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Impacto de la calidad de energía eléctrica en la eficiencia 
energética industrial 
 
FERTONANI, Gastón(1); SANGOI, Emmanuel(2) 
(1)Alumno regular, (2)Becario investigación 
Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Santa Fe 
Lavaise 610, Santa Fe, Argentina 
(1)gastonferto@gmail.com; (2)esangoi@frsf.utn.edu.ar 
 
 
Área temática: Eficiencia Energética 
Palabras Claves: Eficiencia energética, calidad de energía, industrias 
RESUMEN 
Se hace un desarrollo acerca de la vinculación que existe entre la calidad de 
energía eléctrica y la eficiencia energética en el sector industrial. Los resultados 
dan cuenta de las distintas repercusiones que tienen los fenómenos que hacen a la 
calidad del suministro eléctrico en el aprovechamiento racional de la energía y se 
mencionan algunas de las tendencias actuales en el tratamiento de la temática. Se 
concluye en las distintas cuestiones a considerar para cuantificar el grado de 
impacto sobre la eficiencia de una industria cualquiera. 
INTRODUCCIÓN 
A lo largo de los últimos años, los problemas relacionados con la calidad de 
energía eléctrica se fueron incrementando y, tal parece que lo seguirán haciendo. Si 
bien parece ser un tema con poco peso en eficiencia energética, es evidente que 
existe una relación entre ambos conceptos y resulta interesante estudiarla. Tal es 
esta relación, que algunos analizadores trifásicos de redes eléctricas existentes en la 
actualidad permiten estimar los potenciales ahorros energéticos/económicos al 
corregir cuestiones relacionadas con la calidad del suministro eléctrico. También 
hay autores que han escrito libros al respecto y el mercado cuenta en la actualidad 
con equipos que, instalados en la acometida del suministro eléctrico de una fábrica, 
prometen ahorros mayores al 5% modificando parámetros de consumo 
relacionados con la calidad de potencia. 
En cuanto a la eficiencia energética, como bien se sabe, es un tema que 
tiene cada vez mas preponderancia a nivel mundial. La solución a la crisis 
energética no solo está encaminada hacia el desarrollo de las energías del tipo 
renovables, sino que también va de la mano con el uso racional de la energía 
disponible, con el hecho de ser más eficientes en el aprovechamiento de la misma y 
procurando un desarrollo sustentable. 
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La gestión energética y la eficiencia son tendencias mundiales en la 
realidad actual. Para ser más eficientes, se explotan todas las áreas posibles de 
generar ahorros, en cualquier tipo de desarrollo tecnológico: a nivel residencial, 
industrial, empresarial, distribución y transporte de la energía, diseño de 
equipamiento, etc. 
A nivel industrial, existe una fuerte tendencia a confiar en la 
automatización de los procesos, que a su vez, se basa en un suministro de energía 
estable. Los problemas de calidad eléctrica pueden provocar el funcionamiento 
incorrecto de procesos y equipos, o llegar a la interrupción de los mismos. Las 
consecuencias de esto varían desde el costo excesivo de la energía hasta las típicas 
paradas de planta, que terminan repercutiendo en la eficiencia energética global. 
Dentro de todos los aspectos posibles de considerar para ser 
energéticamente más eficientes, está el tema calidad de energía eléctrica, que es 
cada vez mas considerado, fundamentalmente en el sector industrial. 
OBJETIVOS 
Analizar la relación existente entre calidad de energía y eficiencia energética en el 
sector industrial. 
Aplicar lo analizado en mediciones efectuadas a industrias locales y la 
búsqueda de información asociada, para comprender el grado de avance y 
consideración que posee actualmente el estudio de esta relación. 
METODOLOGÍA 
La investigación se llevó a cabo mediante la búsqueda bibliográfica y la consulta 
de trabajos relacionados en Internet. Los resultados de la búsqueda se plasmaron en 
un desarrollo teórico, que intenta resumir las principales implicancias de una mala 
calidad de energía en la eficiencia energética de un entorno industrial. Como valor 
agregado al trabajo, se buscaron y analizaron casos reales en distintas mediciones 
y auditorías energéticas efectuadas por el Grupo de Estudios Sobre Energía 
(G.E.S.E.), con el objetivo de mostrar algunas de las situaciones que se ven en la 
actualidad cuando se hacen mediciones en industrias locales. 
RESULTADOS 
Se encontró que cada uno de los parámetros que definen a la calidad de energía 
tiene cierta participación en el aumento de las pérdidas, y por ende, en la 
ineficiencia de las instalaciones industriales. 
