Descargar - CIME Tamaulipas

Report
5TO CONGRESO NACIONAL
DE NORMALIZACION DE
INSTALACIONES
ELECTRICAS
Normatividad
Normas – Estándares – Recomendaciones
Nacionales:
NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (Utilización).
NOM-022-STPS-2008, Electricidad Estática en los Centros de Trabajo.
NMX-J-549-ANCE-2005, Sistema de Protección vs. Tormentas Eléctricas
Especificaciones, Materiales y Métodos de Medición.
Internacionales:
NFPA 780, Standard for the Installation of Lightning Protection Systems.
EIA/TIA 607, Grounding and Bonding Requirements for
Telecommunications.
EIA/TIA 942, Telecomunication Infrastructure Standard for Data Centers.
IEEE 142, Grounding of Industrial and Comercial Power Systems.
IEEE 1100, Powering and Grounding Electronic Equipment.
NOM es Obligatoria, NMX es Voluntaria
Problemática
Vivimos en un mundo cada día más inmerso en la tecnología, donde
computadoras, equipos de comunicaciones, donde el avance en
el mundo de la tecnología hace que busquemos menores
tamaños, mayores capacidades, mejor desempeño y nuevos
materiales, lo que nos da como resultado que los equipos se hagan
más susceptibles a las perturbaciones de la energía que los
alimenta.
Pensando en esta tecnología y el proteger tanto a estos equipos
como a sus usuarios, TOTAL GROUND desarrolla soluciones de
calidad de energía, ofreciendo sistemas y soluciones integrales.
Productos
Somos Fabricantes de las siguientes marcas
TOTAL GROUND
Sistemas de Tierra Física.
Sistemas Pararrayos.
Accesorios de conexión para sistemas de puesta a tierra y pararrayos.
SUPRECTOR Y SUPRECTOR TELCO Y SOHO
Supresores de Transientes Clases ‘C‘, Clases 'B' y Clase ‘A' .
Supresores de transientes para interfaces RJ45.
Supresores de transientes clase “A” para pequeñas oficinas o residencial
H2OHM
Acondicionador de Suelo (Intensificador de Tierras).
TOTAL TOWER
Estructuras y Accesorio para Torres Arriostradas.
UPS
Standby, Doble conversión , on line
BANCOS DE CAPACITORES
Automáticos y Manuales
TELEMETRÍA
www.totalground.c
¿Por qué es importante la protección?
Equipo sofisticado
Buena calidad de
energía
Equipo para el
mejoramiento de la
calidad de energía
Buena infraestructura
para el funcionamiento
ideal
Conmutador,
switches equipo
especializado de
telecomunicaciones
Voltaje estable,
Frecuencia constante,
mínimas perturbaciones
Pararrayos,
supresores,
reguladores, filtros
de armónicos, UPS
Sistemas de
tierra física
Problemática General
Proporciona una trayectoria de
conducción de las corrientes
que se deben drenar a tierra.
Descarga
Atmosférica
Electricidad
Estática
Falla
Sobre-corriente Transitoria
Objetivos Fundamentales
1. Proporcionar Seguridad a las Personas.
2. Proteger Infraestructura.
a. Equipos.
b. Garantiza la operación de protecciones.
3. Estabiliza el Voltaje al establecer un
potencial de referencia.
4. Disipa la corriente del rayo.
5. Limita sobretensiones transitorias.
6. Drena cargas estáticas.
Electrodos
Tipos
1. Varilla
2. Rehilete
3. Químico
4. Tubular triangular
Electrodo
Magnetoactivo
Mayor superficie de contacto.
3 Tubos de cobre electrolítico
altamente conductivo resistente a
la corrosión.
Se garantizan hasta por 10 años de
libre mantenimiento.
Se debe acompañar de H2Ohm
como parte de la disminución de la
resistencia de contacto
Aplicaciones de TF
Podemos clasificar el sistema de tierra física en 4 aplicaciones para su fácil
proyección:
 Tierra de Potencia
 Tierra de Masas
 Cero Lógico
 Tierra para Protección Atmosférica
www.totalground.c
www.totalground.c
Estructura del Sistema
ANSI-J-STD-607-A
Estructura del Sistema
ANSI-J-STD-607-A
Estructura del Sistema
Conductores
ANSI-J-STD-607-A
TBB: Troncal de Unión a Tierra
Conductor aislado
GE: Ecualizador de Tierra
Conductor aislado igual a TBB.
