Universidad Tcnica Nacional, Sede Pacfico

Instalaciones Elctricas

Por:Juan Jos Solrzano Chan

Cdigo: IEA-314

Grupo: 01

Grupo del lunes 6:00pm a 10:00pm

Proyecto Final de investigacin:Calidad de Energa

Profesor: Ing. Carlos Ruiz R.

Presentado: Lunes 5 de agosto del 2013

Universidad Tcnica Nacional Sede Puntarenas Carrera: Ingeniera ElctricaCurso: Instalaciones Elctricas Proyecto: Calidad de Energa Estudiante: Juan Jos Solrzano Calidad de EnergaPgina 4

Tabla de contenidoObjetivo General4Objetivos especficos4Calidad de Energa5En qu consiste?5Por qu es importante?5Consideraciones sobre la distribucin de la energa elctrica7Los niveles de voltaje y configuraciones7Conexin a Tierra8Perturbaciones en el sistema elctrico8Impulso8Armnicas10Notching11Ruido11Conclusin13Recomendaciones14Anexos15Bibliografa16

IntroduccinLa calidad de energa se define como cualquier problema de potencia que se manifieste como una variacin en la tensin, corriente o frecuencia y cuyo resultado sean fallas o una mala operacin de los equipos del usuario.En los ltimos aos, se han introducido gran cantidad de equipos electrnicos en los sistemas elctricos. Debido a que estos equipos funcionan con diferentes niveles de voltajes, corriente y frecuencia, por lo que es importante estudiar la importancia de la calidad de energa, el cual es un factor indispensable para el buen funcionamiento de equipos y mantener una alta confiabilidad en los sistemas de potencias.

Objetivo GeneralRealizar una investigacin sobre el tema de Calidad de Energa Elctrica

Objetivos especficos Definicin de Calidad de Energa, la importancia de esta misma y su consistencia. Conocer sobre la distribucin de la energa y para que funciona la conexin a tierra. Investigar las perturbaciones que generalmente ocurren en el sistema elctrico. Recomendaciones para evitar prdidas econmicas y materiales.

Calidad de EnergaEl concepto de calidad:Es la satisfaccin del consumidor respecto al producto que compra.La calidad de energa elctrica desde el punto de vista terico:Es la energa que se suministra con tensiones equilibradas, senoidales, con amplitud y frecuencia constante.Calidad de energa elctrica desde el punto de vista prctico:Energa elctrica de buena calidad es aquella que garantice el buen funcionamiento continuo, seguro y adecuado de los equipos elctricos y procesos asociados, sin afectar el medio ambiente y el bienestar de las personasEn qu consiste?La calidad de suministro elctrico consiste en la combinacin de las variaciones en la tensin, corriente y frecuencia del sistema elctrico que afectan adversamente al equipo elctrico y electrnico. Esta debe asegurar la continuidad y la confiabilidad de operacin de la tecnologa al servicio de su empresa.

Por qu es importante?El crecimiento en la fabricacin y en la utilizacin de dispositivos electrnicos sensibles en las industrias, as como el aumento de cargas no lineales en las mismas, ha trado consigo una serie de nuevos retos tanto para las empresas proveedoras de servicios elctricos como para los consumidores de la energa elctrica.Estos retos, traen una serie de problemas que afectan el funcionamiento del equipo elctrico instalado en el cliente final de una empresa elctrica, se resume en un solo trmino: La Calidad de Energa. Este tema ha tomado gran relevancia en el campo de la ingeniera elctrica, debido a la evaluacin de los sistemas elctricos y su calidad de energa resulta importante tanto por factores tcnicos como econmicos, en los cuales se pueden mencionar: Aumento en la vida til de los equipos. Funcionamiento eficiente de los mismos. Se reduce el riesgo de demandas. Menor riesgo de fallas, mejor estado de operacin.Con una buena calidad de energa el consumidor ya sea en una residencia, comercio o industria y los niveles de potencia, hblese de tensin, corriente o frecuencia estarn dentro de los valores adecuados para el buen funcionamiento de los equipos.Qu es un problema de Calidad de Energa?Podemos decir que existe un problema de calidad de la energa elctrica cuando ocurre cualquier desviacin de la tensin, la corriente o la frecuencia que provoque la mala operacin de los equipos y deteriore la economa o el bienestar de los usuarios, e igual cuando ocurre una interrupcin en el flujo de la energa elctrica.

