gubernamental desestabilizó el mercado mayorista de electricidad. Los apagones también se utilizan como medida de seguridad pública, por ejemplo, para evitar que una fuga de gas provoque un incendio (como cuando se cortó el suministro eléctrico a varias ciudades en respuesta a las explosiones de gas en el valle de Merrimack ) o para prevenir incendios forestales alrededor de líneas de transmisión con mantenimiento deficiente (como durante los cortes de energía en California en 2019 ).

Protección del sistema eléctrico contra interrupciones del suministro

Ramas de árboles provocan un cortocircuito en las líneas eléctricas durante una tormenta el 21 de julio de 2006. Esto suele provocar un apagón en la zona abastecida por estas líneas.

En las redes de suministro eléctrico , la generación de energía y la carga eléctrica (demanda) deben ser prácticamente iguales en todo momento para evitar la sobrecarga de los componentes de la red, lo que podría dañarlos gravemente. Se utilizan relés y fusibles de protección para detectar automáticamente las sobrecargas y desconectar los circuitos con riesgo de daños.

En determinadas condiciones, la desconexión de un componente de la red puede provocar fluctuaciones de corriente en segmentos vecinos, lo que conlleva una falla en cascada de una sección mayor de la red. Esto puede abarcar desde un edificio, una manzana, una ciudad entera o toda la red eléctrica .

Los sistemas de energía modernos están diseñados para ser resistentes a este tipo de fallas en cascada debido a la redundancia . Dado que en algunos casos no hay un beneficio económico a corto plazo al invertir para prevenir fallas raras a gran escala, los investigadores han expresado su preocupación por la tendencia a erosionar la resiliencia de la red con el tiempo, lo cual solo se corrige después de que ocurre una falla importante. [ 4 ] En una publicación de 2003, Carreras y coautores afirmaron que reducir la probabilidad de pequeñas interrupciones solo aumenta la probabilidad de interrupciones mayores. [ 5 ] En ese caso, el beneficio económico a corto plazo de mantener contento al cliente individual aumenta la probabilidad de apagones a gran escala.

El Comité de Energía y Recursos Naturales del Senado celebró una audiencia en octubre de 2018 para examinar el " arranque en negro ", el proceso de restablecimiento del suministro eléctrico tras un apagón generalizado. El objetivo de la audiencia era que el Congreso conociera los planes de contingencia de la industria eléctrica en caso de daños en la red. Entre las amenazas a la red eléctrica se incluyen los ciberataques, las tormentas solares y las condiciones meteorológicas extremas, entre otras. Por ejemplo, el " apagón del noreste de 2003 " se produjo cuando árboles demasiado crecidos tocaron las líneas eléctricas de alta tensión. Alrededor de 55 millones de personas en Estados Unidos y Canadá se quedaron sin electricidad, y su restablecimiento costó aproximadamente 6.000 millones de dólares. [ 6 ]

Indicadores clave de rendimiento

Las empresas de servicios públicos se evalúan según tres indicadores de rendimiento específicos:

Protección de los sistemas informáticos frente a cortes de energía.

Los sistemas informáticos y otros dispositivos electrónicos con circuitos lógicos son susceptibles a la pérdida de datos o daños en el hardware causados ​​por un corte repentino de energía. Esto incluye equipos de redes de datos, proyectores de vídeo, sistemas de alarma y ordenadores. Para proteger los sistemas informáticos, se puede utilizar un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) que proporciona un suministro eléctrico constante si la fuente de alimentación principal deja de estar disponible durante un breve periodo. Para protegerse contra sobretensiones (aumentos de voltaje durante unos segundos), que pueden dañar el hardware al restablecerse la energía, se puede utilizar un protector contra sobretensiones que absorbe el exceso de voltaje.

Restablecimiento del suministro eléctrico tras un apagón generalizado.

Restablecer el suministro eléctrico tras un apagón generalizado puede resultar difícil, ya que es necesario volver a poner en marcha las centrales eléctricas. Normalmente, esto se logra con la ayuda de la energía del resto de la red. En ausencia total de suministro eléctrico, es necesario realizar un arranque en negro para reactivar la red. La forma de hacerlo dependerá en gran medida de las circunstancias locales y las políticas operativas, pero generalmente las empresas de transmisión establecen «islas de energía» localizadas que luego se conectan progresivamente. Para mantener las frecuencias de suministro dentro de límites tolerables durante este proceso, la demanda debe reconectarse al mismo ritmo que se restablece la generación, lo que requiere una estrecha coordinación entre las centrales eléctricas y las organizaciones de transmisión y distribución.

