Calidad De Energia Electrica.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL CIRCUITOS ELECTRICOS e INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES

TRABAJO DE EXPOSICION DE CIRCUITOS EE102 A TEMA: CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA Grupo 2

ALUMNOS:

NOTA PROFESORES: 

Jorge Cosco Grimaney

FECHA DE ENTREGA: 05/05/2018

PERIODO ACADÉMICO: 2018-I

INTRODUCCIÓN La Calidad de la Energía se define como cualquier suceso manifestado en desviaciones de voltaje, corriente, o frecuencia que resultan en fallos o mala operación del equipo de uso final. Esto significa, que la calidad de la energía o la calidad del suministro eléctrico, más que definida por límites establecidos en estándares, es definida por el requerimiento que mis equipos eléctricos/electrónicos tienen para operar apropiadamente, sin sufrir daños o paros inesperados.

Tal vez no hay otro segmento individual de una compañía tan importante como la potencia, ya que sin la potencia el sistema de producción completo deja de funcionar. A pesar de esto, el tema de la medición, control, análisis y administración de la calidad de la energía es visto por muchos como un trabajo de ingeniería difícil y complejo.

A pesar de que muchos esfuerzos han sido realizados por compañías eléctricas, algunos consumidores requieren un nivel de calidad de energía superior al nivel proporcionado por las redes eléctricas modernas. Esto implica que se es necesario para estos consumidores tomar medidas para alcanzar niveles más altos de Calidad de Energía.

En la actualidad es de alta importancia para los ingenieros y técnicos electricistas que solucionan problemas de mantenimiento de equipo crítico, y para los contratistas que dan mantenimiento a los sistemas de distribución eléctrica que instalan; la medición y análisis de la calidad de energía, se ha convertido en una necesidad básica, tanto como utilizar el amperímetro de gancho.

CALIDAD DE LA ENERGÍA ELECTRICA CAPITULO 1

1.1 CONCEPTO La calidad de suministro eléctrico es la normalización del suministro eléctrico mediante reglas que fijan los niveles, parámetros básicos, forma de onda, armónicos, niveles de distorsión armónica, interrupciones, etc. Observando la calidad de energía eléctrica en la parte técnica: el abonado espera obtener del proveedor (empresa distribuidora) un suministro con tensiones equilibradas, sinusoidales y de amplitudes y frecuencias constantes. Esto significa en la práctica, como contar con un servicio de buena calidad, costos viables de un funcionamiento adecuado, seguro y confiable de equipos y procesos sin afectar el ambiente o el bienestar de las personas. La Pérdida de la Calidad de Energía significa: “Deterioro de las señales de Tensión y Corriente en 10 que respecta a la forma de onda, frecuencia e interrupciones que llevan a la reducción 0 parada de procesos que ocasionan perjuicios”.

1.2 IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELECTRICA La energía eléctrica representa el principal insumo que mueve al mundo industrial; sin ella, nuestras empresas se detendrían y las economías enteras entrarían en crisis. Por eso es vital saber administrarla. Aproximadamente el 55% de la energía eléctrica producida es consumida por los sectores comercial e industrial. Por lo tanto el buen uso de la energía eléctrica le permite, a su empresa, ser cada vez más competitiva, en una economía que tiende a la globalización, así el ahorro de energía es una alternativa viable para reducir costos de operación y mejorar los niveles de competitividad dentro del mundo industrial. Actualmente, el estudio de la calidad de la energía eléctrica ha adquirido mucha importancia y tal vez la razón más importante es la búsqueda del aumento de productividad y competitividad de las empresas. Asimismo, porque existe una interrelación entre calidad de la energía eléctrica, la eficiencia y la productividad. Para aumentar la competitividad las empresas requieren optimizar su proceso productivo mediante:  Usando equipos de alta eficiencia como motores eléctricos, bombas, etc.  Automatizando sus procesos mediante dispositivos electrónicos y de computación (microcontroladores, computadores, PLC, etc.).

 Reduciendo los costos vinculados con la continuidad del servicio y la calidad de la energía.  Reduciendo las pérdidas de energía.  Evitando los costos por sobredimensionamiento y tarifas.

1.3 LA CALIDAD DEL PRODUCTO La Regulación de Calidad de Servicio Eléctrico de Distribución del Ecuador (Regulación No. CONELEC-004/01), establece patrones en tres aspectos tales como: - Calidad del Producto - Calidad de Servicio Técnico - Calidad de Servicio Comercial La primera, Calidad del Producto, establece pautas para los parámetros eléctricos para poder entregar energía de buena calidad. La Calidad de Servicio Técnico en cambio, regula las interrupciones de servicio eléctrico estableciendo límites para su frecuencia y duración. La calidad de Servicio Comercial a diferencia de las anteriores reglamenta las solicitudes y reclamos de medición y facturación. El detalle de los incumplimientos y las penalizaciones correspondientes se incorporarán a los respectivos contratos de concesión. El estudio presente tomará a consideración solo la parte de “Calidad del Producto” de esta regulación, debido a que la Universidad Politécnica Salesiana no cuenta con dicho estudio, y para ello tomar como referencia cada una de las presentes mediciones para observar las características de Calidad del Suministro Eléctrico del edificio. Según la regulación No. CONELEC-OO4/Ol, la Calidad del Producto comprende los siguientes aspectos: - Nivel de voltaje. - Perturbaciones de voltaje. - Factor de potencia.

CAPITULO 2 2.1 TIPOS DE CARGA 2.1.1 CARGAS LINEALES. Esto ocurre cuando en la carga posee elementos como resistencias, inductancias y condensadores de valores fijos. Con estas características en el sistema se tiene un voltaje sinusoidal, una corriente también sinusoidal, y por lo general existe un desfase entre ellos. La iluminación incandescente y las cargas de calefacción son lineales en naturaleza. Esto es, la impedancia de la carga es esencialmente constante independientemente del

voltaje aplicado. Como se ve en la figura 2.1, en los circuitos AC la corriente se incrementa proporcionalmente al incremento del voltaje y disminuye proporcionalmente a la disminución del voltaje. Corrientes lineales: IR es una corriente pura de circuito resistivo; IL es una corriente de circuito parcialmente inductiva (atrasada); e IC es una corriente de circuito parcialmente capacitiva (adelantada). Una resistencia pura, una inductancia y una capacitancia son todas lineales. Lo que eso significa es que si una onda senoidal de voltaje de una cierta magnitud es puesta en un circuito que contiene una resistencia pura, por ejemplo, la corriente en el circuito obedece a la Ley de Ohm I=V/R. Para un valor específico de ohmios, la relación entre los voltios y los amperios es una línea recta. Lo mismo ocurre para las capacitancias, inductancias o una combinación entre las tres. Con una carga lineal, la relación entre el voltaje y la corriente es lineal y proporcional. La línea diagonal cuando posee un valor de m representa una resistencia fija de valor m. Este tipo de cargas no representan un problema de distorsión de la forma de onda por el hecho de comportarse de manera lineal. 2.1.2 CARGAS NO LINEALES. Las cargas no lineales demandan una corriente no senoidal, cuyo paso por la impedancia del sistema provoca una caída de voltaje no senoidal, lo cual se traduce en una distorsión de voltaje en terminales de la carga. Entre las cargas no lineales más comunes tenemos los convertidores estáticos, dispositivos magnéticos saturados y hornos de arco. Con una carga no lineal no se tiene relación directa entre el voltaje y la corriente como las lineales. El uso de las cargas no lineales se ha incrementado considerablemente en los últimos años. Los convertidores estáticos son las cargas no lineales más utilizadas en la industria donde se las usa para una gran variedad de aplicaciones, tales como fuentes de poder para procesos electroquímicos, variadores de velocidad y fuentes ininterrumpibles de poder (UPS). Una alta distorsión de corriente provoca calentamiento excesivo en conductores y transformadores, así como interferencia en equipos de comunicación mientras que la distorsión del voltaje provoca una operación incorrecta de equipos sensibles (computadoras, micro controladores). Los efectos de las cargas no lineales en los sistemas eléctricos son: - Distorsión de voltaje en el Sistema eléctrico - Interrupción de procesos productivos - Altos niveles de voltaje de neutro a tierra - Sobrecalentamientos en los transformadores y elevados campos electromagnéticos - Disminución en la capacidad de los equipos de distribución - Penalizaciones tarifarias debido al bajo factor de potencia.