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Factor de Potencia 
Antes que nada, cabe aclarar que muchos autores consideran al factor de 
potencia de la instalación como un problema a estudiar dentro de la temática 
“calidad de energía”. 
La importancia de compensar el factor de potencia de una instalación 
industrial está relacionada con dos cuestiones fundamentales: primero, el hecho de 
reducir los cargos impuestos en la facturación de energía eléctrica por un bajo 
factor de potencia y segundo, para optimizar el uso que se hace de las 
instalaciones existentes. 
Como es sabido, la compensación puede ser automática (considerando el 
estado de carga de la instalación), de conexión temporizada o de conexión fija. A 
su vez, los esquemas de compensación empleados pueden ser centralizados, 
parciales o puntuales. Cada esquema posee sus ventajas y desventajas desde el 
punto de vista de la optimización de las instalaciones. 
Los principales problemas asociados a un bajo FP están relacionados con 
los recargos económicos impuestos por las distribuidoras de energía (que impactan 
en la facturación de energía de la empresa), por corrientes eficaces mayores a las 
necesarias y por las consecuentes sobrecargas de conductores eléctricos, aumento 
de pérdidas en alimentadores, aumentos en las caídas de tensión, etc. 
Perturbaciones de tensión 
Las perturbaciones en la tensión de alimentación son un fenómeno 
bastante frecuente en cualquier industria. Si bien no es un factor que a priori puede 
parecer determinante en cuestiones relacionadas con la eficiencia energética, tiene 
una importante relación con la productividad de la planta. 
Los impactos más importantes sobre la eficiencia en el uso de la energía 
están relacionados con: 
• Las frecuentes paradas de planta, por ejemplo, ante microcortes o 
huecos de tensión, que generan perdidas en la productividad de los 
procesos, ya sea por la implicancia de los tiempos muertos o por las 
pérdida de materia prima en proceso. 
• Las cargas y máquinas que deben re-arrancar sucesivamente por 
eventos de tensión que detienen el sistema de control que los 
comanda, incurren en un aumento de la energía demandada de la 
red. 
• La paralización de ciertos procesos implica un gasto adicional en 
energía y recursos para reparar los daños causados. En el factor 
económico y de productividad, impactan negativamente las horas-
hombre invertidas, los costos en la materia prima perdida y los 
tiempos de producción desaprovechados. 
• Toda materia procesada o semiprocesada que desecha, es energía 
que se pierde (su procesamiento implicó un gasto de energía). 
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• Reducción de la vida útil de equipos, pudiendo en muchos casos 
inutilizarse maquinaria importante por falta o falla de sistemas de 
protección efectivos. 
• El efecto Flicker puede ser incomodo o incluso muy perjudicial para 
los operarios expuestos, más aún ante sistemas de iluminación 
ineficientes, inadecuados o mal diseñados. Esto puede afectar a la 
productividad o calidad del trabajo en ciertos sectores de la planta. 
• Algunas de las lámparas generalmente empleadas en ambientes 
industriales se apagan con un valor de tensión del 80% respecto al 
valor nominal, a lo cual se le suman los tiempos de reencendido 
requeridos por las mismas. 
Distorsión armónica 
 
Los problemas de distorsión armónica son generados por la presencia de 
cargas alineales en la instalación o por el suministro de una tensión distorsionada.Ante la presencia de armónicas en las instalaciones industriales, las 
potencias demandadas se incrementan. Así, por ejemplo, si tanto la tensión como la 
corriente tienen armónicos de orden 5º y 7º, resulta que existirá un incremento en 
la potencia activa y reactiva demandada. 
 
���������� = 
� ∙ 
� ∙ ����� + 
� ∙ 
� ∙ ����� 
���������� = 
� ∙ 
� ∙ ����� + 
� ∙ 
� ∙ ����� 
 
También se dará lugar a la presencia de una nueva magnitud, conocida 
como Potencia de Distorsión (D), que se relaciona con los productos cruzados de 
corriente y tensión para frecuencias diferentes. Luego, la potencia Aparente total 
resulta: 
� = ��� + �� + �� 
 
El hecho de tener un incremento en los valores de la corriente eficaz 
debido a la distorsión armónica, genera un incremento en las pérdidas por efecto 
Joule en los conductores de alimentación. A esto debe sumarse el efecto piel (o 
Skin) generado en los conductores eléctricos por la presencia de corrientes de alta 
frecuencia, que implica un aumento del valor de la resistencia efectiva del 
conductor. En consecuencia, resultan mayores caídas de tensión y mayores 
disipaciones de energía al medio. En este sentido, también deben considerarse las 
pérdidas debido a las corrientes armónicas triples circulantes por el conductor 
neutro de sistemas trifásicos. 