CBN: Red de Unión Común
Malla de Referencia, calibre
mínimo 6AWG
Origen de los Transitorios

Descargas atmosféricas
Los niveles de corriente promedio son menor
de 35 KA , 5% son mayores de 100 kA

Dispositivos hechos por el hombre
Cargas inductivas:
• Motores de elevadores
• Driver de velocidad variable
• Equipos de aire acondicionado

Accidentes:
• Choques entre fases y neutro
“corto circuitos”.
www.totalground.c
Porcentaje de generación de
disturbios eléctricos
www.totalground.c
EFECTOS DE LAS SOBRETENSIONES
Problemas informáticas
Pérdidas de memoria y de datos
Degradación y destrucción del material electrónico
Destrucción de equipamiento importante
Cortes intempestivos y destrucción de la red
Pérdidas de operación
PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES
Aplicación de
Supresores
NMX-J-549-ANCE
Operación de un supresor
Func. normal
Red
Equip.
Sobretensión
Red
"sobre
corriente"
Equip.
Tipos de protección
Clase C:
Clase B:
Instalación exterior y acometida.
Circuitos que van del medidor al panel principal.
Alimentadores y circuitos derivados cortos,
tableros de distribución.
Tomacorrientes para aparatos grandes con
cableados cercanos a la acometida
Clase A: Tomacorrientes y circuitos derivados largos.
Proyección
Selección
Instalación
Factor de Potencia en una red eléctrica
El factor de potencia (FP) es un número indicador que tiene valores de 0 (cero) a 1 (uno) y que refleja el
porcentaje (%) de desperdicio, entre la energía eléctrica total que entrega CFE y la energía realmente
utilizada por el usuario.
Porqué se presenta el desperdicio de energía en una red
eléctrica
Este desperdicio no se debe al mal empleo ó al empleo innecesario de la energía eléctrica; sino a la
naturaleza eléctrica propia de las máquinas, dispositivos o cargas eléctricas que son necesarias en la
operación de un inmueble, centro comercial, planta productiva, etcétera y que emplean un campo
electromagnético para hacer su trabajo; tales como motores, refrigeradores, aires acondicionados,
ventiladores, transformadores, bombas y en general todos aquellos artefactos o equipos que empleen
campos magnéticos para su funcionamiento. En síntesis es por su naturaleza eléctrica.
Este no aprovechamiento de energía eléctrica se podría ilustrar con el ejemplo análogo de una cerveza
que se sirve en un tarro; al servirla, un porcentaje se convierte en espuma que no se aprovecha; sin
embargo la cerveza se cobra completa.
La totalidad de la
cerveza sería la
energía Real o
realmente
entregada
La espuma de la cerveza sería
la energía Reactiva o No
aprovechada como energía útil
El líquido de la cerveza sería la
energía Activa o aprovechada
Cómo eliminar el desperdicio de energía eléctrica por FP
Carga resistiva
Carga inductiva
I -corriente
V - voltaje
Փ=0
V - voltaje
Փ
Icorriente
Carga
capacitiva
I -Corriente
Փ
V - voltaje
Las cargas inductivas
(transformadores, motores de inducción, balastros de lámparas fluorescentes, compresores, bombas, hornos, etc.)
generan potencia reactiva; es decir, provocan un desfasamiento entre las señales de voltaje (V) y corriente (I) .
La señal de corriente (I) se atrasa con respecto a V.
En luminarias fluorescentes y equipos electromecánicos (motores, compresores, transformadores, aire acondicionado)
sólo una parte de la energía se transforma en frío, luz o movimiento del eje de los motores Energía Activa (P); el
resto es requerido por el equipo para su propio funcionamiento (Energía Reactiva (Q) para que generen los campos
magnéticos de los motores y balastros de iluminación. En síntesis: a mayor consumo de Energía Reactiva (Q) en una
instalación, más pobre es el aprovechamiento de la energía
Si se corrige completamente dicho desfasamiento inyectando energía reactiva pero de naturaleza eléctrica opuesta
( energía capacitiva) entonces la energía reactiva resultante será cero (Q =0) lo que significaría que no hay
desperdicio porque las señales de voltaje (V) y corriente (I) están alineadas ó en fase.
