Calidad de la Energía Eléctrica

Variaciones de VoltajeImpacto en Equipo Sensible

Monitoreo

Rumv Julio 2001.

Variaciones de Voltaje

Las variaciones de voltaje son clasificadas en dos grandes rubros:

Variaciones de corta duración, y Variaciones de larga duración

Esta clasificación permite estudiar sus efectos sobre la calidad de la energía eléctrica.

Variaciones de corta duración

Este tipo de variaciones de voltaje se encuentran clasificadas en:

InstantáneasMomentáneas, yTemporales

Se encuentran en un rango de duración de ½ ciclo hasta 1 minuto.

Variaciones Instantáneas

De 0.5 a 30 ciclos, son de dos tipos:

Depresiones (Sags), con magnitud de 0.1 a 0.9 p.u.

Picos (Swells), con magnitud de 1.1. a 1.8 p.u.

Variaciones Momentáneas

De 30 ciclos a 3 seg., son de tres tipos:

Interrupciones, con magnitud <0.1 p.u. Pueden ser desde 0.5 ciclos.

Depresiones (Sags), con magnitud de 0.1 a 0.9 p.u.

Picos (Swells), con magnitud de 1.1. a 1.4 p.u.

Variaciones Temporales

De 3 seg. a 1 minuto, son de tres tipos:

Interrupciones, con magnitud <0.1 p.u. Pueden ser desde 0.5 ciclos.

Depresiones (Sags), con magnitud de 0.1 a 0.9 p.u.

Picos (Swells), con magnitud de 1.1. a 1.2 p.u.

Variaciones de corta duración

Provocadas por:

Tormentas Eléctricas Switcheos de grandes cargas Descargas Eléctricas Recierres en interruptores Ciclos de carga. Maniobras automatizadas,

entre otros.

Variaciones de larga duración

Este tipo de variaciones de voltaje se encuentran clasificadas en:

Interrupciones sostenidas (0 p.u.)Bajo voltaje (0.8 a 0.9 p.u.), ySobre voltaje (1.1 a 1.2 p.u.)

Se encuentran en un rango > a 1 minuto.

Variaciones de larga duración

Provocadas por:Mala regulación de transformadores.Equipos conectados para regulación.Conexión y desconexión de equipo

eléctrico.Falla de banco de capacitores.Arranque de motores.Entre otros.

Variaciones de Voltaje

Las depresiones de voltaje (sags), es una reducción momentanea en el valor eficaz del voltaje, también se conocen como DIPS.

Los picos de voltaje (swells), es un incremento momentaneo en el valor eficaz del voltaje.

Variaciones de Voltaje

Figura 1. Depresiones y Picos de voltaje.

Variaciones de Voltaje

Figura 2. Depresiones y Elevaciones de voltaje.

Equipo Sensible: El impacto

Hace algunos años, cuando las cargas eran principalmente motores de inducción, que son resistentes a las variaciones de voltaje, todos los equipos de control eran electromecánicos, no se prestaba atención al impacto de la calidad de la energía sobre los equipos eléctricos.

Equipo Sensible: El impacto

Con el avance tecnológico, sobre todo en la automatización y control de procesos de producción, los equipos eléctricos han dado paso a la electrónica de potencia y a la microelectrónica, equipos cuyo principio de funcionamiento se basa en el control de voltaje.

Estos nuevos dispositivos han disminuido su requerimiento en los niveles de tensión y aumentado su capacidad de realizar trabajo.

Equipo Sensible: El impacto

Los equipos como: Controladores de proceso Controladores lógicos programables Variadores de velocidad Robots Réles numéricos Contactores avanzados, entre otros.Son cada vez más sensibles a las variaciones

de voltaje, lo cual es el principal efecto que se presenta en el problema de la calidad de la energía eléctrica.

Equipo Sensible: El impacto

Equipo más común en la actualidad es el equipo de computo, utilizado en prácticamente en todas las tareas del hogar, el comercio y la industria.

Tanta es la falta de calidad en la energía suministrada, que los usuarios protegen sus equipos con dispositivos de respaldo, que les garantice la calidad y continuidad del suministro de energía eléctrica.

Equipo Sensible: El impacto

Dispositivos como los reguladores o estabilizadores de voltaje, UPS, supresores de onda y de picos, son ampliamente comercializados como mejoradores de la calidad de la energía eléctrica.

No obstante, estos mismos dispositivos son los causantes de otros males, tales como las armónicas.

Equipo Sensible: El impacto

Figura 3. Equipos para mejorar la calidad de la energía.

Equipo Sensible: Límites

Otro resultado del impacto sobre los equipos sensibles es la normalización de límites de daño para los equipos.

Tal es el caso de la curva de la CBEMA (Computer Business Equipment Manufactures Asociations), la cual describe los límites máximos permisibles de voltaje que los equipos sensibles pueden resistir sin daño.

Equipo Sensible: LímitesEl ITIC (Information Technology Industry

Council) Consejo de Informacón de la Industria de la Tecnología

Más bien conocido como la Asociación de Constructores de Equipo de Computo y Negocios o la CBEMA, por sus siglas en ingles (Computer & Business Equipment Manufacturer Association)

Describen aplicaciones para voltajes nóminales de 120 Volts, obtenidos de sistemas de 120,208Y/120V y 120/240/V a 60Hz.

Equipo Sensible: LímitesEscencialmente, la CBEMA define el

umbral con que los equipos de sensibles pueden ser diseñados.

El principio es la protección de equipo eléctrico y electrónico conectado a la línea de CA, para resistir impulsos de corta duración <200 microsegundos de voltaje transitorio; si ese voltaje no execede el nivel de 5 x Erms x 1.414 volts.

Equipo Sensible: Límites

La publicación FIPS (Federal Information Processing Standards) incluye un perfil de la curva CBEMA que es considerado para el diseño objetivo por los diseñadores de hardware para computación.

Este perfil muestra la relación entre voltaje agrupados, voltaje del sistema y duración de eventos.

Equipo Sensible: Límites

Figura 4. Curva ITIC (CBEMA)

Monitoreo enfocado a la Calidad de la Energía Eléctrica

El monitoreo, es necesario para caracterizar los fenómenos electromagnéticos en un lugar específico de un circuito eléctrico.

Entre otras cosas, permite “ver” el flujo interno de las variable en el sistema eléctrico.

Cuál es el objetivo de monitorear?

• Diagnosticar incompatibilidades entre la fuente y la carga.

• Evaluar el ambiente eléctrico en un circuito en particular.

• Adquirir una base para estudios posteriores.

• Determinar el grado de utilización de la energía que se consume.

• Conocer la calidad de la energía suministrada

Objetivo del monitoreo• El objetivo determinará:

– Equipo a emplear– Método de obtener los datos– Los límites de medición– Técnica de análisis de datos– Consideraciones a tomar para un

análisis posterior.

Objetivo del monitoreo

Los estudios pueden enfocarse a:• Solucionar problemas de disparo

de equipos.• Determinar eventos que estan

fuera de límites.• Evaluar los parámetros de

operación y determinar el nivel de calidad de la energía.

Beneficios del monitoreo

• Determinar si los fenómenos eléctricos están afectando los procesos y determinar el impacto económico

• Crear una base de datos de tolerancias y la sensibilidad de los equipos.

Beneficios del monitoreo

Proporcionar información para:• Desarrollar especificaciones y guías

para futuras mejoras de los equipos