Presentación Jornada CYDESA

Claves para reducir los costes energéticos y controlar la calidad de la energía eléctrica

Jornadas Técnicas

Compensación de la energía reactiva y filtrado de armónicos

Instrumentos para la medida eléctrica y electrónica

Jornadas Técnicas Madrid 23.05.2012

CYDESA

Fundada en 1976, CYDESA es la empresa decana en España en la

compensación de la energía reactiva y el

filtrado de armónicos

Mayor fabricante del mundo de

componentes pasivos

CHAUVIN ARNOUX

Fundada en 1893

119 años especializados en el diseño y fabricación de instrumentos para la medida eléctrica y electrónica.

Inventores entre otros de:

1895 Óhmímetro de magneto

1927 Controlador Universal, precursor del multímetro

1934 Pinza transformadora, primera pinza amperimétrica

1959 Lanzamiento de Miniascope, el primer osciloscopio portátil. Cabía en un porta-documentos

7 Marcas

+ 5.000 referencias

6 Centros de investigación

7 Sedes industriales

10 Filiales

CHAUVIN ARNOUX IBÉRICA, S.A (1988)

CHAUVIN ARNOUX Group

Quiero reducir mis costes energéticos, pero no sé por donde empezar...

La factura eléctrica se ha incrementado notablemente, ¿qué puedo hacer?...

Aprecio sobrecalentamiento en algunos componentes de mi instalación (motores, conductores, etc...), y me gustaría solucionarlo

Saltan las protecciones de forma intempestiva y no encuentro una explicación

Las máquinas y los sistemas de mi planta se cuelgan sin motivo aparente, incluso en circuitos protegidos por UPS y grupos de apoyo

¿Qué oportunidades de negocio nos ofrece la eficiencia energética?

Quiero reducir mis costes energéticos, pero no sé por donde empezar...

La factura eléctrica se ha incrementado notablemente, ¿qué puedo hacer?...

Aprecio sobrecalentamiento en algunos componentes de mi instalación (motores, conductores, etc...), y me gustaría solucionarlo

Saltan las protecciones de forma intempestiva y no encuentro una explicación

Las máquinas y los sistemas de mi planta se cuelgan sin motivo aparente, incluso en circuitos protegidos por UPS y grupos de apoyo

¿Qué oportunidades de negocio nos ofrece la eficiencia energética?

¿Alguna de estas situaciones le resulta familiar?

Ingreso medio y coste medio de acceso (€/MWhconsumido) Evolución del déficit de actividades reguladas y del déficit por peajes de acceso (M€).

Entorno energético delsistema eléctrico en España

Fuente: Informe sobre el Sector Energético Español – CNE Comisión Nacional de Energía (07.03.2012)

Evolución de los ingresos y costes medios (€/MWh consumido) de las actividades reguladas de electricidad, si no se incrementan los peajes de acceso ni se aplican medidas sobre los costes de actividades reguladas. Evolución del déficit de actividades reguladas (M€). Escenario base de ingresos y costes 2012-2020 con financiación del desajuste. Precios corrientes.



Evolución de las anualidades para la financiación del déficit de liquidaciones y de la deuda viva del sistema si no se incrementan los peajes de acceso y no se aplican medidas en los costes deactividades reguladas. Escenario base de ingresos y costes 2012-2020 con financiación del desajuste (M€).



CHAUVIN ARNOUXLas Mediciones

Gestión de la demanda

Compensación de reactiva

Ineficiencia armónica

Instrumentos de medida

Gestión de la demanda: La lectura del maxímetro y las curvas de carga

Contratar la potencia adecuada a los consumos reales de nuestra instalación

Evitar las penalizaciones por superar la potencia contratada

Compensación dereactiva

El cos φ nace del desfase entre la fundamental de la Tensión y la fundamental de la Corriente. En el caso de señales no distorsionadas se cumple que PF (factor de potencia) es:

Potencia activa

²² QPS

SPPF = cos φ

Potencia aparente

P = U x I x cos φ

Compensación dereactiva

Para mejorar el PF y limitar las pérdidas debidas a Q2 y a D2

¿con qué herramientas contamos?

Instalación de baterías de condensadores

Reducción de la tasa de armónicos

Compensación de reactiva: Qc = P (tan - tan')

S2

S1

P

Q2

Qcap

Q1


CARGAS LINEALES, lo habitual en el pasado...

