Medicion Variables Electricas Y Armonicos De La Maquina Inyectora De Plastico Maincasa - Copia.docx

1 MEDICION VARIABLES ELECTRICAS Y ARMONICOS DE LA MAQUINA INYECTORA DE PLASTICO BELKEN BL200EM

ORLANDO ARIAS CRUZ

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA PASCUAL BRAVO FACULTAD DE INGENERIA TECNOLOGÍA EN ELÉCTRICA MEDELLÍN 2018

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MEDICION VARIABLES ELECTRICAS Y ARMONICOS DE LA MAQUINA INYECTORA DE PLASTICO BELKEN BL200EM

ORLANDO ARIAS CRUZ

TRABAJO DE CLASE PARA LA MATERIA CALIDAD DE LA ENERGIA BAYRON ALVAREZ ARBOLEDA DR

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA PASCUAL BRAVO FACULTAD DE INGENERIA TECNOLOGÍA EN ELECTRICA MEDELLÍN 2018

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Contenido INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 4 1.

OBJETIVOS ............................................................................................................. 5

2.

Descripción de planta ................................................................................................ 6

3.

Auditoria Energética ................................................................................................. 7

3.1.

Instrumentos .......................................................................................................... 7

Analizador de redes .......................................................................................................... 7 3.2. 4.

Metodología .......................................................................................................... 7 Observaciones ........................................................................................................... 8

4.1.

Análisis de graficas ............................................................................................... 8

4.2.

Graficas de tensiones ............................................................................................. 8

4.3.

Graficas de corrientes ............................................................................................ 9

4.4.

Grafica de factor de potencia .............................................................................. 10

4.5.

Grafica de Frecuencia.......................................................................................... 10

5.

Armonicos…………………….…………………………………………………...11

5.1

Distorcion armonica de la corriente…………………………………………….12

5.2

Distorcion armonica del voltaje………………………………………………...14

5.3

Recomendaciones………………………………………………………………17

4 INTRODUCCIÓN

Para la planta de producción de la empresa GASEOSAS GLACIAL S.A, se desarrolla el proceso de auditoría para el sistema eléctrico, esto siguiendo los lineamientos habituales desarrollados en el sector industrial para asentar la información que determina los aspectos de Seguridad y confiabilidad eléctrica. El proceso lo realiza un especialista certificado y capacitado, debe seguir rigurosamente la norma para las recomendaciones de cambios y continuas mejoras contribuyendo a la seguridad de los equipos y el bienestar de las personas.

5 1. OBJETIVOS

Llevar a cabo medición, revisión y diagnóstico del sistema eléctrico de la inyectora de plástico marca BELKEN BL200EM, dentro de la planta de producción (ubicada en san Sebastián de Mariquita departamento del Tolima).



Verificar en forma objetiva y documentada el cumplimiento de la legislación nacional vigente



Evaluar parámetros de calidad de la energía y armónicos



Identificación y evaluación de no conformidades en relación con la prevención de riesgos eléctricos para el personal, los equipos y la perdida de confiabilidad de procesos.



Obtener datos mediante un analizador de redes AR-5L, y estudiar el comportamiento de la maquina eléctrica en las diferentes jornadas de trabajo.

Fecha: 22 de noviembre de 2001

6 2. Descripción de planta

Nombre de la Compañía: GASEOSAS GLACIAL S.A Localización: calle 7 carrera 13 San Sebastián de Mariquita Tol.

CARACTERISTICAS DE LA MÁQUINA

Voltaje: 220/127 V Corriente: A Nominal Frecuencia: 60 Hertz.

El tablero se encuentra ubicado en la subestación principal que contiene las protecciones de los circuitos eléctricos de la Empresa.

7 3. Auditoria Energética 3.1. Instrumentos Analizador de redes 3.2. Metodología

El AR-5L es un equipo de alta tecnología y precisión que al recibir en sus puertos de entrada información de voltaje y corriente guarda información de los parámetros eléctricos como, potencia activa, potencia reactiva, factor de potencia, frecuencia, etc.

Estos datos serán tomados en un lapso de 3 días consecutivos, cada 5 minutos en un tiempo normal de trabajo en la Empresa.

8 4. Observaciones

4.1. Análisis de graficas

Fueron tomadas las medidas de los parámetros en lapsos de tiempo de 5 minutos

4.2. Graficas de tensiones

La información que representa esta gráfica brindada por el analizador es el cumplimiento de los valores nominales de tensión en las fases. TENSION EN FASES 135

TENSION [V]

130 125 120 115

9:20 10:25 11:30 12:35 13:40 14:45 15:50 16:55 18:00 19:05 20:10 21:15 22:20 23:25 0:30 1:35 2:40 3:45 4:50 5:55 7:00 8:05 9:10 10:15 11:20 12:25 13:30 14:35 15:40

110

V-1

V-2

V-3

LIM MIN

LIM MAX

TIEMPO

RrESUMENTENSIONFASENEUTRO

MÁXIMO PROMEDIO MINIMO DISPERSIÓN

L1

L2

L3

126 123 119 0,48%

127 123 119

126 123 119

NOMINAL

127

9 4.3. Graficas de corrientes

En la gráfica se ve cómo se eleva el consumo de corriente durante las horas de operación de las máquinas, sin embargo, están dentro de los valores diseñados, por lo que siguen en cubrimiento las protecciones instaladas.