Cmo afecta la calidad de energa la operacin del equipo elctrico?La calidad de energa, es el grado en el cual la utilizacin y el suministro de potencia elctrica afectan la operacin del equipo elctrico. Otra forma para describir la calidad de energa es en trminos de voltaje. Cualquier desviacin de la magnitud o frecuencia de la onda senoidal de voltaje puede ser considerada como un disturbio en la calidad de energa.Cuando se usan estas definiciones, es importante no pasar por alto los siguientes factores: Rango de aceptacin en el diseo de equipos elctricos sensibles y compatibles con el sistema. Seleccin, instalacin y conexin a tierra de equipos elctricos. La mejor medicin de la calidad de energa es la capacidad del equipo elctrico para operar de una manera satisfactoria, dndole su propio cuidado y mantenimiento. La carga deber ser seleccionada y adaptada para ser compatible con el sistema elctrico. Los factores que ms contribuyen a los problemas asociados con la calidad de energa son los siguientes:

Cargas sensibles. Complejidad de equipos e instalaciones. Equipos que provocan disturbios.

Consideraciones sobre la distribucin de la energa elctricaComo se sabe, la potencia elctrica se genera en varias centrales distantes entre s y el de centros de consumo, elctricamente y geogrficamente se enva hacia los centros de consumo en alta tensin a travs del sistema de transmisin, de donde se toma del sistema de transmisin y se enva por medio del sistema de subtransmisin hacia las redes de distribucin donde se distribuye localmente.El voltaje del sistema local de distribucin se reduce a un nivel apropiado y se conecta a la acometida del usuario.Los niveles de voltaje y configuraciones La energa suministrada al usuario puede ser monofsica o trifsica. La energa monofsica se suministra usualmente para usuarios residenciales, de oficina y comercios pequeos. El nivel de voltaje tpico para la alimentacin monofsica es de 127/220 V La alimentacin trifsica se proporcin generalmente a usuarios comerciales, agrcolas e industriales de consumos mayores. Los niveles de voltaje para alimentaciones trifsicas para usuarios comerciales e industriales en baja tensin son de 220, 440 y 480 V, medidos de fase a fase.La distribucin de la energa elctrica al usuario La alimentacin elctrica llega al usuario a travs de la acometida y pasa a travs del medidor al centro de carga (tambin conocido como caja de fusibles, tablero de interruptores.) En sistemas de distribucin grandes, estos centros de carga pueden alimentar a su vez a otros centros de carga. Se utiliza un transformador si se requiere un voltaje diferente o aislarse del resto del sistema de distribucin. El transformador crea efectivamente un nuevo sistema de alimentacin y un nuevo punto de conexin a tierra neutro.

Conexin a TierraLa conexin a tierra es uno de los aspectos ms importantes en un sistema de distribucin de energa elctrica, pero tambin de los que menos importancia se les da.

La conexin a tierra se ha establecido de una manera eficiente y sirve para los siguientes propsitos: Proteger la vida de las personas de un shock elctrico y a la propiedad de daos. Limitar el voltaje de un circuito cuando es expuesto a voltajes ms altos de los que fue diseado. Facilita la operacin de aparatos y sistemas elctricos.

Perturbaciones en el sistema elctricoUna fuente de suministro de energa perfecta sera aquella que estuviese siempre disponible, dentro de las tolerancias de tensin y frecuencia exigibles y que presente un perfil de onda perfectamente senoidal libre de perturbaciones. Las perturbaciones en el sistema son variaciones generalmente temporales en la tensin del sistema, pueden causar mala operacin o fallas del equipo o sistema.A continuacin se mencionan tipos de perturbaciones en el sistema elctrico

1. Transitorios (cambios repentinos en las condiciones de la red)Impulso Es un cambio repentino de potencia a una frecuencia distinta de la fundamental, es unidireccional en su polaridad (+ -). La causa ms comn son las descargas atmosfricas. Estas involucran altas frecuencias que son amortiguadas por la componente resistiva del circuito por lo que no son conducidas a largas distancias de la fuente. Pueden excitar la resonancia de los circuitos y producir transitorios.

Grfica 1.1 Transitorios Impulsivos

Fuente: Tomado de la Norma IEEE Estndar 1159 de 1995Oscilatorios Son transitorios cuyo valor instantneo de voltaje cambia rpidamente de polaridad. Son ocasionados por maniobras de equipos, como maniobras de lneas, bancos de capacitores. Cada uno de ellos tiene un rango de tiempo y de frecuencia caracterstica.Tabla 1.2CategoraMagnitudDuracin Tpica

Baja frecuencia5 KHz0,3 - 50Ms

Media frecuencia5-500 KHz20 seg.

Alta frecuencia0-5-5 KHz5 seg.