La mayoría de las cargas utilizadas en el pasado en una red eléctrica eran

las llamadas cargas LINEALES, estas cargas consumen una corriente cuya forma es

idéntica a la tensión, es decir, casi senoidal como sucedía con las lámparas de

incandescendia.


CARGAS DISTORSIONANTES, la realidad de hoy en día…

Los receptores presentes en la red distorsionan las señaleseléctricas en corriente y tensión

Las señales reales difieren de la hipótesis senoidal de partida

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Tensióndistorsionada

Corrienteabsorbida

Regulador por tren de impulsos


Descomposición armónica de una señal distorsionada

Una señal distorsionada es una suma

de componentes senoidales, de amplitud,

desfase y frecuencias múltiplos de la

frecuencia fundamental

Señaldistorsionada

Ineficiencia armónicaEjemplos de espectros armónicos

Ineficiencia armónicaEjemplos de espectros armónicos

Rectificador trifásico de diodos con filtrado

- Variadores de velocidad de motores asíncronos. - Sistema de Alimentación Interrumpida (SAI)

Regulación monofásica (pilotada por ángulo de fase)

- Regulación de potencia de pequeños hornos con resistencias, - Dimmer para lámparas halógenas.

Rectificador trifásico a tiristores

- Variación de velocidad de motores de corriente contínua y de motores síncronos, - Galvanización.

Motor asíncrono

- Máquinas herramienta, - Electrodomésticos, - Ascensores.

Tipos de carga Elementos asociados

Corriente absorbida Espectro armónico característico

Ineficiencia armónicaProblemática

Corrientedistorsionada

Tensionesarmónicas

Tensión de red no senoidal, que es común a todos los demásreceptores de la red y afecta a su buen funcionamiento.

Impedancias de circuitos

La presencia de cargasdistorsionantes

Efectos perjudiciales de los armónicos

Empeoramiento del factor de potencia

Reducción de la potencia disponible para los motores

Sobrecargas y pérdidas en los conductores, transformadores y motores, debido al efecto Joule y al efecto pelicular

Disparos intempestivos de las protecciones

Aumento del ruido en motores

Necesidad de sobredimensionar ciertos componentes de la red: conductores de fases y neutro, baterías de condensadores

En alternadores y SAIs, por su alta impedáncia, se produceimportante presencia de polución armónica en tensión

Interferencias en señales electrónicas de mando y automatismos

Reducción de la vida mecánica y eléctrica de los motores

Reducción de la vida de los transformadores

Envejecimiento acelerado delaislamiento en dieléctricos

Inmediatos Medio y largo plazo

Calentamiento en conductores y equipos eléctricos

Al transportar las corrientes armónicas, por efecto Joule, se produce un calentamiento en conductores que debe sumarse al producido por la corriente fundamental. Sin embargo, estos armónicos, aportan potencia activa, sino que sólo probocan pérdidasy empeoramiento del factor de potencia de la instalación.

Los armónicos son señales de alta frecuencia que

debido al efecto pelicular (Skin), disminuyen la

sección efectiva de los conductores

Además los condensadores son muy sensibles

a la circulación de corrientes armónicas ya que su

impedancia decrece en proporción al orden de los

armónicos presentes en una señal distorsionada

Factores de cresta elevados

Los armónicos son causa frecuente de los

disparos intempestivos de las protecciones, en

particular en aquellas instalaciones con un amplio

parque de material informático

Lo que ocurre realmente es que la sección

magnética de las protecciones es disparada al

superarse su umbral de disparo debido a las

puntas de corriente de pico que son comunes en

señales distorsionadas con factores de cresta

importantes

CorrienteAbsorbida Tensión

Aplicada

Calentamiento del conductor de Neutro

Las corrientes armónicas de orden 3 y sus

múltiplos son síncronas al paso por cero de

cada fase

En la práctica su contribución a partir de

cada fase, se suma en el neutro, lo que

produce la circulación de altas corrientes y

sobrecalentamiento de este conductor

Ineutro = 3 x Iarmónicas (ord.3)

SecundarioDe la fuente

Receptor

Sobre la importancia de Medir…

La medición es el punto de partida, los instrumentos de medida son las herramientas que permiten obtener los datos necesarios para analizar correctamente las instalaciones y los procesos industriales. “Todo lo que se hace se puede medir, sólo si

se mide se puede controlar, sólo si se controla se puede dirigir y sólo si se dirige, se puede mejorar”

