Estudio de calidad de la energía en el sistema eléctrico y su aplicación al sistema ferroviario. Vía Libre Técnica

La energía eléctrica es un bien de consumo y, como tal, debe ser evaluada su calidad. El suministro de la energía eléctrica es esencial en la sociedad actual. Los tres pilares en los que se basa toda la regulación del sector eléctrico son garantizar el suministro eléctrico, garantizar la calidad del suministro y garantizar que se realice al menor coste posible. La falta de calidad de la energía eléctrica puede afectar negativamente a los dispositivos conectados a la misma.

Se ha desarrollado un importante paquete de normas técnicas, internacionalmente aceptadas, relativas a la identificación y definición de los parámetros que evalúan la calidad de la energía eléctrica y la forma de medirla, y la industria ha desarrollado dispositivos electrónicos inteligentes que miden esos parámetros de la onda de energía y calculan su calidad con precisión aceptable. La Administración, en concreto en España el Ministerio de Energía, Turismo y Agenda Digital, ha definido los límites que han de cumplir los suministradores de energía eléctrica para garantizar la calidad del suministro recibido por el consumidor. El ferrocarril no está excluido de esta regulación.

El estudio, publicado en Vía Libre Técnica número 11 (diciembre de 2016, páginas 83 a 107) por Antonio Berrios Villalba, Ingeniero Industrial en Electrónica e Ingeniero Técnico en Electricidad, Gerente de Área de Ingeniería de Activos de Energía de ADIF y Chairman del Energy Management Sector de la UIC desde 2014, analiza las normas vigentes en esta materia, identifica los problemas intrínsecos del sector ferroviario y realiza un ejercicio de extrapolación de las normas actuales sobre el sistema ferroviario.

La evaluación de la calidad de la energía eléctrica tiene como objetivo reducir las perturbaciones que se producen en la onda de tensión, que provocan interrupciones del servicio eléctrico y daños en los equipos conectados a la red de distribución. Las perturbaciones pueden originarse en las fuentes de generación, introducirse en el transporte de la energía o generarse por los propios consumidores. La normativa internacional define qué hay que medir, dónde, cómo y cuáles son los umbrales estadísticos aceptables. La explotación ferroviaria comienza a incorporar estos conceptos en su gestión de la energía al identificar oportunidades de reducción de coste al verter a la red la energía regenerada por el frenado de los trenes.

En España la regulación de la calidad del suministro eléctrico se ha desarrollado progresivamente dentro del marco legislativo del sector eléctrico. En 1997, la Ley 54/1997 del Sector Eléctrico incorporó en su artículo 48 la responsabilidad de la Administración General del Estado en establecer índices objetivos de calidad del servicio, quedando las empresas eléctricas obligadas a facilitar a la Administración la información de sus índices de calidad.

En el BOE número 197, de 18 de agosto de 1998, se publicó la resolución que aprueba los procedimientos técnicos necesarios para la gestión técnica del sistema eléctrico, entre ellos el Procedimiento de Operación P.O.-1.4, Condiciones de entrega de la energía en los puntos frontera de la red gestionada por el operador del sistema, que indica los límites de calidad del servicio en el punto frontera entre el agente conectado y el operador del sistema.

En el año 2000, el Real Decreto 1995/2000, en su Capítulo II del Título VI, establece el contenido y la extensión de la calidad del suministro eléctrico, identificando los indicadores relativos a la interrupción del suministro, a la calidad de la onda de tensión suministrada y a la calidad de atención al cliente, fijando los límites estadísticos de cada parámetro, las responsabilidades de cada parte y las penalizaciones económicas por incumplimiento.

En 2002, la Orden Ministerial ECO/797/2002 establece con detalle el procedimiento para medir la calidad del suministro de energía de forma homogénea y auditable para todas las empresas, y define mecanismos de coordinación entre el suministrador y el consumidor para mitigar las perturbaciones que este último pueda provocar en la calidad de la onda de intensidad. Se establece igualmente la posibilidad de que cliente y distribuidor pacten límites de calidad de suministro más exigentes que los del Real Decreto.