2.2 PERTURBACIONES EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA 2.2.1 TRANSITORIOS En ingeniería electromecánica el término transitorio caracteriza a aquellos eventos indeseables en el sistema que son de naturaleza momentánea. 2.2.1.1 TRANSITORIO IMPULSIVO Un transitorio impulsivo no provoca alteraciones en las condiciones de estado estable de tensión o corriente, su polaridad es unidireccional, esto es, positivo o negativo. Debido a la falta de frecuencia un transitorio impulsivo es atenuado rápidamente al recorrer la resistencia presente de los componentes del sistema y no se propagan muy lejos del lugar donde fueron generados. Son considerados transitorios de origen atmosféricos y son también llamados impulsos atmosféricos. Como principal efecto de este disturbio tenemos que puede causar una falla inmediata en el aislamiento de los equipos y fuentes electrónicas.

2.2.1.2 TRANSITORIO OSCILATORIO Un transitorio oscilatorio consiste de variaciones de tensión y corriente cuyos valores instantáneos cambian de polaridad rápidamente. Normalmente son resultado de modificaciones de la configuración de un sistema como, por ejemplo, maniobras en líneas de transmisión, enclavamiento de bancos de capacitores. Como el transitorio impulsivo el transitorio oscilatorio puede causar la quema o daños en los equipos electrónicos. 2.2.2 VARIACIONES DE CORTA DURACIÓN Las variaciones de tensión de corta duración generalmente se originan por las fallas un sistema eléctrico, energización de grandes bloques de carga. Dependiendo de la localización de la falla y de las condiciones de operación del sistema, la falla puede ocasionar elevación de tensión (Swell), depresión de tensión (Sag) o una interrupción. 2.2.2.1 INTERRUPCIÓN Una interrupción se caracteriza por ser un decremento de la tensión de alimentación a un valor menor que 0,1 [p.u] por un período de tiempo de 0,5 ciclos a un minuto. Una interrupción puede ser resultado de fallas en el sistema eléctrico, fallas de los equipos o el mal funcionamiento de los sistemas de control. La duración de la interrupción debido a fallas en el sistema está determinada por los eventos que generan la falla. De modo general, las interrupciones casi siempre causan daño o mal funcionamiento de los equipos eléctricos-electrónicos.

2.2.2.2 DEPRESIÓN DE TENSIÓN (SAG) La depresión de tensión es una reducción momentánea del valor eficaz de la tensión al orden de 0,1 a 0,9 [p.u], con una duración entre 0,5 ciclos a 1 minuto. Generalmente está asociada a fallas del sistema, pero también puede ser producida por la entrada de grandes bloques de carga o arranque de grandes motores. La depresión de tensión puede provocar la parada de equipos eléctricos-electrónicos y la interrupción de los procesos productivos.

2.2.2.3 SALTO DE TENSIÓN (SWELL) El salto de tensión es caracterizado por el incremento del valor eficaz de la tensión en el orden de 1,1 a 1,8 [p.u] con una duración entre 0,5 a 1 minuto. El salto de tensión es generalmente asociado a condiciones de falla desequilibrada en el sistema, salida de grandes bloques de carga y entrada de bancos de capacitores. El salto de tensión puede causar degradación y falla inmediata del aislamiento de los equipos y fuentes electrónicas, quema de varistores y de diodos zener.

2.2.3 Variaciones de larga duración: Engloban variaciones del valor eficaz de la tensión durante un tiempo superior a 1 minuto, por lo tanto, son consideradas como disturbios de régimen permanente. 2.2.3.1 Interrupción sostenida: Se considera una interrupción sostenida a la reducción de la tensión de alimentación al valor de cero por un tiempo superior a un minuto. Son de naturaleza permanente y requieren intervención manual para restablecimiento de la energía eléctrica del sistema. 2.2.3.2 Subtension: Las subtensiones son definidas como una reducción del valor eficaz de la tensión de 0,8 a 0,9 [p.u.] por un período superior a 1 minuto. La entrada de carga o salida de bancos de capacitores pueden provocar subtensiones, esto hace que los equipos de regulación de tensión del sistema actúen y retornen la tensión a sus límites normales, estas subtensiones también pueden ser causadas por sobrecargas en los alimentadores. Las subtensiones causan un aumento en las pérdidas en los motores de inducción, parada de la operación de dispositivos electrónicos y mal funcionamiento de los sistemas de mando de motores. 2.2.3.3 Sobretensión: Las sobretensiones son caracterizadas por el aumento del valor eficaz de la tensión de 1,1 a 1,2 [p.u.] durante un tiempo superior a 1 minuto. Las sobretensiones pueden tener origen en la salida de grandes bloques de carga, entrada de bancos de capacitores y también al ajuste incorrecto de los taps de los transformadores.

2.2.4 Desequilibrio por tensión: Es definido como la razón entre la componente de secuencia negativa y la componente de secuencia positiva. La tensión de secuencia negativa en los sistemas de potencia es el resultado del desequilibrio de carga lo cual causa un flujo de corriente de secuencia negativa. Un desequilibrio de tensión puede ser estimado como el máximo desvío de la media de las tensiones de las tres fases dividido por la media de las tensiones, expresado en forma de porcentaje. La principal fuente de desequilibrio de tensión es la conexión de cargas monofásicas en circuitos trifásicos; anomalías en bancos de capacitores.

2.2.5 Distorsión de la forma de onda: La distorsión de la forma de onda es un desvío, en régimen permanente, de la forma de onda de corriente o tensión en relación a la señal sinusoidal pura

2.2.5.1 Armónicos: Se conoce como distorsión armónica a la deformación de la onda de su característica sinusoidal pura original. Un análisis matemático (Fourier) de ondas distorsionadas por cargas no lineales muestra que ellas están compuestas de la onda seno fundamental, además de una o más ondas con una frecuencia que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental. Por ejemplo: una onda fundamental de 60 Hz, una onda de 180 Hz y otra de 300 Hz cuando se suman juntas resulta en un tipo de onda distorsionada específica. Estos múltiplos de la frecuencia fundamental han sido llamados "armónicos". Las formas de onda no sensoriales consisten de (y pueden ser descompuestas en) un número finito de ondas seno puras de diferentes frecuencias. En la figura se muestra la combinación de una forma de onda de voltaje senoidal y una forma de onda de 3er armónico crea una forma de onda armónicamente distorsionada.

Figura 2.1.- Distorsión de una onda fundamental por armónicos

2.2.5.2 Corte: Corte es un disturbio periódico de la tensión normal de los equipos que utilizan electrónica de potencia, cuando la corriente es conmutada de una fase a otra. Durante este período ocurre un corto circuito entre las dos fases. Si el efecto de corte ocurre continuamente (estado permanente), este puede ser caracterizado a través del espectro armónico. La principal fuente de cortes de tensión son los convertidores trifásicos.

Figura 2.2.- Curva de espectro de corte

A)

Microcortes

Son anulaciones en la tensión de la red eléctrica (o reducciones por debajo del 60% de su valor nominal) con una duración menor a un ciclo. Se deben principalmente a defectos en la red eléctrica o en la propia instalación del usuario. Pueden producir mal funcionamiento en cargas muy sensibles y errores en las computadoras. B)

Cortes largos:

Son anulaciones de la tensión de red (o reducciones por debajo del 50% de su valor nominal) de duración mayor a un ciclo. Se producen generalmente por fallas o desconexión de las líneas de alimentación y por averías en los centros de generación de la transformación. Obviamente, este tipo de perturbaciones ocasiona un fallo total del equipo que está siendo alimentado; sin embargo, algunas computadoras pequeñas pueden soportar un corte de poca duración (dos ciclos aproximadamente).