Cómo eliminar el desperdicio de energía eléctrica por FP
Si el ángulo es cero; no existe desfasamiento; ése es el aspecto central de la corrección del
desperdicio: corregir el ángulo de desfasamiento. Lo cual se logra inyectando energía capacitiva; la
que se contrapone eléctricamente o compensa la energía inductiva.
Factor de potencia ideal
Փ = 0I -
corriente
V - voltaje
En la práctica, los circuitos no son puramente resistivos ni reactivos y por ello se generan siempre desfases entre las formas
de onda de la corriente y el voltaje, lo que deriva en el mismo desfase entre las Potencias Activa (P) y Aparente (S); siendo
éste el efecto que se observa en el triángulo de potencias.
Cómo eliminar el desperdicio de energía eléctrica por FP
Situación inicial
Kwh
(energía activa)
Φ1
Kvah
Kvarh
si Φ1 es 45 o ; el cos Φ1= 0.7071
(energía reactiva)
final
(energía aparente)
FP corregido
Kwh
Kvarh
Φ2
si Φ2 es 18 o ; el cos Φ1= 0.95
(energía reactiva) final
Φ1
Kvah
Energía capacitiva agregada
para compensar la inductiva
Cómo identificar el desperdicio de energía en
el recibo de CFE
1. Revise su recibo de energía
eléctrica. Si su empresa esta pagando
recargos por bajo factor de potencia,
se le indica explícitamente. Observe el
siguiente recibo de CFE.
2. La leyenda Cargo Por Factor de Potencia
significa que su empresa esta pagando ese
importe por el desperdicio de energía inherente
a cierto tipo de equipos.
Leyenda
explícita
3. Valores penalizados de factor de potencia. En México, como
en muchos otros países, si el usuario de energía eléctrica
presenta un factor de potencia menor a 0.900 o 90%, entonces
el usuario es penalizado
Tipo de
tarifa
Factor k
( multiplicador)
Número de
servicio
Periodo de
consumo
Demanda
facturable
Consumos de
energía activa en
Kwh
Factor de
carga
Consumos de
energía activa en
Kwh
2. Cargo por
demanda
3. Cargo por
FP
1. Cargo por energía
Factor de
potencia (FP)
Aspectos técnicos a evaluar en la oferta de capacitores
Una óptica de los diferentes aspectos que los especialistas deben tomar en cuenta, al momento de tomar una decisión con
respecto a los equipos de capacitores para resolver el problema del bajo factor de potencia, se centra en lo siguiente:
I. Manufactura y seguridad.
Los aspectos técnicos inherentes a la fabricación de capacitores y a la seguridad de estos dispositivos, sujetos de evaluación
son los siguientes:
1.- Tecnología de manufactura de los capacitores.
2.- Material de su carcasa envolvente.
3.- Necesidad de que su carcasa sea puesta a tierra.
4- Aislamiento del recubrimiento de los carretes o bobinados.
5.- Sistema anti-explosión del capacitor - operación contra la sobrepresión.
6.- Riesgo ambiental.
7.- Conexión entre carretes de capacitores.
8.- Temperatura máxima admisible.
9.- Temperatura de diseño (promedio en 24 horas).
10.- Comportamiento contra agentes ambientales.
11.- Voltaje máximo admisible.
12.- Duración con sobre-voltaje máximo admitido.
13.- Sobre-corrientes máximas admitidas.
14.- Rechazo de armónicas.
15.- Niveles de protección.
16.- Ausencia de partes vivas.
II. Versatilidad.
Las facilidades de su performance para el crecimiento y mantenimiento, se debe
sujetar a la evaluación los siguientes aspectos:
18.- Versatilidad para el crecimiento de cada paso.
19.- Versatilidad para el crecimiento en potencia.
20.- Versatilidad para la programación remota.