Dr. Pedro Mendoza A.(Médico-Cirujano)

Mantenimiento Preventivo

óProblema

ActuarSupervisar

Medir Analizar

Más vale medir y “remedir” , que cortar y arrepentir

Síntoma

Exploración

Diagnóstico

Tratamiento

Revisiones

Una primera valoración de la instalación

Nuevas pinzas: F200 (600A)F400 (1.000A) F600 (2.000A)

CAT IV 1000V

11 modelos, para cualquier aplicación.

TrueInRush

Medida Relativa y Diferencial

AC, DC, AC+DC, TRMS

Tensiones: 1000VAC/DC con autodetecciónAC/DC

Gran pantalla de 10.000 cuentas

Max TRMS 100ms, Peak 1ms

Valores de potencia, THD y Armónicos

Resistencia, continuidad, frecuencia, temperatura.

IP54, resistencia a caídas de hasta 2 m y 3 añosde garantía

Potencia, PF y armónicos

Las pinzas F205, F405, F407, F605 y F607 realizan la

medición de potencias (activas, reactivas y aparentes), de

PF y del THD: La medida de la Distorsión Armónica Total

puede mostrar la necesidad de sobredimensionar la

instalación o de implementar soluciones de filtrado. El THD

es medido, según los dos métodos definidos en la

normativa IEC 61000-4-7:

THDf: Distorsión Armónica total en relación con la

fundamental

THDr: Distorsión Armónica total en relación con el

Verdadero Valor Eficaz de la señal

Las pinzas F407 y F607 realizan además el análisis de

cada armónico hasta el orden 25 en pantalla de 3 líneas

Un análisis en profundidadcon Qualistar+

Registro trifásico (4U/4I)

Almacena datos durante todos

los regímenes de trabajo

Obtiene los datos necesarios

para solucionar los problemas

Ergonómico, intuitivo

y de fácil manejo

Gran pantalla a color, fácil lectura

Teclas de función directa

Menús de ayuda

Diseñado para trabajar en

todas las condiciones:

Carcasa robusta antichoque

Batería de gran autonomía

Maleta estanca opcional

IntuitivoTeclas función directa

Transitorios e InRush

Tendencia

Armónicos

Alarmas Potencias

Forma de onda

Toda la información disponible en pantalla

Indicación delmodo de trabajo

Valoresinstantáneos en

el cursor

Funciones de tecla directa de acceso a otras

mediciones

Fecha/Hora,estado de la

batería

Curvas y medidas

disponibles

Selector de Curvas

mostradas

Forma de onda

Muestra las formas de onda de tensión y corriente: Proporcionando una aproximación a la deformaciónde la señal

Comparación entre las amplitudes y visualizacióndel desfase entre las fundamentales de cada fase, yentre corrientes y tensiones

Hoja resumen en formato texto de los valoresmínino, máximo y promedio medidos

Verificación del conexionado correcto de las fasesgracias a representación vectorial de fresnel

Cálculo del desfase entre fases y del valor absoluto

Modo potencias / energías

Visualización de las potencias y de sus factores (factor de potencia, coseno y tangente de phi)

Capacidad de integrar la potencia para hacerel recuento de energía

Distinción entre energías consumidas y energías generadas directamente a través de un icono

Modo armónicos

Representación en gráfico de barras de las tasasarmónicas de tensión, corriente y potencias, orden pororden, hasta 50o

Indicación del THD en %, de los valores RMS y deldesfase de cada armónico.

Las barras que representan armónicos tienen signo. Desde la visión de un receptor, los armónicospositivos son recibidos y los armónicos negativos son generados (icono dedicado)

El modo experto permite distingir los armónicos que inducen una secuencia negativa, homopolar (sumanen el neutro) o positiva. Así es posible analizar la influencia de los armónicos en el calentamiento delneutro o en máquinas rotativas

Diagnóstico y análisis completo y simultáneo

Memorización

Monitorización

Modo registro

Representación en curvas o gráficos de barras de las diversas magnitudes registradas, de los valoresmín. y máx. en función del tiempo