2.2.5.3 Ruido: El fenómeno conocido como ruido es una señal indeseable, como espectro de frecuencia amplia, menor que 200 [kHz], de baja intensidad, superpuesto a la corriente o tensión en los conductores de fase, o encontrado en los conductores de neutro.

Normalmente este tipo de interferencia es resultado de operaciones defectuosas, de equipos, instalación inadecuada de componentes en el sistema por las empresas suministradoras o por los usuarios y por los aterrizamientos impropios.

Figura 2.3.- Curva de espectro de ruido

2.2.6 Fluctuación de tensión: Las fluctuaciones de tensión son variaciones sistemáticas del perfil de la tensión o una serie de variaciones aleatorias de la magnitud de la tensión, las cuales normalmente exceden el límite especificado de 0,95 a 1,05 [p.u.]. El flicker o parpadeo de la luz (del inglés: flicker = parpadear, titilar) se define como “impresión subjetiva de fluctuación de la luminancia”. Es un fenómeno de origen fisiológico visual que sufren los usuarios de lámparas alimentadas por una fuente común a iluminación y a una carga perturbadora. Normalmente las variaciones de tensión que provocan el flicker poseen una amplitud inferior a 1 % y la frecuencia de ocurrencia de falla de 0 a 30 Hz.

La molestia del parpadeo se pone de manifiesto en las lámparas de baja tensión. Por el contrario, las cargas perturbadoras pueden encontrarse conectadas a cualquier nivel de tensión. En el origen de este fenómeno están las fluctuaciones bruscas de la tensión de red.

Principalmente el flicker es el resultado de fluctuaciones rápidas de pequeña amplitud de la tensión de alimentación, provocadas por la variación fluctuante de potencia que absorben diversos receptores: hornos de arco, máquinas de soldar, motores, etc. Por la alimentación o desconexión de cargas importantes: arranque de motores, maniobra de baterías de condensadores, etc.

Figura 2.4.- Curva de espectro de fluctuación de tensión Fuente



Perturbaciones en los sistemas eléctricos de potencia:

2.2.6.1 Fluctuación de tensión Flicker: Se define como Flicker o parpadeo a una variación rápida y cíclica del Voltaje, que causa una fluctuación correspondiente en la luminosidad de las lámparas a una frecuencia detectable por el ojo humano. Umbral de irritabilidad del Flicker. Fluctuación máxima de luminancia que puede ser soportada sin molestia por una muestra específica de población. Índice de severidad del Flicker de corta duración (Pst). Índice que evalúa la severidad del Flicker en cortos intervalos de tiempo (intervalo de observación base de 10 minutos). Se considera Pst = 1 como el umbral de irritabilidad. Índice de severidad del Flicker de larga duración (Plt): Índice que evalúa la severidad del Flicker en largos intervalos de tiempo (intervalo de observación base de 2 horas), teniendo en cuenta los sucesivos valores del índice de severidad del Flicker de corta duración según la siguiente expresión:

Nivel de Referencia: Se define como aquel nivel de perturbación garantizado en un dado punto de suministro (definido para cada tipo de perturbación), que asegura que si no es sobrepasado en un tiempo mayor al 5% del período de medición, la calidad del producto técnico es adecuada y existe compatibilidad electromagnética satisfactoria entre las instalaciones y equipos del consumidor con la red de suministro. Estos Niveles de Referencia son garantizados, lo que significa que en cualquier punto de suministro es exigible el Nivel de Referencia con la probabilidad especificada (95 %), y se corresponden a valores establecidos por normativa internacional. Dichos valores no pueden ser sobrepasados durante más de un 5% del período de medición. El indicador del Flicker deberá ser medido por el índice de severidad de corto plazo Pst, definido por la Norma IEC 61000-3-7. 2.2.7 Tolerancia para Flicker en el voltaje: El índice de tolerancia máxima para el Flicker está dado por: Pst ≤ 1 Dónde: Pst: Índice de severidad de Flicker de corto plazo

CAPITULO III NORMATIVIDAD: La Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos (NTCSE), regula los aspectos de calidad en el servicio eléctrico que deben cumplir las empresas eléctricas; estableciendo los niveles mínimos de calidad y las obligaciones de las empresas de electricidad y los clientes que operan bajo el régimen de la Ley de Concesiones Eléctricas. También, se establece los aspectos, parámetros e indicadores sobre los que se evalúa la Calidad del Servicio de la Electricidad. Se especifica la cantidad mínima de puntos y condiciones de medición. Se fijan las tolerancias y las respectivas compensaciones y/o multas por incumplimiento. Asimismo, se establecen las obligaciones de las entidades involucradas directa o indirectamente en la prestación y uso de este servicio en lo que se refiere al control de la calidad. El control de la calidad de los servicios eléctricos se realiza en los siguientes aspectos:    

Calidad de Producto: Tensión, Perturbaciones y Frecuencia. Calidad de Suministro Calidad de Servicio Comercial Calidad de Alumbrado Público

3.1

Norma EN50160:

Esta norma describe las características principales que debe tener la tensión suministrada por una red general de distribución en baja y media tensión en condiciones normales y en el punto de entrega al cliente. Como dice su primer apartado: “esta norma da los limites o las valores de las características de la tensión que todo cliente tiene derecho a esperar, y no los valores típicos en la red general de distribución. Define los límites para la frecuencia nominal de la tensión suministrada, la amplitud de la tensión, las variaciones de la tensión suministrada, las variaciones rápidas de la tensión (amplitud de las variaciones y severidad de los parpadeos), los huecos de tensión, las interrupciones de corta y larga duración del suministro, las sobretensiones temporales y transitorias, el desequilibrio de la tensión suministrada, las tensiones armónicas e ínter armónicas y la transmisión de señales de información por la red, así como los protocolos de medida. Es importante resaltar que la norma solo es aplicable en condiciones normales de operación e incluye una lista de operaciones en las que los límites no son aplicables, como las operaciones realizadas después de una falla, acciones industriales o cortes de suministro debidos a eventos externos.

Tabla 1: Límites según norma EM50160

3.2

Norma IEC 6100032:

Se refiere a los límites que se deben tener para las emisiones de corriente armónica, para equipos en los cuales su entrada de corriente por fase sea ≤ 16A. Tabla 2: Límites según norma IEC 6100032

Para los equipos de clase B se utilizan los valores de la tabla anterior multiplicados por un factor de 1,5. 3.3

Norma IEC 6100024:

Establece los niveles de compatibilidad para las perturbaciones a nivel industrial, se puede aplicar en redes de distribución de 50 y 60 Hz, en baja y media tensión; los parámetros de variación de tensión que define son, frecuencia, forma de onda, amplitud y equilibrio de fases. Para la utilización de esta norma se debe tener en cuenta e identificar los diferentes equipos y sus características, para de esta manera establecer la clase en la cual se encuentran y así aplicar la norma.  Clase 1: se refiere a equipos muy sensibles a perturbaciones en el suministro de energía.  Clase 2: se relaciona a puntos de conexión común y puntos de conexión interior en el entorno de la industria.

