O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa REPUBLICA BOLIVARIANA DE
VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE
ING. ELCTRICA DEPARTAMENTO DE POTENCIA LINEAMIENTOS DECALIDAD DE
ENERGIA EN EL CENTRO DE CONMUTACIN DE LA CORPORACIN DIGITEL Trabajo
especial de grado para optar al titulo de ingenieros electricistas.
Presentado por: Br. Camille Cornieles Br. Onaily vila Asesorado
por: Ing. Manuel Briceo Ing. Jorge Surez Maracaibo, Abril 2009.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa LINEAMIENTOS DE CALIDAD
DE ENERGIA EN EL CENTRO DE CONMUTACIN DE LA CORPORACIN DIGITEL
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa LINEAMIENTOSDE CALIDAD
DE ENERGIA EN EL CENTRO DE CONMUTACIN
DELACORPORACINDIGITEL,UniversidaddelZulia,encumplimientoconlos
requisitossealadosenlaseccinIIdelcapituloIIIdelreglamentodelafacultadparaoptaral
ttulo de Ingeniero Electricista. Maracaibo,Abril de 2009.
____________________________ ____________________________ Avila
Rincon, Onaily de los Angeles Cornieles Rojas, Camille Ahinoah
C.I.: 16.885.897 C.I.: 18.394.649 La Concepcin, Av. Principal, Casa
N 83. Av. 16, Res. Palaima
[email protected]@hotmail.com
____________________________ _____________________________ Ing.
Manuel Briceo. Ing. Jorge Surez. Asesor Acadmico. Asesor
Industrial.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa ACEPTACIN
EstejuradoapruebaelTrabajoespecialdeGradotitulada:LINEAMIENTOSDECALIDAD
DEENERGIAENELCENTRODECONMUTACINDELACORPORACINDIGITEL, que las
bachilleres vila R., Onaily D L A. C.I. V- 16.885.897 y Cornieles
R., Camille A.,C.I. V-
18.394.649,presentananteelconsejodefacultaddeIngenieradelaUniversidaddelZulia,en
cumplimientoconlosrequisitossealadosenlaseccinIIdelcapituloIIIdelreglamentodela
facultad para optar al ttulo de Ingeniero Electricista. Maracaibo,
Abril de 2009. _____________________ Ing. Manuel Briceo. Asesor
Acadmico. ____________________ _____________________ Ing. Freddy
Boscan.Ing. Jorge Vlchez Jurado evaluadorJurado Evaluador
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios principalmente por darme la fuerza para seguir
adelante con mi camino.
Amispadresporapoyarmeentodomomentoenmicarrera,siempredndomealientoparano
derrumbarme. A mis Tutores que ha lo largo del desarrollo de la
investigacin me ayudaron aclarando dudas y abriendo puertas para
trabajar con mas facilidad. A mis amigos por estar siempre conmigo
en las buenas y en las malas, durante la realizacin de este trabajo
especial de grado. Especialmente a mis amigos deLa corporacin
Digitel por toda la ayuda que impartieron en todo
momento,estaspersonasfueronysiguensiendomuyimportantesparamiyaquesinellosno
hubiese podido alcanzar esta meta a tiempo. Agradezco tambin a mi
jefe; Marcos Fuenmayor, ya que sin su compresin y apoyo no hubiese
podido culminar el trabajo de grado.
MuyespecialmentetambinamicompaeradetesisCamilleCornielesporhaberdesarrollado
esta investigacin conmigo. Es una persona muy comprensiva y de
verdad muy buena amiga. Finalmente a La Universidad del Zulia la
cual nos acepto este tema de investigacin y me acogi durante varios
aos dentro de sus instalaciones para lograr ser quien soy
actualmente. Y a todas mis personas especiales que siempre me
entendieron y me apoyaron. Onaily vila
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa AGRADECIMIENTOS A mis
tutores, profesores y amigos: Manuel Briceo, Freddy Boscn y Jorge
Surez quienes con
susconocimientos,pacienciaydedicacinmebrindaronunapoyoincondicionalparael
desarrollo del trabajo.
AOnaily,conquiennuncaimaginerealizarlatesisyterminsiendolacompaeradetesis
perfecta, aparte de una gran amiga. A mi hermana Andrea, por
llenarme de sonrisas, abrazos y cuentos en todo momento. A Carlos
Julio S., por su paciencia y alocadas ocurrencias. Al Cyber Daniel
O., quien me acompao en todos los trasnochos. A La Universidad del
Zulia. A La Corporacin Digitel. A Todos Muchas Gracias! Camille
Cornieles
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa DEDICATORIA A mis padres
Danilo vila y Onaida vila por haberme dado todo lo que tuvieron,
para llegar al lugar donde estoy, con mucho apoyo y dedicacin. A mi
hermana Daniely vila por seguir mi ejemplo y el de mis padres
convirtindose en una profesional. A mi sobrina Victoria Valentina
por darme toda la alegra que necesite, y aun necesito para poder
sobrellevar todo. A mi Abuela Ligia por Ofrecerme su ayuda cada vez
que la necesito, por acogerme en su casa todo el tiempo y por darme
una luz de esperanza todo el tiempo. A mis dems familiares por
estar siempre pendiente de m y de mis estudios y trabajo,
preocupados para que yo salga adelante. A mis muy queridos amigos
de la carrera: Gilberto Montiel, Leidys Chacn, Gonzalo Lpez,
Lixander Cabello, Jeniree Fernndez, ngel Parra, Gabriela Baiul y
dems amigos que siempre estn conmigo en todo momento. A mi compaera
de tesis Camille Cornieles que igual que yo se ha esforzado
bastante para llegar a donde esta. Y Finalmente a todos mis seres
queridos que de alguna u otra manera me ayudaron y me apoyaron con
mucha paciencia y dedicacin. Onaily vila
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa DEDICATORIA A mis
padres, Ramn y Blgica Cornieles Camille Cornieles.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa vila R., Onaily D. L. A.