La presencia de armónicos en las instalaciones influye negativamente en 
los transformadores, los cuales están diseñados para trabajar a frecuencias de entre 
50 y 60 Hz. En éstos, los principales impactos se deben al incremento de las 
pérdidas Joule, en las pérdidas en el hierro (corrientes parásitas y de histéresis), en 
las perdidas en el núcleo por presencia de componentes de CC y en el aumento del 
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nivel sonoro audible. Todo lo anterior se traduce en pérdidas de rendimiento y la 
eventual desclasificación en potencia del transformador. 
Los motores se ven afectados de forma similar al caso de los 
transformadores, con la adición de los problemas relacionados con una reducción 
del par motor, la generación de torques pulsantes y vibraciones anormales, que no 
solo llevan a reducciones del rendimiento, sino también a posibles problemas en 
procesos productivos. 
Los bancos de capacitores son muy afectados ante la presencia de 
armónicos en la instalación. Si la frecuencia de una armónica característica, con 
amplitud importante, es próxima a la frecuencia de resonancia del circuito paralelo 
formado por los capacitores del banco de corrección y la inductancia del sistema 
asociado, se puede generar una sobrecorriente muy perjudicial para los capacitores, 
que terminan reduciendo su vida útil y, en muchos casos, destruyéndolo por 
completo. Para este tipo de problemas en las instalaciones no se pueden generalizar 
soluciones, sino que debe hacerse estudios particulares en cada caso. Las 
principales soluciones preventivas apuntan al empleo de capacitores reforzados 
(440 V) e inserción de filtros pasivos en cada paso del banco. Al respecto, cabe 
mencionar que muchos de los relés varimétricos actuales poseen alarmas por 
niveles anormales en la distorsión armónica. 
Otros problemas asociados a la distorsión armónica están relacionados 
con la susceptibilidad de algunos equipos (p.e. equipos con detección de cruce por 
cero), errores positivos o negativos en instrumentos de medición, interferencias 
electromagnéticas con redes y lazos de control, actuación intempestiva de fusibles, 
interruptores automáticos y diferenciales, incremento de las corrientes de neutro, 
etc. Cabe destacar también que tanto la reducción del factor de potencia como las 
penalizaciones por el control del TDD (todavía no implementado en Argentina), 
conducen a recargos en la facturación de energía. 
Desbalances y desequilibrios 
Una característica de los receptores que provoca pérdidas de energía tanto 
en el sistema eléctrico de distribución trifásica como dentro de grandes 
instalaciones industriales es el desequilibrio de las cargas y el desbalance de las 
tensiones. 
Las recomendaciones de equilibrar la carga suelen justificarse por la 
conveniencia de que las tensiones de la línea permanezcan también equilibradas, ya 
que distintos valores de las intensidades de las fases producen caídas de tensión 
diferentes debidas a las impedancias de los conductores de la línea. 
Los principales impactos de los desbalances sobre la eficiencia de las 
instalaciones se relacionan con la generación de pérdidas adicionales de potencia y 
energía por la circulación de corrientes de secuencia inversa y homopolar, 
reducción de la vida útil de los transformadores y cargas trifásicas en general, 
presencia de corrientes circulantes en el conductor neutro, el riesgo para la 
integridad de la red eléctrica y de los equipos conectados a ésta, las pérdidas 
adicionales por calentamiento, la disminución en la eficiencia de los motores de 
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inducción trifásicos (de frecuente utilización en la industria) y la limitación de la 
capacidad de carga nominal por calentamiento adicional en máquinas eléctricas. 
Corrientes de Inrrush 
La corriente Inrush es un fenómeno que se observa en cargas 
relativamente grandes, como ser motores o transformadores y es originada en el 
bobinado primario a causa de la magnetización del núcleo en el momento en que la 
máquina sin carga es energizada. 
Estas corrientes son eventos transitorios que pueden generar la operación 
indebida de los sistemas de protección asociados al transformador y perjudicar la 
calidad y confiabilidad de la energía eléctrica entregada a los procesos, generando 
efectos tales como el elevado calentamiento en los bobinados, daños de aislación, 
producción excesiva de tensiones mecánicas debido a las fuerzas magnéticas 
inducidas, huecos de tensión temporarios, radio-interferencias con líneas de 
comunicación próximas, sobretensiones debidas a fenómenos de resonancia 
armónica en sistemas con filtros eléctricos y la actuación intempestiva de 
protecciones. 