CORRIENTE EN FASES 70

CORRIENTE [A]

60 50 40 30 20 10

9:20 10:15 11:10 12:05 13:00 13:55 14:50 15:45 16:40 17:35 18:30 19:25 20:20 21:15 22:10 23:05 0:00 0:55 1:50 2:45 3:40 4:35 5:30 6:25 7:20 8:15 9:10 10:05 11:00 11:55 12:50 13:45 14:40 15:35

0

A-1

A-2

A-3

TIEMPO

CORRIENTEENFASES

MÁXIMO PROMEDIO MINIMO

L1 59,0 38,0 25,5

DESBALANCE

L2 65,0 48,0 32,9 20,15%

L3 56,0 36,0 25,2

10 4.4. Grafica de factor de potencia

El Resultado de factor de potencia es insatisfactorio por qué NO cumple los parámetros que establece la CREG 108 de 1997 que dice que el factor de potencia debe estar entre 0.9 y 1.0 para Colombia.

FACTOR DE POTENCIA TOTAL 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5

9:20 10:25 11:30 12:35 13:40 14:45 15:50 16:55 18:00 19:05 20:10 21:15 22:20 23:25 0:30 1:35 2:40 3:45 4:50 5:55 7:00 8:05 9:10 10:15 11:20 12:25 13:30 14:35 15:40

0.3

TIEMPO

FACTOR DE POTENCIA MÁXIMO PROMEDIO MÍNIMO

0,96 0,74 0,38

4.5. Grafica de Frecuencia

La gráfica de frecuencia muestra que cumple con lo esperado, se encuentra en los rangos establecidos.

11

FRECUENCIA

60.15 60.10 60.05 60.00 59.95 59.90 59.85 59.80

8:00:00 10:45:00 13:30:00 16:15:00 19:00:00 21:45:00 0:30:00 3:15:00 6:00:00 8:45:00 11:30:00 14:15:00 17:00:00 19:45:00 22:30:00 1:15:00 4:00:00 6:45:00 9:30:00 12:15:00 15:00:00 17:45:00 20:30:00 23:15:00 2:00:00 4:45:00 7:30:00

59.75

TIEMPO

FRECUENCIA

61,50 60,01 59,90

MÁXIMO PROMEDIO MÍNIMO

5. ARMONICOS

Los armónicos son ondas sinusoidales superpuestas a la fundamental con diferente amplitud, frecuencia y fase. La distorsión de la forma de onda senoidal está caracterizada por la magnitud y orden de los términos de la serie de Fourier que describen la onda. Los armónicos están presentes en las instalaciones industriales cuando se tienen cargas no lineales (variadores de velocidad, equipos electrónicos, hornos de arco, etc.). Causan, entre otros, los siguientes problemas:

Los transformadores se sobrecargan o presentan síntomas de sobrecalentamiento. Disparo intempestivo de las protecciones. Sobrecalentamiento del neutro. Sobrecalentamiento en los condensadores.

12 Sobrecalentamientos en los motores. Sobrecalentamientos en los conductores. Las comunicaciones telefónicas son interferidas por continuos ruidos

Distorsión total armónica (THD): Son los factores de medida del contenido de armónicos o el grado de distorsión de la onda de tensión o de corriente con respecto a la fundamental La distorsión total armónica de tensión y corriente se definen a como: 



V n 2

THDv 

I n 2

n 2

THDI 

V1

n 2

I1 Las distorsiones armónicas individuales se definen como:

THDindiv ( tension )  Vn1 V

THD indiv( corriente) 

In I1

Donde: Vn : Tensión rms de cada armónico In : Corriente rms de cada armónico V1 : Magnitud de tensión rms de la fundamental I1 :

Magnitud de corriente rms de la fundamental

5.1 Distorsión armónica de la corriente

La distorsión armónica en el sistema es función de la corriente armónica inyectada y la impedancia del sistema a cada frecuencia armónica. Un método razonable para limitar las corrientes armónicas para consumidores individuales es hacer que los límites dependan del

13 tamaño del consumidor. En la tabla 4 el tamaño del consumidor se expresa como la relación de la capacidad de corriente de cortocircuito en el PCC a la corriente de carga máxima del consumidor. Los límites de corriente armónica individual se expresan en porcentaje de esta corriente de carga máxima.