Teorías

Comparación de la duración de los cortes de energía ( valor SAIDI ) en 2014. Nota: este gráfico está en alemán.

Criticidad autoorganizada

Se ha argumentado, basándose en datos históricos [ 7 ] y modelos informáticos [ 8 ] [ 9 ] , que las redes eléctricas son sistemas críticos autoorganizados . Estos sistemas presentan perturbaciones inevitables [ 10 ] de todas las magnitudes, incluso del tamaño de todo el sistema. Este fenómeno se ha atribuido al aumento constante de la demanda/carga, a la economía de la gestión de una compañía eléctrica y a las limitaciones de la ingeniería moderna. [ 11 ]

Aunque se ha demostrado que la frecuencia de los apagones se reduce al operar más lejos de su punto crítico, generalmente no es económicamente viable, lo que provoca que los proveedores aumenten la carga promedio con el tiempo o realicen actualizaciones con menos frecuencia, lo que resulta en que la red se acerque a su punto crítico. Por el contrario, un sistema que supera el punto crítico experimentará demasiados apagones, lo que dará lugar a actualizaciones en todo el sistema que lo harán retroceder por debajo del punto crítico. El término punto crítico del sistema se utiliza aquí en el sentido de la física estadística y la dinámica no lineal, y representa el punto donde un sistema experimenta una transición de fase ; en este caso, la transición de una red estable y confiable con pocas fallas en cascada a una red muy esporádica y poco confiable con fallas en cascada frecuentes. Cerca del punto crítico, la relación entre la frecuencia y la magnitud de los apagones sigue una distribución de ley de potencias . [ 9 ] [ 11 ]

Las fallas en cascada se vuelven mucho más comunes cerca de este punto crítico. La relación de ley de potencias se observa tanto en datos históricos como en sistemas modelo. [ 11 ] La práctica de operar estos sistemas mucho más cerca de su capacidad máxima conduce a efectos magnificados de perturbaciones aleatorias e inevitables debido al envejecimiento, el clima, la interacción humana, etc. Cerca del punto crítico, estas fallas tienen un mayor efecto en los componentes circundantes debido a que cada componente soporta una carga mayor. Esto resulta en que la mayor carga del componente que falla tenga que redistribuirse en mayores cantidades a través del sistema, lo que hace más probable que fallen componentes adicionales no afectados directamente por la perturbación, lo que desencadena costosas y peligrosas fallas en cascada. [ 11 ] Estas perturbaciones iniciales que causan apagones son aún más inesperadas e inevitables debido a las acciones de los proveedores de energía para prevenir perturbaciones obvias (poda de árboles, separación de líneas en áreas ventosas, reemplazo de componentes envejecidos, etc.). La complejidad de la mayoría de las redes eléctricas a menudo hace que la causa inicial de un apagón sea extremadamente difícil de identificar.

Los líderes rechazan las teorías sistémicas que concluyen que los apagones son inevitables, pero coinciden en que es necesario cambiar el funcionamiento básico de la red. El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica promueve el uso de funciones de redes inteligentes , como dispositivos de control de energía que emplean sensores avanzados para coordinar la red. [ 12 ] Otros abogan por un mayor uso de cortafuegos de corriente continua de alta tensión (HVDC) controlados electrónicamente para evitar que las perturbaciones se propaguen en cascada a través de las líneas de CA en una red de área extensa . [ 13 ]

modelo OPA

En 2002, investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), el Centro de Investigación de Ingeniería de Sistemas de Energía de la Universidad de Wisconsin (PSerc) [ 14 ] y la Universidad de Alaska Fairbanks propusieron un modelo matemático para el comportamiento de los sistemas de distribución eléctrica. [ 15 ] [ 16 ] Este modelo se conoce como el modelo OPA, en referencia a los nombres de las instituciones de los autores. OPA es un modelo de falla en cascada. Otros modelos de falla en cascada incluyen Manchester, falla oculta, CASCADE y ramificación. [ 17 ] El modelo OPA se comparó cuantitativamente con un modelo de redes complejas de una falla en cascada : el modelo Crucitti-Latora-Marchiori (CLM) [ 18 ] , mostrando que ambos modelos exhiben transiciones de fase similares en el daño promedio de la red (desconexión/demanda de carga en OPA, daño de ruta en CLM), con respecto a la capacidad de transmisión. [ 19 ]

Mitigación de la frecuencia de los cortes de energía

A menudo se demuestra que los efectos de intentar mitigar fallas en cascada cerca del punto crítico de una manera económicamente viable no son beneficiosos e incluso suelen ser perjudiciales. Se han probado cuatro métodos de mitigación utilizando el modelo de apagón OPA : [ 5 ]