Por último, Red Eléctrica de España, como operador de la red de transporte, ha editado su Documento de Referencia TI.E/02/040, con las condiciones de intercambio de energía para puntos de conexión, definiendo el conjunto de características que debe cumplir la calidad de la onda de tensión. Todo este marco se apoya técnicamente en la norma europea EN 50160:2010, de calidad de la energía suministrada por las redes de distribución en baja, media y alta tensión, y en la norma EN 50163 para la tensión en catenaria.

La norma técnica que establece los parámetros de calidad de suministro en redes de distribución eléctrica en Europa, hasta los 150 kV, es la EN 50160, y en Norteamérica la IEEE 1159. La norma europea identifica los límites de las características de tensión que todo cliente tiene derecho a esperar respecto a frecuencia, amplitud, forma de onda y simetría de las tensiones trifásicas.

Los métodos de medida homogéneos y auditables de los distintos parámetros de calidad de suministro están definidos en las normas IEC 61000, que analizan la frecuencia, la amplitud de la tensión de alimentación, las tensiones transitorias, el desequilibrio de tensión, los armónicos e interarmónicos de tensión, las señales de transmisión por la red y las variaciones rápidas de tensión.

Para el ámbito ferroviario se ha desarrollado la norma europea EN 50163, que establece las principales características que deben cumplir las tensiones de alimentación de las redes de tracción, fijando los límites permisibles respecto a los valores nominales de tensión y frecuencia, en valor y en duración. REE mantiene publicadas, en su Documento de Referencia TI.E/02/040 de mayo de 2010, las condiciones que deben cumplir las instalaciones conectadas a la red peninsular, estableciendo los límites de la onda de tensión para los puntos frontera con tensiones iguales o superiores a 200 kV.

Del marco de estandarización desarrollado quedan aún por normalizar los rangos de tensión entre los 150 kV, límite superior de la EN 50160, y los 200 kV, umbral desde el que parte REE. En cuanto a las redes de tracción eléctrica ferroviaria, la EN 50163 también requiere desarrollar su alcance en la definición de la calidad del suministro, ya que sólo define umbrales pero no los valores estadísticos necesarios para valorar la calidad, en parámetros como interrupción, armónicos o hueco de tensión.

Según el RD 1995/2000, se entiende como Calidad de Servicio el conjunto de características, técnicas y comerciales, inherentes al suministro eléctrico exigibles por los sujetos, consumidores y por los órganos competentes de la Administración. Respecto a esta Calidad de Servicio se definen tres aspectos.

La continuidad del suministro, relativa al número y a la duración de las interrupciones, establece los límites para el tiempo máximo de interrupción del servicio, TIEPI, y el número máximo de interrupciones, NIEPI, para incidencias superiores a 3 minutos, con límites anuales por zonas urbanas y rurales y compensaciones económicas para el consumidor en caso de incumplimiento.

La calidad de la forma de onda de tensión atiende principalmente a las variaciones del valor eficaz de la tensión y de la frecuencia, y a las interrupciones de servicio y huecos de tensión de duración inferior a 3 minutos; los umbrales de calidad son los incluidos en la norma EN 50160.

La calidad de atención y relación con el cliente se refiere al asesoramiento en materia de contratación, facturación, cobro y medida de consumos. La OM ECO/797/2002 establece los tiempos máximos de interrupción y la norma EN 50160 como referencia de medida, señalando que la causa de las perturbaciones puede ser del proveedor de energía, del consumidor o de terceros.

Las consecuencias de la falta de calidad del suministro incluyen pérdidas económicas por sobrecalentamiento de equipos conectados a la red, como motores y transformadores, con reducción de su vida útil y rendimiento; interrupciones del servicio por fallos inesperados; errores y funcionamiento anómalo de los equipos; daños en equipos electrónicos; interferencias en redes de comunicación; aumento de las pérdidas globales del sistema; necesidad de sobredimensionar instalaciones, con el consiguiente aumento de gastos e impacto ecológico; inestabilidad en la sensación visual por el fenómeno del flicker; y fallos en la medición de los contadores de energía.