Fuente: El ABC de la calidad de energa elctricaEnrique Harper

Grfica 1.3 Transitorios Oscilatorios

Fuente: Tomado de la Norma IEEE Estndar 1159 de 1995Interrupciones de servicio Son los decrementos de voltajes de alimentacin por un periodo de tiempo que excede a 1 minuto. Regularmente son fallas de naturaleza permanente, que es necesario la intervencin manual para su restauracin.

2. Distorsin de la forma de OndaArmnicas Son una distorsin o deformacin recurrente de la forma de onda Puede ser causada por varios dispositivos sobre todo electrnicos, excitadores de frecuencia variable, fuentes de poder no-lineal. Sntomas de presencia de distorsin armnica incluyen sobrecalentamiento, y problemas operacionales con los equipos alimentados.

Grfica 2.1 Representacin grfica de una distorsin armnica en un sistema.

Notching Es un disturbio peridico del voltaje causado por la operacin normal de aparatos de electrnica de potencia cuando se realiza la conmutacin de una fase a otra. Este fenmeno es causado frecuentemente por conmutadores electrnicos que no funcionan correctamente como es el caso del UPS e incluso estabilizadores de voltaje.Grfica 2.2 Representacin grfica del efecto notching en un sistema.

Ruido Son seales elctricas en un ancho de banda menor a 200 kHz superpuestas a la seal fundamental de corriente o voltaje del sistema. Causado por perturbaciones en la alimentacin comercial o por equipos tales como soldadoras elctricas, cajas de conmutacin, inversores, drives y transmisores. Un ruido frecuente o de altos niveles puede causar malfuncionamiento en los equipos alimentados.

Grafica 2.3 Representacin grfica del efecto de ruido en un sistema.

3. Fluctuaciones de Tensin o VoltajeSignifica una disminucin momentnea en la magnitud del voltaje rms, con duracin que va desde 10ms (0.6 ciclos) hasta 2.5s (150 ciclos), causado por una falla remota en algn lugar del sistema de potencia.Las condiciones de alto o bajo voltaje pueden representarse en circuitos durante la desconexin de cargas de gran tamao o durante periodos de sobrecargas.4. Variaciones en la FrecuenciaLa frecuencia de un sistema est definida por la relacin entre la carga y la capacidad disponible de generacin, si este balance cambia se presentan pequeos cambios en la frecuencia.La duracin y magnitud de los cambios dependen de las caractersticas de la carga y de la respuesta del sistema ante dichos cambios.

ConclusinEn la actualidad para nadie es un secreto que el servicio de energa elctrica es un negocio, la calidad de la energa elctrica es una responsabilidad de las empresas que prestan este servicio, sin embargo los consumidores forman parte del uso de esta energa por lo tanto son un factor incidente de contaminacin a la red, lo que resulta una responsabilidad importante a observar la clase de servicio que solicite mediante un contrato en dicha empresa.La calidad de energa resulta ser un factor importante ahora que la sociedad se ve consumida en la tecnologa y todo artefacto elctrico y electrnico funciona con cierto rango de energa, esto conlleva a la no observacin de los indicadores requeridos de energa implica el crecimiento de averas, perdidas y daos econmicos.

Recomendaciones

Durante una suspensin del servicio de energa elctrica, desconectar equipo elctrico que considere que puede daarse al momento de la restauracin, evitando as prdidas materiales y econmicas. Acatar indicaciones que ofrece la compaa que nos brinda el servicio elctrico ya que son para nuestro bienestar. Ser comprensivo cuando realizan alguna suspensin debidamente informada con anticipacin, ya que estn trabajando para mejorar el servicio elctrico. Hacer uso de este servicio de manera correcta y responsable.

AnexosIEEE: The Institute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos).

RMS: Raz Media Cuadrtica.UPS: Uninterruptible Power Supplies (Fuentes de potencia ininterrumpida).CA: Corriente Alterna.Acometida: Es la instalacin elctrica que va del terminal de derivacin hasta el interruptor principal de la instalacin elctrica. Es el medio por el cual se suministra la energa elctrica a la instalacin del usuario.

BibliografaLibros:1. Gilberto Enrique Harper, (2006). El ABC de la calidad de energa elctrica. Mxico D.F.2. Dugan, R; McGranaghan, M; Santoso, S; Beaty, W. Electrical Power Systems Quality, 2 Edicin, McGraw Hill, Estados Unidos de America, 1996.

Pginas Web:Los grficos correspondientes a los disturbios en el sistema elctrico de distorsin de la forma de onda, notching y ruido fueron obtenidos de la siguiente pgina:http://www.fuzzycontrolsac.com/articulos/articulo1.htm