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Qué es la calidad de energía eléctrica y por qué afecta a la economía

¡Estimados lectores!

Desde edificios para bancos hasta fábricas, la calidad de la energía puede generar pérdidas y gastos innecesarios. En la coyuntura que vivimos, ahorrar y fortalecer es mejor que lamentar y reparar. Los aparatos y equipos quemados por culpa de la mala calidad de energía eléctrica pueden ocasionar un gasto oneroso.

Es por eso que tenemos el agrado de poder presentarles nuestro prospecto publicitario sobre economía energética y calidad de energía, dirigido al sector productivo, industrial y gerencial de todo tipo de empresas.

Para mayor información lea el folleto completo abajo (contáctenos haciendo clic aquí o déjenos un mensaje al +593 97 941 5750).

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Aser ingeniería es hacer bien ingeniería

Estimados lectores:

Tenemos el agrado de anunciar que estamos re abriendo la asistencia a los colegas ingenieros eléctricos y a profesiones afines, en el campo de las mediciones eléctricas, tema que demanda la utilización de equipos de comprobación y registro.

Estamos renovando equipos para tal efecto.

Realizamos:

Baja y media tensión

  • Evaluación y mitigación de armónicos en sistemas de bajo voltaje
  • Medición de resistividad de suelo e Informe de cálculos de la malla de tierra
  • Medición de aislamiento en cables y motores
  • Valoración de pisos de vinil conductivo (hospitales)
  • Valoración de factor de potencia y suministro de bancos de condensadores, filtro incluido.
  • Medición de resistencia de mallas de tierra (Subestaciones en 13.8kV y 69kV, con picas y/o con pinzas).
  • Tratamiento acústico en locales y cuartos de generación.
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Alta tensión

  • Diseño de líneas de subtransmisión hasta 138 kV
  • Diseño de subestaciones hasta 69 kV
  • Flujo de potencia en sistemas de distribución y potencia
  • Coordinación de protecciones en sistemas de distribución y potencia
  • Estudios de estabilidad transitoria de sistemas de potencia
  • Coordinación de aislamiento en líneas y subestaciones hasta 138 kV

Utilizamos el software Power Factory de DIGSILENT para:

1) Análisis de armónicos
2) Análisis de transitorios electromagnéticos
3) Estudios de estabilidad de sistemas de potencia
4) Estudios de flujos de potencia: balanceados y desbalanceados.
5) Estudios de cortocircuitos.

PRÓXIMAMENTE:

  • Medición de Voltaje de Paso y Voltaje de Contacto en subestaciones.

Atentamente,
ASER/Ing. Marcelo Palacios

Evaluación técnico-económica de un motor-compresor de chiller, operado con un variador de velocidad (vdf)

Aser - análisis de armónicos en el motor checklist
Aser – análisis de armónicos en el motor checklist

Antecedente.

Se realiza una prueba eléctrica en un motor de inducción de un sistema de aires acondicionados para determinar el impacto técnico-económico de la contaminación por armónicos generado por un variador de velocidad (VDF).

Se evalúan los costos que produce este efecto, en un motor-compresor A.

Este trabajo va dirigido a ingenieros del sector industrial.

Breve descripción del sistema.

El sistema en análisis está formado por un motor-compresor de frío. La unidad es controlada por un variador de frecuencia (VDF).

La operación de la unidad es de 24 horas, 360 días al año.

Descripción del sistema mecánico.

La línea de frío consta de cuatro unidades compresoras, que están instaladas de dos en dos. Son dos unidades anteriores, y dos unidades posteriores. Los compresores operan de forma independiente.

Una línea de frio es suficiente para extraer el calor del edificio asignado.

Detalles.

La placa característica de los motores-compresores dispone de poca información, y en base a las pruebas, encasillamos sus valores de funcionamiento, normalizados según IEC – IE2.

Se ha utilizado un equipo para medición de Calidad de Energía, Fluke 434.

Los motores eléctricos utilizados en sistemas de frio, debido a la baja temperatura de su operación, pueden operar ¨sobrecargados¨.

