Calidad de la energía de los edificios comerciales

Transcripción

1 Hartford Steam Boiler One State Street P.O. Box 5024 Hartford, CT Tel: (800) June 2015 Antecedentes La calidad de la energía es un término general usado para describir la calidad de varias distintas características relacionadas con la energía. Estas características son la frecuencia y la amplitud del voltaje, el equilibrio entre fases en un sistema trifásico y el nivel de distorsión de la forma de onda. Cuáles de estas características son importantes y qué se considera un nivel aceptable de calidad de la energía puede variar de una instalación a otra. La mayoría de los equipos electromecánicos más antiguos eran resistentes y podían soportar los problemas menores relacionados con la calidad de la energía con poco o ningún efecto en las operaciones. Pero, debido al cambio en el tipo de carga, de electro-mecánicas a electrónicas, la calidad de la energía se ha convertido en una preocupación real en todo tipo de empresa. Esto incluye hospitales, universidades, edificios comerciales e instalaciones industriales. Una mala calidad de la energía puede resultar en un mal funcionamiento ocasional de los equipos, corrupción de los datos, pérdida de control del proceso y el calentamiento de los cables, motores y transformadores. Fuente de energía Una fuente ideal de energía proporciona un voltaje sinusoidal constantemente continuo, como se muestra en la Figura 1. Figura 1 Una mala calidad de energía, como se muestra en la Figura 2, contiene ruido, distorsión armónica, caídas y subidas de voltaje, interrupciones y sobrevoltajes. Figura 2

2 Page 2/5 s de una mala calidad de la energía La fuente más obvia de una mala calidad de energía pareciera ser perturbaciones relacionadas con el clima y el servicio público de energía. Sin embargo, los estudios han demostrado que problemas tales como los rayos, otros fenómenos naturales y las operaciones de servicios públicos, representan sólo una pequeña parte de todas las perturbaciones eléctricas. Una gran parte de las perturbaciones eléctricas provienen de fuentes internas o de las empresas vecinas que comparten el mismo edificio o están muy cerca. Las fuentes internas pueden ser máquinas de fax, fotocopiadoras, aparatos de aire acondicionado, ascensores, y unidades de frecuencia variable, por nombrar unas pocas. s de calidad eléctrica Los problemas típicos de calidad de energía incluyen: sobretensiones, armónicos, caídas y subidas de voltaje y el desequilibrio e interrupciones del voltaje. Sobretensión transitoria (sobrecarga) Distorsión armónica Una interrupción repentina de alta energía en el voltaje de línea que por lo general dura menos de un ciclo (<un segundo) y causa que la forma de onda normal sea interrumpida. Cargas de conmutación. Caídas y subidas de voltaje Desequilibrio en el voltaje Corrupción de datos, mal funcionamiento de los equipos, daños a los equipos e interrupción de los procesos. Una distorsión de las formas de onda de la corriente y del voltaje causada por la activación/desactivación momentánea de cargas no lineales. Ascensores, equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado, rectificadores y máquinas de soldar. La corrupción y pérdida de datos, mal funcionamiento de equipos controlados por computador, un calor excesivo y falla de los equipos. Una disminución (caída) o aumento (subida) en el voltaje de línea de al menos 1/2 de ciclo (1/120 de un segundo) a varios segundos. Eventos relacionados con los servicios públicos, arranque y paro de grandes cargas eléctricas. Si el equipo se utiliza ligeramente fuera de su diseño, puede ocurrir un mal funcionamiento ocasional y pueden ocurrir fallos. Si el equipo se utiliza significativamente fuera de su diseño, el equipo no funcionará y puede fallar prematuramente. Los efectos se basan en la duración, magnitud y el momento oportuno de la caída o subida de voltaje. Niveles diferentes de voltaje en cada rama de un sistema trifásico, típicamente <+/- 2% del promedio. Las cargas grandes en un edificio, tales como los equipos de calefacción, ventilación y de aire acondicionado y los ascensores son cargas trifásicas. Las pequeñas pero numerosas cargas tales como fotocopiadoras, equipos de control y las computadoras son cargas monofásicas. Las cargas monofásicas deben distribuirse equitativamente entre las tres fases para evitar desequilibrios. Un desequilibrio también puede ser causado por conexiones defectuosas o fusibles quemados. Dependiendo del nivel de desequilibrio, las cargas pueden funcionar de forma errática, no funcionar en absoluto o fallar. cortesía de Advanced Protection Technologies Interrupciones Una pérdida significativa o completa de voltaje. La pérdida puede ser momentánea o prolongada. Clima, fallas en los equipos de servicios públicos de electricidad, fallos internos o fallos en los equipos internos. Una interrupción momentánea puede dañar los computadores y otros equipos controlados electrónicamente o interrumpir los procesos. El daño puede ocurrir tanto en la pérdida y la re-energización de la electricidad. Los equipos electromecánicos por lo general, no se ven afectados por estos breves cortes de corriente. Las interrupciones sostenidas pueden durar desde horas hasta días. Deben desarrollarse planes de contingencia para abordar ordenadamente el paro y rearranque de los equipos y procesos.