 Clase 3: esta clase aplica, para alimentaciones a través de convertidores, máquinas de gran consumo de energía o motores grandes con arranques frecuentes. 3.4 Norma IEC 61000430: Define los métodos de medida de los parámetros de calidad de suministro de energía y el modo de interpretar los resultados. En la norma se indica los métodos de medir sin fijar los umbrales. Entre otros parámetros el estándar define los métodos con los cuales se detectan y evalúan, los huecos de tensión, sobretensiones temporales y las interrupciones de la tensión de suministro. De esta manera define dos formas de utilización de la norma, denominadas clase A y B, la primera clase se refiere a medidas de baja incertidumbre, verificación de cumplimiento de las normas, aplicaciones contractuales, etc. La clase B está destinada a estudios estadísticos, o solución de problemas en instalaciones eléctricas relacionadas con la calidad de energía. 3.5

Estándar IEEE 1159:

Define siete categorías distintas de fenómenos electromagnéticos en las redes eléctricas: transitorios, variaciones corta duración, variaciones de larga duración, desequilibrio de tensión, distorsión de la forma de onda, fluctuaciones de tensión y variaciones de la frecuencia. Las variaciones de corta duración comprenden los Sags, las interrupciones y los “swell”. Cada tipo de clasifica en instantáneo momentáneo o temporal dependiendo de su duración. Las variaciones de corta duración (Swells, Sags e interrupciones sostenidas) se producen casi siempre por condiciones de fallo, por la conexión de cargas que requieren grandes corrientes de arranque. Dependiendo de la ubicación de la falla se pueden producir sobretensiones, subvenciones o interrupciones temporales. Sin importar el lugar en el cual se localice la falla (lejos o cerca del punto de estudio), su efecto sobre la tensión va a ser una variación de corta duración.

Tabla 3 Límites de corta y larga duración según norma IEEE1159

3.6

Norma IEC 5552:

La Norma establece las exigencias sobre armónicas que deben cumplir todos aquellos equipos que consumen menos de 16 Amperios por fase en la red 220 V a 415 V, entre ellos figuran los computadores personales y los televisores. La norma establece los límites en base a valores eficaces (rems) de cada armónica, la relación entre el valor eficaz y el valor máximo eficaz y valor máximo.

CAP 4 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN Analizador de la Energía Eléctrica de la serie 434 II El Analizador de la Energía Eléctrica de la serie 434 II de Fluke, es la herramienta ideal para el registro de energía. Utilizando la nueva función de Cálculo de Pérdida de Energía, el 434 II mide el costo fiscal de la pérdida de energía, debido a la mala calidad de ésta. Esta capacidad de calcular el costo de la energía eléctrica le permite identificar las áreas de su instalación donde se produce el mayor derroche energético, creando soluciones de ahorro. Agregue al paquete mediciones simples de calidad de la energía y tendrá una potente herramienta de identificación de problemas.

Analizador de la Energía y de la Calidad Eléctrica de la serie 435 II Considere al Analizador de la Energía y de la Calidad Eléctrica de la serie 435 II de Fluke como su póliza de seguros. No importa qué pase en su instalación, con el 435 II, usted siempre estará preparado para solucionar cualquier problema. Está equipado con avanzadas funciones de calidad de la energía y capacidades de monetización de la energía: no existe problema eléctrico que este modelo no pueda solucionar.  La función PowerWave captura rápidamente el verdadero valor eficaz y le permite visualizar todas las formas de onda para determinar cómo están interactuando los valores de tensión, corriente y frecuencia.  La función de Eficiencia de los Inversores de Potencia puede medir corrientes CC y CA, de entrada y salida, para controlar la eficiencia de sus inversores.  Y, al igual que con el resto de los modelos de la serie 430 II, el 435 II cuenta con una Calculadora de Pérdida de Energía que monetizará el costo de la energía eléctrica derrochada, debido a una mala calidad eléctrica, ayudándole a ahorrar en su factura eléctrica.

Analizador de la Energía de Calidad Eléctrica de la serie 437 II El Analizador de la Energía y de la Calidad Eléctrica de la serie 437 II de Fluke se ha diseñado específicamente para las industrias aviónicas y de defensa. Está equipado con todas las funcionesdel 435 II, incluidas las funciones PowerWave, Eficiencia del Inversor de Potencia y Calculadora de Pérdida de Energía, el 437 II, va un paso más allá midiendo frecuencias de hasta 400 Hz. La capacidad de medir en una frecuencia más alta es necesaria para aquellos que trabajan en submarinos, aeronaves y otras aplicaciones de transporte.

Analizadores de la Energía y de la Calidad Eléctrica Trifásicos de la serie 430 II de Fluke

Los nuevos Analizadores de la Energía y de la Calidad Eléctrica Trifásicos de la serie 430 II, ofrecen el mejor análisis de la calidad eléctrica y poseen, por primera vez, la capacidad de cuantificar las pérdidas de energía en términos monetarios. Los nuevos modelos de las series 434, 435 y 437 II de Fluke ayudan a localizar, predecir, prevenir e identificar problemas de la calidad de la energía en sistemas de distribución monofásicos y trifásicos. Además, estos modelos cuentan con características revolucionarias de medición de energía y de calidad eléctrica, que ayudan a reducir el consumo de energía eléctrica de las instalaciones y mejoran el rendimiento y la vida útil de los equipos electromecánicos. A continuación usted encontrará una breve descripción de estas nuevas características. Medición de la potencia eléctrica unificada (UPM) Antes, sólo los expertos podían calcular la cantidad de energía eléctrica que se estaba derrochando por problemas de la calidad eléctrica; las empresas de servicios podían calcular el costo, pero el proceso de medición necesario estaba fuera del alcance de un técnico medio. Con la nueva y patentada función de Medición de la Potencia Unificada (UPM) de los modelos de la serie 430 II, usted dispone de una herramienta de mano que sirve para determinar cuanta energía eléctrica se está derrochando y calcular exactamente los costos de consumo adicionales. El sistema de Medición de Potencia Eléctrica Unificada (UPM) patentado de Fluke proporciona la visión más completa de la potencia eléctrica disponible,midiendo: • Parámetros de Potencia Eléctrica Clásicos (Steinmetz 1897) y Potencia Eléctrica, conforme con la norma IEEE 1459-2000 • Análisis detallado de pérdida • Análisis de desequilibrio Estos cálculos de Medición de Potencia Unificada, UPM se utilizan para cuantificar el costo fiscal de la pérdida de energía causado por problemas de la calidad eléctrica. Los cálculos se realizan en la Calculadora de Pérdida de Energía, utilizando información especifica de la instalación y ésta determina cuánto dinero pierde una empresa, debido al derroche de energía eléctrica. Captura de datos PowerWave Para algunos usuarios, la conmutación de cargas es una posible causa de problemas de la calidad eléctrica. Al conmutar las cargas, el consumo de corriente a veces provoca una caída de tensión hasta un nivel tal, que a su vez provoca el mal funcionamiento de otros equipos. La función PowerWave, disponible en los modelos de las series 435 y 437 II, le permite a los usuarios capturar señales de tensión, corriente y frecuencia simultáneamente a altas velocidades para determinar que interacción es la potencial causante de problemas. PowerWave supera las mediciones de calidad eléctrica convencionales; el modo de captura rápida de datos de PowerWave, permite caracterizar la dinámica del sistema eléctrico. Las formas de onda de la tensión y la corriente se capturan constantemente durante el período de tiempo especificado y se muestran en la pantalla con un alto grado de detalle; la forma de onda de potencia se calcula a partir de estos datos. Además, los verdaderos valores eficaces de medio ciclo de la tensión, la corriente, la potencia y la frecuencia pueden guardarse y recuperarse para ser analizados. Esta característica es especialmente útil para probar sistemas de generación en estado de espera y sistemas de alimentación ininterrumpida, en donde la confiabilidad de los interruptores puede ser crucial Eficacia de los inversores de potencia Los inversores de potencia se alimentan de corriente CC y la transforman en corriente CA o viceversa. Los sistemas de generación de energía solar, incluyen normalmente un

