Técnicas de medición de corrientes elevadas

La generación, distribución o consumo de energía eléctrica requiere las más variadas tareas de medida que tienen que ser exactamente supervisadas.

Actualmente existen soluciones que benefician a muchas áreas de un proceso. Una planta puede controlarse de una forma programada en puntos de medición definidos para obtener la información deseada, por ejemplo el estatus de corriente de un nodo de red, hábitos de consumo y posibles cuellos de botella en el suministro, variables extremas o la calidad del sistema de suministro eléctrico.

La información obtenida proporciona una contribución sustancial a la optimización del consumo de energía y el incremento de la seguridad operacional, mediante la detección de problemas de red tempranos. Esto hace que la gestión operacional sea más eficiente, y permite la distribución de los costes de energía de acuerdo con el principio causativo y evita costosas averías en planta. Para realizar estas operaciones se utilizan convertidores unifuncionales y multifuncionales.

Revisamos en este artículo los sistemas de instrumentación disponibles para realizar estas mediciones. Revisamos los equipos ofertados por el fabricante suizo Camille Bauer.

CONVERTIDORES DE MEDIDA UNIFUNCIONALES

• Convertidor de medida de corriente. Los convertidores de medida para corriente alterna convierten una corriente alterna sinusoidal en una señal CC proporcional. Estos equipos determinan la carga variable de líneas y equipos y el grado de utilización mediante comparación con la corriente nominal. Típicamente se conectan a través de transformadores de corriente, aunque también pueden utilizarse para la medición directa.

• Convertidor de medida de tensión alterna. Se utilizan para convertir una tensión alterna sinusoidal en una señal DC proporcional. Permiten detectar el nivel de tensión en cada momento, la carga de los equipos mediante comparación con la tensión asignada. La señal de salida utilizable para la lectura, el registro, el control y la regulación. Pueden conectarse a través de transformadores de tensión y también en medición directa. También existen convertidores de medida para diferencia de tensión alterna que miden la diferencia de tensión alterna de 2 redes con aislamiento galvánico.

• Amplificadores de aislamiento de alta tensión para magnitudes de DC. Disponibles hasta en 3,6 kV DC se utilizan para medir la derivación y la tensión en potenciales elevados.

• Convertidores de medición de potencia. Se utilizan para convertir la potencia activa o reactiva en una señal DC proporcional. Entre las ventajas para el cliente están la determinación de la evolución temporal del consumo de potencia, se evitan situaciones de baja carga y sobrecarga, regulan la carga, vigilan las máquinas rotatorias, controlan el bloqueo, etc.

• Convertidor de medida para potencia activa o reactiva: Miden la potencia activa o reactiva de una corriente alterna monofásica o de una corriente trifásica. Entre las ventajas de esta aplicación destacamos que controlan el consumo de potencia en el proceso de distribución de energía y la técnica de procesos.

• Convertidor de medida para potencia de corriente pulsatoria: Se utilizan para registrar los componentes de potencia de una corriente pulsatoria (corriente con proporción de CC y CA). Entre sus ventajas mencionamos la medición del valor eficaz hasta un factor de amplitud 2, posibilidad de adaptar in situ el valor final del rango de medida y también utilizable para redes de 400 Hz.

• Convertidor de medida para frecuencia: Se utilizan para convertir la frecuencia de una red en una señal DC proporcional. Sus ventajas son la determinación de la evolución y estabilidad de la frecuencia fundamental de la red eléctrica. La frecuencia es una importante magnitud de referencia de las redes eléctricas o los sistemas de distribución de energía. Las variaciones en la frecuencia de la red se producen sobre todo cuando ésta está sobrecargada o posee una carga baja y deben detectarse rápidamente para poder adoptar a tiempo las contramedidas oportunas. Las oscilaciones de la frecuencia influyen sobreproporcionalmente en la productividad de las máquinas conectadas. Sin embargo, esto también puede utilizarse, por ejemplo, en el caso de los convertidores de frecuencia en la técnica de propulsión, para mejorar el comportamiento en el arranque y con respecto a la velocidad de giro, funcionando la frecuencia como magnitud de control.

• Convertidor de medida para diferencia de frecuencia: Se utilizan para registrar la diferencia de frecuencia de dos redes que deben sincronizarse. Pueden determinar la diferencia de frecuencia como variable de control para la sincronización. La igualdad de tensión, de fase y de frecuencia es el requisito fundamental para que sea posible conectar en paralelo generadores en una barra colectora. La diferencia de frecuencia se halla midiendo a la vez las tensiones de la barra colectora y del generador que vaya a conectarse. El medidor también es apto para tensiones distorsionadas con una onda fundamental dominante. En la salida se origina una señal de corriente continua proporcional a la diferencia de frecuencia medida.

• Convertidor de medida para ángulo de fase o factor de potencia: Registra el ángulo de fase o el factor de potencia entre la corriente y la tensión de una red monofásica o de una red trifásica de carga simétrica. Entre las ventajas para el cliente mencionamos el control de la demanda de potencia reactiva en el proceso de distribución de energía y la técnica de procesos. El dispositivo sirve para registrar las pérdidas originadas por reactancias o consumidores no lineales. A lo largo de un día, éstas pueden presentar en parte fuertes variaciones, lo que dificulta la compensación estática de la potencia reactiva dado que no es admisible una sobrecompensación.

MEDIDORES MULTIFUNCIONALES

Los convertidores de medida convencionales para magnitudes de corriente elevadas son una buena herramienta auxiliar para registrar determinadas magnitudes eléctricas en el proceso de distribución de energía, la automatización o la técnica de procesos y para procesarlas según las necesidades. No obstante, si deben registrarse varias magnitudes, la solución más eficaz y económica son los dispositivos multifuncionales basados en microcontroladores.

MEDIDORES MULTIFUNCIONALES

Los convertidores de medida convencionales para magnitudes de corrientes elevadas son una buena herramienta auxiliar para registrar determinadas magnitudes eléctricas en el proceso de distribución de energía, la automatización o la técnica de procesos y para procesarlas según las necesidades. No obstante, si deben registrarse varias magnitudes, la solución más eficaz y económica son los dispositivos multifuncionales basados en microcontroladores:

Bibliografía: Camille Bauer. Técnica de medida de corrientes elevadas.