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Juan Aguedo, Jefe
de Actividad Baja Tensión de
Schneider Electric.
Calidad de Energía
Interruptores Analizadores de Red Reduciendo las paradas y los costos

En edificios y sitios de producción, las fallas eléctricas cuestan dinero. La mala calidad de la energía eléctrica puede ser responsable de la parada de la instalación, de fallas en la aplicación eléctrica, de la inactividad en las computadoras y en consecuencia, de la pérdida de datos.

Identifique, diagnostique y evite los costos de la mala calidad de suministro eléctrico

La unidad de control de los nuevos interruptores analizadores de redes, permite el análisis fino de la calidad de la energía mediante un gran número de medidas, tales como las componentes espectrales del voltaje y corriente hasta el orden 31, voltaje, corriente THD, etc. Para el análisis se dispone de alarmas programables y detección de perturbaciones en la red. El grabado de la falla o captura de la forma de onda, habilita a la unidad de control del interruptor analizador, a "capturar" y almacenar las formas de onda del voltaje y corriente, mediante técnicas de muestreo digital similar al usado por osciloscopios. Las formas de onda se pueden mostrar y analizar mediante un software de supervisión, dedicado al análisis eléctrico.


¿Qué debemos entender por mala calidad de suministro eléctrico?

Los armónicos es el término más usado para referirse a los problemas de calidad de la corriente. Su presencia significa que la forma de onda del voltaje o corriente está distorsionada, es decir, no es perfectamente sinusoidal. Una onda periódica, de cualquier forma, es la suma de una fundamental con el mismo período, más múltiplos o armónicos de esa fundamental.

Por lo tanto, una sinusoidal perfecta no contendrá armónicos, mientras que una onda distorsionada contendrá un gran número de ellos. El voltaje y la corriente de sistemas que operan en AC, idealmente deberían ser perfectamente sinusoidales.

Las instalaciones modernas tienden a generar más armónicos debido al uso de electrónica de potencia para adaptar las necesidades de energía de la carga. Los equipos como las lámparas de descarga, máquinas de soldadura por arco, variadores de frecuencia, computadores y virtualmente todos los equipos que contienen alimentación de electrónica de potencia, generan tales perturbaciones.

Las corrientes armónicas pueden:

Causar disparo de circuit-breakers y variadores de frecuencia.
Generar calentamiento en transformadores y conductores.
Causar mal funcionamiento en relés de protección.
Proveer mediciones e indicaciones erradas.

Los armónicos se expanden al resto de la red por la vía de la impedancia del circuito. Debido a la incorporación de más y más componentes electrónicos. En el presente, los armónicos son una genuina fuente de problemas.

Esos problemas son de proporciones más grandes cuando las inductancias y capacitancias de la instalación forman un circuito resonante, de frecuencia igual a uno de los armónicos. En ese caso la amplitud más alta de corrientes y voltajes circulan anormalmente, y pueden surgir serios inconvenientes.

La captura de la forma de onda permite identificar y corregir estos problemas de armónicos.


Interruptores Analizadores:Una solución permanente

Los problemas de calidad pueden ser resueltos por el chequeo regular de la forma de onda real de la instalación, obteniendo así información básica del comportamiento del sistema. Esos chequeos regulares revelan tendencias, e identifican las causas de las perturbaciones. La captura de la forma de onda a través de los interruptores analiza-dores, en combinación con un software de supervisión, ayuda a la revisión y simplificación del chequeo regular y el grabado de los resultados. Los interruptores analiza-dores, integrados en la instalación, capturan la forma de onda de un evento, sin necesidad de conectar otro equipo portátil. El resultado es, además del ahorro de tiempo, la eliminación de los problemas causados por la fijación de TCs en la instalación, las conexiones temporales y los corredores obstruidos por esos eventuales equipos.


Tome las huellas de su sistema eléctrico

Tal como las huellas establecen la identificación de las personas, la forma de onda hace posible la identificación del sistema eléctrico. Gracias a la información recolectada por la captura de la forma de onda, un técnico puede identificar el nivel de armónicos, su dirección y la amplitud del flujo de armónicos. Así podra analizar y solucionar las fallas en la instalación.


