Beneficios del Uso de Equipos de Ensayo Automatizados en la Calibración de Contadores Patrones de Energía Eléctrica

Transcripción

1 Beneficios del Uso de Equipos de Ensayo Automatizados en la Calibración de Contadores Patrones de Energía Eléctrica Nombre: LADY DIANA PEREIRA MARIN Cargo: RESPONSABLE DE LABORATORIO DE POTENCIA Y ENERGIA

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4 Contenido (índice) Trazabilidad eléctrica en potencia y energía Calibración de contadores patrones con equipos electromecánicos Calibración de contadores patrones con equipos de ensayo automatizados Definiciones Equipos y materiales Contadores patrones de energía eléctrica Proceso de calibración Beneficios del uso de equipos de ensayo electrónicos automatizados Resultados comparativos de calibración de patrones de energía Tabla comparativa de equipo electromecánico vs equipo electrónico

5 Trazabilidad Eléctrica en Potencia y Energía V t E = (V x I x cos ɸ) x t I

6 Trazabilidad Eléctrica en Potencia y Energía

7 CALIBRACIÓN DE CONTADORES PATRONES CON EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS Patrón Medidor Patrón Equipo de ensayo Equipo de ensayo Contador

8 CALIBRACIÓN DE CONTADORES PATRONES CON EQUIPOS DE ENSAYO AUTOMATIZADOS Equipo de ensayo con contador patrón trifásico exactitud de 0,01 % Equipo de ensayo con contador patrón monofásico exactitud de 0,01 % Para calibración de contadores patrones de energía eléctrica con exactitud desde 0,02% y medidores de energía eléctrica clase 0,2 S; 0,5 S; 1 y 2

9 DEFINICIONES Error máximo permitido [7] (4.26): Valor extremo del error de medición, con respecto a un valor de referencia conocido, permitido por especificaciones o reglamentaciones, para una medición, instrumento o sistema de medición dado. Nota 1: En general los términos errores máximos permitidos o límites de error se utilizan cuando existen dos valores extremos. Nota 2: No es conveniente utilizar el término tolerancia para asignar el error máximo permitido. Exactitud = 0,01 % Si mido 1kWh 0,1 (Wh) Error máximo permitido: EMP= 1(0,01%) kwh EMP= 0,1 Wh -0,1

10 DEFINICIONES Patrón de medición de referencia [7] (5.6): Patrón designado para la calibración de otros patrones de magnitudes de la misma naturaleza, en una organización o lugar dado. Patrón de medición de trabajo [7] (5.7): Patrón utilizado habitualmente para calibrar o verificar instrumentos o sistemas de medición. PATRÓN DE REFERENCIA PATRÓN DE TRABAJO MEDIDOR A CALIBRAR Contador de energía 100 ppm (0,01%) Contador de energía 400 ppm (0,04%) Medidor de energía 0,2 S

11 DEFINICIONES Calibración [7] (2.39): Operación que, bajo condiciones especificadas, establece en una primera etapa, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medición asociadas obtenidas a partir de los patrones de medición, y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres asociadas y, en una segunda etapa, utiliza esta información para establecer una relación que permita obtener un resultado de medición a partir de una indicación.

12 DEFINICIONES Incertidumbre de medición [7] (2.26): Parámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza.

13 DEFINICIONES Trazabilidad metrológica [7] (2.41): Propiedad de un resultado de medición por la cual dicho resultado puede relacionarse con una referencia mediante una cadena interrumpida y documentada de calibraciones, cada una de las cuales contribuye a la incertidumbre de medición.

14 EQUIPOS Y MATERIALES Para realizar la calibración descrita el procedimiento de calibración de contadores patrones se contaba con un sistema de medida compuesto por los siguientes equipos: Contadores de energía eléctrica, que actuarán como patrón en la calibración, cuyo error máximo permitido será mejor que la del contador a calibrar. Un sistema que suministra potencia (sistema de alimentación), el cual está formado por una fuente de tensión y otra de corriente, que son independientes la una de la otra. Ambas fuentes tienen una alimentación común para asegurar que la frecuencia sea la misma, y un desfasador, que es el dispositivo que permite retrasar o adelantar la onda de tensión con respecto a la corriente con el fin de corregir el ángulo de fase entre ellas.