Actualidad de la temática 
Se encontró que en el mercado actual existen equipos de mediciones 
eléctricas que permiten valorar o cuantificar las pérdidas asociadas a una mala 
calidad de la energía eléctrica dentro de una instalación industrial cualquiera. Los 
mismos basan su funcionamiento en un nuevo método de medición de potencia 
(conocido como potencia unificada), que permite separar a la potencia instantánea 
medida en cuatro componentes. Esas componentes tendrán asociadas pérdidas 
Joule en conductores y alimentadores. Así, una de las componentes está asociada a 
la potencia activa demandada, otra a la potencia reactiva, otra a la potencia por 
presencia de armónicos y una última a la potencia debida a la presencia de 
desequilibrios de corrientes. 
Como uno de los posibles métodos de mitigación a los problemas de 
calidad de energía en las industrias se consideró el empleo de equipos de 
compensación de energía reactiva en tiempo real. El equipo se conecta en la 
acometida de la instalación y calcula cuanta energía reactiva demanda la carga en 
cada ciclo de red, es decir cada 20 ms, y durante ese ciclo conecta los capacitores 
mediante interruptores estáticos. Esto significa que compensa energía reactiva 
reactiva 50 veces por segundo. Esa dinámica de compensación lo convierte en un 
sistema de mejora de calidad de suministro eléctrico, resolviendo problemas tales 
como el efecto Flicker, las perturbaciones generadas por el arranque de motores de 
gran potencia y, en el caso de que la compensación sea individual por fase, permite 
corregir desequilibrios. 
En lo que respecta a mediciones obtenidas durante distintas auditorias 
energéticas en nueve industrias de Santa Fe y zonas aledañas, se han detectados 
casos particulares relacionados con: 
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� Incorrecta implementación de sistemas de corrección 
temporizada del factor de potencia, generando 
sobrecompensaciones en momentos de poca carga. 
� Inutilización de bancos de corrección automática del factor de 
potencia porla presencia de armónicos en la instalación. 
� Niveles importantes de distorsión armónica de la corriente y 
tensión en algunas instalaciones. 
� Procesos afectados por problemas asociados a huecos de tensión. 
� Errores en el diseño de instalaciones eléctricas, tales como la 
implementación de fusibles en el conductor neutro de todos los 
tableros seccionales, con el consecuente riesgo de generar 
importantes desbalances de tensión. 
CONCLUSIONES 
El trabajo concluye que la mala calidad de energía es un problema creciente en el 
sector industrial y su grado de impacto sobre la eficiencia energética es difícil de 
cuantificar, ya que hay muchas variables o factores involucrados. No obstante, esta 
relación existe y en la actualidad es cada vez más estudiada o considerada. En este 
sentido, para poder hacer un buen diagnóstico de la situación será fundamental 
poder medir parámetros de consumo y de calidad de energía. 
Los mayores impactos en la eficiencia energética de una planta industrial 
están relacionados con las frecuentes paradas de planta (que generan perdidas en la 
productividad), pérdidas de materia prima procesada o semiprocesada, lo cual 
implica un gasto adicional en energía y recursos para reparar los daños causados, 
mayor energía demandada a la red debido a cargas que deben arrancar más veces 
de lo normal por eventos de tensión, degradación de la vida útil de los equipos, 
reducción de la capacidad de prestación de potencia de las instalaciones respecto a 
sus valores de diseño, aumentos en las perdidas Joule por incrementos en la 
corriente eficaz y resistencia efectiva de conductores, improductividad en los 
espacios de trabajo por efectos molestos tales como el flicker y los sucesivos 
reinicios de sistemas informáticos, etc. 
Una primera aproximación para cuantificar los costos derivados del 
tiempo de inactividad de las instalaciones por cuestiones asociadas a la calidad de 
energía, deberá considerar cuestiones tales como los ingresos por hora que genera 
el proceso, los costos de producción que se pierden durante el tiempo muerto, los 
gastos en los que se incurre para reparar el problema, si se trata de un proceso 
continuo y totalmente aprovechado, si el producto debe consumirse después de 
haberse producido y si los clientes internos del proceso pueden disponer de una 
alternativa cuando el producto no está disponible. 
De la evaluación de algunos proyectos de mejora se concluyó que al ser 
los costos de la energía eléctrica muy bajos para el usuario final, los periodos de 
amortización de las distintas propuestas o proyectos de mejora son demasiado 
largos. En muchos casos, esto hace desalentar la inversión en eficiencia energética 
por parte de las distintas industrias. 
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BIBLIOGRAFIA BÁSICA 
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“Compactibilidad electromagnética (CEM)”, Norma IRAM 2491-4-30 
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Targarona J. C. G., (2005), Calidad de Potencia para usuarios y 
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