21.- Facilidad para el mantenimiento.
22.- Facilidad para incorporarle accesorios.
23- Versatilidad en la gama de capacitores que se ofrece.
Elección del equipo adecuado
Selección
Para determinar el tipo y características de las baterías o bancos de capacitores, es necesario tomar en cuenta
los siguientes aspectos:
1.1. La tecnología de manufactura de los capacitores.
1.2. Su ubicación en la red eléctrica del usuario.
1.3. El tipo de operación que se les brindará a los capacitores.
1.4. La presencia de corrientes armónicas que provoquen una distorsión superior a la aceptable.
1.5. El Retorno de la Inversión (ROI) proyectada, ahorros y beneficios adicionales.
Tecnología de manufactura de los capacitores.
Aunque es raro, todavía se encuentran en el mercado mundial, capacitores de potencia que contienen
dieléctricos de tipo líquido, como aceite y compuestos que contienen PCB´s o askareles, los cuales quedaron
prohibidos por sus efectos radioactivos que atentaban contra la salud del ser humano.
A los que no presentan ningún dieléctrico líquido, se les identifica comúnmente como de tipo seco o
simplemente secos sin ningún liquido de impregnación o de aislamiento. Estos últimos están fabricados a base
de dos films de polipropileno metalizados al zinc, sobre una cara; la metalización la constituye el electrodo y el
film de polipropileno constituye el aislante.
La tecnología mas reciente es la fabricación de capacitores al alto vacío, que brinda grandes ventajas puesto
que elimina los riesgos de oxidación, corrosión, sobrecalentamientos, desaprietes y la acción nociva de los
agentes ambientales, sobretodo en atmósferas corrosivas.
Elección del equipo adecuado
Ubicación
Existen diversas opciones para dimensionar y seleccionar el punto de conexión mas adecuado de un capacitor, ya que deberá
tomarse en cuenta la naturaleza de la operación, costo y arquitectura de la red eléctrica:
1. Conexión individual a la carga. El equipo de capacitores se conecta en paralelo directamente a la carga.
2. Conexión en grupo. Cuando se tienen varias cargas como motores o equipos de alumbrado, de igual capacidad y periodo de
trabajo, a éstas se les puede incorporar un Banco de capacitores, en un punto único, como puede ser un tablero o centro
de carga.
3. Conexión central. A un número de cargas de distintas capacidades y diferentes periodos de operación, se les puede conectar
un equipo de capacitores, en un punto común o central, el cual es usualmente el tablero principal o interruptor general de
la red eléctrica que proviene del transformador que la alimenta .
4. Conexión mixta. En redes eléctricas donde operan grandes motores y otras cargas inductivas, es conveniente combinar
las dos o tras opciones: las grandes cargas inductivas, se compensan individualmente y el resto, en grupo o en un punto
central.
Tipo de operación de los capacitores.
Existe la posibilidad de tener
a) Operación manual (fijos o permanentemente conectados).
b) Operación automatizada, a través de un controlador digital de potencia reactiva que sensa y conecta la cantidad de
potencia reactiva capacitiva (KVAR capacitivos) que debe conectarse a la red eléctrica, conforme a los requerimientos
cambiantes de la propia red eléctrica.
La presencia o ausencia de corrientes armónicas.
El grado de contaminacion o distorsión provocada por corrientes armónicas (THDI ) en la red, determinará el tipo de
protección con la que deberán contar los capacitores, se recomienda que en instalaciones donde existen dispositivos de
automatización y control; tales como PLC´s , controladores, motores de velocidad variable, etc. se efectúen mediciones del
grado de distorsión en corriente. Existen muchos instrumentos de medición que pueden efectuar esta función. Una
recomendación aceptable a nivel internacional es que el THDI de la red eléctrica, no sobrepase el 15% de la corriente nominal.
Componentes de un banco automático de capacitores
Tapa superior del gabinete
(acometible)
Kit de ventilación forzada
Tapas terminales de los capacitores
Controlador de potencia
Celdas capacitivas trifásicas
Puerta con abatimiento
adaptable izq./der.