15 EQUIPOS Y MATERIALES RED TRIFASICA R S T BANCO MONOFÁSICO BANCO MONOFÁSICO BANCO MONOFÁSICO R S T R S T BANCO MONOFÁSICO MEDIDOR DE % CORRIENTE R S T MEDIDOR DE % CORRIENTE ESTABILIZADOR R S T VARIAC DE CORRIENTE SISTEMA DE ESTABILIZADOR GENERACIÓN DE CORRIENTE BANCO MONOFÁSICO VARIAC DE CORRIENTE SISTEMA DE GENERACIÓN ESTABILIZADOR DE CORRIENTE MEDIDOR DE % CORRIENTE EQUIPO A CALIBRAR VARIAC DE CORRIENTE EQUIPO PARA CAMBIO DE CARGA (CAP. - IND. - RES) R R S S T T VARIAC DE VARIAC DE SISTEMA DE VARIAC DE FACTOR VARIAC DE ESTABILIZADOR EQUIPO DE PARA CAMBIO VARIAC DE DE EQUIPO FACTOR DE GENERACIÓN VARIAC PARA CAMBIO DE DE DE FACTOR DE CORRIENTE POTENCIA CARGA (FDP)(CAP. - IND. -TENSIÓN RES) CARGA POTENCIA (FDP) TENSIÓN (CAP. - IND. - RES) CORRIENTE POTENCIA (FDP) MEDIDOR DE DE %% CORRIENTE EQUIPO PATRON ESTABILIZADOR EQUIPO PARA CAMBIO DE CARGA (CAP. - IND. - RES) MEDIDOR MEDIDOR DE VARIAC DE DE FDP SISTEMA DE DE DE VARIAC DE FACTOR DE TENSIÓN VARIAC DE DE GENERACIÓN DE CORRIENTE POTENCIA (FDP) CORRIENTE TENSIÓN MEDIDOR DE FDP MEDIDOR DE TENSIÓN EQUIPO PARA CAMBIO DE DE CARGA (CAP. - IND. - IND. - - RES) VARIAC DE DE FACTOR DE DE POTENCIA (FDP) VARIAC DE DE TENSIÓN MEDIDOR DE FDP MEDIDOR DE TENSIÓN MEDIDOR DE DE FDP FDP MEDIDOR DE DE TENSIÓN

16 EQUIPOS Y MATERIALES Actualmente para realizar la calibración descrita el procedimiento de calibración de contadores patrones se cuenta con un sistema de medida compuesto por los siguientes equipos: Un equipo de ensayo electrónico automatizado el cual cuenta con un bastidor de 5 posiciones, además de un software instalado en un computadora, a través del cual se puede programar la secuencia de ensayos a realizar en el contador patrón de energía eléctrica. Un equipo de ensayo viene a ser una de fuente de potencia (fuente de tensión y fuente de corriente), integrado con un contador de energía eléctrica patrón, el conjunto constituye el patrón de la calibración

17 EQUIPOS Y MATERIALES

18 EQUIPOS Y MATERIALES Como materiales y/o equipos auxiliares se requiere: Cables adecuados para las conexiones entre el EEM o el sistema de suministro de energía y los contadores a calibrar. Cables de sección de diámetro grande y longitud corta para las conexiones de la fuente de corriente. Para el caso de la fuente de tensión de igual manera, la sección y la longitud han de ser tales que no produzcan una caída de tensión.

19 EQUIPOS Y MATERIALES Conectores y adaptadores apropiados según el contador a calibrar. Es necesario que los medidores tengan sus propios cables y conectores. Termómetro con error máximo permitido de ± 0,5 ºC. Con él se tomarán los valores de la temperatura a la que se realiza la calibración.

