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Estudios de calidad de la energía y de armónicos

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Hilera de gabinetes de variadores de frecuencia en el cuarto eléctrico de una planta de manufactura

Lo que realmente ocurre en su sistema eléctrico

Qué responde un estudio de calidad de la energía

Un estudio de calidad de la energía mide el voltaje y la corriente de un sistema eléctrico a lo largo del tiempo y explica lo que significan las lecturas: caídas y elevaciones de tensión, interrupciones, transitorios, desbalance, parpadeo y distorsión armónica. Responde preguntas prácticas. ¿Por qué siguen fallando los variadores, los controles o los equipos electrónicos? ¿El problema viene de la compañía eléctrica o del interior de la instalación? ¿La planta devuelve demasiada corriente armónica a la red? ¿El equipo nuevo empeorará la situación?

Nuestros ingenieros profesionales con licencia (PE) instalan el monitoreo, interpretan los datos y los convierten en un informe con hallazgos y recomendaciones. El trabajo de calidad de la energía suele ir de la mano con las pruebas de puesta a tierra, los estudios de carga y los estudios de arco eléctrico, y una misma visita al sitio puede cubrir más de uno.

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Señales de que una instalación necesita un estudio de calidad de la energía

Variadores de frecuencia, unidades UPS o fuentes de alimentación que fallan o se disparan más seguido de lo normal.
Disparos en falso de interruptores automáticos o relevadores de falla a tierra sin que se encuentre una falla.
Luces que parpadean, o motores y transformadores que se calientan más de lo que explica su carga.
Conductores neutros que llevan más corriente de la esperada, o bancos de capacitores que fallan.
Un aviso de la compañía eléctrica sobre armónicos o factor de potencia, o una carga grande nueva, como variadores, cargadores o una UPS.

Algunos problemas empiezan fuera de la instalación, como maniobras de la compañía eléctrica, fallas en líneas cercanas o una fuente débil al final de un alimentador largo. Otros empiezan dentro, por variadores, rectificadores y otras cargas no lineales, por el arranque de motores grandes, o por conexiones flojas y fallas de puesta a tierra. Monitorear en más de un punto muestra de qué lado del medidor está el problema.

Cómo se hace el estudio

Instalamos analizadores de calidad de la energía en la acometida y en el equipo de interés, como un centro de control de motores, un variador o una carga sensible. El registro dura lo suficiente para captar la operación normal y los eventos que se buscan, y sigue los métodos de IEEE 1159 para monitorear y clasificar eventos de calidad de la energía.

La distorsión armónica se compara con los límites de IEEE 519. Los límites de voltaje se aplican en el punto donde la instalación se conecta con la compañía eléctrica, y los límites de corriente dependen de qué tan robusta es la fuente de la compañía en comparación con la carga de la instalación, por eso los datos de cortocircuito de la compañía y el diagrama unifilar de la instalación forman parte del estudio.

Los analizadores se conectan con pinzas de corriente y puntas de voltaje mientras el equipo opera, así que rara vez hace falta un paro.

Qué incluye el informe

Los eventos registrados, con la hora en que ocurrieron para compararlos con los disparos y fallas del equipo.
El voltaje y la corriente armónica en cada punto monitoreado, por orden armónico individual y como distorsión total.
Una comparación con los límites de IEEE 519 cuando el estudio lo requiere.
Las fuentes probables, como variadores, rectificadores, unidades UPS e iluminación LED, y por dónde entra el problema al sistema.
Recomendaciones, como filtros, reactores de línea, reparaciones de puesta a tierra y unión equipotencial, o cambios en la forma de conectar el equipo, con un modelo de estudio de armónicos cuando hay que dimensionar una solución.

La calidad de la energía en nuestros proyectos

En una cervecería del centro sur de Texas con fallas repetidas de variadores, hicimos un estudio de puesta a tierra y un periodo de monitoreo de calidad de la energía. La distorsión armónica en los alimentadores de la planta embotelladora se mantuvo por debajo de la guía habitual y no se registraron eventos de calidad de la energía, así que las soluciones se centraron en la puesta a tierra. La reseña del estudio de puesta a tierra y monitoreo de calidad de la energía en una cervecería tiene los detalles.

En una terminal del área de Houston, un estudio de armónicos en los dos puntos de conexión con la compañía eléctrica acompañó a los estudios de arco eléctrico y de arranque de motores para nuevos centros de control de motores. Consulte la reseña de los estudios de arco eléctrico, armónicos y arranque de motores en una terminal.

Cuando el equipo ya falló, nuestro trabajo de análisis de fallas eléctricas examina las piezas dañadas, y el analizador de calidad de la energía y el analizador de variadores de motor del laboratorio apoyan las pruebas.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un estudio de calidad de la energía y un estudio de armónicos?

Un estudio de calidad de la energía mide lo que ocurre en el sistema: eventos, distorsión, desbalance y tendencias a lo largo del tiempo. Un estudio de armónicos modela el sistema, por lo general para dimensionar un filtro o revisar un cambio planeado frente a IEEE 519. Muchos proyectos usan ambos: primero medir y luego modelar la solución.

¿Cuánto dura el monitoreo de calidad de la energía?

Lo suficiente para cubrir el ciclo normal de operación de la instalación y el problema que se busca. Una planta que opera igual todos los días necesita menos que una con lotes semanales o cargas de temporada, y el periodo se acuerda antes de instalar los medidores.

¿La mala calidad de la energía puede dañar el equipo?

Sí. Los armónicos agregan calor en transformadores, motores, conductores neutros y bancos de capacitores, y las caídas de tensión y los transitorios pueden disparar o dañar variadores y equipos electrónicos. Incluso los armónicos moderados agregan calor dentro de los gabinetes de control, que los ventiladores o el aire acondicionado tienen que retirar.

¿Un estudio de calidad de la energía es lo mismo que un estudio de carga?

No. Un estudio de carga registra la demanda para revisar la capacidad, por ejemplo según NEC^® 220.87 antes de agregar carga. Un estudio de calidad de la energía revisa la calidad del voltaje y la corriente. Una sola visita al sitio puede cubrir ambos.

¿Qué necesitan antes de la visita al sitio?

Un diagrama unifilar si existe, el tamaño de la acometida eléctrica, una lista del equipo que tiene problemas y cuándo ocurren los problemas. Si no hay un diagrama unifilar actualizado, un recorrido de campo puede generarlo.