Contactores electromagnéticos
Rack
Fusibles de acción rápida gG
Porta-fusibles
Interruptor termo-magnético
( no disponible en la fotografía)
Rejillas de ventilación
Auto-transformador de control
( no visible en la fotografía)
Zoclo registrable
Gabinete de 1,000 mm de altura
Instalación - Diagrama de colocación del TC:
CORRECTO
TC
INCORRECTO
√
TC
CARGA
CARGA
MASTER
PACK ó
Interruptor
principal
Interruptor del
BAC
X
MASTER
PACK ó
Interruptor
principal
BAC
Interruptor del
BAC
BAC
Cableado de control. Consiste tanto en la colocación correcta del transformador de corriente (TC) como en el tendido y
canalización de dos cables de control (cable de cobre calibre 16 awg, tipo THW ) que interconectan las terminales del TC
marcadas como P1 y P2 con las clemas del BAC ubicadas en la parte inferior e identificadas como S1 y S2.
a)Ubicación del TC de núcleo partido. Este se debe colocar en la fase 1 del bus de barras donde de pueda sensar toda la carga.
Es sumamente importante, porque si no está correctamente colocado el TC, el equipo no funcionará.
Cableado de fuerza. Se requiere que la interconexión trifásica sea entre el bus de barras principal y el banco automático de
capacitores (BAC). Dicho cableado se efectuará con el cable de cobre tipo THW; o bien, con cable armado tipo Stabiloy.
El tendido de fuerza puede ser, básicamente de dos maneras:
1. Cuando los gabinetes son contiguos o adyacentes. Interconectando directamente el cable armado entre el gabinete del
interruptor principal o tablero principal y el gabinete del BAC.
2. Cuando los gabinetes están separados. Utilizando charola de aluminio tipo escalerilla para subir hacia la losa; en caso de que
exista charola que se pueda utilizar para el tendido horizontal; ésta deberá aprovecharse.
NOTA: en el bus de barras del tablero principal, cada uno de los 3 hilos de fuerza se debe conectar con zapatas ponchables y en
el equipo la llegada de los cables de fuerza es en las zapatas de opresor (incluidas en el interruptor).
Cálculo de la Potencia reactiva capacitiva para corregir el bajo factor de potencia (BFP)
Tipo de tarifa
HM
No. SERVICIO/MEDIDOR
9TV537
Factor de potencia actual
0.57531
0.95000
Voltaje de operación de la red eléctrica (Volts)
440
$ 21,530
Voltaje de diseño de los capacitores (Volts)
480
Factor de potencia objetivo
Monto del último rercargo por BFP
ID
Periodo
de consumo
Factor de
potencia actual
cos Ø1
FP
objetivo
cos Ø2
ang cos
Ø1
ang cos
Ø2
tan Ø1
tan Ø2
Voltaje
Diseño
Vca
Voltaje
Operación
Vca
Demanda
en
Kwatts
Potencia
capacitiva kVAr
Potencia
restituida
kVAr
1
nov-11
0.60940
0.9500
52.454
18.195
1.301
0.329
480
440
70
68.07
81.00
dic-11
0.61020
0.9500
52.396
18.195
1.298
0.329
480
440
72
69.82
83.09
ene-12
0.56200
0.9500
55.806
18.195
1.472
0.329
480
440
65
74.30
88.42
feb-12
0.57200
0.9500
55.110
18.195
1.434
0.329
480
440
66
72.95
86.82
mar-12
0.58930
0.9500
53.893
18.195
1.371
0.329
480
440
70
72.96
86.83
abr-12
0.53060
0.9500
57.954
18.195
1.597
0.329
480
440
68
86.28
102.68
may-12
0.53390
0.9500
57.954
18.195
1.597
0.329
480
440
74
93.89
111.74
jun-12
0.52390
0.9500
57.731
18.195
1.584
0.329
480
440
76
95.38
113.51
jul-12
0.52680
0.9500
58.406
18.195
1.626
0.329
480
440
87
112.85
134.30
ago-12
0.58120
0.9500
58.211
18.195
1.613
0.329
480
440
100
128.48
152.90
sep-12
0.57980
0.9500
54.465
18.195
1.400
0.329
480
440
95
101.79
121.14
oct-12
0.61750
0.9500
54.564
18.195
1.405
0.329
480
440
101
108.73
129.40
oct-12
0.60560
0.9500
51.866
18.195
1.274
0.329
480
440
101
95.46
113.60
dic-12
0.61210
0.9500
52.258
18.195
1.292
0.329
480
440
104
100.18
119.22
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
PROMEDIO
0.57531
Potencia promedio ( kVAr)
108.90
Potencia Reactiva máxima ( kVAr)
152.90
Potencia standard sugerida en kVAr
150.00
SUMA RECARGOS
Nota:
En caso de requerirse ractores de rechazo de corrientes armónicas, éstos se cotizarán por separado.
