Upload
ngokhanh
View
220
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
8. Calidad de la potencia
Anibal T. De Almeida
Día 2
Temario
• Niveles de tensión • Desequilibrio de la tensión • Factor de potencia • Armónicos
ISR-Universidad de Coímbra 2
Calidad de la potencia
1. Mantener los niveles de
tensión Cuando se trabaja a menos del 95% de la tensión de diseño, es normal que los motores pierdan entre 2 y 4 puntos de eficiencia. Hacer funcionar un motor por debajo de su tensión de diseño también reduce su factor de potencia y su eficiencia
ISR-Universidad de Coímbra 3
Efecto de la variación de tensión en el rendimiento de los motores
Calidad de la potencia
ISR-Universidad de Coímbra 4
REDUCCIÓN DE LA AMPLITUD LA TENSIÓN
EFECTOS: REDUCCIÓN DE LA EFICIENCIA, CAMBIOS EN PAR-VELOCIDAD, REDUCCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DEL MOTOR SI ESTÁ FUNCIONANDO A PLENA CARGA.
TRANSITORIOS DE TENSIÓN
EFECTOS: REDUCCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DEBIDO A LAS SOBRETENSIONES Y A LAS DESCARGAS PARCIALES.
Calidad de la potencia
ISR-Universidad de Coímbra 5
Típica curva del factor de potencia en función de la
carga Fuente: IEC 60034-31
2. Mantener un factor de
potencia alto Un factor de potencia bajo reduce
la eficiencia del sistema de distribución eléctrica tanto dentro como fuera de la instalación. Un
factor de potencia bajo surge cuando se operan los motores de inducción a una carga inferior a la
plena carga.
Calidad de la potencia Sistema equilibrado
6
Desequilibrio de la tensión Definición: El desequilibrio de la tensión está dado por:
7
%𝑉𝑉 =𝑚á𝑥.𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑙𝑑 𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑙𝑑 𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 × 100
Ejemplo
L1 = 600 V L2 = 585 V L3 = 609 V
8
𝑇𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 = 600 + 585 + 609
3= 598 V
𝑀á𝑥.𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 𝑙𝑑 𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 = 598 − 585 = 13 𝑉
𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫 𝒅𝑫 𝑫𝒍 𝒕𝑫𝒕𝑫𝑫𝑑𝒕 =𝟏𝟏𝟓𝟓𝟓
× 𝟏𝟏𝟏 = 𝟐,𝟏𝟏%
Calidad de la potencia 3. Minimizar el desequilibrio de fase
Un sistema desequilibrado aumenta las pérdidas del sistema de distribución y reduce la eficiencia de los motores.
ISR-Universidad de Coímbra 9
DESEQUILIBRIO DE LA TENSIÓN(%)
DERR
ATEO
(%)
Ejercicio • Supongamos que tenemos un motor de 100 kW que
funciona al 75 % de la carga, 8000 horas al año y a un desequilibrio de tensión del 2,5 %
• Calcular los ahorros si se adoptaran medidas correctoras
10
Ejercicio
Ahorros = 100 x 0,75 x 8000 x (1/0,939 - 1/0,952 ) = = 9000 kWh
11
Calidad de la potencia 4. Mantener la calidad de la potencia El uso de potencia con formas de onda distorsionadas
degrada la eficiencia del motor.
ISR-Universidad de Coímbra 12
FACTOR DE TENSIÓN ARMÓNICO (%)
PO
TEN
CIA
DIS
PO
NIB
LE
(%)
Calidad de la potencia
ISR-Universidad de Coímbra 13
CAUSAS: Variadores de velocidad, rectificadores, controladores de tensión, cargas de impedancia variable, carga de núcleo saturado (transformadores).
EFECTOS: factor de potencia bajo; mayores pérdidas y menor vida útil de cables y líneas; aumento de la corriente de neutro; aumento de las pérdidas en la maquinaria eléctrica; aumento de las vibraciones y del ruido acústico de los motores.
La distorsión de la tensión puede cuantificarse mediante la distorsión armónica total, THD:
2
2
n
kk
RMS
VTHD
V==∑
Tipos de armónicos • Secuencia negativa - 5º, 11º, 17º... • Secuencia positiva - 7º, 13º , 19º...
En sistemas desequilibrados con conductor neutro • Triple (homopolar)-3º, 6º, 9º ...
ISR-Universidad de Coímbra 14
Calidad de la potencia 5. Seleccionar transformadores eficientes Instalación de transformadores reductores eficientes y del tamaño
adecuado. Los transformadores antiguos, subcargados o sobrecargados suelen ser ineficientes.
6. Identificar y eliminar las pérdidas del sistema de distribución Compruebe regularmente que no haya conexiones malas, ni tomas a
tierra deficientes, ni cortocircuitos a tierra. Este tipo de problemas suelen originar pérdidas de energía y peligros y reducen la fiabilidad del sistema.
7. Minimizar la resistencia del sistema de distribución En las construcciones nuevas o cuando se renueva el cableado, hay que
dimensionar adecuadamente los cables eléctricos que alimentan a los motores y están activos a casi plena carga durante muchas horas. Esta práctica minimiza las pérdidas de las líneas y las caídas de tensión.
ISR-Universidad de Coímbra 15
Costos de la calidad de la potencia Costos directos
• Daños en el equipo
• Pérdidas en la producción y en la materias primas
• Costos salariales durante los periodos no productivos
• Costos de nueva puesta en funcionamiento
Costos indirectos • Incapacidad para cumplir con los plazos
• Pérdida de encargos futuros
Problemas no materiales • Inconvenientes que no pueden expresarse en dinero, como no poder
escuchar la radio o mirar televisión
16
Costos de la calidad de la potencia
17
• Business Week (1991) – 26 mil millones de USD al año en los Estados Unidos
• EPRI (1994) – 400 mil millones de USD al año en los Estados Unidos
• Departamento de Energía de los Estados Unidos (1995) – 150 mil millones de USD al año para Estados Unidos.
• Fortune Magazine (1998) - Cerca de 10 mil millones de USD al año en los Estados Unidos
• E Source (2001) - Entre 6.000 y 80.000 USD anuales por instalación para industrias de procesos continuos, servicios financieros y procesamiento de alimentos en los Estados Unidos.
• European Copper Institute (2001) – 10 mil millones de EUR al año en la UE en la industria y el comercio.
Costos de la calidad de la potencia
18
Mínimo Máximo Industrial Fabricación de automóviles 5 7,5 Goma y plásticos 3 4,5 Textiles 2 4 Papel 1,5 2,5 Impresión (prensa) 1 2 Petroquímica 3 5 Fabricación de metales 2 4 Vidrio 4 6 Minería 2 4 Procesamiento de alimentos 3 5 Farmacéutica 5 50 Electrónica 8 12 Fabricación de semiconductores 20 60 Servicios Comunicación, procesamiento de la información 2 3
Hospitales, bancos, servicios públicos 0,5 1 Restaurantes, bares, hoteles 0,1 0,5 Tiendas comerciales 1 10
Costo de la interrupción momentánea (1 minuto)
en $/demanda de kW
Fuente: Electrotek Concepts
19
Costos de la calidad de la potencia
Costos de las interrupciones con respecto a la duración
20
Gracias