En el método tradicional, la selección del conductor suele basarse en secciones mínimas requeridas por normas o estándares; este enfoque asegura el cumplimiento básico en términos de capacidad de corriente y seguridad, pero no siempre toma en cuenta la eficiencia energética o el costo a largo plazo.

El método del conductor óptimo utiliza modelos matemáticos y normativos para determinar la sección transversal más adecuada, no solo para cumplir con las normas, sino también para optimizar la eficiencia y reducir el costo operativo a lo largo del tiempo. Este enfoque tiene en cuenta factores como la caída de tensión, la temperatura de operación y el uso intensivo para encontrar el calibre ideal.

Según el artículo 250-122, el conductor de puesta a tierra debe aumentar en proporción con el tamaño de los conductores de fase. Esto significa que cuando se incrementa el calibre de los conductores de fase para mejorar la capacidad de corriente o reducir la resistencia, también debe ajustarse el tamaño del conductor de puesta a tierra.

El cálculo de la sección transversal del conductor óptimo es un proceso complejo que requiere un análisis detallado de múltiples factores. Encontrar el equilibrio adecuado entre eficiencia y costo puede ser un desafío, pero es esencial para garantizar una instalación eléctrica segura y rentable a largo plazo.   

Como vimos en el en artículo anterior “Cómo Calcular la Impedancia Relativa de un Centro de Carga”, es necesario determinar que requerimientos y cuáles son los límites correctos que debe de cumplir un Centro de Carga para dar cumplimiento con el Código de Red y así evitar sanciones; debido a esto, surge la necesidad de conocer de manera correcta la definición y  la representación de los parámetros eléctricos que se mencionan en el Código, ya que si no los interpretamos correctamente se podría seguir incumpliendo los lineamientos y requerimientos establecidos. 

A continuación, explicaremos que es la Distorsión Armónica Total de Demanda (DATD), la cual, es un parámetro de Calidad de la Energía que debe de cumplir un Centro de Carga Especial, también veremos que es la Distorsión Armónica Total de Corriente (DATC), ya que se puede llegar a confundir estos dos conceptos y por consecuencia reportarlos mal en el de Plan de Trabajo (conoce más de este en el artículo “Importancia de implementar un Plan de Trabajo para el cumplimiento del Código de Red”) que solicita la CRE, aunado esto, veremos cómo se reportan los valores de DATD en dicho Plan de Trabajo. 

De acuerdo con la especificación CFE L0000-45 y el estándar IEEE 519 definen a la DATD o TDD como:

La razón de la raíz cuadrada media del contenido armónico, considerando componentes armónicos hasta el orden 50 y específicamente excluidos los interarmónicos, expresados ​​como un porcentaje de la corriente de demanda máxima.        

La cual está expresada con la siguiente ecuación: 

De acuerdo con la especificación CFE L0000-45 y el estándar IEEE 519 definen a la DATC o THD of Current como:

"La razón de la raíz cuadrada media del contenido armónico, considerando componentes armónicos hasta el orden 50 y específicamente excluidos los interarmónicos, expresados ​​como un porcentaje de la componente de frecuencia fundamental de corriente".

La cual esta esta expresada con la siguiente ecuación: 

De donde:

I_L: Corriente Máxima de Carga, correspondiente al promedio de las corrientes de demanda máxima de los últimos 12 meses.

I₁: Componente de frecuencia fundamental de corriente.

I_h: Componente de la “h” armónica de corriente.

H: Orden máximo de armónicos a evaluar, se recomienda hasta el orden 50.

En estas dos ecuaciones que definen la DATD y el DATC, podemos observar que únicamente existe la diferencia de I_L e I₁. Como bien sabemos, el Código de Red exige que los Centro de Carga Especial cumplan con los límites de DATD(tablas 3.8.A, 3.8.B y 3.8.C del Código de Red) en su punto de conexión, sin embargo, los equipos de medición de la Calidad de la Energía desconocen a I_L, por lo que los valores que nos arroja son de DATC, ya que estos son calculados en base corriente fundamental que se presenta en el momento de las mediciones.

Debemos ser muy cuidadosos en el periodo que se vayan a realizar las mediciones, ya que podemos caer en un en un estado operativo anormal y esto nos arrojaría valores superiores de DATC que son generadas por una corriente inferior a la de la corriente normal de operación y por ende se tendría un mal cálculo de la DATD. Para esto, la especificación CFE L0000-45, en su Apéndice B, menciona que el periodo de medición debe ser bajo condiciones normales de operación y durante un periodo de 7 días como mínimo.

Supongamos la siguiente situación, tenemos la demanda de corriente (Gráfica 1) y la DATC (Gráfica 2) registrada en el punto de conexión de un Centro de Carga Especial. En la Gráfica 1, podemos observar que la condición normal de operación es cuando se presenta la mayor corriente de demanda (1,050 A) y también podemos ver que se presenta un periodo anormal de operación que demanda un a corriente de 92 A.

Cuando se presenta la operación anormal del Centro de Carga, observamos que la DATC (Ver Gráfica 2) es superior a la DATC en condiciones normales de operación. Para verificar que es incorrecto evaluar en condiciones anormales de operación, vamos a calcular la corriente que corresponde al porcentaje de la DATC, dando los resultados que se muestran en la siguiente tabla: 

Observado el valor de la corriente distorsionada para ambas condiciones de operación, podemos determinar que en condiciones anormales de operación resulta ser menor la corriente distorsionada, ya que esta es de 15.5 A en comparación a cuando se presenta la condición normal de operación donde se distorsiona 44.1 A. Es decir, 44.1 A afecta más a la Calidad de la Energía que 15.5 A, por lo tanto, comprobamos que es incorrecto evaluar bajo condiciones anormales de operación aun cuando se presenta la mayor DATC.

Ahora a bien, requerimos aplicar la ecuación de la DATD con los valores registrados de las componentes armónicas presentadas durante el periodo de medición bajo condiciones normales de operación, para así obtener una gráfica que nos demuestre el comportamiento de la DATD. Una vez que se tiene la gráfica de DATD se debe de ver cual es el periodo más crítico en estado operativo normal para poder evaluar si se cumple con el límite de DATD.

Vamos a tomar como caso de ejemplo las siguientes condiciones para evaluar el cumplimiento de la DATD:

Tenemos un Centro de Carga conectado a un nivel de tensión de 230 kV, se calculó la Corriente de Máxima Carga (I_L) de 61 A, su valor de Impedancia Relativa (Icc/I_L) es < 50, el límite de DATD a cumplir es de 2.5 % con base a la tabla 3.8.C del Código de Red. Las mediciones se realizaron bajo condiciones normales de operación por 7 días (para caso práctico se tomará solamente 12 horas de registro y se analizará únicamente una de las fases del sistema trifásico).

En la Gráfica 3, se muestra la DATC registrada en estas 12 horas bajo estudio, posteriormente, se aplicó la ecuación de la DATD para obtener la Gráfica 4, la cual considera a I_L de 61 A. En la Grafica 3, observamos que la DATC cumple con el límite exigido de 2.5% de DATD, pero evaluar con esta gráfica seria incorrecto. La correcta forma de evaluar es con los datos cálculos de la DATD (Gráfica 4), donde podemos observar que no se estaría cumpliendo con el límite exigido de 2.5%. De esta manera estamos confirmando que, si existe una importante diferencia entre la DATC y DATD, y que no deben de confundirse estos dos conceptos ya que podríamos seguir incumpliendo el Código de Red, aunque se instalen los equipos para la solución de distorsión armónica en corriente (filtros de armónicas), lo cual podría generar una inversión nuevamente por parte del cliente.