Cargo por BFP
en M.N.
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$21,529.57
$301,413.98
IVA
$48,226.24
TOTAL
$349,640.22
24-abr-13
Elaboró: Lorenia
Sanchez
Pasos requeridos de celdas de 25 Kvar:
Tres Pasos Físicos a partir de celdas trifásicas ( 25, 50 y 75 Kvar)
Generan una regulación eléctrica de ( 6x 25 Kvar)
•Paso 1, 25 Kvar
•Paso 2 , 50 Kvar
•Paso 3, 75 Kvar o la combinación de paso 25 + 50 Kvar
•Paso 4, 100 Kvar combinación paso 75+25 Kvar
•Paso 5 , combinación de los pasos 1,2,3 ( 25+50+75 Kvar)
•
Tema: Mitigación de corrientes armónicas
Bajo factor de potencia (BFP)
energía eléctrica desperdiciada
… que le cuesta a su empresa
Distorsión armónica
• Distorsión armónica.
• El concepto teórico es que son tensiones y corrientes cuya frecuencia es un múltiplo entero de frecuencia
fundamental del sistema (60 Hz)
•
•
•
•
Si
Si
Si
Si
el
el
el
el
orden
orden
orden
orden
del
del
del
del
armónico
armónico
armónico
armónico
es
es
es
es
3:
5:
7:
9:
la
la
la
la
tensión
tensión
tensión
tensión
y
y
y
y
la
la
la
la
corriente
corriente
corriente
corriente
viajan
viajan
viajan
viajan
a
a
a
a
180 Hz.
300 Hz.
420 Hz.
540 Hz.
• El concepto práctico es que son un efecto indeseable que originan principalmente las cargas no lineales y
algunas cargas lineales ( por ejemplo transformadores saturados)
• Se puede decir que las armónicas son una contaminación o una perturbación de las instalaciones eléctricas
originadas en mayor medida por las nuevas tecnologías ( drivers, inversores, variadores de velocidad, entre
ellas)
Cargas no lineales
• Las cargas no lineales son aquellas en donde la forma de onda de la corriente
eléctrica en estado estable no sigue la forma de onda de la tensión eléctrica
aplicada.
• Algunos ejemplos de cargas no lineales:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Variadores de velocidad
Inversores
Drivers de CA
Drivers de CD
Luminarias con balastros electrónicos.
Grandes computadoras ( centros de cómputo)
PC´s ó computadoras personales
Copiadoras
PLC´s
TV digitales
DVD, videojuegos, etc
Lavadoras
Hornos de Micro ondas.
Hornos de arco eléctrico.
Total Harmonic Distortion (THD)
• Las cargas no lineales originan
• la distorsión armónica (THDI ) en corriente y
• la distorsión armónica (THDV) en voltaje
• Los daños que ocasionan son ( entre otros)
• Paros de producción indeseados.
• Quema de fusibles y transformadores.
• Quema de tarjetas digitales.
• Quema de PLC´s.
• Daños en flechas de motores y generadores.
• Sobrecalentamientos y Desgaste del material aislante de cables y conductores.
• Daños en capacitores.
• Corrientes circulando por el hilo del neutro.
Fuentes emisoras de corrientes armónicas en plantas industriales.