y Cornieles R., Camille A., LINEAMIENTOS DE CALIDAD DE ENERGA EN EL
CENTRO DE CONMUTACIN DE LA CORPORACION DIGITEL. Trabajo Especial de
Grado. Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniera, Escuela de
Elctrica en
cumplimientoconlosrequisitossealadosenlaseccinIIdelcapituloIIIdelreglamentodela
facultad para optar al ttulo de Ingeniero Electricista.Maracaibo,
Venezuela2009. 183p. A RESUMEN
Lacalidaddeenergaserefierealascaractersticasfsicasdelaenergasuministradaen
condiciones normales de operacin, que no producen interrupciones en
equiposy procesos de la carga en la red de distribucin. Con el
desarrollo de la tecnologa se tiende a introducir cargas no
linealesalsistemaelctricoatentandoelniveldecalidaddeenergaafectandolacalidaddel
servicio prestado por la empresas, por tal motivo la corporacin
Digitel decide realizar un estudio
dondeseestablezcanloslineamientosdecalidaddeenerga.Parallevaracaboestetrabajose
sigui un conjunto de objetivos los cuales buscan formular las
recomendaciones ms pertinentes
paralaempresa.Paraestoserealizaronunconjuntodeinspeccionesymedicionesconla
finalidaddedeterminarelestadodelsistemaelctrico,paraposteriormenteanalizar;los
resultadosobtenidosbajolineamientosdelasrecomendacionesy/opracticasdeingeniera
nacionales e internacionales. La investigacin abarco los siguientes
aspectos: distorsin armnica
einterarmonica,sistemadepuestaatierraysistemacontradescargasatmosfricas.Como
resultadodelamismaseobservounaltogradodearmnicoseinterarmnicospresentesenla
sealdealimentacin,ascomotambinvariasdeficienciasenelsistemaelctrico,ascomo
tambinenelsistemadepuestaatierra.Finalmenteseproponenunconjuntodedirectrices
destinada a mejorar la calidad de energa en la instalacin. Palabras
Claves: Calidad, Energa, Armnicos, Puesta a tierra, Distorsin.
[email protected], [email protected]
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa vila R., Onaily D. L. A.
y Cornieles R., Camille A., LINEAMIENTOS DE CALIDAD DE ENERGA EN EL
CENTRO DE CONMUTACIN DE LA CORPORACION DIGITEL. Trabajo Especial de
Grado. Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniera, Escuela de
Elctrica en
cumplimientoconlosrequisitossealadosenlaseccinIIdelcapituloIIIdelreglamentodela
facultad para optar al ttulo de Ingeniero Electricista.Maracaibo,
Venezuela2009. 183 p. A ABSTRACT
Thepowerqualityreferstothephysicalcharacteristicsoftheenergysuppliedduringnormal
operation, which doesnt produce interruptions in the equipments and
processes of the load on the
grid.Withthedevelopmentoftechnologytendstointroducenon-linearloadstotheelectrical
systemtoattackthelevelofpowerqualityaffects,thequalityofserviceprovidedbythe
companies,thereforeDigitelCorporationdecidedtoperformastudysettingoutguidelinesfor
qualityenergy.Tocarryoutthiswork,involvesasetofobjectiveswhichseektomake
recommendationsmorerelevanttothecompany.Thiswillplaceaseriesofinspectionsand
measurements in order to determine the state of the electrical
system, and then analyze the results obtainedunderguidelinesofthe
recommendations and / or engineering practices nationally and
internationally. The research covers the following: harmonic
distortion and interarmonica system, earthing system and lightning
discharges. As a result of it was observed a high level of
harmonics
andinterarmnicospresentinthesignalpower,aswellasseveraldeficienciesintheelectrical
system,aswellastheearthingsystem.Finallyproposeasetofguidelinesdesignedtoimprove
power quality at the facility. Keywords: Quality, Energy,
Harmonics, Earthing, Distortion. [email protected],
[email protected]
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 12INTRODUCCIN
Noexistehastaelmomentounadefinicincompletamenteaceptadadeltrminocalidaddel
suministroelctricoocalidaddelaenergaelctrica(powerquality)enlacomunidad
internacional.Adestacarporsu excesiva vaguedad son las definiciones
genricas empleadas en los ms importantes estndares internacionales
de medida de la calidad de la energa elctrica. El estndar IEC
61000-4-30 define power quality como las caractersticas de la
electricidad en un punto dado de una red de energaelctrica,
evaluadas con relacin a un conjunto de parmetros tcnicos de
referencia, mientras que el estndar IEEE 1159-1995 define la
calidad de la energa elctrica como una gran variedad de fenmenos
electromagnticos que caracterizan la tensin y la corriente en un
instante dado y en un punto determinado de la red elctrica.