inversor que se alimenta de corriente CC proveniente de células solares y la convierte en potencia CA utilizable. Los inversores pueden reducir su rendimiento a lo largo del tiempo, por lo que es necesario realizar revisiones periódicas. Al comparar la potencia de entrada con la potencia de salida se puede determinar la eficiencia del sistema. Los modelos 435 y 437 II pueden medir la eficiencia de esos inversores ,midiendo simultáneamente la potencia de entrada y salida de un sistema para determinar cuánta energía se ha perdido en el proceso de conversión. 400 Hz Al aumentar la frecuencia a 400 Hz, los transformadores y los motores pueden ser más pequeños y más livianos que los de 50 o 60 Hz, lo cual es una ventaja para las aeronaves, los submarinos, las naves espaciales, así como para otros equipos militares y herramientas de mano. El modelo 437 II captura mediciones de calidad de la energía en este tipo de sistemas militares y aeronáuticos. Extensas posibilidades de análisis de datos Los analizadores de la serie 430 II de Fluke proporcionan tres maneras de analizar las mediciones. Los cursores y las funciones de zoom pueden utilizarse mientras se están realizando las mediciones o con los datos de la medición almacenadas. Asimismo, las mediciones almacenadas pueden transferirse a un ordenador mediante el software incluido, a fin de realizar un análisis personalizado y crear informes. Los datos medidos también pueden exportarse a conocidos programas de hoja de cálculo. Es capaz de almacenar cientos de conjuntos de datos y capturas de pantalla para ser utilizados en los informes (dependiendo de la capacidad de la memoria). Fácil de usar Las configuraciones previamente programadas y las pantallas fáciles de usar hacen que comprobar la calidad de la energía sea tan simple como usted esperaría de Fluke. La pantalla en color de alta resolución se actualiza cada 200 ms y muestra formas de onda y diagramas de cableado codificados con colores de acuerdo con las normas de la industria. Prácticos en los diagramas de cableado de pantalla para todas las configuraciones trifásicas y monofásicas comúnmente utilizadas, que lo guían a través de las conexiones. Mide todo Mida el verdadero valor eficaz, la corriente y la tensión pico, la frecuencia, las caídas de tensión y sobretensiones, los transitorios, las interrupciones, la energía y el consumo de energía, la demanda pico, los armónicos hasta el nivel 50, los inter- armónicos, las fluctuaciones rápidas (flicker), la señalización de la red, la corriente de arranque y el desequilibrio. Valor nominal de seguridad CAT IV 600 V y CAT III 1000 V Diseñados para protegerlo a usted y a su equipamiento, los analizadores y accesorios de la serie 430 II están todos certificados para cumplir con las estrictas normas para su uso en entornos CAT IV 600 V y CAT III 1000 V, como conexiones eléctricas y tomas de corriente a través de sistemas de distribución de energía eléctrica de baja tensión. Registrador: registra al detalle todos los datos que usted necesita Registro de larga duración, configurable por el usuario, de lecturas de MÍN, MÁX y PROM para un máximo de 150 parámetros en las 4 fases. Dispone de suficiente memoria para registrar 600 parámetros a lo largo de un año, con una resolución de 10 segundos, o para capturar variaciones pequeñas, con una resolución de hasta 0,25 segundos. Se puede

acceder rápidamente a la función del registrador mediante el botón LOGGER, y el proceso de instalación paso a paso le permite capturar sus mediciones importantes de la forma más sencilla posible. Visualización automática de transitorios Cada vez que se detecta un evento o una distorsión de la tensión, el instrumento se activa y almacena automáticamente las formas de onda de la tensión y de la corriente en las tres fases y en el neutro. El analizador también se activará cuando se excede un determinado nivel de corriente. De esta manera, pueden capturarse cientos de caídas de tensión, sobretensiones, interrupciones y transitorios. Es posible que usted detecte transitorios de tensión de hasta 6 kV de potencia y 5 microsegundos de velocidad. System-monitor: pantalla de resumen del estado general de calidad de la energía El modo MONITOR proporciona una visualización de tipo tablero del verdadero valor eficaz de tensión, armónicos, flicker (fluctuaciones rápidas de tensión), interrupciones, cambios rápidos de tensión, sobretensiones, desequilibrio, frecuencia y señalización de la red. El tablero de control se actualiza al momento, y muestra la conformidad de cada parámetro de acuerdo con los límites de la norma EN50160 o sus propios límites. Las barras de códigos de colores muestran claramente qué parámetros están dentro (Pasa) o fuera (No-Pasa) de los límites. Durante una sesión del monitor, usted puede sencillamente desglosar cualquier parámetro más detalladamente, con el fin de ver y capturar la tendencia para los informes.

Características Principales de la serie 435 II Es un instrumento capaz de mostrar datos y formas de ondas de las señales eléctricas de voltajes, corrientes, potencias, armónicos, en forma de histogramas, gráficas fasoriales, formas de onda, espectros de armónicos, estos como parámetros principales, pues depende de las distintas marcas que se encuentren en el mercado las características más específicas y las ventajas que cada una de estas presenta.

Partes del Equipo Analizador Fluke 435 El equipo FLUKE 435 es un analizador de redes de tipo trifásico, mide prácticamente todos los parámetros del sistema eléctrico, como tensión, corriente, potencia, consumo (energia), desequilibrio, Flickers, armónicos. Captura eventos como fluctuaciones, transitorios, interrupciones y cambios rápidos de tensión.

Partes del Equipo Analizador Fluke 435

Tabla 4: Descripción de las partes del Analizador Fluke 435

El analizador incorpora un soporte de sujeción que permite visualizar la pantalla en ángulo con el instrumento apoyado sobre una superficie plana. Al desplegar el soporte, puede acceder al puerto óptico RS-232 desde el lateral derecho del analizador, tal como se muestra en la figura.

Ubicación del puerto RS-232

Programación Básica La programación del equipo depende del tipo de sistema eléctrico en el que se va a aplicar, debido a la amplia información disponible, la mejor forma de indicar la configuración del equipo es colocando un anexo del uso y configuración del equipo, descargado de la página de Internet de la marca.

Diagramas de Conexiones Principales Siempre que sea posible, elimine la tensión de los sistemas eléctricos antes de realizar las conexiones. Utilice siempre el equipo de protección personal apropiado Evite trabajar solo y siga los instrucciones de uso. En sistemas trifásicos, realice las conexiones tal y como se muestra en la Figura

A continuación presentamos los diagramas de conexiones principales en sistemas trifásicos.

Ilustración 1 Conexión del analizador a un sistema de distribución trifásico Fuente:

Las pantallas de osciloscopio y diagrama fasorial resultan útiles para comprobar si los cables de tensión y las pinzas amperimétricas están conectadas correctamente. En el diagrama vectorial, las corrientes y tensiones de fase L1 (A), L2 (B) y L3 (C) deben aparecer sucesivamente cuando se observan en el sentido de las agujas del reloj, como se muestra en el ejemplo de la Figura.

Ilustración 2 Diagrama vectorial de un analizador correctamente conectado

MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS Fondo Una fuente de alimentación eléctrica perfecta proporcionaría una forma de onda de voltaje sinusoidal de frecuencia constante con magnitud invariable. En el trabajo diario, las fuentes de alimentación se desvían de esta situación ideal porque las cargas del sistema varían, y pueden producirse fenómenos transitorios y apagones. Si la calidad de la energía de la red es buena, las cargas conectadas a ella funcionarán de manera satisfactoria y eficiente. Sin embargo, una calidad de energía insuficiente puede provocar averías en la maquinaria, en los sistemas de control eléctrico o en los ordenadores conectados a la red de suministro eléctrico.

Las mediciones de la calidad de la energía definen el grado en que un suministro práctico se asemeja a la situación ideal en términos de contaminación armónica, potencia reactiva y desequilibrio de carga.

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Esto implica mediciones en el suministro incluyendo frecuencia, interrupciones, parpadeo, voltaje armónico e interarmónico, variaciones de voltaje como inmersiones, sobrevoltaje temporal o cambios rápidos y desequilibrio de voltaje. La norma EN50160 define las características del voltaje de alimentación de la electricidad por los sistemas de distribución pública para estas mediciones. La norma también incluye límites de aceptación (véase tabla).