3 Page 3/5 Soluciones Cada tipo de ocupación tendrá un nivel de sensibilidad diferente a la mala calidad de energía y tendrá diferentes fuentes de mala calidad de energía. Sin embargo, común a todas las empresas es la importancia de un buen mantenimiento del sistema de distribución eléctrica y de conexión a tierra. La importancia de estos sistemas no se puede destacar lo suficiente. Al momento de abordar los problemas reales o potenciales de la calidad de energía, los sistemas de energía y de conexión a tierra deben ser los primeros puntos en ser abordados. Esto garantizará la seguridad del personal, permitirá el funcionamiento correcto de los dispositivos de protección contra sobrecargas, minimizará las posibles corrientes en los conductores neutros y proporcionará un plano de referencia adecuado para los equipos electrónicos. Una vez que se hayan tratado las deficiencias del sistema de energía y de conexión a tierra, los próximos pasos incluyen: recorridos de inspección de la calidad de la energía, inspecciones/sondeos de la calidad de energía, y equipos de mitigación. Los recorridos de inspección son un medio para entender la instalación desde el punto de vista de la calidad de energía. Además de la limpieza y la apariencia general de los equipos eléctricos, los elementos que se deben tomar en cuenta durante un recorrido de inspección de calidad de energía incluyen: El tipo de equipo que está instalado La concentración de computadores y equipos electrónicos La presencia de soldadoras, condensadores de corrección del factor de potencia, o unidades de frecuencia variable La decoloración de los equipos eléctricos a causa del calor Cables de comunicación y control que están muy cerca a los cables de energía El estado del sistema de conexión a tierra La presencia de protección contra sobrecargas instalada en las líneas de energía y datos Las siguientes condiciones se consideran señales de advertencia sobre posibles problemas de la calidad de energía en una instalación. Estas condiciones no garantizan un problema; sin embargo, una instalación con estas condiciones tendrá una mayor probabilidad de tener problemas de calidad de energía. Historial de problemas relacionados con la energía Mal mantenimiento del sistema eléctrico Falla de los equipos de protección contra sobrevoltajes Perturbaciones comunes del clima y del servicio público eléctrico Alta concentración de equipos electrónicos Sondeos de infrarrojo que identifican el flujo de corriente (calor) en los conductores a tierra y / o en los neutros del sistema Mal funcionamiento de los equipos, fallas, disparo de interruptores o fusibles quemados sin causas identificadas Equipos funcionando demasiado caliente Conmutación frecuente a sistemas de energía de reserva Pérdida o corrupción de datos Basado en los resultados de los recorridos de inspección de calidad de energía, el tipo de procesos y los equipos del lugar del asegurado, las siguientes recomendaciones pudieran ser apropiadas: El uso de termografía infrarroja para localizar zonas con problemas. No todos los problemas relacionados a la calidad de la energía causarán puntos calientes, pero las conexiones sueltas, los armónicos y el bajo voltaje causarán un aumento en la temperatura de funcionamiento de los equipos. Una inspección y un estudio de la calidad de la energía realizado por una persona debidamente entrenada y con experiencia. Los resultados de la inspección y del sondeo deben ser revisados por un ingeniero capacitado y experimentado Un estudio de la calidad de energía si se planifica una expansión o se añade una carga grande. Este estudio debe ser completado durante el diseño de la expansión o durante el proceso de especificación de la nueva pieza de equipo. Las inspecciones y los estudios de calidad de energía identifican si hay un problema, los tipos de problemas, la magnitud de los problemas y las posibles soluciones. Las inspecciones y estudios de la calidad de la energía eléctrica deben ser realizados únicamente por personas con la experiencia específica y la capacitación necesaria. En muchos negocios industriales o comerciales, solamente unas pocas cargas son fuentes de problemas de calidad de energía y sólo unas cuantas son susceptibles a la mala calidad de la energía. Al identificar estas cargas durante un sondeo, se pueden utilizar técnicas de mitigación más específicas y por lo tanto menos costosas. Un sondeo de la calidad de energía es el monitoreo y registro de la energía suministrada a un edificio o a zonas específicas de un edificio. Es importante medir la energía de forma continua durante un período