Mientras que la
normaVenezolanaFONDONORMA3842-04,definecalidaddelaenergacomolas
caractersticasfsicasdelaenergasuministradaencondicionesnormalesdeoperacin,queno
producen interrupciones ni operaciones errticas en equipos y
procesos de la carga del suscriptor o en la red de distribucin. Por
tanto, los factores que definen la calidad de la energa elctrica
dependen tanto del generador
ydeldistribuidorcomodelpropiocliente.Para
asegurarunosnivelesmnimosdecalidadenel
suministroelctricoesnecesarialacooperacindetodoslosagentesqueintervienenenel
proceso.
Debidoalaltondicedeocurrenciadefallasenelsuministro,sedebentomarunaseriede
accionesqueimpidanelaumentodeproblemasdelossistemasdeenergaenlascentrales
telefnicasy la disminucin del servicio prestado por las empresas.
ParalograrelmejoramientodelsuministrosehanvenidodesarrollandoestudiosdeCalidaddel
suministroelctricoquepermitanencontrarsolucionesalosproblemasocasionadospor;
distorsin armnica, un deficiente sistema de puesta a tierra,
descargas atmosfricas, desbalance de cargas, etc.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
13LaCorporacinDigitel,noquedndoseatrsenelavancetecnolgico,buscamitigarlos
problemas relacionados a la calidad de energa, para lograr mantener
una alta calidad del servicio prestado. Por lo tanto este trabajo
especial de grado busca establecer los lineamientos de calidad de
energa, aplicables a la corporacin Digitel.
Estetrabajoloconformancuatrocaptulosestructuradosdelasiguientemanera:ElcapituloI
describe la problemtica de la empresa, algunos antecedentes de
estudios realizados, tambin se
plantearnlosobjetivosaseguirparallevaracabolainvestigacindeformametdica,dela
mismamaneraseformularaelproblema,delimitandoelmismo,tantotemporalcomoespacial
mente.ElcapituloIIcontieneunarevisintericaacercadeltemadecalidaddeenerga,los
cualessustentanelmarcotericodelainvestigacin.Enestaseccinsetocantemasdesuma
importanciaparalacomprensindeltrminodecalidaddeenerga,comoloson:armnicos,
interarmnicos,periodostransitorios,fallasenelsuministro,sistemadepuestaatierraycontra
descargas atmosfricas, entre otros. El capitulo III describe la
metodologa a seguir para cumplir
conlosobjetivosplanteados.Finalmente,elcapituloIVpresentaelanlisisdelosresultados
obtenidos, arrojando las diferentesrecomendaciones para la solucin
del problema planteado.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 14INDICE GENERAL
RESUMEN..................................................................................................................................................................10
ABSTRACT................................................................................................................................................................11
INDICE
GENERAL...................................................................................................................................................14
CAPITULO I
..............................................................................................................................................................22
EL
PROBLEMA.........................................................................................................................................................22
1.1.- PLANTEAMIENTO DEL
PROBLEMA.....................................................................................................22
1.2.- FORMULACIN DEL PROBLEMA
.........................................................................................................24
1.3.- OBJETIVOS DE LA
INVESTIGACIN....................................................................................................25
1.3.1.- Objetivo General
.....................................................................................................................................25
1.3.2.- Objetivos
Especficos...............................................................................................................................25
1.4.- JUSTIFICACIN DE LA
INVESTIGACION............................................................................................26
1.5.-
ANTECEDENTES.........................................................................................................................................27
1.6.- DELIMITACIN DE LA
INVESTIGACIN............................................................................................29
1.6.1.-Delimitacin
Temporal...........................................................................................................................29
1.6.2.-Delimitacin Espacial
............................................................................................................................29
CAPITULO
II.............................................................................................................................................................31
MARCO
TEORICO...................................................................................................................................................31
2.1.- FUNDAMENTOS
TERICOS....................................................................................................................31
2.1.1.- Calidad de energa
..................................................................................................................................31
2.1.2.-
Armnicos................................................................................................................................................33
2.1.2.1.- Efectos de los armnicos
......................................................................................................................34
2.1.3.-
Interarmnicos.........................................................................................................................................34
2.1.3.1.- Frecuencia Fundamental
....................................................................................................................................
35 2.1.3.2.-Efectos de la presencia de
interarmnicos...........................................................................................................
36 2.1.4.- Descripcin De Las
Perturbaciones........................................................................................................37
2.1.4.1.- Ruidos e impulsos en modo
diferencial..............................................................................................................
37 2.1.4.2.- Variaciones lentas y rpidas de
tensin..............................................................................................................
38 2.1.4.3.- Parpadeo
(flicker)...............................................................................................................................................
39 2.1.4.4.- Microcortes
........................................................................................................................................................
40 2.1.4.5.- Cortes largos
......................................................................................................................................................
41 2.1.4.6.- Variaciones de frecuencia
..................................................................................................................................