El sistema ferroviario no está excluido de la aplicación del RD 1995/2000 ni de la OM ECO/797/2002. ADIF y ADIF Alta Velocidad, como administradores de la infraestructura ferroviaria, planifican, invierten, construyen y mantienen la red eléctrica que permite suministrar la energía de tracción a los operadores de trenes, como RENFE y otros operadores privados, y a los sistemas e instalaciones ferroviarias. ADIF Alta Velocidad adquiere de forma regular, por concurso público abierto, la energía de tracción a las comercializadoras y abona a las distribuidoras el coste de acceso de terceros a la red, coste regulado que se repercute entre los operadores ferroviarios según convenios de equilibrio económico. A estos efectos, ADIF Alta Velocidad acude al mercado en su rol de Consumidor, con los derechos de calidad de suministro explícitos en el Real Decreto y la Orden Ministerial vigentes.

De ello se interpreta que el punto frontera de suministro sería el punto de conexión de las subestaciones de tracción con la red de transporte y las acometidas eléctricas desde la red de distribución con las estaciones ferroviarias, identificado en el estudio como Punto A, donde aplican el RD 1995/2000, la OM ECO/797/2002 y la norma técnica EN 50160.

Dentro de la propia infraestructura ferroviaria existen también consumidores de distintas empresas. El Administrador Ferroviario puede asimilarse al papel que las Directivas Europeas reconocen a los propietarios de redes de distribución cerradas frente a los Operadores de Trenes como consumidores finales. Bajo esta extrapolación, el punto frontera sería la conexión de la Subestación de Tracción con la catenaria, la acometida a las instalaciones de señalización y telecomunicaciones y los centros de transformación en talleres y estaciones, identificado como Punto B, donde la norma técnica de medida sería la EN 50163 para el suministro de tracción en catenaria y la EN 50160 para el resto.

Por último, el vertido de energía regenerada por el freno de los trenes hacia la red de transporte está regulado por el RD 1011/2009, que permite a los consumidores con sistemas de ahorro y eficiencia energética verter a la red la energía que no puedan consumir, detrayéndola de su consumo, mediante una disposición adicional al RD 1995/2000 sobre vertidos a la red para consumidores con sistemas de ahorro y eficiencia. Para la energía vertida se requiere disponer de un medidor de calidad de onda en el punto frontera y un acuerdo con el gestor de distribución para el neteo, es decir, la diferencia entre la energía consumida y la energía devuelta.

El sistema ferroviario puede afectar a la calidad del sistema de energía externo porque produce perturbaciones en la red: las cargas no lineales presentes en la explotación ferroviaria, principalmente los trenes traccionando, y las fallas dentro del propio sistema de energía ferroviario, son las principales causantes. La devolución de la energía de frenado desde el sistema ferroviario hacia la red de suministro supone un importante ahorro económico mediante el neteo, pero el suministrador que recibe esa energía puede exigir que se garantice su calidad.

Como ejemplo, el Área de Ingeniería de Activos de Energía de ADIF realizó en el verano de 2015 una campaña de medida en la subestación de Anchuelo, en Guadalajara, con equipos de medida de calidad de onda y transductores en los transformadores de medida de intensidad y tensión de catenaria y feeder, situados antes de la salida al pórtico de seccionadores de alimentación. Los registros se obtuvieron con el software PAS versión 1.4-SATEC, en la línea de Alta Velocidad Madrid-Barcelona-Frontera Francesa.

En un tren de la serie 100, con una potencia de 8.800 kW y 8 motores trifásicos síncronos autopilotados, se observó una onda de tensión e intensidad distorsionada durante la tracción. En un tren de la serie 103, también con 8.800 kW de potencia pero dotado de 16 motores de tracción asíncronos, se comprobó una calidad de onda de tensión e intensidad sin perturbaciones apreciables.