¿Cómo se mide la calidad de la energía? El osciloscopio digital manual R&S®Scope Rider RTH incorpora ocho instrumentos de prueba en un dispositivo robusto y a batería, lo que lo convierte en una solución perfecta para esta aplicación. Cuatro canales de entrada aislados con clasificación CAT IV 600 V permiten mediciones en sistemas trifásicos sin comprometer la seguridad y sin la necesidad de costosas sondas diferenciales de alto voltaje. La capacidad de registro a largo plazo, junto con la funcionalidad de historial, permite monitorear y capturar cambios de señal que varían lentamente o sucesos raros, como lo requiere la norma EN50160. Una pantalla táctil capacitiva permite ajustar fácilmente los ajustes mientras las teclas específicas proporcionan un acceso rápido a funciones importantes. Para mediciones en áreas de alto riesgo, la interfaz WLAN integrada permite la operación remota desde un tablet o incluso un teléfono inteligente.

Armónicos y factor de potencia Con la opción de análisis de armónicos R&S®RTH-K34 se miden fácilmente los armónicos hasta el 64.º orden y se determina la distorsión armónica total (THDr y THDf).

Al pulsar AUTOSET, el osciloscopio detecta automáticamente la frecuencia fundamental dentro de un rango de 10 Hz y 1 kHz, lo que hace posible medir también redes eléctricas especializadas, como en aviones. Los valores instantáneos de magnitud, fase y frecuencia de cada componente armónico pueden visualizarse, así como el valor máximo desde el inicio. Los resultados se pueden comparar con la EN50160 o con los límites definidos por el usuario.

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Ilustración 3 Análisis armónico de un sistema trifásico con control automático de límites

La identificación de la fuente de armónicos no deseados requiere medir el factor de potencia de cargas individuales. Entre las funciones automáticas de medición del osciloscopio se encuentran la potencia activa y reactiva, así como la medición directa del factor de potencia.

Ilustración 4 Medición del factor de potencia de una carga electrónica con funciones de medición automática. Apagones, fallas o variaciones de voltaje 27

Las fallas de voltaje y los apagones se detectan fácilmente con el disparador de ancho. Compara la anchura de impulso medida con un límite de tiempo definido para detectar impulsos que son más cortos o más largos que un intervalo de tiempo determinado. Combinado con la opción de historial y memoria segmentada R&S®RTH-K15, los usuarios pueden capturar y recopilar sucesos no deseados durante un largo período de tiempo y analizarlos más tarde. Con la marca de tiempo de cada registro guardada automáticamente, los usuarios pueden correlacionar fácilmente averías de la red eléctrica con otros sucesos en la red de distribución eléctrica para identificar fuentes de problemas.

Ilustración 5 Las funciones de disparo dedicadas, como el disparador de ancho, permiten aislar sucesos no deseados como las caídas de voltaje de alimentación

Las variaciones de voltaje se monitorean eficientemente usando el modo de registro. A partir de cualquier conjunto de hasta cuatro mediciones automáticas del osciloscopio, los resultados quedan registrados automáticamente hasta 23 días. Las variaciones horarias, diarias o semanales en el voltaje, la frecuencia o cualquier otra medición relevante pueden descubrirse fácilmente.

NOTA: La verificación de problemas de la calidad de la energía y de depuración en instalaciones eléctricas exige realizar una serie de mediciones muy diferentes. El osciloscopio digital portátil R&S®RTH incorpora ocho instrumentos de prueba en un dispositivo robusto y a 28

batería, por lo que es una solución flexible y potente para esta aplicación. Entre las funciones incorporadas se encuentran mediciones automáticas de factor de potencia y de voltaje, así como registro para definir variaciones de voltaje intermitentes y a largo plazo. Las caídas de voltaje pueden grabarse mediante capacidades de disparo ampliadas, como ancho de impulso en combinación con la opción de historial de R&S®RTH-K15. La opción de software R&S®RTH-K34 permite un análisis armónico automático. Las variaciones de voltaje se monitorean eficientemente usando el modo de registro. A partir de cualquier conjunto de hasta cuatro mediciones automáticas del osciloscopio, los resultados quedan registrados automáticamente hasta 23 días. Las variaciones horarias, diarias o semanales en el voltaje, la frecuencia o cualquier otra medición relevante pueden descubrirse fácilmente.

CAP V: SOLUCIÓN DE LOS PROBLEMAS DE CALIDAD ELECTRICA MÁS COMUNES Herramientas y consejos para abordar problemas de distorsión y armónicos La solución de problemas es un proceso sistemático que permite detectar y eliminar problemas. Sin la capacitación necesaria, es posible no reconocer problemas de calidad eléctrica al enfrentarse a problemas en los sistemas de distribución eléctrica. Por ejemplo, un disyuntor térmico-magnético que se ha activado normalmente indica que hay un cortocircuito, un error en la toma de tierra o una sobrecarga. Cuando el problema inmediato no es evidente, es posible que se le descarte pues "no es más un disyuntor viejo que hay que remplazar".

En lugar de ello, un técnico o ingeniero experto en temas de calidad se plantea: "Quizás deberíamos echar una ojo a los tipos de cargas en el sistema y monitorearlos armónicos. ¿No deberíamos verificar si hay algún desequilibrio?" Conocer y reconocer los síntomas más habituales de la calidad eléctrica y la manera de resolverlos es un primer paso para solucionar los problemas de calidad eléctrica.

¿Qué herramientas se necesitan para este trabajo? Como con cualquier tarea de resolución de problemas, se necesita disponer de las herramientas adecuadas. Cuando se trata de resolver problemas relacionados con la calidad eléctrica, puede que estas herramientas no sean las que se imagina.

Primero, necesita un buen juego de diagramas actualizados. Después, use un analizador de calidad eléctrica para medir y registrar los parámetros específicos asociados con la calidad eléctrica. Otras herramientas, tales como un registrador de datos, cámara 29

termográfica, termómetro por infrarrojos y un multímetro digital de registro también pueden ayudarle a resolver este tipo de problemas.

Analizadores de la energía y de la calidad eléctrica 435 Serie II Fluke Analizador de energía y de calidad eléctrica Fluke 435 serie II en uso. Uno de los tipos de herramienta necesarios para la solución de problemas de calidad eléctrica son los analizadores de calidad eléctrica ¿A qué tipo de problemas se enfrentará? Los problemas calidad eléctrica más habituales se agrupan en dos grandes áreas: anomalías de tensión y problemas de distorsión armónica. Las anomalías de tensión pueden causar varios problemas, muchos de los cuales pueden resolverse fácilmente. La clave está en detectar los síntomas.

Las fluctuaciones de tensión son responsables de hasta 80 % de todos los problemas de calidad eléctrica. Una bajada o fluctuación se produce cuando la tensión del sistema cae al 90 % o menos de la tensión nominal del sistema, durante un intervalo de medio ciclo a un minuto. Lo síntomas habituales de las bajadas incluyen la atenuación de luces incandescentes si la bajada dura más de tres ciclos, bloqueos informáticos, el apagado inesperado del equipo electrónico sensible, pérdida de datos (memoria) en controles programables y problemas de control de relés.

Para resolver problemas de posibles bajadas, empiece monitoreando la carga donde se produjeron los síntomas de la bajada por primera vez. Compare la hora en la que falló el equipo con la hora en la que se produjo la bajada de tensión; si no hay ninguna correlación, lo más probable es que no se trate de un problema de una bajada de la tensión. Continúe con la solución de problemas monitoreando en el sentido de la corriente hasta que localice el origen. Use los diagramas de la planta como apoyo para determinar si el arranque de los motores grandes es responsable de la bajada de tensión o si hay otros aumentos repentinos en la demanda de corriente de la planta.

La frecuencia con la que ocurren las subidas de tensión o sobretensiones es apenas la mitad de la frecuencia de las caídas. No obstante, los aumentos de tensión en el sistema durante cortos periodos de hasta un ciclo o más pueden causar problemas. Como con todos los problemas de calidad eléctrica, se debe hacer un seguimiento de los parámetros durante un periodo, y luego observarlos e interpretarlos.