41 2.1.5.- Definicin De Transitorios
......................................................................................................................42
2.1.5.1.- Consideraciones para la proteccin contra transitorios
......................................................................................
42 2.1.5.2.- Origen de los Transitorios de
Voltaje.................................................................................................................
42 2.1.5.3.- Seleccin de transitorios
representativos............................................................................................................
44 2.1.5.4.- Caracterizacin del
entorno................................................................................................................................
44 2.1.5.5.- Razn de ocurrencia de transitorios
...................................................................................................................
45 2.1.5.6.- Frecuencia de ocurrencia y nivel de voltaje
.......................................................................................................
46 2.1.5.7.- Nivel de
exposicin............................................................................................................................................
46 2.1.5.8.- Formas de ondas
recomendadas.........................................................................................................................
47 2.1.5.9.- Categoras de
localizacin..................................................................................................................................
48 2.1.5.10.- Efecto de los
transitorios..................................................................................................................................
49 2.1.6.- Sistemas De Puesta A Tierra
...................................................................................................................50
2.1.6.1.- Finalidad De Las Puestas A
Tierra.....................................................................................................................
51 2.1.6.2.- Principales tipos de puesta a tierra
.....................................................................................................................
52 2.1.6.3.- Puesta A Tierra De Un Sistema De
Energa.......................................................................................................
54
2.1.6.3.1.-UPS...........................................................................................................................................................
54 2.1.6.3.2.- PUESTA A TIERRA DE LOS KACKS DE LAS
BATERIAS.................................................................
60 2.1.6.3.4.- PUESTA A TIERRA DE LOS RACKS DE LOS
EQUIPOS....................................................................
61
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 152.1.6.3.4.- MOTOR
GENERADOR
...........................................................................................................................
62 2.1.7.- PROTECCIN CONTRA DESCARGAS
ATMOSFRICAS....................................................................64
2.1.7.1.-
PARARRAYOS.................................................................................................................................................
64 2.1.7.2.- TIPOS DE
PARARRAYOS...............................................................................................................................
65 2.1.7.2.1.- PUNTA
FRANKLIN.................................................................................................................................
65 2.2.- DESCRIPCION DEL SISTEMA ELCTRICO Y EQUIPOS DE LA
CORPORACIN DIGITEL.....66 2.2.1.- Elementos que componen el sistema
elctrico bsico de la Corporacin
DIGITEL:..............................67 2.2.1.1.- Los
rectificadores...............................................................................................................................................
67 2.2.1.2.- Sistema de Energa Ininterrumpible (UPS)
........................................................................................................
68 2.2.1.3.-Banco de bateras
................................................................................................................................................
69 2.2.1.4.- Motorgenerdor
...................................................................................................................................................
69 2.2.1.5.- Automatic Transfer Switch (ATS).
....................................................................................................................
69 2.2.1.6.- Descripcin del sistema de puesta a tierra de la
empresa...................................................................................
69 2.2.1.7.- Supresores de voltaje
.........................................................................................................................................
70 2.3.- SOLUCIONES A PROBLEMAS DE CALIDAD DE
ENERGA..............................................................70
2.3.1.- Reducir las corrientes armnicas de las cargas
perturbadoras..............................................................70
2.3.2.-Disminuir la impedancia armnica de la
fuente.......................................................................................71
2.3.3.-Actuar en la estructura de la
instalacin..................................................................................................71
2.3.4.-Encerrar los
armnicos........................................................................................................................71
2.3.6.- Filtros pasivos de
armnicos...................................................................................................................72
2.3.7.- Convertidores y condensadores
activos...................................................................................................73
2.3.7.1.- Convertidores limpios
........................................................................................................................................
73 2.3.7.2.- Compensador activo Shunt
................................................................................................................................
73 2.3.7.3.- Compensadores con estructura
hibrida...............................................................................................................
74 2.4.- NORMAS, RECOMENDACIONES Y PRCTICAS RECOMENDADAS.
............................................75 2.4.1..-
Norma.....................................................................................................................................................75
2.4.2.- Recomendaciones
....................................................................................................................................75
CAPITULO III
...........................................................................................................................................................78
MARCO
METODOLGICO...................................................................................................................................78
3.1.- TIPO DE INVESTIGACIN
.......................................................................................................................78
3.2.- TECNICASDE RECOLECCIN DE
INFORMACION..........................................................................79
3.2.1.- Fuentes Primarias
...................................................................................................................................79
3.2.2.- Fuentes
Secundarias................................................................................................................................80
3.3.- POBLACIN, MUESTRA Y TAMAO DE LA MUESTRA DE LA INVESTIGACIN.
....................80 3.3.1.-
Poblacin.................................................................................................................................................80
3.3.2.-
Muestra....................................................................................................................................................80
3.3.3.- Tamao de la muestra
.............................................................................................................................81
3.4.- TCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE
DATOS..............................................................81
3.5.- METODOLOGA
PROPUESTA.................................................................................................................82
CAPITULO IV
...........................................................................................................................................................88
ANLISIS DE LOS
RESULTADOS........................................................................................................................88
4.1.-
RESULTADOS..............................................................................................................................................88
4.1.1.- Levantamiento de las instalaciones
elctricas.........................................................................................88
4.1.2.- Mediciones de armnicos e interarmnicos en la red elctrica
..............................................................89
4.1.3.-Inspeccin del sistema de puesta a tierra.