Por ello es necesario supervisar la calidad de la energía vertida a la red mediante analizadores de calidad instalados en los puntos frontera, controlando al menos los parámetros afectados por cargas no lineales: la presencia de armónicos, el desequilibrio de la red y el efecto flicker.

Uno de los tres aspectos exigidos por el RD 1995/2000 es la continuidad del suministro eléctrico. Los límites vigentes fijan, para baja y media tensión, la suma anual de horas de interrupción y el número de sucesos de interrupción admisibles, considerando únicamente las interrupciones superiores a 3 minutos de duración. El Real Decreto establece que para tensiones de suministro superiores a 36 kV se aplican los límites de zona urbana, con independencia de la zona geográfica real del punto.

Los límites son más exigentes cuanto mayor es la importancia del punto de suministro en número de consumidores afectados: más estrictos en zonas urbanas que en zonas rurales, y más estrictos conforme aumenta la tensión de suministro, dado que una interrupción en un punto de mayor tensión puede afectar a toda su zona de distribución.

Según la información disponible en la sede electrónica del Ministerio de Energía, Turismo y Agenda Digital, en el año 2015 la red española se clasificaba en cuatro zonas de suministro según este compromiso de calidad de continuidad, con su correspondiente número de puntos de suministro y potencia agregada de consumo.

Para el caso ferroviario, los puntos de suministro equivalentes serían las acometidas en las subestaciones de tracción eléctrica que alimentan a los trenes y a las instalaciones de las líneas electrificadas. Una primera opción de extrapolación consistiría en aplicar directamente la Tabla 1 del RD 1995/2000 según la localidad y el nivel de tensión de la acometida de cada subestación.

Esta interpretación literal, sin embargo, puede generar anomalías: en la red RFIG, la subestación de tracción de El Tejar se ubica en una zona considerada rural, pese a que alimenta el nudo de El Pinar de las Rozas, en Madrid, que da servicio a las líneas de cercanías C8 Cercedilla-Atocha-Guadalajara, C3 El Escorial-Aranjuez y C10 Villalba-Príncipe Pío-Fuente de la Mora, utilizadas por más de 200.000 viajeros al día.

Por ello se propone abordar la calidad de continuidad de suministro según el tipo de línea o servicio ferroviario prestado. La Ley 38/2015 del Sector Ferroviario clasifica la RFIG en subredes según características técnicas, necesidades de mantenimiento e intensidad del servicio: A, uso principal de tráficos de Alta Velocidad; B1, viajeros interciudades entre 160 y 220 km/h, fuera de cercanías y de la subred A; B2, resto de viajeros interciudades; C1, núcleos de cercanías con densidad de circulación igual o superior a 80 circulaciones al día; C2, núcleos de cercanías con densidad inferior a 80 circulaciones al día; D, uso principal de mercancías; y E, resto. Estas 7 subredes podrían correlacionarse con las 4 zonas de calidad de continuidad del Real Decreto 1995/2000.

Según los datos publicados por ADIF en el CIRTRA 2015, se dispone del número de kilómetros de cada tipo de subred, separados en electrificadas y no electrificadas, lo que permite comprobar que los porcentajes de puntos de suministro por zona y los porcentajes de kilómetros de red por subred son aproximados entre sí. El transporte ferroviario consume más del 1,5 por ciento de la energía eléctrica del país, lo que justifica adaptar el marco legal y normativo a su especificidad.

Un hueco de tensión es una reducción brusca de la tensión de alimentación a un valor situado entre el 90 por ciento y el 10 por ciento del valor nominal, seguida de una reposición de la tensión tras un lapso corto, por convenio entre los 10 milisegundos y los 60 segundos. La profundidad del hueco se define como la diferencia entre la tensión eficaz mínima durante el hueco y la tensión nominal. El estudio recoge un ejemplo de hueco de tensión con una profundidad de 83 y una duración de 67 milisegundos.