Análisis de Fourier: Espectro armónico

Para obtener el espectro armónico, es necesario grabar los eventos seleccionados por el operador, tanto automática como manualmente. Por lo general, estos eventos corresponden a las formas de onda fase-neutro de las corrientes y los voltajes: Un interruptor analizador debe ser capaz de proveer datos útiles y confiables, por lo tanto:

Para análisis armónico, la grabación se hará sobre 4 ciclos con medición dinámica de entre 0 y 1.5 ln en corriente, y 0 y 690 V en voltaje. La representación de la forma de onda debe tener al menos 64 puntos por ciclo.

Para ver voltajes y corrientes, el grabado se hará sobre 4 ciclos con medición dinámica de entre 0 y 1.5 ln en corriente, y entre 0 y 690 V en voltaje.

Para la captura de fallas, el grabado se hará con medición dinámica de entre 0 y 20 ln en corriente, y 0 y 690 V en voltaje. A 50 Hz, la representación debe usar 18 puntos por ciclo sobre 11 ciclos.


El análisis se realizará hasta el armónico 31. Una vez enterado, los datos se transmiten vía módulo de comunicación al software de supervisión instalado en un PC.

La calidad de la forma de onda podrá verse también en la pantalla del PC.


Análisis e Interpretación

La herramienta de ayuda para la función de interpretación es un software de análisis eléctrico. Los valores comúnmente analizados son:

Amplitud RMS de la fundamental.
Valor total (true) RMS.
Amplitud RMS de varios armónicos (RMS-H) hasta el orden 31.
Total Harmonic Distortion (THD) en voltaje y corriente.

Con la captura de la forma de onda se podrá obtener un análisis más detallado. Al presentar la información de la captura en formato de hoja de calculo, por ejemplo, el software puede analizar el espectro completo de las formas de onda de todos los voltajes y corrientes. También permite el cálculo de la amplitud armónica y el contenido de las corrientes que fluyen por el neutro, junto con la distorsión armónica total y otros parámetros. Además, es posible analizar el efecto de los armónicos en muchos otros equipamientos, tales como transformadores.

Esta herramienta de captura de forma de onda provee de información a los técnicos, para permitirles optimizar la performance de la instalación eléctrica.


Los integradores le pueden ayudar

Ciertos problemas de calidad de la energía son a veces muy complejos o muy extensos para que los técnicos los analicen y los resuelvan solos. Debe existir la experiencia para analizar tales fenómenos en detalle. Los integradores de servicios, compuesto por ingenieros expertos, se especializan en estos estudios de redes.

La captura de la forma de onda permite un acceso fácil a este know-how.

Vía software, las formas de onda capturadas se guardan en floppies, las cuales se envían a los especialistas para un análisis detallado.


Captura de forma de onda: ¡comience a ahorrar ahora!

Cada día las compañías pierden dinero debido a problemas de calidad de energía. Misteriosamente los PCs fallan o la producción para, debido a disparos de circuit-breaker, o por el deterioro de motores y transformadores.

Estas fallas y paradas tan costosas no pueden ser controladas hasta que se identifiquen las causas que las producen. La mala calidad de energía, una de las causas más comunes, es muy difícil de detectar sin el análisis de las formas de ondas reales. La captura de la forma de onda es la forma ideal de identificar los problemas de la calidad eléctrica, no sólo permitiendo un análisis profundo, sino habilitando la toma regular de muestras, y el grabado de datos y tendencias. Esta cualidad es crucial cuando el fin es descubrir los problemas recurrentes, o descubrir los desperfectos de un equipo en específico. La captura de la forma de onda puede resaltar los problemas de calidad de energía, cuyo origen se apoya en la planta, o es atribuible a la empresa de suministro eléctrico.

Todas las plantas que han experimentado fallas eléctricas misteriosas, en PCs o en la instalación, deberían revisar la calidad de su electricidad. Las plantas equipadas con PCs, equipos electrónicos o drivers de motores, deben prepararse para encontrarse con el efecto de la creación de armónicos.

Al frente de sus instalaciones, la captura de la forma de los interruptores analizadores le ayuda a identificar las causas de las fallas, y le permite reducir los costos incurridos por la mala calidad de energía.