..............................................................................................90
4.1.4.- Inspeccin del sistema contra descargas atmosfricas.
..........................................................................91
4.1.5.- Medicin de la resistividad del terreno.
..................................................................................................91
4.1.6.- Medicin de la resistencia de la malla.
...................................................................................................92
4.2.- ANLISIS DE LAS
MEDICIONES.............................................................................................................92
4.2.1.- Levantamiento de las instalaciones elctricas:
.......................................................................................92
4.2.2.- Mediciones de armnicos e interarmnicos en la red elctrica.
.............................................................93
4.2.3.- Inspeccin del sistema de puesta a tierra.
...............................................................................................94
4.2.4.- Medicin de resistividad del terreno.
......................................................................................................94
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 164.2.5.- Medicin de la
resistencia de la malla.
...................................................................................................95
4.3.- RECOMENDACIONES
...............................................................................................................................95
4.3.1.- Recomendaciones referentes el sistema elctrico en general
..................................................................95
4.3.2.- Recomendaciones referentes a la presencia de armnicos,
interarmnicos y transitoriosen la red elctrica.
.............................................................................................................................................................95
4.3.3.- Recomendaciones referentes al del sistema de puesta a
tierra................................................................96
4.3.4.- Recomendaciones referentes al sistema contra descargas
atmosfricas.................................................96
CONCLUSIONES......................................................................................................................................................98
RECOMENDACIONES..........................................................................................................................................100
REFERENCIAS
.......................................................................................................................................................102
BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................................................105
APNDICES.............................................................................................................................................................107
ANEXOS
...................................................................................................................................................................176
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 17INDICE DE TABLAS TABLA
1: ACONDICIONAMIENTO DE LA
SEAL..............................................................................................................74
TABLA 2.- FALLAS DETECTADAS DURANTE EL LEVANTAMIENTO
ELCTRICO................................................................89
TABLA 3: VALORES ARROJADOS POR LAS MEDICIONES Y
CLASIFICADOS.................................................90
TABLA 4: CAPACIDADES DE CORRIENTE (A)PERMISIBLES PARA LOS
CONDUCTORES AISLADOS.................................116 TABLA 5:
TABLERO PRINCIPAL
............................................................................................................................136
TABLA 6: TABLERO DE DISTRIBUCIN
1............................................................................................................136
TABLA 7: TABLERO DE DISTRIBUCIN
2............................................................................................................137
TABLA 8: TABLERO DE DISTRIBUCIN
3............................................................................................................137
TABLA 9: TABLERO DE DISTRIBUCIN
4............................................................................................................138
TABLA 10: TABLERO DE DISTRIBUCIN
5..........................................................................................................138
TABLA 11: TABLERO DE DISTRIBUCIN
6..........................................................................................................139
TABLA 12: TABLERO D EDISTRIBUCIN
7..........................................................................................................139
TABLA 13: TABLERO DE DISTRIBUCIN
8..........................................................................................................140
TABLA 14: TABLERO DE DISTRIBUCIN
9..........................................................................................................140
TABLA 15: TABLERO DE DISTRIBUCIN
10........................................................................................................140
TABLA 16: TABLERO DE DISTRIBUCIN
11........................................................................................................141
TABLA 17: TABLERO DE DISTRIBUCIN
12........................................................................................................141
TABLA 18: TABLERO DE DISTRIBUCIN
13........................................................................................................142
TABLA 19: TABLERO DE DISTRIBUCIN
14........................................................................................................142
TABLA 20: TABLERO DE DISTRIBUCIN DC-1
...................................................................................................143
TABLA 21: TABLERO DE DISTRIBUCIN DC-2
...................................................................................................143
TABLA 22: TABLERO DE DISTRIBUCIN AC-1
...................................................................................................143
TABLA 23: DATOS RECOLECTADOS PARA EL ANLISIS DE RESISTIVIDAD DEL
TERRENO..............................................146 TABLA 24:
RESULTADOS DE LA MEDICIN CON EL MTODO DEL
63%.........................................................................148
TABLA 25: DATOS NOMINALES DE LOS
EQUIPOS.............................................................................................175
TABLA 26: RESULTADO DE MEDICIONES EMPRESA CONNEXWLL, DIRECCION
1......................................................178 TABLA
27: RESULTADO DE MEDICIONES EMPRESA CONNEXWELL, DIRECCIN
2....................................................178 TABLA 28:
RESULTADOS MEDICIN RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA EMPRESA
CONNEXWELL..........................180 TABLA 29: RESULTADOS DE
MEDICIONES EMPRESA
ARNOVALLE...........................................................................182
TABLA 30: RESULTADOS DE MEDICIONES EMPRESA
ARNOVALLE...........................................................................183
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 18INDICE DE FIGURAS FIG.
1.- (A) RUIDO ELCTRICO PRESENTE EN LA SEAL SENOIDAL PROPORCIONADA
POR LA RED ELCTRICA, (B)IMPULSO ELCTRICO.
......................................................................................................................................38
FIG. 2.- VARIACIONES DE TENSIN.
...............................................................................................................................39
FIG. 3.- VARIACIN RPIDA DE TENSIN.