  • Aumentar el número crítico de fallas que provocan apagones en cascada: se ha demostrado que disminuye la frecuencia de apagones menores, pero aumenta la de apagones mayores.
  • Aumentar la carga máxima de cada línea eléctrica individual: se ha demostrado que aumenta la frecuencia de los apagones menores y disminuye la de los apagones mayores.
  • La combinación de un número crítico creciente y una carga máxima de líneas no ha demostrado tener un efecto significativo en la magnitud de los apagones. Se prevé que la leve reducción resultante en la frecuencia de los apagones no justifique el costo de la implementación.
  • Aumentar el exceso de energía disponible para la red eléctrica: se ha demostrado que disminuye la frecuencia de los apagones menores, pero aumenta la de los apagones mayores.

Además de que cada estrategia de mitigación presenta una relación costo-beneficio con respecto a la frecuencia de apagones pequeños y grandes, el número total de eventos de apagón no se redujo significativamente con ninguna de las medidas de mitigación mencionadas anteriormente. [ 5 ]

AE Motter propuso un modelo complejo basado en redes para controlar grandes fallas en cascada (apagones) utilizando únicamente información local . [ 20 ]

En 2015, MS Saleh presentó una de las soluciones propuestas para reducir el impacto de los cortes de energía. [ 12 ]