Los huecos se clasifican según la magnitud de la tensión residual y su duración. Los más comunes duran menos de 1 segundo y presentan una reducción de la tensión residual cercana al 60 por ciento. Suelen estar causados por defectos en las instalaciones de los consumidores, como conmutaciones de carga, y también por descargas atmosféricas, cortocircuitos, contacto de animales o árboles, accidentes o el arranque de grandes motores de inducción.

Los problemas asociados están relacionados con disparos en controles sensibles y aperturas de relés en subestaciones, que suponen interrupciones del tráfico ferroviario y, en consecuencia, pérdidas económicas. La mitigación de los huecos se consigue estabilizando la señal de tensión con acondicionadores de red o sistemas de alimentación ininterrumpida.

Se considera interrupción de tensión cuando la tensión en los puntos de suministro se sitúa por debajo del 1 por ciento del valor nominal. Puede ser prevista, cuando se informa a los consumidores por responder a un trabajo programado en la red de distribución, o accidental, cuando la provoca una avería o un suceso exterior fugitivo. Dentro de las accidentales se distinguen las interrupciones breves, menores de 3 minutos, y las interrupciones largas, mayores de 3 minutos, reguladas por el RD 1995/2000 y la OM ECO/797/2002, con derecho del consumidor a compensación económica si no se cumplen los límites admisibles.

En la infraestructura ferroviaria, la solución habitual para que estas interrupciones no afecten al servicio, sobre todo evitando la desconexión de los sistemas de señalización y telecomunicaciones, es la incorporación de Sistemas de Alimentación Ininterrumpida con bancos de batería de capacidad suficiente, según el tiempo y la intensidad necesarios, pudiendo disponerse también de grupos electrógenos diésel para situaciones de mayor duración. Estos sistemas sólo cubren las necesidades de los sistemas críticos de señalización y telecomunicaciones, nunca la tracción ferroviaria, y suponen un coste alto con un ciclo de vida bajo, por lo que conviene analizar previamente la probabilidad de falta de calidad de energía y la severidad de las consecuencias antes de equiparlos.

Las sobretensiones son incrementos repentinos del valor eficaz de la tensión por encima del 110 por ciento de la tensión nominal. Se consideran temporales cuando duran entre 10 milisegundos y 1 minuto, y transitorias cuando duran como máximo menos de 10 milisegundos. El estudio recoge un ejemplo de sobretensión temporal del 115 por ciento del valor nominal con una duración inferior al segundo. La causa principal suele ser un defecto en la red general de distribución o en una instalación de un consumidor, desapareciendo al eliminarse el defecto; las transitorias pueden estar provocadas también por descargas atmosféricas. En las subestaciones de tracción se incorporan autoválvulas para proteger la instalación de estas sobretensiones.

Un sistema trifásico de tensión o corriente está perfectamente equilibrado cuando sus tres fases están desfasadas 120 grados entre ellas y los módulos de los vectores son iguales. Según la norma EN 50160, el desequilibrio se produce cuando el módulo de estos vectores no es el mismo, cuando no están desfasados 120 grados, o ambas cosas a la vez. La causa principal del desequilibrio en una red trifásica es la distinta potencia de las cargas monofásicas conectadas al sistema. En el sistema ferroviario, la red de suministro es trifásica y la alimentación de tracción, en las líneas de corriente alterna, constituye una carga monofásica que se apoya sobre dos fases de la red de transporte.

En la subestación de tracción en corriente alterna, el primario del transformador de tracción se conecta a dos fases de la red de suministro, creando en el secundario una fuente monofásica de 25 kV en corriente alterna y 50 hercios para el sistema 1x25, y de más menos 25 kV en corriente alterna a 50 hercios para el sistema 2x25. Esta topología puede provocar importantes desequilibrios de corrientes en el sistema, con niveles relevantes de desequilibrio de tensión hacia la red de transporte. Las consecuencias son la modificación de la corriente en el neutro y la afección a motores trifásicos conectados a la red desequilibrada, que pueden calentarse y reducir su ciclo de vida útil.