......................................................................................................................40
FIG. 4.- MICROCORTES DE
TENSIN...............................................................................................................................40
FIG. 5.- FORMA DE ONDA DE TENSIN CON VARIACIN DE FRECUENCIA.
......................................................................41
FIG. 6.- CATEGORAS DE
CLASIFICACIN.......................................................................................................................49
FIG. 7.- SISTEMA DE UPS, CONFIGURACIN 1
...............................................................................................................56
FIG. 8.- SISTEMA DE UPS, CONFIGURACIN 2
...............................................................................................................57
FIG. 9.- SISTEMA DE UPS, CONFIGURACIN 3
...............................................................................................................58
FIG. 10.- SISTEMA DE UPS, CONFIGURACIN 4
.............................................................................................................58
FIG. 11.- SISTEMA UPS, CONFIGURACIN 5
..................................................................................................................59
FIG. 12.- SISTEMA UPS, CONFIGURACIN 6
...................................................................................................................60
FIG. 13.- CONFIGURACIN DEL PARARRAYOS.
..............................................................................................................64
FIG. 14.- PARARRAYOS FRANKLIN.
...............................................................................................................................66
FIG. 15.- MTODO DE LOS CUATRO
ELECTRODOS........................................................................................................109
FIG. 16.- CONFIGURACIN DE WENNER
......................................................................................................................110
FIG. 17.- MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA POR EL MTODO
DE CADA DE POTENCIAL. .....................113 FIG. 18.- PUNTOS DE
CONEXIONES DE PUESTA A TIERRA PARA LAS LNEAS DE
TRANSMISIN......................................121 FIG. 19.- BARRA
DE PUESTA A TIERRA
(MGB)INTERNA.............................................................................................123
FIG. 20.- ANILLO DE TIERRA PARA LOS EQUIPOS.
........................................................................................................124
FIG. 21.- BUS DE TIERRA PARA EL ANILLO.
..................................................................................................................125
FIG. 22.- DEPRESIN.
..................................................................................................................................................130
FIG. 23.- ELEVACIN QUE OCURRE EN LA RECUPERACIN DESDE UNA FALLA
REMOTA DEL SISTEMA. ........................131 FIG. 24.-
INTERRUPCIN LOCAL. FORMA DE ONDA DE FALLA LNEA A NEUTRO. 50.0 V/DIV
VERTICAL Y 5.0 MS/DIV HORIZONTAL.
....................................................................................................................................................131
FIG. 25.- INTERRUPCIN DEL SUMINISTRADOR. FORMA DE ONDA DE FALLA
LNEA A NEUTRO. 50.0 V/DIV VERTICAL Y 12.5 MS/DIV
HORIZONTAL.................................................................................................................................132
FIG. 26.- MUESCA.
......................................................................................................................................................132
FIG. 27.- EJEMPLO DE RUIDO ELCTRICO.
....................................................................................................................133
FIG. 28.- SECCIONAMIENTO DEL TERRENO PARA LA MEDICIN DE
RESISTIVIDAD........................................................145
FIG. 30.- MTODO DEL
63%........................................................................................................................................148
FIG. 31.-
TD3..............................................................................................................................................................151
FIG. 32.-
TD14............................................................................................................................................................152
FIG. 33.-
TD7..............................................................................................................................................................152
FIG. 34.-
TD13............................................................................................................................................................153
FIG. 35.-
TD5..............................................................................................................................................................153
FIG. 36.-
TD8..............................................................................................................................................................154
FIG. 37.-
TD6..............................................................................................................................................................154
FIG. 38.-
TD9..............................................................................................................................................................155
FIG. 39.-
TD10............................................................................................................................................................155
FIG. 40.- SOBRECARGA EN TD10
................................................................................................................................157
FIG. 41.- SOBRECARGA FSICA
TD5.............................................................................................................................157
FIG. 42.- REVISIN DE CONTINUIDAD DE PUESTA A TIERRA DE LOS
EQUIPOS...............................................................159
FIG. 43.- MEDICIN DE UN EQUIPO NO CONECTADO A TIERRA.
....................................................................................159
FIG. 44.- PUNTO SUELTO EN LA MALLA DE PUESTA A TIERRA.
.....................................................................................160
FIG. 45.- PUNTO SUELTO EN LA MALLA DE PUESTA A
TIERRA......................................................................................160
FIG. 46.- PUNTO SUELTO EN LA MALLA DE PUESTA A TIERRA.