La norma IEEE-519-1992 relativa a “Prácticas recomendadas y requerimientos para el control de armónicas
en sistemas eléctricos de potencia” agrupa a las fuentes emisoras de corrientes armónicas en tres categorías
diferentes:



A. Dispositivos electrónicos de potencia (convertidores, rectificadores, etc.)
B. Dispositivos productores de arcos eléctricos (hornos de arco, luz fluorescente, máquinas soldadoras, etc.)
C. Dispositivos ferro-magnéticos ( transformadores, motores eléctricos que mueven cargas de par torsor
variables como molinos de laminación, trituradores, etc.)
Una lista de las fuentes emisoras de corrientes armónicas encontradas típicamente en plantas industriales, es
la siguiente:
Motores de corriente directa.
Convertidores de frecuencia ( variadores)
Trafo-rectificadores ( en procesos químicos)
Reactores controlados por tiristores ( compensadores estáticos)
Interruptores gobernados por tiristores
Hornos de arco.
Equipos de soldadura.
Transformadores sobre-excitados.
Molinos de laminación
Molinos trituradores
En general, cargas no lineales.












Transformadores sobre-excitados.
Producen básicamente armónicos de orden 3 y 9 en la forma de onda de corriente.
Molinos de laminación.
Producen espectros armónicos de forma aleatoria en la onda de corriente.
Molinos trituradores.
También producen un espectro de armónicos de forma aleatoria en la onda de corriente.
en general, cargas no lineales.
Es importante tomar en cuenta que cualquier carga no lineal produce ondas de corriente distorsionadas con contenido de
componentes armónicos, al aplicarle una onda de tensión, aunque esta sea de forma senoidal pura.
Fuentes emisoras de corrientes armónicas en oficinas y otros edificios comerciales.
El alumbrado fluorescente moderno y los equipos electrónicos de las telecomunicaciones, controladores de
energía, equipos de seguridad, alarmas, computadoras, elevadores controlados con electrónica de estado sólido,
etc. Instalados cada vez en mayores proporciones en los edificios modernos, provocan altos niveles de distorsión
armónica que es preciso tener en cuenta en la operación, mantenimiento y diseño de las redes eléctricas
alimentadoras instaladas en los mismos. En contenido de 3ª, 9ª y 15ª armónica que se viene encontrando en
este tipo de instalaciones suele alcanzar niveles tan elevados, que exigen la aplicación de técnicas apropiadas
para su manejo y control. Es de preverse que la situación empeore en los años venideros, ya que se espera que
el uso de estén tipo de dispositivos electrónicos se quintuplique en los próximos años.
Alumbrado fluorescente.
Producen niveles de distorsión armónica de hasta 26% en la onda de corriente.
La norma ANSI-62.41 recomienda valores máximos de 32%
Los diseños eléctricos actuales presentan una gama muy variada de distorsión armónica en la onda de corriente
que oscila entre el 5% y el 30%, según su diseño.
En todos los casos el espectro de estas ondas muestra un alto contenido de 3ª, 9ª y 15ª armónicas.
Además estos equipos pueden producir un alto grado de emisión magnética, tanto más importante, cuanto más
alta es su frecuencia de operación ( la balastras electrónicas operar entre 20 y 40 Kilohertz). Esto puede
producir inteferencias en equipos electrónicos PLC´s, lectores de barras, detectores de artículos en almacenes
comerciales, relojes, etc.)
Equipos de Telecomunicaciones.
Producen niveles de distorsión armónica de hasta 26% en la onda de corriente.
Controladores para edificios inteligentes.
Producen niveles de distorsión armónica de hasta 58% en la onda de corriente.
Grandes computadoras.
Producen niveles de distorsión armónica de hasta 81% en la onda de corriente.
La distorsión armónica típica provocada por diferentes diseños de fuentes de poder para computadoras se
muestra en la siguiente tabla:
Para cargas monofásicas
Diseño de la fuente
de poder
THDI
Observaciones
Fuente de poder
con inductancia
simple
80 al 150%
Muy alto contenido de armónicas de
3ª, 9ª y 15ª armónicas en adición a
un alto contenido de 5ª, 7ª y 11ª
armónicas.
Fuente de poder
con resonancia
paralelo
Fuente de poder
con resonancia serie
40 al 60%
Alto contenido de 3ª, 5ª, 7ª, 9ª, 11ª
y 15ª armónicas.