Los límites admisibles, la medida y el cálculo se realizan conforme a la norma IEC 61000-4-30, apartado 5.7, mediante el método de las componentes simétricas: la tasa de desequilibrio se expresa como el cociente entre la componente inversa de la tensión y la componente directa de la tensión, multiplicado por cien. También puede estimarse aproximadamente mediante el cociente entre la potencia consumida y la potencia de cortocircuito de la red de transporte. La norma EN 50160 establece los mismos límites para baja y media tensión: en un periodo de una semana, el 95 por ciento de los valores eficaces promediados cada 10 minutos de la componente inversa de la tensión de alimentación debe situarse entre el 0 y el 2 por ciento de la componente directa; en regiones con líneas parcialmente monofásicas o bifásicas este valor puede aceptarse hasta el 3 por ciento.

La norma EN 50160 define la tensión armónica como una tensión sinusoidal cuya frecuencia es múltiplo entero de la frecuencia fundamental de la tensión de alimentación, que en España es de 50 hercios. A nivel individual se mide la tasa de distorsión armónica de tensión, cociente entre el valor eficaz de la tensión armónica y el valor eficaz de la tensión nominal a la frecuencia fundamental. A nivel global se mide la tasa de distorsión armónica total de tensión, THD, que es la raíz cuadrada de la suma del cuadrado de la distorsión de todos los armónicos hasta el orden 40, dividida por el valor eficaz de la tensión nominal a la frecuencia fundamental.

La causa principal de los armónicos es la presencia de cargas no lineales conectadas en los distintos niveles de tensión de la red, como compresores, bombas o equipos de aire acondicionado, y en la explotación ferroviaria, la tracción eléctrica, donde el rectificado de la tensión alterna y su posterior modulación o conversión con convertidores de frecuencia genera una tasa importante de armónicos.

La presencia de armónicos incrementa la temperatura de los transformadores sumergidos en aceite. Según el estudio de Vasquez Stanescu Carmen Luisa, de 2011, se observó hasta un 8,69 por ciento de diferencia entre la temperatura del punto más caliente de un transformador con y sin tensiones armónicas, lo que acelera el envejecimiento de su aislamiento, genera gases disueltos en el aceite y reduce su rigidez dieléctrica, afectando a la vida útil del transformador. El proyecto europeo SEEDT, Selecting Energy Efficient Distribution Transformers, en su informe de Frangiskos Topalis de 2008, estima en 38 teravatios hora al año las pérdidas de energía por este calor en el conjunto de la Unión Europea, equivalentes a la energía de 5 centrales nucleares, de las cuales 5 teravatios hora se deben directamente a armónicos y energías reactivas; en España estas pérdidas se estiman en 3 teravatios hora al año, aproximadamente la energía que consume todo el sistema ferroviario español anualmente. La potencia desplegada en los transformadores de tracción de la red ferroviaria de ADIF supera los 2.000 megavatios.

La norma UNE 21428-1 establece que, del 100 por ciento de las pérdidas de un transformador, el 75 por ciento corresponde a pérdidas fijas, medibles en vacío, y el 25 por ciento restante a pérdidas variables en carga, con un coste de capitalización total igual al coste inicial más el coste de las pérdidas fijas por las pérdidas fijas en vacío, más el coste de las pérdidas variables por las pérdidas variables en carga.

