Cómo evaluar la calidad de nuestro suministro eléctrico (II)

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SOLUCIONES

Es importante apreciar que no hay una solución simple a los problemas de calidad de energía. Para cada tipo de problemas, hay un rango de posibles soluciones que pueden adoptarse para resolver problemas de calidad de energía.  En el mundo real es probable que coexistan varios problemas, y las soluciones adoptadas deben ser compatibles entre sí y con las cargas que comprenden la instalación. Los diseñadores deben buscar la combinación de soluciones para los problemas experimentados y los que se espera surjan en el futuro en el contexto de la instalación.

Es importante comprender que la carga eléctrica no es estática. Las diferencias en ciclos de equipos y variaciones en los modelos de trabajo contribuyen a un modelo de carga cambiante. Un gran edificio de oficinas, por ejemplo, puede tener cientos de mutaciones por año por el espectro de corrientes armónicas agregadas cambiantes.

El coste de los problemas de calidad de potencia, en términos de rendimiento perdido y perturbaciones varía ampliamente dependiendo del tipo de industria. Sin embargo, el coste de las medidas de mitigación frecuentemente cae dentro de los criterios de inversión típicos para negocios e industria con un payback de 2 – 3 años.

UPS (Suministro de energía ininterrumpida)

Muy pocos sitios incorporando cantidades significativas de IT o equipos de control de procesos no tienen ningún tipo de UPS. Esto puede tener un rango de una o más unidades de potencia protegiendo computadores de servidores individuales conectadas a una gran unidad central de hasta 1 MVA o así. La estrategia de utilización de UPS debe cuidarse porque la energía almacenada incurre en pérdidas extra sustanciales en su producción. Es caro y debe usarse selectivamente. El uso más frugal es utilizar la energía del UPS para mantener los computadores del servidor, equipos de control de proceso y equipos de seguridad lo bastante tiempo como para permitir un apagado y/o evacuación. Esto deja a todos los computadores del cliente y planta auxiliar sin energía. En el otro extremo del espectro, las UPS pueden ser dimensionadas para soportar virtualmente toda la operación para el tiempo requerido para poner on-line la fuente de alimentación auxiliar. En la mayoría de las situaciones, la situación óptima quedará entre estos dos extremos.

Generador de apoyo

Debido al retraso del arranque, el generador es la segunda línea de defensa contra los cortes de energía. Este dispositivo es capaz de proporcionar energía a una gran porción de cargas durante un periodo de tiempo largo.

Medición de RMS verdadero

El verdadero valor del RMS (raíz media cuadrática) puede ser significativamente más alto que los valores incorrectos obtenidos con medidores de lectura promedio.

Reducción de potencia del transformador

La práctica de reducción de potencia del transformador para cargas armónicas está bien documentada IEC 61378-1 ‘Transformers for industrial applications”. Debe notarse que el calor adicional generado por la polución de armónicos puede llevar a un decrecimiento espectacular en la vida útil. El uso de un transformador de capacidad K, especialmente diseñado para manejar cargas con armónicos, será preferido frente a un transformador con reducción de pequeña porque el transformador de capacidad K está diseñado para asumir las pérdidas de corrientes parásitas.

Reducción de potencia (derating) del motor

El desequilibrio de voltaje y los voltajes armónicos dan como consecuencia pérdidas adicionales en los motores eléctricos, por lo que los motores no pueden cargarse completamente a su potencia nominal.

Los motores de alta eficiencia no solamente ahorran energía y en consecuencia dinero, sino que son también más robustos contra algunos de los problemas mencionados anteriormente. Usando mejores materiales, funcionan más fríos y por ello son más convenientes para manejar el calor extra generado en las corrientes de entrada durante el arranque o ante caídas de voltaje.

Circuito dedicado

Las cargas que son sensibles a la polución de armónicos serán servidas por un circuito dedicado. Las cargas pesadas tendrán sus propios circuitos, para no afectar a otras cargas durante el arranque.

Múltiples cables para cargas con armónicos

Aparte del calor adicional generado por las corrientes del neutro, la sección de cable efectiva se reduce debido al efecto piel, que juega un papel desde el séptimo armónico. El uso de cables de diámetros más grandes es apenas una solución, ya que la corriente continuará desplazándose hacia la periferia del conductor. Por ello, se usarían múltiples cables, apropiadamente dispuestos para mantener el equilibrio.

Recableado completo de la instalación

Una medida bastante drástica, pero frecuentemente adoptada, ya que las viejas instalaciones no se han diseñado para arreglárselas con las cargas modernas.

Zonificación de cargas eléctricas

Diferentes tipos de cargas tienen diferentes requerimientos en términos de compatibilidad electromagnética, continuidad del suministro de energía y seguridad. De

Malla de tierra

Requerida para proporcionar una trayectoria de baja impedancia a tierra sobre un amplio rango de frecuencias. Un sistema de malla de tierra necesita ser adoptado en cada planta, con conexiones verticales múltiples.

Filtros pasivos

Se trata de una solución popular, que puede aplicarse a cargas individuales o centralmente. Cuando se filtra tan cerca del punto de generación de los armónicos, uno puede estar seguro que el filtrado es efectivo durante muchas mutaciones que típicamente ocurren durante las muchas mutaciones que ocurren en los edificios de oficinas. La desventaja es que se proporciona más capacidad de filtrado que la actualmente requerida y los filtros pequeños individuales son más caros que los centralizados. Un beneficio es que las corrientes de armónicos están limitadas a una pequeña área de la instalación.

Por otra parte, una aproximación centralizada permite la combinación de filtros pasivos con equipo de corrección del factor de potencia. El diseño conjunto de estas funciones permite que se den pasos para evitar resonancia en frecuencias de armónicos. Usualmente, la corrección del factor de potencia combinado y el equipo de filtrado está centralizado, permitiendo economía de escala debida a diversidad, reducción en la cantidad de control requerido y capacidad para corregir a un nivel más alto si riesgo de motores de auto-excitación.

Acondicionadores activos

Una solución práctica mejor, pero supone un mayor coste. Sin embargo, son extremadamente flexibles y adaptables y especialmente útiles cuanto tratan con una cultura armónica cambiante. Deben ser usadas selectivamente.

Recableado TN-S

Los sistemas TN-C, con el conductor PEN, han llegado a ser la excepción, aunque en algunos países son la norma. Desde el punto de vista de la compatibilidad electromagnética, los sistemas TN-S son superiores.

Sobredimensionado del neutro

La mayoría de los códigos requieren neutro dimensionado a sección completa, excepto donde pueda demostrarse que un conductor más pequeño será suficiente. Donde los armónicos están presentes en neutros correctamente dimensionados, se requiere en algunos códigos que vayan apropiadamente protegidos contra sobrecorriente.

Bibliografía: Power Quality Self-assessment Guide 1.2. Copper Development Association

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