4 Page 4/5 prolongado de tiempo, como días o semanas. Esto permitirá que todos los eventos intermitentes puedan ser registrados. Debido a las dificultades al identificar los problemas relacionados con la calidad de energía, se recomienda que solamente electricistas capacitados y con experiencia en la calidad de energía completen los sondeos utilizando un equipo adecuado de monitoreo. El equipo debe ser capaz de registrar eventos muy rápidos (menos de un ciclo) y tener capacidad de almacenamiento de datos. Dado que es físicamente imposible monitorear todos los puntos a la vez, es extremadamente importante seleccionar los mejores puntos a ser monitoreados. Esto debe hacerse basado en las zonas de preocupación identificadas durante la inspección. El equipo de interés debe ser activado y debe operar durante el período de monitoreo. No lleve a cabo un sondeo de calidad de energía durante un paro de máquinas. La revisión de los datos del sondeo determinará si existe un problema, identificará el tipo y la gravedad del problema, y ayudará a la hora de recomendar técnicas de mitigación. La revisión se lleva a cabo por ingenieros cualificados y con experiencia. Antes de seleccionar cualquier tipo de equipo de mitigación, se debe identificar claramente todas las deficiencias de calidad de energía responsables de los problemas operativos y fallas. El siguiente paso es estimar los costos de los problemas relacionados con la calidad de energía. Esto ayuda a determinar los gastos para el equipo de mitigación requerido. Hay disponible una amplia variedad de productos de corrección de calidad de energía que utilizan una variedad de tecnologías y ofrecen una gama de protección. Las técnicas de mitigación comunes incluyen dispositivos de protección contra sobrecargas, transformadores de aislamiento, reguladores de voltaje, generadores de motor, fuentes de energía de reserva, fuentes de energía ininterrumpida y filtros armónicos. Cada técnica tiene sus ventajas y desventajas, y debe ser aplicada de acuerdo a la situación. Esta lista es una buena representación general de los diferentes tipos de técnicas de mitigación disponibles, pero no es una lista completa de todas las técnicas disponibles. Dispositivos de protección contra sobrecargas (SPD) Diverts surge events to ground. Un dispositivo conectado entre la línea y la tierra que tiene una alta impedancia a una frecuencia normal (50 o 60 Hz) y una impedancia muy baja a las altas frecuencias asociadas con los acontecimientos de sobrecarga. Debido a esta baja impedancia, el SPD actúa como un derivador de corriente a tierra durante una sobrecarga. Los dispositivos varían en su capacidad de manejo de corriente de sobrecarga y en la capacidad de limitación de voltaje. Dado que los dispositivos tienen diferentes capacidades de voltaje y corriente, se requiere un enfoque de múltiples niveles de protección contra sobrecargas. El enfoque de varios niveles también se conoce como zonas de protección. Cada zona experimenta un nivel diferente de sobrecarga y por lo tanto el SPD debe dimensionarse adecuadamente basado en la zona. En términos generales, las zonas de protección son la entrada de servicio, el lado de carga del alimentador principal y los paneles de derivación. Si un dispositivo está conectado a un módem o una línea de datos, estas líneas representan la oportunidad de una puerta trasera para que entren sobrecargas y destruyan las placas de circuitos. Estas líneas también deben estar protegidas por protectores contra sobrecargas. Muchos equipos afirman poseer protección contra sobrecargas. Pero a menudo son varistores baratos, que pueden o no pueden proporcionar