Verificación de la estabilidad de la tensión de red

Monitorización de todas les magnitudes segúntranscurre el tiempo

Cálculo de las energías consumidas y aportadas a la red

Duración (p.ejemplo): todas las magnitudes a segundo durante casi un mes

Modo alarmas

Logbook de las últimas 10.000 alarmas registradas a partir de los umbrales programados en la configuración

Registro de cortes en la red desde un semi-ciclohasta varias horas

Identificación del rebasamiento en el consumocontratado de energía

Detección de variaciones de la tensión de red

Modo transitorios

Representación de las formas de ondacapturadas a consecuencia de un transitorio

A 50Hz, es posible capturar transitorios inferioresa 80µs

Visualización de variaciones rápidas (cortes, …).

Modo corriente InserciónINRUSH

Análisis de los arranques motor: registro de la curvadurante más de un minuto@50Hz, con duraciónarranque y valores instantáneos

Representación de la curva en modo envolvente(PEAK) y en modo valor eficaz (RMS) de cadasemiciclo

Capacidad para hacer múltiples zooms hastavisualizar cada ciclo

Configuración

Una pantalla de configuración sencilla e intuitiva, sin sub-menús desplegables, que permite ajustar el equipo en función de cadanecesidad

Copias de pantalla

La tecla permite puntualmente guardar pantalla del analizador para su recuperación y consulta posterior

El elemento guardado contiene un archivo BMP con la copia de la imagen, pero también todos los datos que el instrumento midió en ese instante

Un C.A. 8335 es capaz de guardar hasta 50 pantallazos.

Sensores de corriente

Elección de los sensores de corriente en función de las necesidades del usuario

Varios tipos de sensor de corriente adecuados a los diversosrangos de medición (incluido DC)

Reconocimiento automático del sensor

Posibilidad de utilizar sensores distintos en cada canal

Análisis de los resultados

El compañero perfecto para el C.A 8335.

Descarga y almacenamiento en el PC de los registros.

Visualización gráfica de las curvas y tendencias.

Generación automática de informes de medida personalizados.

Asistencia para la preparación de una campaña de medidas.

Los condensadores CYDESA. ESTAprop® PhMKP

La maniobra de los condensadores de potencia

Las baterías CYDESA y su instalación.

- Características de las baterías de condensadores

- Tensión y potencia en los condensadores:

¿400V/440V?.

La instalación Stand-by. Reguladores Masing®

Las tarifas eléctricas respecto a la energía reactiva

Los armónicos de potencia y las baterías de

condensadores

CYDESALa Solución

Condensadores CYDESA

Diseñados y producidos

según las normas: VDE 0560, parte 46 + 47 (Alemana),

EN 60831, parte 1 + 2 (Europea)

IEC 60831, parte 1 + 2 (Internacional)

Para aplicaciones tan exigentes

como filtros de armónicos en

parques eólicos


La esperanza de vida de los condensadores CYDESA,

*En función de la temperatura de trabajo

150.000 * horas

Espe

ranz

a de v

ida (

h)

Temperatura (ºC)

En servicio


En servicio

CERTIFICADOProtección por desconectador

de sobrepresión interna

Desconectado

BobinaGas producido por

la perforación

Sobrepresión

Contactores de CYDESA para lamaniobra de condensadores

R R

Precontactos abiertos

Contactor Carcasa

Bobina

R R

Precontactos Bloque de Precontactos

Resistencias

Contactos principales

Contactores de CYDESA para lamaniobra de condensadores

Conexión sin resistenciashasta 250 x In

Conexión con resistencias

> 200.000 maniobras

El siguiente oscilograma muestra el incremento de la corriente cuando se conectan 12.5 kvar / 400V (In = 18A) con y sinresistencias de pre-inserción.

CONTACTOR ESTÁTICO Masing® M400

Conexión instantánea, ideal para fluctuaciones de

carga rápidas y continuas: grúas, soldaduras…

Silencioso, ausencia total de ruido tanto en la

conexión como conectado

Detección de hueco de tensión, conexión suave:

sólo se conecta cuando se da la misma tensión en el

condensador y en la fase, sin picos.

