METODO+APARATO+PROCEDIMIENTO PARA DETECTAR PERTURBACIONES DEBIDO A EMC/EMI

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1 ANEXO Nº 8: Proyecto FONDEF D04i1392 Estado de Resultados de Producción. METODO+APARATO+PROCEDIMIENTO PARA DETECTAR PERTURBACIONES DEBIDO A EMC/EMI Resultado Comprometido: Método+aparato+procedimiento para medir y evaluar condiciones anormales, desfavorables en redes eléctricas de Media y Baja Tensión, respecto a las perturbaciones transitorias de alta frecuencia ( khz), Como son los notches oscilatorios provocados por las conmutaciones de los semiconductores de potencia (SCR s, GTO s, etc) por equipos rectificadores, cicloconversores, variadores de frecuencia que se emplean en forma creciente en la industria minera y manufacturera. Dado que en Chile no existen empresas abocadas al tema EMC/EMI, y sólo se puede recurrir a empresas extranjeras, como por ejemplo el laboratorio de la Universidad de Karlsruhe en Alemania, esto presenta una oportunidad estratégica en la implementación de una unidad encargada de dar servicios de asesoría+medición+aislamiento de perturbaciones EMC/EMI. Actualmente para detectar estos problemas sólo se puede esperar a la falla de los sistemas, y tratar de corregirlos conjeturando las causas con mediciones poco claras al respecto. Es por eso que resulta ventajosa una unidad encargada de asesorar y de dar servicio sobre EMC/EMI, especialmente comenzando con el sector minero dado el impacto sobre la producción, debido a que menos paradas de los sistemas, por efecto de EMC/EMI, se traduce en una mejora en la producción. Resultado Informado: A través de la conformación del equipo integrado por el sistema PXI, analizador de espectros, sensores de corriente, y LISN, se conforma la base de medición en laboratorio de bajas y medias tensiones, no obstante para las mediciones de altas energías se ha optado por mediciones a través de un osciloscopio con capacidades apropiadas como medida de precaución dado lo susceptible de dañar el analizador de espectros. Estas últimas son realizadas en terreno debido a la envergadura de los equipos y sistemas involucrados. A través del sistema se pueden realizar mediciones desde los 20Hz hasta los 100MHz, por sobre la banda base de perturbaciones de emisiones conducidas (especificadas como necesarias por normas, 150kHz a 30MHz), pudiendo realizar mediciones específicas de acuerdo a las aplicaciones de los equipos bajo prueba. El sistema puede ser dejado operando por un tiempo prolongado para capturar eventos que ayuden a dilucidar las causas de fallas de los equipos o sensores de los sistemas bajo prueba. En resumen con esto se da por logrado un sistema de mediciones de emisiones conducidas en Chile con capacidades de mediciones tanto en laboratorio como en terreno, el que ayudará a reducir los costos y tiempo de las empresas productoras de equipos electrónicos que deban realizar estas mediciones. Anexo 8 - Resultados Producción 1

2 Detalle del Resultado En el comienzo del proyecto, se pretendía diseñar y construir un equipo especializado para efectuar mediciones de interferencias electromagnéticas, este equipo consistía en un sistema integrado basado en la tecnología de computadores industriales PXI de National Instruments con un software diseñado para estos fines y los sensores adecuados. Esta solución tuvo que ser descartada luego del estudio más a fondo del tipo de señales que se requerían verificar, cabe señalar que hay dos rangos de acuerdo a las aplicaciones, uno de rango medio que puede ser posible medir sólo con un osciloscopio con rangos de medida adecuados y factibles de conseguir en el comercio, y otro rango del orden de micro amperes, estos últimos sólo visibles a través del uso de analizadores de espectros con capacidades de medición adecuadas a las normas de EMC. Es por las razones anteriores que se descarta el sistema y se diseña una nueva solución la que se divide en dos: una para aplicación en laboratorio, y otra para uso en terreno industrial minero. El rango efectivo que se dispone para efectuar mediciones de emisiones electromagnéticas Conducidas es de 20 Hz a 100 MHz, lo que sin duda es una ventaja a la hora de la realización de asesoría, brindando con más detalle efectos que pudiesen no ser vistos por equipos para emisiones EMI comunes que trabajan sólo en el rango 150kHz a 30MHz. Sistema para laboratorio: Sistema de medición de laboratorio compuesto de un sistema central en un computador, ya puede ser un notebook para portabilidad o a través de un computador PXI utilizado ambiente LabVIEW que servirá de control y recopilación de la información, un analizador de espectros con capacidades de medición de EMI en base a normas internacionales (Norma ANSI C y C63.022), con sensores de corriente (puntas sensoras de corriente) y una LSIN (Line Impedation Stabilization Network), todos estos requeridos para las pruebas básicas en laboratorio. A través de su utilización es posible replicar en conjunto con la infraestructura del laboratorio, las pruebas bajo las mismas condiciones de los estándares internacionales (norma CISPR y CISPR ). Sistema para Terreno Industrial Minero: Sistema de medición realizado en base a la utilización de un osciloscopio, debido principalmente al rengo de mediciones que van desde unos cuantos mili amperes hasta una centena de amperes, a través de la utilización de las puntas de corriente, siendo capaz de mediciones en forma trifásica. Este presenta las condiciones de medición de al menos de 200MHz y capacidades de almacenaje de mediciones a través de FFT (Fast Fourier Transformation) y de tiempo, lo que es una gran ventaja para el posterior análisis. Otro ámbito de aplicación del equipo resultante es en plantas de energía eléctrica. En general, es aplicable a sistemas críticos, cuya falla produce altos costos. Para aplicación futura es en la formación de recursos humanos en la disciplina de Confiabilidad de sistemas y calidad de producto, lo que a modo de ejemplo es vital en plantas nucleares, sistemas electromédicos, transporte y aviación. Anexo 8 - Resultados Producción 2

