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Minimización de pérdidas
en redes eléctricas existentes

En el ámbito de la operación de plantas industriales existentes, se piensa que es poco lo que se puede realizar en dichas instalaciones para ahorrar energía. Si se tiene los datos mínimos necesarios, el hacer los análisis del sistema de distribución, basados en el diagrama unilineal y reforzados con mediciones locales, permitirá diagnosticar dónde se ubican las pérdidas de energía, y planificar acciones para su rescate.

De las acciones básicas que se pueden sugerir para rescatar las pérdidas de energía en una red existente de distribución industrial, se destacan:

Equilibrio de cargas.

Cambio del calibre de conductores.

Presencia de armónicos por los neutros.

Redisposición de las cargas en diferentes alimentadores.

Ubicación de condensadores en los tableros de distribución.

Con el equilibrio de cargas, se pretende eliminar las componentes de secuencia negativa que circulan por la red, de forma de evitar las pérdidas asociadas a éstas dentro del sistema. Cabe señalar que muchas veces la aparición de componentes de secuencia negativa en alimentadores de fuerza se debe a la disposición inadecuada de los conductores monopolares dentro de las canalizaciones, por lo que bastaría con un recorrido visual de los conductores de dichas canalizaciones y una redisposición de tales conductores para equilibrar las impedancias de los alimentadores. Esto toma relevancia especialmente cuando se tiene monopolarmente un alimentador con más de un conductor por fase.

Este problema es típico de las instalaciones industriales canalizadas en bandejas o escalerillas donde, por efectos estéticos, los instaladores "peinan" los cables de forma inadecuada, ocasionando asimetrías de reactancias inductivas que a su vez causan asimetrías de corriente por dichos conductores, con calentamientos de algunos cables y el posterior riesgo de falla o incendio. Si a esto se agrega la mala práctica de llenar en exceso las escalerillas y bandejas con muchas capas de cables de fuerza, el resultado puede llegar a ser desastroso.

Si es posible, se debe preferir el uso de cables tripolares con neutro para los alimentadores. Con el aumento del calibre de conductores, reduciendo la resistencia de cada conductor se pretende minimizar los efectos de pérdidas Joule (I²R) en los alimentadores, y con ello, la pérdida de energía.

Respecto de las corrientes armónicas que circulan por cables debido a la carga no lineal dentro del sistema, se debe recordar que no basta con la suposición de que la sección del neutro debe ser la mitad de la fase, sino que se debe cuantificar la corriente armónica que circula por el neutro y dimensionar éste en base a dicho valor. Las componentes múltiples de tercer armónico no se anulan en el neutro, y se suman en él, llegando a circular importantes valores de corriente por el mismo neutro.

Con la redisposición de cargas en diferentes alimentadores se busca racionalizar el esquema de distribución interior de la planta, evitando sobrecargar innecesariamente un alimentador en vez de otro. Este ejercicio será posible solamente si la disposición física de cargas, tableros y alimentadores así lo permite.

La ubicación de condensadores en los diversos tableros de la planta traerá consigo las ventajas de minimización de circulación de corrientes reactivas por las líneas y alimentadores principales, reduciendo de esta forma las pérdidas de conducción, y mejoras en el factor de potencia de la instalación. La evaluación de las acciones propuestas debe ser tal que, para que convenga su implementación, se debe tener valores presentes de energía rescatada mayores o al menos iguales a los costos de inversión.

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Los flujos muestran kVA y factor de potencia. Las lecturas de amperímetros son directas.


Compensación de reactivos ¿concentrados o
distribuidos?

En el ejercicio de la ingeniería eléctrica industrial, resulta habitual la instalación de bancos de condensadores, ya sea para corregir el factor de potencia global de la instalación y, de esta forma, eliminar multas que pueda cobrar la empresa distribuidora local, o para mejorar los perfiles de tensión de la red interior de distribución.

Normalmente, se piensa en una compensación concentrada en barras del tablero principal, pero no siempre ello es recomendable, porque se confina una gran cantidad de reactivos en un único punto, y se podría mejorar el factor de potencia global, pero se sigue manteniendo el perfil de tensiones previo. Entonces se nos ocurre distribuir los condensadores en los tableros locales, de forma de mejorar el perfil de tensiones, mejorando localmente el factor de potencia. ¿Cuál alternativa es más deseable?

En el ejemplo de la figura se muestra una red industrial simulada, con un transformador de 500 kVA conectado a la red pública de distribución de energía, en dos modalidades. La primera muestra los reactivos compensados en la barra principal y la segunda indica una distribución de los mismos reactivos, pero en los extremos finales de cada alimentador. La reducción de pérdidas que se logra en este ejemplo es del orden de 1 kW (7 kW originales v/s 6 kW finales).

Este aporte a la reducción de pérdidas parece insignificante, pero si la demanda considerada fuese demanda media, el potencial de ahorro anual es 8.760 kWh (1 kW x 24 horas/día x 365 días/año), y en demanda máxima será de 12 kW al año. Una valorización simple redunda en un potencial de ahorro que podría llegar a $ 600.000 anuales (valores BT-3 año 2.009). Este ahorro podría justificar plenamente la redistribución de condensadores existentes, además de un mejor perfil de tensiones en la distribución.

Con este sencillo ejemplo se ha intentado demostrar que no se requiere realizar grandes inversiones en una instalación industrial para lograr abatir las pérdidas técnicas de energía y que muchas veces se logran interesantes disminuciones de las mismas.

guev3.gif (4519 bytes) Por Cristián Guevara Vicuña, Ingeniero Civil Electricista UTFSM, autor del texto “Métodos prácticos para lograr ahorros de energía eléctrica”. expertos.eficiencia@gmail.com
Enero 2010
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Comentarios acerca de este artículo
JOSE EDUADO MUÑOZ ATAR EQUIPOS ELECTRICOS (25/02/2010)
Sr. Guevara, muy interesante su articulo, lo mejor es que nuestra empresa dispone de la solucion para todos los problemas indicados por usted, nuestro equipo SAC!, invitamos a todos los visitantes de esta pagina a enviarnos sus requerimientos, analizaremos particularmente sus aplicaciones.
atte.
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