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Maximización del rendimiento
de variadores de frecuencia y UPS

Los variadores de frecuencia y las UPS experimentan problemas de calidad eléctrica provenientes del suministro, produciendo también corrientes armónicas que se reflejan en el sistema de distribución.

Si instala un variador (VFD) o un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) o si ya los ha instalado, debería supervisar determinados parámetros de calidad eléctrica para maximizar el rendimiento de su equipo. Sin embargo, para determinar qué variables debe medir y cuándo hacerlo, se debe comenzar por conocer bien los problemas de calidad eléctrica relacionados al equipo, ya que consume corriente de la energía eléctrica suministrada con pulsos cortos.

Lo mejor es supervisar la calidad eléctrica antes de la instalación para verificar que la energía suministrada al equipo cumplirá con las especificaciones del fabricante. Reúna información específica para proporcionárselas y así estos podrán analizar los armónicos y diseñar filtros para limitar la cantidad de corrientes armónicas reflejadas en el sistema de distribución. Por último, supervise la calidad eléctrica durante el funcionamiento del sistema, para asegurarse de que el equipo no supere las limitaciones de distorsión armónica en el sistema de distribución. Asimismo, emplee los datos obtenidos durante la supervisión para asegurarse de que la capacidad de potencia es adecuada.

Antes de instalar un equipo, mida los parámetros de la calidad eléctrica en la alimentación o circuito derivado que alimentará a ambos. Compare sus datos con las especificaciones del fabricante para asegurarse de que estén dentro del mismo rango (recuerde guardar cualquier información registrada para establecer datos de referencia para un uso posterior).


Utilizando un analizador de calidad de energía

Para garantizar que el sistema cumple las especificaciones del fabricante, utilice un analizador de calidad eléctrica o un registrador para supervisar y registrar la información. El registro de información durante un período mostrará lo que se puede esperar en todo un ciclo de la planta. Luego, puede descargar estos datos en un PC para su análisis. Sin embargo, si usa un analizador/registrador combinado, también puede comprobar de inmediato la corriente de entrada mientras se lleva a cabo el registro.

Observe que el factor de potencia de desplazamiento (FPD) cumpla las especificaciones. El FPD es el factor de potencia para la frecuencia fundamental, mientras que el FP incluye los armónicos. Además, y aunque tal vez no sea necesario, es una buena idea examinar la corriente de entrada para saber si hay alguna distorsión armónica en el sistema procedente de otras fuentes. En varios casos, es posible que se tenga que decidir aislar el variador o la UPS en su propia fuente de alimentación para disminuir las perturbaciones entrantes. Una vez que se complete el registro, verifique que las caídas no excedan las especificaciones del fabricante, determinando su magnitud y duración.

Asimismo, tenga en cuenta las situaciones exclusivas de su equipo. Asegúrese de conocer las limitaciones de su equipo y consulte las especificaciones del fabricante.


En funcionamiento

Cuando el VDF o UPS están en funcionamiento, estos plantean otros problemas de calidad de energía que los ingenieros y técnicos deben entender, saber cómo controlar y estar preparados para corregir: los efectos de los armónicos generados por el variador de frecuencia o UPS y la distorsión armónica total (THD) resultante en el sistema de distribución. Por esto, se debe supervisar la distorsión armónica durante la puesta en marcha del variador de frecuencia y la UPS, y corregir si se exceden los límites.

Una vez instalados los filtros de armónicos y con los sistemas operando, monitoree y registre la distorsión armónica generada por el variador o la UPS. Debido a que las recomendaciones de la norma IEEE se basan en el punto de acoplamiento común (PCC, por su sigla en inglés), ajuste y supervise este punto del sistema. Normalmente, este PCC es el punto donde la alimentación de la carga del VDF o la UPS deja un bus con tensión por una fuente de alimentación.

Por ejemplo, para medir los efectos de los armónicos generados por el variador de velocidad o la UPS puede recurrir a un gráfico de armónicos, el que muestra la magnitud de cada corriente armónica respecto a la frecuencia fundamental de 60 Hz. Según el tipo de accionamiento o circuito rectificador del variador de velocidad o UPS, los técnicos deberían esperar obtener magnitudes mayores a determinadas frecuencias armónicas. Por ejemplo:

Se puede esperar que un variador de 6 pulsos genere armónicos mayores a las frecuencias armónicas 5ª, 7ª, 11ª, 13ª, etc.

Se puede esperar que un variador de 18 pulsos genere armónicos mayores a las frecuencias armónicas 17ª, 19ª, 35ª, 37ª, etc.

Se puede esperar que una fuente de alimentación conmutada genere armónicos mayores a las frecuencias armónicas 3ª, 5ª, 7ª, 9ª, etc.


Otras consideraciones

En todos los casos, debe notar una disminución en la magnitud de los armónicos a medida que aumenta su orden, pero tenga cuidado de cualquier magnitud anómala en cualquier frecuencia armónica, ya que esto podría ser un indicio de armónicos del variador o de la UPS que crean una situación de resonancia con condensadores para corrección del factor de potencia en el sistema. Se deben tomar acciones correctoras para evitar esta peligrosa situación. Después de observar el gráfico de armónicos para apreciar las frecuencias armónicas proyectadas y asegurarse de que no hay anomalías, use su analizador para visualizar la distorsión armónica total de la tensión (esta no debe superar el 5%). Si esto llega a ocurrir, determine la mejor solución para que la THD vuelva a los límites aceptables; esto podría implicar filtros de armónicos, transformadores de aislamiento o cargas móviles en otros circuitos de alimentación o derivados.

Tenga en cuenta que el monitoreo, especialmente en el PCC, es un concepto general y a largo plazo, pero no se conforme con establecer las condiciones de instalación: regrese periódicamente para realizar una supervisión, amplíe su visión para apreciar todo el sistema, y evalúe su demanda total máxima. Esta cambiará significativamente a largo plazo y, a medida que se introduzcan nuevos dispositivos y cargas, es posible que estos afecten a lo que alguna vez fue una fuente limpia para su VDF o UPS.

El objetivo final, al momento de instalar, hacer funcionar y mantener variadores y UPS, es suministrar una energía adecuada, limpia y fiable al equipo cuando está en funcionamiento y minimizar las distorsiones armónicas reflejadas en el sistema de distribución. Utilice los analizadores de calidad eléctrica para supervisar y registrar los principales parámetros de calidad eléctrica de la energía antes de la instalación, durante la puesta en marcha y durante el funcionamiento normal. Los técnicos e ingenieros, que trabajan en conjunto con los fabricantes, pueden utilizar los datos obtenidos de la calidad eléctrica para cumplir la meta final: maximizar el rendimiento del variador de velocidad y la UPS.


Artículo gentileza de Intronica. / www.intronica.com
Septiembre 2018
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