Los límites admisibles de la tasa de armónicos están estandarizados en la norma IEC 61000-4-7:2002. Para baja y media tensión, hasta los 35 kV, en periodos de una semana el 95 por ciento de los valores de cada armónico no debe sobrepasar el 6 por ciento del valor de la tensión de suministro, y la tasa THD no debe sobrepasar el 8 por ciento de la tensión de suministro. La tensión interarmónica es aquella tensión sinusoidal presente en la tensión de suministro cuya frecuencia no es múltiplo de la frecuencia de suministro, y se mide también con la norma IEC 61000-4-7. Como soluciones de mitigación se incorporan filtros pasivos, activos o híbridos, y transformadores de distribución con tecnología de núcleo amorfo, que reducen la temperatura del transformador.

Este fenómeno se produce ante fluctuaciones en la tensión de alimentación y tiene como efecto, según la norma EN 50160, la impresión subjetiva de la fluctuación luminosa que percibe un observador en un sistema de iluminación, principalmente en tubos fluorescentes. La intensidad del parpadeo depende de la percepción del observador, del sistema de iluminación y de la intensidad de la fluctuación, siendo una forma de medir la incomodidad visual ante los cambios reiterados del brillo causados por las fluctuaciones de la tensión de suministro.

El parpadeo se cataloga mediante el parámetro de Severidad de Parpadeo a Largo Plazo, Plt, evaluado cada 2 horas a partir de 12 valores consecutivos del indicador de Severidad del Parpadeo a Corto Plazo, Pst, que se evalúa cada 10 minutos según la norma IEC 61000-4-15. Con fines de prueba, el periodo de evaluación del Pst puede cambiarse temporalmente en un rango de 1 a 10 minutos. Los valores de Pst no se clasifican durante los intervalos en los que la tensión de suministro exceda una tolerancia de más menos 15 por ciento del valor nominal, o que se vean afectados por huecos de tensión con una profundidad superior al 15 por ciento del valor nominal.

Las causas de los flickers son, de nuevo, los cambios bruscos en cargas conectadas no lineales, como la cadena de tracción de un tren o la puesta en marcha de un compresor o de un equipo de aire acondicionado. La técnica de medición está estandarizada en la norma IEC 61000-4-15:2003, aplicando el método UIE-CEI del parpadeo a partir del valor instantáneo de la tensión; los equipos suelen implementar el método descrito en la norma CEI 868, con bloques de adaptación de la señal, demodulación, filtro de simulación del ojo, simulación del cerebro y análisis estadístico final, mientras que la norma CEI 555-3 establece los límites de estas fluctuaciones. Para baja y media tensión, la norma EN 50160 establece que, en un periodo de una semana, para el 95 por ciento del tiempo, el nivel de severidad de larga duración Plt debe ser igual o menor que 1, sin establecer limitaciones para el nivel Pst de corta duración.

El artículo 104 del RD 1995/2000 reconoce al consumidor el derecho a instalar a su cargo un sistema de registro de medida de incidencias de calidad de servicio, debidamente precintado, para confrontar los valores aportados por las empresas distribuidoras, con instalación y precintado sujetos al previo acuerdo escrito de ambas partes. En el mercado existe una amplia gama de dispositivos electrónicos inteligentes, también llamados analizadores de calidad de energía, con alta capacidad de cálculo y almacenamiento de datos que permiten medir tensión, intensidad, frecuencia y desfase entre ambas magnitudes, y calcular variaciones de frecuencia, cambios rápidos de tensión, flicker, huecos de tensión, interrupciones de tensión, sobretensiones temporales y transitorias, desequilibrios de tensión, tensiones armónicas e interarmónicas y señales de transmisión en la red, utilizando los estándares IEC 61000 e incorporando capacidad de interconexión a redes de comunicaciones a un precio de adquisición asequible.

En sus conclusiones, el estudio señala que la energía eléctrica es vital para la sociedad, su desarrollo económico y el bienestar, pero la proliferación de nuevos equipos electrónicos afecta a la calidad de la energía, distorsionando su forma de onda y provocando calentamiento de equipos y transformadores de distribución, además de interrupciones del suministro que afectan a la producción. La Administración ha intervenido regulando los parámetros más significativos de calidad de la energía, con compensaciones económicas para los consumidores cuando las compañías eléctricas no cumplen los umbrales establecidos.

