Una de las propiedades particulares de la electricidad es que varias de sus características dependen a la vez del productor/distribuidor, de los fabricantes de equipos y del usuario. El número importante de protagonistas y la utilización de terminología y
La calidad de la energía está convirtiéndose en un tema estratégico para las compañías eléctricas, el personal de mantenimiento, explotación o gestión de entornos terciarios o industriales, y los constructores de equipos, esencialmente por las siguientes razones:
· La necesidad económica por parte de las empresas de aumentar la competitividad.
· La generalización del uso de equipos sensibles a las perturbaciones.
· La liberalización del mercado eléctrico.
En efecto, actualmente las redes de baja tensión se encuentran muy contaminadas y sometidas a múltiples agresiones que pueden conllevar un funcionamiento defectuoso e incluso el deterioro de componentes eléctricos y receptores sensibles como los aparatos electrónicos.
En un contexto de gran competitividad es indispensable para la empresa reducir los costes relativos a la pérdida de la continuidad de servicio y a la falta de calidad, así como los relativos al dimensionamiento excesivo de las instalaciones y a las facturas energéticas. Por consiguiente, los profesionales de la electricidad necesitan cada vez más optimizar el funcionamiento de sus instalaciones eléctricas.
Al mismo tiempo, la liberalización del mercado de la energía modifica sensiblemente las reglas del juego. Con la apertura a la competencia de la producción de la electricidad, la producción descentralizada y la posibilidad para los grandes consumidores de elegir a su proveedor, la calidad de la energía eléctrica es ahora un factor diferencial y su garantía se convierte en un criterio importante para la elección del proveedor de energía. Disponer de una calidad adaptada a las necesidades es, por tanto, uno de los objetivos del personal de explotación, mantenimiento y gestión de los emplazamientos terciarios e industriales. Para ello, los sistemas de medida facilitan el diagnóstico de las instalaciones. Asociados a herramientas de software complementarias que llevan a cabo el control y la supervisión permanente de las instalaciones, garantizan el correcto funcionamiento de los procesos y una gestión adecuada de la energía, dos factores que dependen de la calidad de la energía eléctrica y que resultan indispensables para incrementar la productividad.
1 Fenómenos de NO Calidad
Los fenómenos de No Calidad pueden ser agrupados en cuatro categorías:
1. Variaciones de la Frecuencia
- Variaciones de Simetría
Ø Desequilibrios de tensión
- Variaciones de la Amplitud
Ø Huecos de tensión
Ø Cortes de tensión
Ø Sobretensiones, Subtensiones,...
- Variaciones de la Forma de onda
Ø Armónicos
2 Soluciones para mejorar la Calidad de la Energía Eléctrica
Una degradación de la calidad puede conllevar una modificación del rendimiento o incluso el deterioro de los equipos y procesos que dependen de ellos.
Se plantean tres aspectos:
· Uno o varios generadores de perturbaciones: determinadas cargas crean perturbaciones permanentes y otras momentáneas. Su carácter transitorio las hace más difícil de detectar.
· Uno o varios equipos sensibles: los equipos son sensibles a las perturbaciones generadas por cargas contaminantes conectadas a la misma red. Aunque, no obstante, pueden ser ellas mismas generadoras de perturbaciones.
· Una forma de propagación: las perturbaciones se propagan en la instalación pero también pueden extenderse para contaminar toda la red.
2.1 Diagnóstico
Un diagnóstico adecuado resulta indispensable. Condiciona la eficacia de la solución que se va a aplicar.
Este diagnóstico:
· Determina la naturaleza de las perturbaciones: es necesario caracterizar con precisión cada perturbación: la naturaleza de la solución depende de ello.
· Evalúa los riesgos: un diagnóstico adecuado debe cuantificar las consecuencias de las distintas perturbaciones.
· Debe llevarse a cabo por especialistas: la diversidad de los orígenes asociada a la complejidad de las instalaciones hacen indispensable la intervención de un especialista.
2.1.1 Equipos para realización del diagnóstico
2.1.1.1 Variaciones de la frecuencia
Para la detección de las variaciones de frecuencia que pueden aparecer en una instalación Schneider Electric ofrece una gama muy completa de equipos, desde el simple frecuencímetro hasta el complejo analizador de redes.