Octubre 2003
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Comentarios acerca de este artículo
Jaime Jerez Sepulveda Cartagena Hnos. Ltda (28/05/2009)
Si consideramos que el artículo es del 2003, son las primeras señales de preocupación por el tema, es importante dar más ímpetu a la calidad de energía ya que no sólo es un problema, si no que existe una normativa complementaria al respecto "NORMA TÉCNICA INDICES DE CONTAMINACIÓN POR INYECCIÓN DE ARMÓNICAS DE TENSIÓN Y CORRIENTE Artículo 250° del D. S. 327/97)"
El problema es quién contamina, se ha hablado de legislar al respecto y obligar a las empresas contaminantes a instalar filtros de armónicos ú otro dispositivo que realice esa función y evitar así contaminar las redes de distribución. Por otra parte, esta normativa complementaria indica:
4.2 La precisión total de la medición deberá considerar equipos o instrumentos de registro y transductores de medida de modo de asegurar una precisión menor o igual a 1 %.
4.3 Para la cuantificación de las componentes armónicas individuales tanto de tensión como de corriente, incluyendo hasta las de orden 50 para cada una de las fases, la información se compactará a 10 minutos, a partir de los valores compactados a 3 segundos.
4.4 A partir de las tensiones fase-fase o fase-neutro, según corresponda, se deberá proceder a determinar la magnitud y fase de cada una de las componentes armónicas de tensión, para cada una de las fases del sistema eléctrico, incluyendo hasta la componente armónica de orden 50 (2500 Hz). A partir de estas magnitudes se deberá proceder a evaluar el índice de Distorsión Total Armónica de Tensión (THD-V) para cada una de las fases.
4.5 A partir de los registros de corriente en cada una de las fases del sistema eléctrico, se deberá proceder a determinar la magnitud y fase de cada una de las componentes armónicas de corriente, para cada una de las fases del sistema eléctrico, incluyendo hasta la componente armónica de orden 50 (2500 Hz). A partir de estas magnitudes se deberá proceder a evaluar el índice de Distorsión Total Armónica de Corriente (THD-I) para cada una de las fases.
4.6 Al terminar el período de medición, se deberá proceder a determinar en cada uno de los nudos de medición y para cada una de las fases del sistema eléctrico, el valor estadístico percentil 95 % para cada una de las magnitudes de las componentes armónicas individuales tanto de tensión como de corriente. Estos valores estadísticos (percentil 95 %) se deberán comparar con los respectivos valores límites establecidos en esta norma técnica."
Además se debe considerar que la norma complementaria "
NORMA TÉCNICA PROCEDIMIENTO DE MEDICIONES Y REGISTROS PARA DETERMINAR LA CALIDAD DE SUMINISTRO
(Artículo 241° del D. S. 327/97)"
indica en su punto 6. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR MEDICIONES Y REGISTROS DE CALIDAD DE SUMINISTRO, en el artículo 6.8 que: "La ejecución de las mediciones y registros para determinar Calidad de Suministro definidas en el Programa de Mediciones elaborado por la Superintendencia, para cualquiera de las variables eléctricas de interés, en cada uno de los puntos (o nudos), se realizará durante un período de medición mínimo de 7 días consecutivos, comprendidos entre el 1 de marzo y el 31 de diciembre del correspondiente año."
Puntos importantes que se deben considerar al momento de decidir el alcance del estudio que se va a realizar.
Felicitaciones a los creativos de esta página y a quienes crean y publican artículos relacionados con temas similares.
jaime gonzalez viloria Fertilizantes colombianos S.A (10/04/2008)
Hablar de mala calidad de energia en nuetro pais es algo desconocido para muchos empresarios, los cuales al no conocer las perturbaciones que tienen en la red ocsionada por los armonicos principalmente , hace que el empresario tenga gastos de mas. Espor esto que es necesario que estos articulos se den a conocer , ya que para detectar la mala calidad de la energia se necesita equipos especiales y aun ingenieria especializada.
Dario Thorrens Gomez Fertilizantes colombianos S.A (10/04/2008)
Es un articulo interesante y puntual que caracteriza la realidad de lo que incide en que la calidad de la energia se deteriore y las implicaciones que tiene sobre los sistemas electricos de potencia.

Los analizadores de redes han ido evolucionando significativamente, sin embargo seria importante definir hasta que grado de armonicos seria suficiente un equipo de estas caracteristicas, ya que como en el caso nuestro particular poseemos un analizador de red circutor que captura armonicos hasta el grado 22 y que consideramos suficiente para este tipo de mediciones. De ahi la importancia de definir cual seria el analizador de red ideal para estos casos en otras palabras hasta que orden de armonicos seria importante tener en cuenta en un analisis de calidad de energia.
Por lo demas felicito al autor por este boletin tecnico.
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