Sin embargo, en el sector ferroviario, que utiliza la energía eléctrica en una proporción superior al 80 por ciento en la tracción de los trenes y consume aproximadamente el 1,5 por ciento de la energía eléctrica del país, no se dispone aún de un marco legal específico que defina los umbrales de calidad de la energía que ha de suministrarse al tren eléctrico ni en los puntos de suministro de alta tensión de las subestaciones de Alta Velocidad, si bien se están desarrollando acuerdos entre las partes como primera aproximación a esa regulación. El artículo constituye una aproximación tentativa a los parámetros extrapolables respecto a los actualmente vigentes en baja y media tensión, regulados por Real Decreto y Orden Ministerial.

• Tres pilares de la regulación eléctrica: garantizar el suministro, garantizar la calidad y garantizar el menor coste posible
• Ley 54/1997 del Sector Eléctrico, artículo 48: la Administración General del Estado establece los índices objetivos de calidad del servicio
• RD 1995/2000, Capítulo II del Título VI: regula interrupción del suministro, calidad de la onda de tensión y atención al cliente, con penalizaciones económicas
• OM ECO/797/2002: procedimiento homogéneo y auditable para medir la calidad del suministro, con la EN 50160 como norma de referencia
• EN 50160:2010: calidad de la energía en redes de distribución en baja, media y alta tensión, hasta 150 kV en Europa
• EN 50163: características de las tensiones de alimentación de las redes de tracción ferroviaria
• REE, Documento de Referencia TI.E/02/040 (mayo de 2010): límites de la onda de tensión en puntos frontera con tensión igual o superior a 200 kV
• Vacío normativo entre los 150 kV, límite de la EN 50160, y los 200 kV, umbral de aplicación de REE
• RD 1011/2009: derecho de vertido a la red de la energía regenerada por frenado, con neteo entre energía consumida y devuelta
• Punto A: conexión de subestaciones de tracción con la red de transporte; Punto B: conexión de la Subestación de Tracción con la catenaria
• Hueco de tensión: caída al 90-10 por ciento del valor nominal, entre 10 milisegundos y 60 segundos de duración
• Interrupción de tensión: caída por debajo del 1 por ciento del valor nominal; breve si dura menos de 3 minutos, larga si dura más
• Sobretensión: incremento superior al 110 por ciento del valor nominal; temporal entre 10 milisegundos y 1 minuto, transitoria por debajo de 10 milisegundos
• Desequilibrio de tensión, EN 50160: componente inversa entre el 0 y el 2 por ciento de la componente directa (semana, percentil 95), hasta el 3 por ciento en líneas monofásicas o bifásicas
• Armónicos: THD limitada al 8 por ciento de la tensión de suministro; cada armónico individual, hasta el orden 40, limitado al 6 por ciento
• Armónicos en transformadores: hasta 8,69 por ciento de diferencia de temperatura en el punto más caliente; pérdidas UE de 38 teravatios hora al año, 3 teravatios hora al año en España
• UNE 21428-1: pérdidas de un transformador, 75 por ciento fijas en vacío y 25 por ciento variables en carga
• Flicker: Pst medido cada 10 minutos (IEC 61000-4-15), Plt calculado cada 2 horas a partir de 12 valores de Pst; EN 50160 exige Plt igual o menor que 1 (semana, percentil 95)
• Subestación de tracción en corriente alterna: 25 kV a 50 hercios en sistema 1x25, más menos 25 kV a 50 hercios en sistema 2x25
• Potencia de los transformadores de tracción de la red de ADIF: superior a 2.000 megavatios
• El ferrocarril consume aproximadamente el 1,5 por ciento de la energía eléctrica de España, y la tracción supone más del 80 por ciento de ese consumo
• Ley 38/2015 del Sector Ferroviario: subredes RFIG A, B1, B2, C1 (circulación igual o superior a 80 trenes/día), C2 (inferior a 80), D y E