Con el frecuencímetro se puede visualizar por su display la medida de la frecuecia siempre que esta esté comprendida entre 20 Hz y 100 Hz.
Con las centrales de medida PM700 se puede registrar mediante comunicación las variaciones de frecuencia ocurridas en la instalación y, con las PM800 ( a partir de la PM820), se pueden registrar estas variaciones tanto en su memoria interna, como por comunicación, y generar una alarma cada vez que se le indique al haber una variación de frecuencia.
2.1.1.2 Variaciones de la amplitud de onda.
Huecos, puntas y cortes de tensión
Para la detección de los huecos de tensión y cortes que pueden aparecer en una instalación, la gama de Power Meters de Schneider Electric puede ofrecer desde una simple lectura de valores instantáneos, hasta su señalización por una alarma y posterior registro en una base de datos local y/o remota.
Con las centrales de medida PM700 se puede conseguir la lectura instantánea de los valores de la tensión y, mediante comunicación, registrarlos en una base de dato ubicada en un PC.
Con las PM800, además de obtener la lectura instantánea, se pueden registrar estas variaciones tanto en su memoria interna (a partir de la PM820), como por comunicación en una base de datos ubicada en un PC y generar una alarma cada vez que las detecte. Si, además asociamos esta alarma a la activación de su salida digital, podremos señalizarla, ya sea acústica o luminosamente.
Con los Circuit Monitor serie 3000 (CM3350) y serie 4000 también estamos en condiciones de visualizar, registrar ( en el propio equipo y/o en una base de datos local) y señalizar los huecos, puntas y cortes de tensión que se den en nuestra instalación.
Variaciones y fluctuaciones de tensión: Flicker
Para la detección de las variaciones y fluctuaciones de tensión que pueden aparecer en una instalación eléctrica, el equipo de Schneider Electric adecuado es el modelo Circuit Monitor 4000T.
La diferencia con el Circuit Monitor 4000 radica en que incorpora un módulo de adquisición de corrientes y tensiones adaptado a la detección de fenómenos transitorios , con un muestreo en tensión a 5 MHz.
1.1.1.1 Variaciones de la forma de onda
Armónicos
Para la detección de los armónicos que pueden aparecer en una instalación, la gama de Power Meters de Schneider Electric puede ofrecer desde una simple lectura del índice de distorsión armónica en tensión y en corriente, hasta su señalización por una alarma y posterior registro en una base de datos local y/o remota.
Con las centrales de medida PM700 se puede conseguir la lectura del índice de distorsión armónica en tensión y en corriente, obtenida por la medida del valor eficaz hasta el armónico 31.
Con las PM800, además de obtener los índices de distorsión armónica, se obtiene una descomposición espectral de armónicos hasta el orden 63. Además de realizar una captura de onda (PM850), en la que se aprecia la distorsión originada por los armónicos. Los armónicos pueden registrarse tanto su memoria interna ( a partir de la PM820), como por comunicación en una base de datos ubicada en un PC y, generar una alarma cada vez que los detecte. Si además asociamos esta alarma a la activación de su salida digital, podremos señalizarla, ya sea acústica o luminosamente.
Con los Circuit Monitor se obtiene una descomposición espectral hasta el armónico 255.
1.1.1.1 Variaciones de simetría
Desequilibrios de tensión
Para la detección de desequilibrios de tensión que pueden aparecer en una instalación, la gama de Power Meters de Schneider Electric puede ofrecer desde una simple lectura de valores instantáneos, hasta su señalización por una alarma y posterior registro en una base de datos.
Con las centrales de medida PM700 se puede conseguir la lectura instantánea de los valores de desequilibrio de tensión y mediante comunicación, registrarlos en una base de datos ubicada en un PC.
Con las PM800, además de obtener la lectura instantánea, se pueden registrar estos desequilibrios tanto en su memoria interna (a partir de la PM820) como por comunicación en una base de datos ubicada en un PC y, generar una alarma, cada vez que las detecte.
Sí, además asociamos esta alarma a la activación de su salida digital, podremos señalizarla, ya sea acústica o luminosamente.
Con los Circuit Monitor serie 3000 (CM3350) y serie 4000, también estamos en condición de visualizar, registrar ( en el propio equipo y/o en una base de datos local) y señalizar los desequilibrios que se queden en nuestra instalación eléctrica.