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Entre los síntomas de las subidas se encuentra la falla inmediata del equipo, generalmente en la sección de alimentación de los dispositivos electrónicos. No obstante, algunas fallas del equipo quizás no ocurran de manera inmediata, ya que las subidas pueden producirse durante un periodo y averiar los componentes de manera prematura. Si el análisis del equipo electrónico revela una alimentación deficiente, monitoree las tendencias de la tensión en los alimentadores y circuitos derivados que alimentan el equipo. En donde sea posible, compare la relación de las fallas de equipos similares que operan en partes de los sistemas que se sabe que no sufren subidas.

Al analizar los resultados del estudio de calidad eléctrica, busque cualquier error repentino que se haya producido en la conexión a tierra de alguna línea monofásica. Este tipo de error causa que la tensión suba de manera repentina en las dos fases que no presentan problemas. Las cargas en las plantas grandes de repente caen de la línea, y el cambio de capacitores para la corrección del factor de potencia también pueden causar subidas de tensión.

Los transitorios de tensión pueden causar síntomas que van desde bloqueos informáticos y daños al equipo electrónico hasta descargas y daños al aislamiento del equipo de distribución.

Los transitorios, a veces referidos como picos, son aumentos sustanciales de la tensión, pero solo durante intervalos de microsegundos. La caída de rayos y las conmutaciones mecánicas son causas habituales. La falla del equipo durante una tormenta se suele atribuir correctamente a los transitorios y no se realiza un monitoreo de la calidad eléctrica.

Otras causas de los transitorios incluyen el cambio de capacitores o de bancos de capacitores, la reconexión de los sistemas después de un error de la alimentación, el cambio de las cargas de los motores, que se apaguen o enciendan las cargas y lámparas fluorescentes y de descarga de alta intensidad, el cambio de transformadores y el paro repentino de algunos equipos. Para estas condiciones de los transitorios, monitoree la carga y establezca una relación de los problemas o los errores del funcionamiento del equipo con los eventos sucedidos en el sistema de distribución.

La generación normal de arcos entre contactos al interrumpir grandes cargas puede se una causa de transitorios. Utilice la línea de las instalaciones para hacer un control en la dirección de corriente hacia arriba del sistema de distribución hasta que encuentre el origen.

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Las interrupciones de la tensión pueden durar de dos a cinco segundos, o más. El síntoma suele ser que el equipo simplemente deja de funcionar. A las interrupciones de más de cinco segundos se les conoce generalmente como interrupciones sostenidas. La mayoría de los circuitos de control de motores y sistemas de control de procesos no está diseñada para reiniciarse, incluso después de una breve interrupción de la alimentación.

Si se produce una interrupción de la tensión cuando el equipo se queda sin vigilancia, la causa de la desconexión del equipo podría no identificarse correctamente. Solo monitoreando el equipo y estableciendo una correlación de la hora en la que se produjeron las interrupciones de la alimentación en el equipo con la hora en la que se produjeron los problemas con este será posible identificar interrupciones en la tensión.

Registrador trifásico de calidad eléctrica Fluke 1750 El registrador trifásico de calidad eléctrica Fluke 1750 es una de las herramientas que pueden usarse para detectar desequilibrios en la tensión. En realidad, las diferencias en la tensión entre fases varían a medida que las cargas funcionan. Sin embargo, un motor o un transformador sobrecalentándose, o ruidos o vibraciones excesivos, pueden ameritar que se proceda a la solución de problemas de desequilibrio de la tensión. El desequilibrio de la tensión es uno de los problemas más habituales en los sistemas trifásicos y puede ocasionar daños graves en el equipo, y sin embargo, se le suele pasar por alto. Por ejemplo, un desequilibrio de la tensión de 2.3 por ciento en un motor de 230 V se traduce en un desequilibrio de la corriente de casi 18 por ciento, por lo que la temperatura se eleva a 30 °C. Aunque es posible usar un multímetro digital (DMM) y realizar algunos cálculos rápidos para promediar las lecturas de la tensión, un analizador de calidad eléctrica proporciona información más precisa sobre el desequilibrio de la tensión.

Los desequilibrios pueden producirse en cualquier punto del sistema de distribución. Las cargas deben dividirse de manera equitativa en todas las fases de un tablero. Si una fase tuviera una carga demasiado pesada en comparación con las otras, la tensión será más baja en esa fase. Los transformadores y motores trifásicos alimentados por ese panel pueden calentarse, ser más ruidosos de lo habitual, vibrar excesivamente e incluso sufrir fallas prematuras.

El monitoreo continuo es la clave para capturar el desequilibrio. En un sistema trifásico, la variación máxima de la tensión entre fases no debe ser mayor a 2 por ciento (el valor Vneg % del analizador); de otro modo, el equipo puede sufrir daños significativos.

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Se dice que los armónicos son tensiones y corrientes cuya frecuencia es un múltiplo íntegro de la frecuencia fundamental. Por ejemplo, el tercer armónico es la tensión o la corriente que se produce a 180 Hertz (Hz) en un sistema de 60 Hz (3 × 60 Hz = 180 Hz). Estas frecuencias no deseadas causan numerosos síntomas, entre los que se encuentran el sobrecalentamiento de los conductores neutros y de los transformadores que alimentan estos circuitos. La torsión inversa crea pérdidas de calor y de la eficacia de los motores.

Captura de pantalla de un analizador de calidad eléctrica Al identificarse y compararse cada uno de los armónicos con la frecuencia fundamental de 50 Hz en este caso, se pueden tomar decisiones con respecto a la gravedad de cada armónico que aparezca en el sistema. Por ejemplo, en esta captura de la calidad eléctrica, en la Fase A, la distorsión de los armónicos es de 1.7 %. De este total, los armónicos 3º y 5º representan 1.2 % del total (0.4 % y 0.85 %, respectivamente) Los síntomas más graves creados por los armónicos son normalmente el resultado de los armónicos que distorsionan la onda sinusoidal fundamental de 60 Hz en las instalaciones. La distorsión de la onda sinusoidal ocasiona un mal funcionamiento del equipo electrónico, falsas alarmas, pérdidas de datos y los llamados problemas "misteriosos".

Cuando se presentan síntomas de armónicos, intente solucionar los problemas observando la distorsión armónica total (THD). El aumento significativo de la THD en función de las diferentes condiciones de la carga garantiza una comparación porcentual de cada nivel de corriente de armónicos individual en comparación con el flujo de la corriente fundamental total en el sistema. Conocer los efectos creados por cada corriente de armónicos y compararlos con los síntomas identificados le ayudará con la solución de problemas. Entonces debe procederse a aislar y corregir el origen de los armónicos.

¿Por qué debería preocuparnos?, algunos ejemplos:

“Picos, sags y cortes de potencia cuestan $26 mil millones de dólares en un año en tiempos muertos” Fuente: Business Week.

“La mitad de todos los problemas de las computadoras y un tercio de todas las pérdidas de datos pueden rastrearse hacia el suministro de potencia” Fuente: Contingency Planning Research, LAN Times 33

“El funcionamiento errático de una línea de producción, genera grandes pérdidas en tiempos muertos y materia prima, así como atrasos en tiempos de entrega para los clientes”

ANALIZADORES DE CALIDAD DE ENERGÍA PORTÁTILES Y PERMANENTES Cuando un sistema de distribución eléctrica no cumple con su propósito, es el momento de investigar el problema, encontrar la causa e iniciar una acción correctiva. El propósito del sistema de distribución eléctrica es permitir el funcionamiento apropiado de las cargas instaladas. Cuando una carga no funciona correctamente, se debe sospechar de la calidad de la energía eléctrica en el sistema de distribución como una posible causa.

Tradicionalmente, la mayoría de las mediciones de la calidad de energía han consistido en búsqueda directa de fallos y solución de problemas. La maquinaria se descompone, las luces parpadean, los robots paran, los dispositivos electrónicos dejan de funcionar. Sin embargo, el análisis de la calidad de energía debe considerarse, y es de gran valor, también antes de una acción específica o de reconstrucción de la red y luego de realizarla como seguimiento y medida de verificación después de los cambios. De esta forma puede asegurarse que los cambios han tenido el efecto deseado, y/o también puede analizar qué impacto han tenido.