3 SERVICIO EN PRE CERTIFICACION DE EQUIPOS Y SISTEMAS ELECTRONICOS EN EMI/EMC Resultado Comprometido: Servicio de pre certificación de equipos en terreno y laboratorio en base a normas para emisiones conducidas y radiadas, para este efecto se establecerá un laboratorio con los equipos necesarios para esto, y también con equipos portátiles para el servicio en terreno. La principal innovación es el hecho de que en Chile aún no hay un laboratorio que dé el servicio de pre certificación y certificación de equipos, siendo necesario recurrir a laboratorios extranjeros como al CCL o Appluscorp, esto agrega un costo adicional dado el transporte del equipo y viaje de los ingenieros encargados. El servicio estará orientado en un primer momento a la industria minera, pero que luego abarcará las industrias que lo requieran. Resultado Informado: Servicio establecido tanto de laboratorio como de terreno. Para estos efectos se ha conformado un laboratorio con los equipos y el espacio requeridos bajo normas internacionales para estas mediciones, en tanto para mediciones de terreno se han adaptado normas de medición debido a las altas energías involucradas en los procesos mineros. Estas modificaciones se han realizado con la ayuda de las investigaciones desarrolladas, tanto en la UTFSM como en CERN a través de investigaciones conjuntas. Este servicio forma parte, desde el fin del proyecto, de los servicios prestados por LACSE (Laboratorio de Calidad y Confiabilidad de Servicio Eléctrico), y tiene como principal cliente a las empresas mineras y empresas de producción y distribución de energía, por medio de asesorías o peritajes solicitados. Con esto se conforma un laboratorio en Chile con capacidades de mediciones de emisiones electromagnéticas conducidas, y con capacidades de mediciones en terreno de ser requeridas. Detalle del Resultado Este servicio pudo ser establecido gracias a la disponibilidad de la infraestructura del laboratorio, con el cual luego de las mediciones y adecuaciones de procedimientos para mediciones de altas energías, gracias a la ayuda de la experiencia obtenida en las estadías de investigación en CERN, Suiza. También a la disponibilidad de recursos adicionales al proyecto para la adquisición tanto del analizador de espectros como de los sensores y equipos requeridos para mediciones tanto para terreno como de laboratorio. Anexo 8 - Resultados Producción 3

4 Luego del fin del proyecto, el servicio pasa a ser parte de las actividades de LACSE (Laboratorio de Calidad y Confiabilidad de Servicio Eléctrico), el cual fue formado gracias a un proyecto FONDEF anterior, el cual en base a sus asesorías a la industria se mantiene y recaba recursos para la investigación. El servicio está orientado en dos áreas: área de mediciones en laboratorio, área de mediciones en terreno. Mediciones en laboratorio: Mediciones en laboratorio en base a utilización de puntas de corriente y la utilización de LISN, la principal diferencia entre estas dos técnica de medición, es que a través de la medición por medio de LISN se puede medir sólo en una dirección las emisiones EMI, en este caso las emitidas desde el equipo bajo prueba, mediciones de voltaje. A través del uso de la puntas de corriente es posible ver las perturbaciones totales y también la capacidad de aislar o compensar para ver diferentes tipos de efectos como el modo común o diferencial de corriente. Anexo 8 - Resultados Producción 4

5 Mediciones en Terreno: Especificados en procedimientos adecuados según experiencia obtenida en mediciones de altas energías, procedimiento de medición a través de puntas sensoras de corriente, debido a la imposibilidad, por temas de seguridad y normativas internas tanto de CERN como de empresas mineras, de poder utilizar puntas de voltaje. Estas mediciones por temas de rangos de medición se realizan con osciloscopios, cuando son mediciones fuera de escala, aproximadamente del orden de amperes; y a través de analizador de espectros cuando las mediciones son de baja potencia o pueden ser aisladas adecuadamente para su utilización segura. Anexo 8 - Resultados Producción 5