Formato contactor que facilita su mantenimiento

y sustitución

I + D + ICYDESA

Baterías de CondensadoresCYDESA

CYDESA, decana en España en el campo de la compensación de la energía reactiva

Diseño y ensayos 100% por CYDESA

Dimensiones reducidas Sencilla instalación

- Acometida, espacio para el cableado

- Programación del regulador Masing ®

posibilidad de hacerlo mediante software

- Asesoramiento pre y post venta

Producto 100% europeo Flexibilidad en fabricar según las necesidades del cliente Pérdidas < 1,2W / kvar

580 mm

1.98

0 m

m


TensionesAsignadas, Nominalesde los condensadores (Ur y Qr)

PotenciaReactivaÚtil a la tensión de red(Ue y Qe)

r

2

r

ee Q

UUQ

¿Qué potencia reactiva necesito?


Instalación estándar

Equipos necesarios para una compensación estándar

Stand-byun avance tecnológico


Instalación Stand-by

La batería incluye fijo para el transformador




Instalación estándar Vs. Sistema

Stand-by

Ventajas del sistema Stand-by

®



Ahorro económico en la batería

Ahorro en la mano de obra del instalador

Ahorro en protecciones

Mejor protección en la instalación

Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos

¿Quién paga reactiva?Pagan reactiva, las tarifas:2.1 A y 2.1 DHA (10 kW < P ≤ 15kW) en B.T.3.0 A en B.T.3.1 A en A.T.

No pagan reactiva, las tarifas:2.0 A y 2.0 DHA de P ≤ 10kW en B.T.

¿Qué se paga de reactiva?TR = k · (E.reactiva - 0,33 · E.activa)


¿Cuánto ha aumentado el recargo “k” por reactiva?

Orden IET 3586/2011de 28 de Diciembre de 2011.


* Valores utilizados para el cálculo de la batería de condensadores


fPQActivaactivaarctg cosRe

Factor “f” 0,75, tabla en la página 58 de la LP2011.Para una instalación con cosφ de 0,8 si queremos llegar a

1, necesitamos el 75% de la potencia activa en reactiva.

Cálculo Manual de la batería


Cálculo automático de la batería Plataforma de cálculo gratuita en www.cydesa.com


Filtro activo

%T

C

SQ

%T

CONV

SS

¿Cuándo compensarcon filtros?Nueva herramienta de cálculo


Filtro activo

Máquina asíncrona con convertidor de tensión

Los valores consigna deben sergenerados por el control del filtro activo en tiempo real

Fuente de corriente

Valoresconsigna

Presentación de casosPresentación de casos

El recinto Ferial de IFEMA acoge cerca de 80 certámenes especializados, lo que convierte a Feria de Madrid en uno de los escenarios de mayor eficaciaen España para generar negocio.

1 millón de m2 de superficie

200.000 m2 de exposición en 12 pavellones, y

3 centros de convenciones

30.000 empresas participantes

3 millones de visitantes

1 Business Centre, club de prensa , casi un centenar

de salas de reuniones y 14.000 plazas de aparcamiento.

~20.000kvar instaladas BT y MT Traje a medida Solución con contactores con resistencias de preinserción Benedict®

Presentación de casos

CYDESA ha sido la responsable de la implementacióndel sistema de compensación de reactiva para los sistemas HVAC del nuevo edificio corporativo

TORRE TELEFÓNICA DIAGONAL 00 en Barcelona

El edificio de acero y cristal es obra del arquitecto Enric Massip y fue inaugurado el 12.01.2011

110 metros de altura en forma rombo/diamante 34.000 m2 de superficie 24 plantas más dos de sótano 1.200 personas trabajan en el edificio que alberga el centro de I+D referente mundial en investigación multimedia e internet Premio Leaf Awards al mejor edificio Comercial Corporativo

Comprobación del estado de la instalación

Datos obtenidos para validarla solución instalada

Datos claves para determinar la solución Potencias

cos φ

THD

UTHD 2 %

Medición con la batería desconectada

Verificación de la medición sin la batería

Verificación tras la puesta en marcha

Retorno de la inversión

1 año, para la amortización de una instalación de las características

reseñadas en un caso como en el de la Torre Diagonal Telefónica 00

4.000 €

Retorno de la inversión

Automoción Industrial Telecomunicaciones

Entidades financierasAlimentación

CYDESA: Referencias por sectores

Públicas

CHAUVIN ARNOUX Referencias por sectores

Energía Industria

CertificaciónInfraestructurasInstalaciones / O&M

Muchas gracias por su atención

Jornadas Técnicas Madrid 23.05.2012