Por qué los relés de protección son el mecanismo de control de los sistemas de energía eléctrica

Si en 2003 vivía cerca de los Grandes Lagos, en Estados Unidos o en Canadá, probablemente recuerde de manera particular el jueves 14 de agosto. Fue el día, la noche y parte del día siguiente, en el que 55 millones de personas quedaron sin electricidad.

En un principio, la mayoría de mis amigos y familiares lo tomaron con calma, incluso lo vieron como una oportunidad para reunirse al aire libre y socializar bajo la luz natural del cielo nocturno, algo que es prácticamente imposible de hacer cuando las luces de la ciudad funcionan. Pero para la mayoría, la novedad desapareció rápidamente. Tan sólo unos días sin refrigeradores, televisores y aires acondicionados (una necesidad para esta zona en agosto) fueron suficientes para que las personas se dieran cuenta de la importancia de contar con sistemas eléctricos confiables.

Entonces, ¿qué fue lo que salió mal? En realidad, fue una serie de sucesos pequeños que dieron como resultado problemas más grandes y finalmente provocaron que las redes eléctricas y las estaciones generadoras se desconecten entre sí. Para quienes no están familiarizados con los sistemas de distribución eléctrica, todo se reduce a una regla básica: una red eléctrica es estable siempre que la electricidad provista coincida con la carga requerida. En otras palabras, los productores de electricidad deben hacer coincidir la producción con las demandas de la red. Si la demanda supera al suministro, la red se sobrecarga cuando intenta obtener la carga adicional, como sucedió en el apagón del 2003. Cuando esto sucede, la limitación se da tanto en la producción de energía como en el tamaño de las líneas eléctricas mismas. A medida que una línea se sobrecarga, se calienta, el metal conductor se expande y la línea se cae a un lugar indeseado (como un árbol, por ejemplo) y puede causar una falla.

Los relés de protección eléctrica son dispositivos que protegen nuestros sistemas de energía contra los daños. Estos detectan cuando una fuente de energía o una línea eléctrica está cerca de la sobrecarga y la desconecta oportunamente. El objetivo es evitar daños costosos y, más importante aún, reducir los peligros eléctricos a fin de proteger a las personas.

Estos dispositivos ya estaban implementados durante el apagón del 2003. Aun así, atravesamos un suceso catastrófico que les costó miles de millones de dólares a dos países. Era evidente que aún había algo que mejorar, así que organizaciones como la Corporación Norteamericana de Confiabilidad Eléctrica (NERC) empezaron a planificar una actualización de los sistemas de energía eléctrica para mitigar la posibilidad de que vuelvan a ocurrir cosas similares.

La NERC, junto con consejos regionales de confiabilidad, como el Consejo Coordinador de la Energía del Noreste (NPCC) y el Operador Independiente del Sistema Eléctrico (IESO), desarrolló un nuevo conjunto de estándares y directrices que exigieron que los productores y distribuidores de electricidad hicieran modificaciones en sus sistemas con el fin de mejorar la comunicación y la confiabilidad.

Las nuevas normas de la NERC abarcan muchas partes del sistema de red eléctrica, entre ellas los relés de protección. No se trata sólo de cumplimiento, sino más bien de competitividad. Actualizar estos relés puede tener considerables beneficios financieros. Si bien los relés de función única solían ser fundamentales, las actualizaciones de software y tecnología de las últimas décadas ahora dan cabida a los relés multifunción. Menos equipos implican menos riesgos y menores costos de mantenimiento, lo que significa menos pérdidas en el balance final de nuestros clientes.

Es importante comprender hasta qué punto una instalación ya cumple las normas antes de empezar a hacer modificaciones. A veces, el trabajo indirecto o relacionado que se requiere para que una instalación cumpla con las normas es más significativo que la sustitución de los relés. Por ejemplo, tener que reemplazar una infraestructura de cableado a menudo es una tarea más costosa y complicada en comparación con el reemplazo del equipo. Las empresas deben entender esto y abordarlo como parte de su plan de control de riesgos. La ignorancia no es una bendición. Las modificaciones imprevistas pueden sumar costos considerables y resultar en demoras posteriores.

Desde aquella primera vez en que se instalaron relés de protección en las centrales eléctricas y los sistemas de transmisión, el software y la Internet han cambiado la industria. En la actualidad, el software es tan fundamental para el desempeño que está calificado al más alto nivel. Los relés de protección pasaron de ser piezas electromecánicas de un equipo a ser dispositivos electrónicos digitales inteligentes (IED). Por este motivo, las calificaciones de software y la seguridad informática revisten suma importancia. Al seleccionar a los proveedores o a los fabricantes, uno debe comprobar que sean de confianza, que puedan brindar toda la documentación necesaria y que practiquen el rigor y el cuidado al mayor grado. 

El trabajo para actualizar los sistemas de energía (completos, con relés de protección) y para hacer que cumplan con las normas es uno de los desafíos más apremiantes del sector de la energía eléctrica. Es un trabajo que puede ser arduo y costoso, pero también ofrece oportunidades de aprovechar las nuevas tecnologías e ir más allá de los estándares, a fin de encontrar maneras de hacer que los sistemas sean más inteligentes y más eficientes. Y todo esto incluso permite ahorrar costos.

Es el tipo de trabajo que a los ingenieros nos encanta hacer. Enfrentar los problemas difíciles y encontrar soluciones más inteligentes para algunos de los desafíos más grandes del sector. En especial cuando uno sabe que trabaja en proyectos que pueden tener un impacto de tan amplio alcance y mantener las luces encendidas para usted y para otros millones de personas.