20 CONTADORES PATRONES DE ENERGÍA ELÉCTRICA Error máximo permitido de patrones de energía eléctrica Medidor a calibrar Patrón a utilizar (*) 0,025% 0,02% 0,04% 0,02% 0,05% 0,02%; 0,04% 0,1% 0,04%; 0,05% 0,2% 0,04%; 0,05% 0,3% 0,1%; 0,05% 0,5% 0,2% / 0,3%; 0,1% En cualquiera de los casos la incertidumbre del patrón a utilizar no debe ser mayor al error máximo permitido del medidor a calibrar de lo contrario se deberá informar al cliente.

21 PROCESO DE CALIBRACIÓN El procedimiento de calibración se aplica para la calibración de contadores patrones de energía eléctrica con error máximo permitido de 0,025% o mayor, por comparación con un contador patrón de mejor error máximo permitido y con una incertidumbre expandida de medición mayor o igual a 0,0133 % y 0,0140% a factor de potencia 1 y 0,5 respectivamente, las cuales son las capacidades de medición y calibración (CMCs) actuales. Se calibra, tomando como referencia las especificaciones del fabricante y los puntos de calibración indicados en su protocolo de ensayo, reporte o certificado de calibración para los factores 1 y 0,5 inductivo. 100 ppm Con el patrón integrado en el equipo de ensayo automatizado se podrá calibrar contadores de energía eléctrica de 200 ppm (0,02%)

22 BENEFICIOS DEL USO DE EQUIPOS DE ENSAYO ELECTRÓNICOS AUTOMATIZADOS Reducción los errores de medición debido al ajuste en la conexión de los accesorios y cables utilizados en la calibración. Antes Ahora

23 BENEFICIOS DEL USO DE EQUIPOS DE ENSAYO ELECTRÓNICOS AUTOMATIZADOS La señal de tensión y corriente suministrada por el equipo de ensayo es mas estable ya que cuenta con fuentes de tensión y corriente electrónicas de alta estabilidad, no habrá perturbaciones o inestabilidad en la señal suministrada ocasionada por desgaste de cojinetes o partes móviles de los equipos rotativos.

24 BENEFICIOS DEL USO DE EQUIPOS DE ENSAYO ELECTRÓNICOS AUTOMATIZADOS El equipo de ensayo electrónico cuenta con sistemas de protección manual y sistemas de protección automática, lo cual garantiza la protección del personal metrólogo, del los equipos a calibrar y el mismo equipo de ensayo.

25 BENEFICIOS DEL USO DE EQUIPOS DE ENSAYO ELECTRÓNICOS AUTOMATIZADOS Desarrollo de manera automatizada de un procedimiento de calibración permite delegar otras funciones al personal metrólogo.

26 BENEFICIOS DEL USO DE EQUIPOS DE ENSAYO ELECTRÓNICOS AUTOMATIZADOS Permitirá realizar ensayos eléctricos correspondientes a la NMP015 para aprobación de modelo (Tabla 8 magnitudes de influencia..

27 ERROR (%) ERROR (%) RESULTADOS COMPARATIVOS DE CALIBRACIÓN DE PATRONES DE ENERGÍA Marca Modelos: Gfuve GF112C Exactitud: 0,2 % Series: Conexión Patrón utilizado: Monofásica Radian RD CURVA DE ERROR DE CALIBRACIÓN CON FUENTE DE POTENCIA ELECTROMECÁNICA CORRIENTE (A) CURVA DE ERROR DE CALIBRACIÓN CON FUENTE DE POTENCIA ELECTRÓNICA CORRIENTE (A)

28 COMPARACIÓN DE CURVAS DE ERROR DE EQUIPO ELECTROMECÁNICO Vs. EQUIPO ELECTRÓNICO ERROR (%) ELECTROMEC ELECTRÓNICO

29 ERROR (%) ERROR (%) RESULTADOS COMPARATIVOS DE CALIBRACIÓN DE PATRONES DE ENERGÍA Marca Radian Modelos: RM Exactitud: 0,05 % Series: Conexión Monofasica Patrón utilizado: Radian RD CURVA DE ERROR DE CALIBRACIÓN CON FUENTE DE POTENCIA ELECTROMECÁNICA CURVA DE ERROR DE CALIBRACIÓN CON FUENTE DE POTENCIA ELECTRÓNICA CORRIENTE (A) CORRIENTE (A)