1.1 Soluciones
La elección, la instalación y el mantenimiento de las soluciones deben realizarse por especialistas. La solución debe actuar en toda la instalación o proteger los receptores sensibles. Dicha solución, debe estar adaptada a las necesidades reales del usuario y ser al mismo tiempo la de mejor rendimiento en el aspecto técnico y económico.
· Rendimiento deseado: un funcionamiento defectuoso puede resultar inadmisible si pone en juego la seguridad de las personas.
· Consecuencias económicas del funcionamiento defectuoso: toda interrupción no programada, incluso breve, de determinados procesos (fabricación de semiconductores, siderurgia, petroquímica) conlleva una pérdida o una falta de calidad de la producción, incluso el cuestionamiento de la herramienta de producción.
· Tiempo de amortización deseado: se trata de la relación entre las pérdidas causadas por la falta de calidad de la energía y el coste de la solución.
1.1.1 Ejemplos de soluciones
Huecos y cortes de tensión
Existen soluciones particulares para cada tipo de defecto, así como acciones para reducir sus repercusiones pero, a grandes rasgos, para evitarlos en la medida de lo posible el camino a seguir son los puntos aquí especificados:
· Diseño y ejecución cuidada de las instalaciones:
o Calidad de la fuente (nivel de perturbaciones máximo)
o Exigencias de los receptores (sensibilidad a la duración-profundidad del hueco)
· Mejora del nivel de prestaciones de las protecciones eléctricas (selectividad, etc.)
· Aumento de la potencia de cortocircuito de la red.
· Mantenimiento adecuado de instalaciones y maquinaria.
· SAIs
Sobretensiones
Para solucionar o, al menos, reducir estos problemas, la solución está en:
· Utilizar transformadores de potencia en los centros de transformación del usuario con tomas de regulación apropiadas.
· Diseño y ejecución correcta de las líneas de distribución interiores evitando caídas de tensión elevadas.
· No interrumpir el conductor neutro, bajo ninguna circunstancia, en sistemas que alimenten circuitos monofásicos.
· Utilizar limitadores de tensión transitorias tipo PRD para rebajar el valor de pico de la sobretensión hasta valores que no dañen los receptores.
Flicker o parpadeo
Se pueden considerar diversas soluciones:
· Elección del sistema de iluminación: ya que existen fuentes luminosas más o menos sensibles al flicker, la solución evidente y la primera que hay que considerar es elegir bien estas fuentes. Las lámparas fluorescentes tienen una sensibilidad a las variaciones de tensión dos o tres veces menor que las lámparas de incandescencia.
· Como remedio local, se puede considerar “limpiar” la línea de salida para la iluminación por medio de la instalación de un regulador de tensión o de un ondulador.
· Diseño correcto de la maquinaria reduciendo al máximo las puntas transitorias de corriente. En algún caso esto puede conseguirse mediante la inserción de reactancias en serie o, en otros, mediante sistemas de acumulación de energía.
· Alimentación eléctrica independiente de la maquinaria que requiera corrientes transitorias importantes.
· Evitar la coincidencia de las puntas de corriente consumidas por las cargas.
· Utilización de compensadores estáticos que, mediante interruptores electrónicos y reactancias, permiten compensar las fuertes oscilaciones de corriente en las cargas.
Armónicos
Algunas de las posibles soluciones son:
· Sobredimensionar condensadores(en tensión y en potencia), sobredimensionar transformadores de potencia, sobredimensionar conductores. (La sección del conductor neutro debe ser igual a la sección de las fases)
· Alimentar separadamente las cargas generadoras de corrientes armónicas del resto de la instalación.
· Estudiar cuidadosamente la posibilidad de resonancia entre baterías de condensadores y reactancias de transformador de potencia y de red.
· La presencia de una batería de condensadores en una instalación no genera armónicos, sin embargo, puede amplificar los armónicos existentes agravando el problema. La oferta de Schneider Electric para equipos de compensación en BT es:
o En redes no contaminadas con armónicos: Equipos estándar
o En redes débilmente contaminadas (THU alrededor del 2 % ó 3 %): Equipos clase H. En este caso, se deberá verificar que no existe riesgo de resonancia.
o Redes contaminadas: Equipos SAH (baterías con filtros de rechazo, sintonizados a 215 Hz).