Los analizadores de calidad están permiten observar las lecturas en tiempo real y también para registrar datos para su análisis. Existen analizadores de calidad de energía permantentes que se instalan en diferentes puntos del sistema de distribución eléctrica, y son considerados como solución preventiva; y también existen los analizadores de calidad de energía portátiles especialmente utilizados para la solución reactiva de problemas.

Con los analizadores portátiles se puede llegar a menudo cerca de la fuente de la perturbación y subsanar posteriormente cualquier fallo. La realización de un análisis de calidad de energía con un analizador portátil comienza con la planificación. Se debe tener claro el objetivo del análisis e información detallada de la red de distribución eléctrica. El inicio del monitoreo usualmente se hace tan cerca como sea posible del punto crítico de análisis. Siempre debe considerarse que los problemas de calidad de energía pueden venir de la compañía eléctrica, pero también pueden ser generados dentro de la propia instalación. De hecho existen estudios que implican que la mayoría de los problemas en efecto, se generan internamente.

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En la actualidad muchas industrias y compañías, trabajan de manera proactiva con monitoreo continuo de la calidad de energía para detectar fuentes de perturbaciones y condiciones de fallo en la red, antes de que las consecuencias sean graves y muy costosas. Estos analizadores de calidad de energía poseen gran capacidad de análisis, por lo que dan grandes oportunidades de trabajar con estadísticas y tendencias de una manera preventiva y predictiva.

Los analizadores de calidad de energía permanentes tienen importantes beneficios:

Son un sistema de “alerta temprana”, esto permite corregir los problemas antes de que se conviertan en fallas a gran escala con altos tiempos muertos y costosas pérdidas de producción. Atribuir rápidamente (o descartar) problemas en la calidad de la energía, lo que permite buscar una solución puntual y rápida al problema, Identificar si el problema de calidad de energía, ¿es causado por el suministro eléctrico de la compañía eléctrica o por problemas dentro de su instalación eléctrica? Otros beneficios no menos importantes de los analizadores de calidad de energía, se dan en el ahorro de energía:

 Conocer la distribución de consumo de la carga dentro de su instalación. Obtener tendencias diarias, semanales y mensuales de consumo de energía.  Proyección y crecimiento, permite determinar si se puede operar más cargas sin tener que aumentar la capacidad de su sistema eléctrico.  Detectar y evitar el fallo del equipo midiendo y analizando el consumo de energía en el tiempo (historiales). También útil para valoración de sustitución de tecnologías de alto consumo.  Control de demanda: administrar el consumo de energía durante los períodos de alto costo. IMPACTO EN LA INDUSTRIA TEXTIL La producción textil ha estado al centro de la evolución en manufactura desde tiempos antiguos. Los textiles tocan tantos aspectos de la vida de una persona, y las maneras de elaborar y mejorar los textiles han avanzado desde hace milenios. Los desarrollos en la tecnología textil figuraron prominentemente en el crecimiento de la actividad manufacturera que definió la Revolución Industrial. Por otro lado, la conversión de procesos básicamente manuales en procesos accionados por energía, así como las tecnologías de consumo de energía, y el creciente uso de procesos químicos tóxicos 35

cuyos residuos son descargados en el medio ambiente, contribuyeron significantemente a la aceleración de la degradación del medio ambiente que se ha convertido en la marca de desarrollo industrial.

En apoyo de los esfuerzos realizados en años recientes para reversar los impactos de esta degradación en la calidad de vida y el balance dentro del ecosistema de la tierra, la industria textil está preparada nuevamente para desempeñar un papel importante.

Muchos manufactureros textiles están rediseñando procesos y productos con el fin de reducir su impacto en el medio ambiente, y de paso, están reduciendo el uso de energía y reemplazando los combustibles fósiles con energías renovables y alternas cuando sea posible o práctico.

También están reduciendo el uso de agua y los volúmenes de desperdicios y emisiones, y reclamando y reciclando materiales que de otra manera se perderían y dándoles un propósito renovado. Están seleccionando procesos químicos más apropiados para la tierra y las personas para reemplazar los procesos más tóxicos. Y estas medidas no solo reemplazan el balance ecológico y protegen la salud humana, sino que también ofrecen a menudo un beneficio fiscal para la compañía. Aquí se presentan algunos ejemplos de manufactureros textiles que están transformando sus operaciones en modelos más sostenibles, con énfasis en energías renovables y alternas y en mejores eficiencias, teniendo en cuenta otros aspectos de sustentabilidad.

Interface El fabricante de alfombras Interface Inc., basado en Atlanta, Estados Unidos, ha estado midiendo el progreso en su jornada para convertirse en “una empresa restaurativa” – o sea que, en última instancia da más al planeta de lo que le quita – de acuerdo a Ray Anderson, fundador y presidente de la empresa. Anderson tiene la noción de que los negocios y la industria deben tomar el liderazgo para reversar el daño ecológico que han causado.

La meta de la compañía es la de reducir su impacto ambiental a cero para el año 2020, incluyendo el derivar todas sus energías usando recursos renovables. El esfuerzo de la firma para alcanzar dicha meta incluye también el mejoramiento de los procesos de manufactura para reducir el uso de energía; la modernización de los sistemas de calentamiento, ventilación y aire acondicionado; la instalación de tragaluces; y mejorías en la eficiencia de los sistemas de iluminación artificial. 36

Desde 1996, Interface ha reducido su uso total de energía por unidad de producción en sus plantas de manufactura de alfombras en un 44%, y el uso de energía no renovable por unidad en un 60%. Energía renovable tal como solar, hidroeléctrica, gas tipo LFG, y geotérmica, proveen ahora el 28% del total de las necesidades energéticas de la empresa. Siete de sus plantas de manufactura usan electricidad 100% renovable; y el 89% de su energía eléctrica total es de fuentes renovables, incluyendo energía recibida directamente de la red de energía, adquirida como certificados de energía renovables (RECs en inglés).

Ilustración 6 Una instalación fotovoltaíca, de 17 kilovatios-hora, en la planta Kyle, de Interface Inc,

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CONCLUSIONES: Se ha presentado una revisión de los distintos tipos de perturbaciones comunes en la red eléctrica, las cuales pueden ocasionar funcionamientos anómalos en las cargas eléctricas, incluso destruirlas; por lo que es necesario que las cargas eléctricas del usuario cuenten con una seguridad de alimentación y además, calidad en la onda de tensión que recibe de la red eléctrica para el funcionamiento correcto de los equipos. Las consecuencias de los problemas ocasionados por las perturbaciones eléctricas en la red pueden suponer grandes pérdidas económicas en instalaciones industriales que cuenten con procesos continuos, como por ejemplo: la industria metalúrgica, la industria cementera e industrias químicas, por mencionar algunas de ellas; también puede ocasionar problemas en centros de cálculo, centros de diseño por computadora, centros de cómputo de oficinas, o bien ocasionar trastornos en la vida cotidiana e incluso poner en riesgo vidas humanas si hablamos por 38

ejemplo de los equipos electrónicos que controlan los signos vitales de un paciente o las computadoras que controlan una planta nuclear.

BIBLIOGRAFIA  http://www.docentes.unal.edu.co/eacanopl/docs/Calidad%20del%20Servicio%20de %20Energia%20Electrica.pdf  https://www.apc.com/salestools/VAVR-5WKLPK/VAVR-5WKLPK_R0_LS.pdf  http://www.andi.hn/wp-content/uploads/2014/11/3-Calidad-de-laEnerg+%C2%A1a_sn.pdf  www.fluke.com  https://www.fluke.com/es-pe/informacion/blog/calidad-electrica/solucion-de-losproblemas-de-calidad-electrica-mas-comunes  https://www.rohde-schwarz.com/lat/aplicaciones/medici-n-de-la-calidad-de-laenerg-a-en-instalaciones-el-ctricas-ficha-de-aplicacion_56279-469952.html 

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