30 COMPARACIÓN DE CURVAS DE ERROR DE EQUIPO ELECTROMECÁNICO Vs. EQUIPO ELECTRÓNICO ERROR (%) ELECTROMEC ELECTRÓNICO

31 TABLA COMPARATIVA DE EQUIPO ELECTROMECÁNICO Vs EQUIPO ELECTRÓNICO Características generales de la mesa Descripción Electromecánico Electrónico Número de posiciones de trabajo 1 5 Alimentación Auxiliar Diseño modular, para facilitar instalación y cambio de repuestos Calibración a patrones externos 220 V; 60 Hz trifásico No Sí V 60Hz ±2%, monofásico Sí Sí

32 TABLA COMPARATIVA DE EQUIPO ELECTROMECÁNICO Vs EQUIPO ELECTRÓNICO Ensayos soportados por la mesa (conforme a normas IEC) Descripción Electromecánico Electrónico Prueba de marcha en vacío (no load) Sí Sí Prueba de arranque (starting test) Sí Sí Pruebas de exactitud (accuracy test) Sí Sí Prueba de la constante Sí Sí Variación de voltaje No Sí Soporte a la prueba ambiental de variación de la temperatura Variación de la frecuencia No Sí Prueba de inducción magnética continua de origen externo Componentes armónico en los circuitos de voltaje y corriente CD y armónicos pares en el circuito de corriente a.c. Armónicos impares en el circuito de corriente a.c. Subarmónicos en el circuito de corriente a.c. inducción magnética de origen externo 0,5mT No No No No No No No Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

33 TABLA COMPARATIVA DE EQUIPO ELECTROMECÁNICO Vs EQUIPO ELECTRÓNICO Fuente de Potencia Descripción Electromecánico Electrónico Rango de voltaje ajustable V V Resolución de la fuente de voltaje Estabilidad de la fuente de voltaje 0,10% 0,002% No indica 50 ppm/2min o menor (tiempo de integración 5 seg) Rango Corriente 150 A 1 ma -200 A Resolución de la fuente de corriente Estabilidad de la fuente de corriente 0,10% 0,002% No indica 50 ppm/2min o menor (tiempo de integración 5 seg) Rango de ángulo de fase de 300 a Resolución del ángulo de fase No aplica 0,001 Conexión del patrón de referencia No Monofasico Rango de frecuencia No aplica Hz Estabilidad (voltaje, corriente y potencia) No aplica 30 ppm/año

34 TABLA COMPARATIVA DE EQUIPO ELECTROMECÁNICO Vs EQUIPO ELECTRÓNICO Descripción Electromecánico Electrónico Protección de la fuente por sobre y bajo voltaje, variaciones de temperatura y descarga a tierra de la conexión principal No Sí Protección por sobre carga y corto circuito del circuito de voltaje No Sí Seguridad y protección del sistema Protección por sobre carga y circuito abierto del circuito de corriente Sobre y bajo voltaje a la fuente auxiliar de alimentación, ajustable por el usuario No No Sí Sí Indicadores de la fuente de potencia cuando esta en operación y posible falla No Sí Luz de seguridad cuando están corriendo las pruebas indicando presencia de potencial No Sí Botón de paro por emergencia Sí Sí

35 TABLA COMPARATIVA DE EQUIPO ELECTROMECÁNICO Vs EQUIPO ELECTRÓNICO Software Descripción Electromecánico Electrónico Compatible con Windows No Sí Idioma No Inglés Pruebas automatizadas No Sí Librerías de pruebas, perfiles de medidores y forma de onda configurables por el No Sí usuario Creación de perfiles de usuario con clave unica No Sí Generación de reportes No Sí Exportación de datos a excel No Sí

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