20 al 40%
Mediano contenido de 3ª, 5ª, 7ª, 9ª,
11ª y 15ª armónicas.
Efectos provocados por las corrientes armónicas.
Los efectos nocivos producidos por el flujo de corrientes armónicas son cada día más significativos en los sistemas
eléctricos. Dichos efectos dependen de la intensidad relativa de las fuentes emisoras y pueden resumirse en la forma
siguiente:
Problemas de funcionamiento en dispositivos electrónicos de regulación, tanto de potencia como de control.
Mal funcionamiento en dispositivos electrónicos de protección y medición; tales como interruptores termomagnéticos.
Interferencias en sistemas de telecomunicación y telemando.
Sobrecalentamiento de los equipos eléctricos, motores, transformadores, generadores, etc y del cableado de
potencia con la disminución consecuente de vida media en los mismos e incremento considerable de pérdida de
energía en forma en forma de calor.
Fallo de capacitores de potencia.
Efectos de resonancia que amplifican los problemas mencionados anteriormente y pueden provocar incidentes
eléctricos, mal funcionamiento y fallos destructivos de equipos de potencia.
Técnicas de mitigación - medidas correctivas
Técnicas de mitigación - medidas correctivas.
Las medidas correctivas que se vienen aplicando para resolver o mitigar este tipo de problemas se pueden
clasificar en tres tipos:
a)Medidas que tienden a bloquear el paso de las corrientes armónicas hacían equipos especialmente
sensibles, quedando éstos protegidos de la influencia de las mismas, aunque estas corrientes armónicas sigan
circulando por el resto de la red.
b) Medidas que tienden a bloquear y/o absorber las corrientes armónicas confinándolas a circular por zona
limitadas de la red, preferentemente circunscritas a los focos emisores de las mismas.
c) Medidas tendientes a sobredimensionar; recurriendo incluso hasta diseños especiales. Los equipos y
conductores sometidos al flujo de corrientes armónicas, con objeto de minimizar los efectos nocivos
provocados en las mismos.
Filtros de choque.
Estos se forman al conectar en serie con los capacitores un reactor de inductancia L, sintonizado con la
capacitancia C del capacitora una frecuencia inferior a la de cualquier armónica significativa existente en el
sistema. Por ejemplo para mitigar la 5ª armónica el reactor se sintoniza con el capacitor a la 4ª armónica.
Este dispositivo hace posible la resonancia e impide que los capacitores absorban una corriente armónica
excesiva.
Por consiguiente el uso del filtro de choque permite:
Proteger a los capacitores.
Evitar resonancias.
Corregir el FP a frecuencia fundamental.
Filtros de absorción.
En este caso se instalan reactores en serie con los capacitores pero ahora sintonizados precisamente a las
frecuencias armónicas más significativas existentes en el sistema. Naturalmente que el diseño tanto de
capacitores como de reactores, debe permitir el paso hacia los mismos de toda la energía que fluye por el
sistema para cada armónica, ya que al presentar una impedancia casi nula cada sección del filtro para la
armónica a la que se ha sintonizado, dicha sección, se comporta como un sumidero de energía que puede
fallar sino se dimensiona correctamente.
El uso del filtro de absorción permite:
Proteger a los capacitores.
Evitar resonancias.
Mitigar armónicas en el sistema.
Corregir el FP a frecuencia fundamental.
Protección de instalaciones de variadores de frecuencia por medio de reactores de choque.
Un variador con rectificador de seis pulsos genera típicamente niveles de THDI de 45% en la onda de
corriente. Es frecuente encontrar instalaciones con dos o más variadores conectados en paralelo. Para este
tipo de casos es recomendable la protección individual de cada motor con reactores de choque que mitiguen
las armónicas provenientes de los demás variadores. Los reactores comerciales se ofrecen con caídas de
tensión de 3 y 5%
Estos reactores pueden amortiguar un poco el THDI hasta niveles del 4% a 6% para el caso de reactores de
choque al 3%
Un THDI del 8% al 10% para reactores del 5%.
M.C Ing. José Ordoñez López
[email protected]
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