Grandes apagones

Véase también

Referencias

  1. ↑ Holloway y Holloway 2020 , pág. 123, Apagón.
  2. ↑ Petermann, Thomas; Bradke, Harald; Lüllmann, Arne; Poetzsch, Maik; Riehm, Ulrich (2011). Qué sucede durante un apagón: consecuencias de un apagón prolongado y generalizado . Berlín: Oficina de Evaluación Tecnológica del Bundestag alemán. doi : 10.5445/IR/1000103292 . ISBN 978-3-7322-9329-2.
  3. ↑ "Escala de clasificación de incidentes" (PDF) . Red Europea de Operadores de Sistemas de Transmisión de Electricidad . 11 de abril de 2018. pág. 6. pérdida de más del 50 % de la demanda en el área de control del TSO en cuestión; o ausencia total de tensión durante al menos tres minutos en el área de control del TSO en cuestión, lo que conlleva la activación de los planes de restauración. 
  4. ↑ Koç, Yakup; Warnier, Martijn; Van Mieghem, Piet; Kooij, Robert E.; Brazier, Frances MT (18 de julio de 2014). "Calibración de energía de electrones y fotones con el detector ATLAS utilizando datos del LHC Run 1" . La revista física europea C. 74 (10) 3071. arXiv : 1407.5063 . doi : 10.1140/epjc/s10052-014-3071-4 .
  5. 1 2 3 Carreras, BA; Lynch, VE; Newman, DE; Dobson, I. (2003). "Evaluación de la mitigación de apagones en sistemas de transmisión de energía" (PDF) . 36.ª Conferencia Internacional de Hawái sobre Ciencias de Sistemas . Hawái. Archivado del original (PDF) el 1 de abril de 2011.
  6. ↑ Kovaleski, Dave (15 de octubre de 2018). "Audiencia del Senado examina la capacidad de la industria eléctrica para restablecer el suministro eléctrico tras apagones generalizados" . Daily Energy Insider . Consultado el 23 de octubre de 2018 .
  7. ↑ Dobson, I.; Chen, J.; Thorp, J.; Carreras, B.; Newman, D. Examen de la criticidad de los apagones en modelos de sistemas de energía con eventos en cascada . 35.ª Conferencia Internacional Anual de Hawái sobre Ciencias de Sistemas (HICSS'02), 7-10 de enero de 2002. Isla Grande, Hawái. Archivado del original el 12 de septiembre de 2003. Recuperado el 17 de agosto de 2003 .
  8. ↑ Carreras, BA; Lynch, VE; Dobson, I.; Newman, DE Dinámica, criticidad y autoorganización en un modelo para apagones en sistemas de transmisión de energía (PDF) . Conferencia Internacional de Hawái sobre Ciencias de Sistemas, enero de 2002, Hawái. Archivado del original (PDF) el 21 de agosto de 2003.
  9. 1 2 Hoffmann, H.; Payton, DW (2014). "Supresión de cascadas en un modelo autoorganizado-crítico con propagación no contigua de fallos" (PDF) . Chaos, Solitons and Fractals . 67 : 87–93 . Bibcode : 2014CSF....67...87H . doi : 10.1016/j.chaos.2014.06.011 . Archivado (PDF) del original el 4 de marzo de 2016.
  10. ↑ Carreras, BA; Newman, DE; Dobson, I.; Poole, AB (2000). Evidencia inicial de criticidad autoorganizada en apagones de sistemas de energía eléctrica (PDF) . Actas de la Conferencia Internacional de Hawái sobre Ciencias de Sistemas, 4-7 de enero de 2000, Maui, Hawái. Archivado del original (PDF) el 29 de marzo de 2003. Recuperado el 17 de agosto de 2003 .
  11. 1 2 3 4 Dobson, Ian; Carreras, Benjamin A.; Lynch, Vickie E.; Newman, David E. (2007). "Análisis de sistemas complejos de series de apagones: fallas en cascada, puntos críticos y autoorganización" . Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science . 17 (2): 026103. Bibcode : 2007Chaos..17b6103D . doi : 10.1063/1.2737822 . PMID 17614690 . 
  12. 1 2 Saleh, MS; Althaibani, A.; Esa, Y.; Mhandi, Y.; Mohamed, AA (octubre de 2015). Impacto de la agrupación de microrredes en su estabilidad y resiliencia durante apagones . Conferencia Internacional de 2015 sobre Tecnologías de Redes Inteligentes y Energía Limpia (ICSGCE). págs. 195–200 . doi : 10.1109/ICSGCE.2015.7454295 . ISBN  978-1-4673-8732-3. S2CID 25664994 . 
  13. ↑ Fairley, Peter (2004). "The Unruly Power Grid" . IEEE Spectrum . 41 (8): 22–27 . doi : 10.1109/MSPEC.2004.1318179 . S2CID 19389285. Recuperado el 24 de junio de 2012 . 
  14. ↑ "Centro de Investigación de Ingeniería de Sistemas de Energía" . Junta de Regentes del Sistema Universitario de Wisconsin. 2014. Archivado del original el 12 de junio de 2015. Recuperado el 23 de junio de 2015 .
  15. ↑ Carreras, BA; Lynch, VE; Dobson, I.; Newman, DE (2002). "Puntos críticos y transiciones en un modelo de transmisión de energía eléctrica para apagones por fallas en cascada" ( PDF) . Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science . 12 (4): 985– 994. Bibcode : 2002Chaos..12..985C . doi : 10.1063/1.1505810 . ISSN 1054-1500 . PMID 12779622. Archivado (PDF) del original el 5 de marzo de 2016.  
  16. ↑ Dobson, I.; Carreras, BA; Lynch, VE; Newman, DE (2001). "Un modelo inicial para la dinámica compleja en los apagones del sistema eléctrico". Actas de la 34.ª Conferencia Internacional Anual de Hawái sobre Ciencias de Sistemas . pág. 710. doi : 10.1109/HICSS.2001.926274 . ISBN  978-0-7695-0981-5. S2CID 7708994 . 
  17. ↑ Nedic, Dusko P.; Dobson, Ian; Kirschen, Daniel S.; Carreras, Benjamin A.; Lynch, Vickie E. (2006). "Criticidad en un modelo de apagón por falla en cascada". International Journal of Electrical Power & Energy Systems . 28 (9): 627. Bibcode : 2006IJEPE..28..627N . CiteSeerX 10.1.1.375.2146 . doi : 10.1016/j.ijepes.2006.03.006 . 
  18. ↑ Crucitti, P.; Latora, V.; Marchiori, M. (2004). "TModel for cascading failures in complex networks" ( PDF) . Physical Review E. 69 ( 4 Pt 2) 045104. arXiv : cond-mat/0309141 . Bibcode : 2004PhRvE..69d5104C . doi : 10.1103/PhysRevE.69.045104 . PMID 15169056. S2CID 3824371. Archivado del original (PDF) el 24 de abril de 2017.  
  19. ↑ Cupac, V.; Lizier, JT; Prokopenko, M. (2013). "Comparación de la dinámica de fallas en cascada entre modelos centrados en la red y modelos de flujo de potencia". International Journal of Electrical Power and Energy Systems . 49 : 369–379 . Bibcode : 2013IJEPE..49..369C . doi : 10.1016/j.ijepes.2013.01.017 .
  20. ↑ Motter, Adilson E. (2004). "Control en cascada y defensa en redes complejas". Physical Review Letters . 93 (9) 098701. arXiv : cond-mat/0401074 . Bibcode : 2004PhRvL..93i8701M . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.098701 . PMID 15447153 . S2CID 4856492 .  

Fuentes

  • Holloway, MD; Holloway, E. (2020). Diccionario de terminología industrial . Wiley. ISBN 978-1-119-36344-6. Consultado el 12 de mayo de 2025 .