.....................................................................................160
FIG. 47.- MALLA DE PUESTA A TIERRA EN LA
TORRE...................................................................................................161
FIG. 48.- SECTOR DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA ENTERRADO
SUPERFICIALMENTE..............................................161
FIG. 49.- BAJANTE DE
PARARRAYO.............................................................................................................................163
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 19FIG. 50.- PLANO DE
ILIMINCACIN PLANTA
BAJA........................................................................................................165
FIG. 51.- PLANO ILUMINACIN PLANTA ALTA
.............................................................................................................166
FIG. 52.- PLANO TOMACORRIENTES PLANTA
BAJA.......................................................................................................167
FIG. 53.- PLANO TOMACORRIENTES PLANTA
ALTA......................................................................................................168
FIG. 54.- PLANO DE UBICACIN DE
EQUIPOS................................................................................................................169
FIG. 55.- PLANO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
...................................................................................................170
FIG. 56.- ESQUEMA ELCTRICO
...................................................................................................................................171
FIG. 57.- PUNTOS DE
MEDICION...................................................................................................................................172
FIG. 58.- PLANO UBICACIN DE MEDICIONES
..............................................................................................................173
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 20NDICE DE APENDICES
APNDICE A: MEDICIN DE RESITIVIDAD DEL TERRENO
..............................................................................109
APNDICE B: MEDICIN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
.................................................................113
APNDICE C: SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PARA
TELECOMUNICACIONES...........................................115
APNDICE D: DEFINICIONES
BSICAS.................................................................................................................129
APNDICE E: TABLEROS DE DISTRIBUCIN
ELCTRICA................................................................................136
APNDICE F: MEDICIN DERESISTIVIDAD DEL
TERRENO............................................................................145
APNDICE G: MEDICIN DE RESISTENCIA DE LA
MALLA...............................................................................148
APNDICE H: TABLEROS
DESBALANCEADOS....................................................................................................151
APNDICE I: TABLEROS CON SOBRECARGA DE CONEXIN
FISICA.............................................................157
APNDICE J: INSPECCIN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE LA
INSTALACIN.............................159 APNDICE K: SISTEMA
CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS
....................................................................163
APNDICE L:
PLANOS...............................................................................................................................................164
APNDICE M: DATOS NOMINALES DE LOS
EQUIPOS........................................................................................175
INDICE DE ANEXOS ANEXO 1: MEDICIONES EMPRESA
CONEXWELD..............................................................................................178
ANEXO 2: RESUMEN DE MEDICIONES DE LA EMPRESA
ARNOVALLE.........................................................182
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 21 CAPITULO I EL
PROBLEMA
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 22CAPITULO I EL PROBLEMA
1.1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Empresasdetodotipo,estncadavezmasinteresadasenalcanzarydemostrarunslido
desempeo en las operaciones que realizan.Cuando se presta un
servicio tan importante como lo es las telecomunicaciones la
eficiencia, calidad y seguridad es el objetivo de las empresas que
se dedican a la explotacin de ese sector. La falla en el servicio
que presta una operadora de telecomunicaciones pueden deberse a
diversos factores, a menudo provocada por agentes externos que
escapan del control del recurso humano;
entrelosqueseencuentranlasdescargasatmosfricas,sobretensiones,armnicos,bajade
tensin,etc.Estetipodeperturbacionesenlaredelctrica,lascualesocasionanunamenor
calidad en la seal de alimentacin suministrada a los equipos; se le
conoce precisamente como calidad de energa. Este tema se ha vuelto
muy importante en los ltimos aos debido a que los usuarios
domsticos, comerciales e industriales han reportado un aumento de
perturbaciones en la red, mismas que pueden ocasionar un mal
funcionamiento de un equipo elctrico o electrnico y
enocasionespuedenllegaradaarlopermanentemente,trayendocomoconsecuenciaprincipal
prdidas econmicas importantes.
Laposibilidaddedaosoaverasenloselementosquecomponenelsistemadegeneracin,
transporteodistribucindelaenergaelctrica,debidoamltiplescausas,comocondiciones
climticas,desgaste,envejecimiento,lapropiaactividadhumana,elefectodelosanimalesu
otros, tambin puede afectar o interrumpir el suministro de energa
elctrica a los clientes.
Elefectomsimportantequeproducelaprdidadelacalidaddelaenergaelctricaeselmal
funcionamientoolaaveradelosequiposconectadosalareddedistribucin.Losequipos
elctricosyelectrnicos,comoloscomputadorespersonales,equiposdeiluminacin,etc,
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 23pueden funcionar de
forma incorrecta si la energa elctrica suministrada se interrumpe
solamente durante unas dcimas de segundo o incluso centsimas de
segundo. Este mal funcionamiento de los equipos puede originar
problemas importantes en su entorno, desde daos a los equipos hasta
laparalizacindelserviciodetelecomunicaciones,comprometiendolacalidaddelserviciola
cual se traducenen perdidas con efectos econmicos negativos muy
importantes. En la actualidad se suele cometer un gran error de
concepto al entender el fenmeno de la calidad de la energa: se
trata de asociar toda la problemtica a la Compaa Elctrica. Parece
entenderse
quecalidaddelaenergaesigualalsuministroestableycontinuodetensinporpartedela
entidadcontratadora.Esciertoquelascausasdeestosproblemaspuedenencontrarseen
perturbacionesdelastensionesquesonsuministradas.Sinembargo,actualmenteestmsque
demostradoquelamayoradelosproblemasdecalidaddeenergaestndentrodelapropia
instalacin, por tanto esta visin debe ir progresivamente
transformndose, llegando a establecer una visin predictiva,
mediante la realizacin de anlisis y diagnsticos en cada caso. Es
evidente
queexisteunaclarafaltadeformacinsobreestostemasdetantaimportancia,nosloen
Venezuela,sinoanivelmundial.ComolopresentaelIng.GuillermoArismendiGamboaenel
tercercongresonacionaldecontratistasdeobraselectromecnicas,ensuexposicinsobre
beneficios de la calidad de la energa [8]. La garanta de operacin
se puede expresar en trminos de la confiabilidad, de la
continuidad, de la disponibilidad y la seguridad, todos estos
aspectos se agrupan en el concepto de calidad de la energa.