suficiente protección. No se debe confiar que estos protejan una pieza de equipo. Transformadores de aislamiento Regulador de voltaje Atenúan perturbaciones del modo común en los conductores de fuentes de energía, proporcionan un punto de referencia local a tierra; y con tomas, permiten compensar una caída de voltaje estable en los alimentadores. Un transformador que tiene incluido un protector contra sobrecargas y bobinados especiales, y un blindaje electrostático conectado a tierra entre los bobinados primario y secundario. Este blindaje conectado a tierra proporciona una vía a tierra que evita que el ruido de alta frecuencia llegue a la salida del transformador. Los transformadores de aislamiento pueden bajar el voltaje (ejemplo de 480v a 208v) o pueden proporcionar aislamiento independiente (208 V entrada y 208 V salida). Proporcionar un nivel constante de voltaje de salida estable para una gama de voltajes de entrada. Se utiliza una variedad de técnicas de regulación de voltaje. Las técnicas comunes incluyen transformadores ferrorresonantes, transformadores electrónicos de conmutación de tomas y reguladores de reactores saturables.

5 Page 5/5 Generador de motor Proporciona regulación de voltaje, eliminación de ruido/sobrecargas, corrección de la forma de onda para distorsión del voltaje y aislamiento eléctrico entre el sistema eléctrico y las cargas. Dos dispositivos separados, un motor y un alternador (generador), interconectados por un eje u otros medios mecánicos. Típicamente, la empresa de servicio público proporciona el suministro de energía para el motor que impulsa el generador para producir energía limpia. Suministro de energía de reserva Inversor y sistema de energía de reserva de batería que funciona como un sistema de protección en apagones. En el modo normal, el inversor se encuentra en modo de espera y la carga se alimenta directamente de la fuente de energía de entrada. En una pérdida de energía de entrada, la carga se conmuta a la fuente de la batería. Hay una pausa momentánea en energía cuando se produce el traslado desde y hacia la energía de entrada. Por lo general, compuesto por un inversor de estado sólido, una batería y un cargador de batería. Fuente de alimentación ininterrumpida (SAI) Mantiene un suministro ininterrumpido de voltaje regulado por un período de tiempo después de un fallo de energía. Existe una variedad de tecnologías. Los dos tipos comunes son rotatorio y estático. Una unidad rotatoria consiste en un generador de motor con capacidad para proporcionar energía durante un breve tiempo. Una unidad estática utiliza electrónica de potencia y una cadena de baterías u otro medio de almacenamiento de energía como fuente de energía durante la pérdida de energía de entrada. Estas unidades son sólo tan buena como sus baterías lo sean. El sistema de batería necesita ser dimensionado en base a la carga y la duración del tiempo requerido y necesita un buen mantenimiento. Otros tipos incluyen combinaciones de unidades rotativas y estáticas o sistemas SAI complementados con generadores impulsados por motor para apagones prolongados. El diseño de la capacidad del suministro de energía de respaldo debe reflejar la criticidad y el tamaño de las cargas a ser suministradas. La redundancia debe estar en proporción con el nivel de riesgo. Cada elemento del esquema de energía de respaldo tiene que ser visto como un punto de fallo; si fuera apropiado, el diseño debe prever la duplicación funcional de cada uno. Filtros armónicos Actúan para reducir el nivel de distorsión armónica en un sistema de energía. Hay dos tipos: circuitos en serie y circuitos en paralelo. Los circuitos de inductor / condensador (LC) en serie tienen una baja impedancia a las corrientes armónicas y por lo tanto actúan como un disipador, evitando que los armónicos se energicen de nuevo a la línea. Los circuitos de inductor / condensador (LC) en paralelo tienen una alta impedancia a las corrientes armónicas, y por lo tanto bloquean el flujo de corrientes armónicas. NOT IF, BUT HOW 2015 La Compañía de Inspección y Seguros Hartford Steam Boiler ES004 Power Quality Advanced - SP