Desarrollo del proceso

Iniciamos con la determinación de la potencia de la unidad a investigarse, que es el motor-compresor A, para lo que disponemos de la siguiente información:

  • Voltaje del motor del compresor (460V)
  • Corriente del motor del compresor (198 A).

Placa única de motor compresor a analizarse.
Placa única de motor compresor a analizarse.

De acuerdo a los valores de placa de motor del compresor y a los valores medidos en las pruebas realizadas, se determinan parámetros adicionales normalizados, en función de la eficiencia IE2 del motor.

Características de motor compresor.

En esta prueba se demuestra que los equipos instalados con variador de velocidad (VDF), sufren una contaminación de armónicos de corriente, y seguido, se evalúa su impacto económico.

De la medición de distorsión de armónicos de corriente, realizada en esta unidad, se obtiene el siguiente cuadro:

Armónicos encontrados en la prueba de motor con VDF

El cuadro muestra el espectro de las ondas armónicas de corriente que aparecen en la prueba:

Espectro de los Armónicos de corriente presentes

La onda de corriente de la onda fundamental, y la de los armónicos presentes, se manifiestan con sus respectivas amplitudes senoidales en la figura siguiente:

Forma de la onda de corriente pura, y de los armónicos de corriente. Sus amplitudes son sinoidales.

En la siguiente gráfica se presentan tanto la forma de onda de la corriente, como la forma de onda del voltaje medidas. Ambas señales están distorsionadas por efecto de los armónicos explicados.

La curva con línea más gruesa y de mayor amplitud, es la onda distorsionada de voltaje, y la curva con línea más fina y de menor amplitud, es la onda distorsionada de corriente.

Formas de las ondas de Corriente y Voltaje presentes en el sistema del motor-compresor con VDF

Determinación de costos por presencia de armónicos.

Por su naturaleza de motor eléctrico, aparecen dentro del mismo, campos rotantes creados por la corriente fundamental, y por las corrientes de los armónicos.

Todos estos campos rotantes presentan una secuencia de giro diferente:    

  • La onda fundamental y las h1+3 de corriente, presentan una secuencia Positiva
  • La onda armónica 2da y las h2+3 presentan una secuencia Negativa
  • La onda armónica 3ra, y las h3+3 presentan una secuencia Cero
  • Y así sucesivamente, como se explica en el cuadro adjunto:
Cuadro de las secuencias de cada armónico, hasta el armónico 15o.

Cada campo adicional al de la fundamental, se traduce en una pérdida en calor dentro del motor.

Hemos desarrollado un algoritmo, con el que calculamos el impacto negativo de los armónicos adicionales, valor que se traduce como una reducción de su eficiencia. El motor tendrá, por lo tanto, más pérdidas.

Los valores máximos típicos de pérdida de eficiencia por este concepto varían en 4% – 4.5%.

Se presenta el cuadro del cálculo de la pérdida de eficiencia del motor, por armónicos.

Cálculo de pérdida de eficiencia por contaminación de armónico, en la unidad con VDF:

Valor de la pérdida de energía ocasionada por los armónicos = 3.92%

El valor hallado 3.92% deberá agregarse a la pérdida por eficiencia de la máquina.

Determinación de los costos de pérdidas del motor, por efecto del desbalance entre fases:

El desbalance entre las fases de un sistema se traduce en una pérdida adicional de la eficiencia, que además provoca anomalias en el mismo.

Tomando los voltajes medidos durante la prueba, obtenemos el porcentaje de desbalance normalizado:

Desbalance normalizado de voltaje = 0.46% Este desbalance ocasiona un factor de reducción en %, de 0.991% en su potencia.

Curva Normalizada para determinar el factor de reducción por desbalances del voltaje

Costos de la operación de motor-compresor, con VDF y con desbalances de voltaje:

Cálculo del costo de operación de motor-compresor:

Cálculo de Costos de Operación anual y mensual de la unidad

Si Usted tiene dudas sobre el rendimiento y malgasto de motores debido a armónicos, no dude en contactarnos por email.