ISC/IL <20 20-50 50-100 100-1000 >1000

DISTORSIÓN MÁXIMA DE CORRIENTE ARMÓNICA EN PORCENTAJE DE IL ORDEN DEL ARMÓNICO INDIVIDUAL (ARMÓNICOS IMPARES) <11 TDD 11h<17 17h<23 23h<35 35h 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0

Tabla 4: Límites de distorsión de corriente para sistemas de distribución general (120 V a 69000) NORMA IEE 519

ISC/IL <20 20-50 50-100 100-1000 >1000

DISTORSIÓN MÁXIMA DE CORRIENTE ARMÓNICA EN PORCENTAJE DE IL ORDEN DEL ARMÓNICO INDIVIDUAL (ARMÓNICOS IMPARES) <11 TDD 11h<17 17h<23 23h<35 35h 2,0 1,0 0,75 0,6 0,3 5,0 3,5 1,75 1,25 0,5 0,25 4,0 5,0 2,25 2,0 0,75 0,35 6,0 6,0 2,75 2,5 1,0 0,5 7,5 7,5 3,5 3,0 1,25 0,7 10,0

Tabla 5: Límites de distorsión de corriente para sistemas de subtranmisión general (69001V a 161000V) NORMA IEEE 519

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ISC/IL <50 50

DISTORSIÓN MÁXIMA DE CORRIENTE ARMÓNICA EN PORCENTAJE DE IL ORDEN DEL ARMÓNICO INDIVIDUAL (ARMÓNICOS IMPARES) <11 TDD 11h<17 17h<23 23h<35 35h 2,0 1,0 0,75 0,3 0,15 2,5 3,0 1,5 1,15 0,45 0,22 3,75

Tabla 6: Límites de distorsión de corriente para sistemas de transmisión general (>161000V), Generación dispersa y cogeneración.

Para las tres tablas anteriores se tiene que: Los pares armónicos pares se limitan al 25% del límite de armónico impar superior. ISC = Máxima corriente de cortocircuito en el PCC. IL = Corriente de carga de demanda máxima (Frecuencia fundamental) en el PCC. Los límites de las tres tablas deben ser utilizadas como valores de diseño del sistema para el peor caso en operación normal (últimas condiciones por más de una hora). Para períodos más cortos los límites pueden ser excedidos en 50%. Es recomendable que la corriente de carga sea calculada como la corriente promedio de la demanda máxima para los doce meses procedentes.

5.2 Distorsión armónica de voltaje

Los límites presentados en la tabla 7 deben ser utilizadas como valores de diseño del sistema para el peor caso en operación normal (Ultimas condiciones por más de una hora). Para períodos más cortos los límites pueden ser excedidos en 50%.

TENSIÓN EN EL PCC

DISTORSIÓN DE TENSIÓN INDIVIDUAL

DISTORSIÓN TOTAL DE TENSIÓN - THD

<69 Kv 69001 kV a 161 kV > 161000 kv

3,0 1,5 1,0

5,0 2,5 1,5

Tabla 7: Límites de distorsión para la tensión. NORMA IEE 519

15 Para nuestro caso se aplica la Tabla 4, Límites de distorsión de corriente para sistemas de distribución general (120 V a 69000) NORMA IEE 519. Y Tabla 7, Límites de distorsión para la tensión. NORMA IEE 519.

Para los armónicos de tensión individual los niveles permitidos son del 3% y 5% de TDD, de acuerdo a las mediciones tomadas, no se tienen ninguno que rebase el índice. (Ver grafica armónicos).

Para los armónicos de corriente, los niveles que aplicamos son los valores de:

ISC/IL <20

<11 4,0

11h<17 2,0

17h<23 1,5

23h<35 0,6

35h 0,3

TDD 5,0

Los parámetros de máximos y mínimos cumplen ya que se encuentra dentro de los parámetros estipulados por el prestador del servicio, teniendo en cuenta que en la gráfica de corriente senoidal se puede presentar más variación en sus máximos y mínimos según la carga demande.

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El comportamiento de la distorsión armónica total (THD) de corriente y de voltaje, se encontró que rebasa lo indicado por la norma. Y observando las medidas de los armónicos, en los periodos de trabajo de la empresa, encontramos que los armónicos de corriente 5, 7, 9, 11, 13. los más importantes para el sistema, rebasados, debido a la carga que se alimenta. Los armónicos se mantienen en niveles altos y NO cumplen con la norma IEEE 519.En armónicos de tensión hay problemas en el armónico 5 y del 10 al 15.

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5.3 Recomendaciones

Para la evitar los problemas que se presentan con las maquinas se deben hacer varias acciones de forma inmediata:

1. Traer desde la subestación una acometida especial con Fase, Supe neutro y tierra. En un calibre adecuado y que cumpla con el RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas). 2. Colocar una UPS que cumpla con las condiciones de baja tensión de esta instalación.

3. Colocar DPS para controlar las sobretensiones que se pueden presentar por los armónicos y los transcientes electromagnéticos.

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