Lasempresasdetelecomunicacionespresentanunaltoincrementoensuscargasdebidoala
continuainsercindeequiposalsistemaobedeciendolacrecientedemandaporpartedela
sociedadylosaceleradoscambiostecnolgicosenloscualesseencuentraelpas,hechoque
repercute directamente en la calidad de energa. En fechas recientes
se han presentado una variedad de irregularidades en el sistema
elctrico de la central de operaciones Digitel llegando a ocurrir
falla total del suministro elctrico, motivo por el
cualseiniciolainquietudporpartedelpersonaldedichaempresaporhallarlacausadedicho
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
24acontecimiento,ascomotambininiciarelestablecimientodelineamientosdecalidadde
energa para garantizar una alta calidad del servicio prestado. Por
tanto la realizacin del estudio
esnecesariaparadetectarlasfallasquedeterioranlacalidaddeenergadelaCORPORACION
DIGITEL, De esta forma la empresa, tendr a su alcance la informacin
necesaria, para corregir las fallas segn las conclusiones de este
trabajo de investigacin. 1.2.- FORMULACIN DEL PROBLEMA Las fallas
ocurridas en la corporacin Digitel han creado una disminucin de
confiabilidad en el sistema elctrico debido a la constante
instalacin de equipos elctricos y electrnicos, haciendo de este un
sistema vulnerable a la ocurrencia de fallas tanto externas como
internas. Por tal razn se hace importante el tema referente a
Calida de Energa en la empresa, haciendo interesante dar respuesta
a la siguiente interrogante es necesario establecer lineamientos de
Calidad de Energa en el Centro de Conmutacin de la Corporacin
Digitel? Dando respuesta afirmativa a esta interrogante y
estableciendo lineamientos de calidad de energa para la corporacin
Digitel, se propondrn las medidas necesarias para alcanzar un mejor
nivel de calidad de energa, lo cual esta directamente asociado al
mejoramiento de la calidad del servicio suministradodebido al
aumento de la confiabilidad del sistema. 1.2.1.- Sistematizacin Del
Problema Por lo antes expuesto se formulan las siguientes
interrogantes: Existe la presencia de distorsin total armnica en el
Centro de Conmutacin de la Corporacin DIGITEL? Existe un sistema
adecuado de puesta a tierra y de proteccin contra descargas
atmosfricas en el Centro de Conmutacin de la Corporacin
DIGITEL?
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
25CulessonlosefectosqueproducenlasfallasdelsuministroelctricoenelCentrode
Conmutacin de la Corporacin DIGITEL? Es necesaria la proposicin de
recomendaciones para mejorar el sistema elctrico dentro de las
instalaciones de laCorporacin DIGITEL? 1.3.- OBJETIVOS DE LA
INVESTIGACIN
Paradesarrollarstetrabajoseplantecumplirlossiguientesobjetivosderivadosdelas
interrogantes propuestas en la sistematizacin del problema: 1.3.1.-
Objetivo General
EstablecerlineamientosdecalidaddeEnergaenelCentrodeConmutacindelaCorporacin
DIGITEL. 1.3.2.- Objetivos Especficos Realizar el levantamiento de
las instalaciones elctricas. Consultar el material bibliogrfico
referente a la calidad de energa. Medir armnicos en la red elctrica
y laresistencia de puesta a tierra de la instalacin.Analizar los
resultados delas mediciones realizadas. Proponer recomendaciones
para mejorar el sistema elctrico dentro de las instalaciones de la
Corporacin DIGITEL.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 261.4.- JUSTIFICACIN DE
LA INVESTIGACION
Enlossistemaselctricossepuedenpresentarfallascuyosefectossonobservablesy
cuantificablesenelmomentodesuocurrencia,mientrasqueenotroscasoslasfallasenel
sistema elctrico no necesariamente son medibles con los equipos e
instrumentos convencionales, por tal motivo es considerable un
estudio de calidad de energa.
Enlaactualidadnoexisteunestudiodetalladodelacalidaddeenergaenlacorporacin
DIGITEL. Esta investigacin dar como resultado un conocimiento
completo de los factores que
laafectanydelasaccionesaimplementarparamejorarla.Elpropsitodeesteestudioenel
CentrodeConmutacindelaCorporacinDIGITEL,esdaraconocerlosproblemasque
presentaelsistemaelctricodelaempresayproponerlasrespectivasrecomendaciones,para
garantizarelservicioptimo,puestoquehoyendalossistemasdecomunicacionesson
indispensables en el mbito industrial, comercial y residencial. Los
resultados obtenidos sern la base para establecer nuevos criterios
de gestin y formular las
estrategiastcnicasmsadecuadasalacalidaddeEnergaenelCentrodeConmutacindela
Corporacin DIGITEL. Con la aplicacin de las recomendaciones
arrojadas al final del estudio se lograr la disminucin de las
componentes armnicas, periodos transitorios, las cadas de tensin as
como tambin; optimizar el sistema de puesta a tierra y contra
descargas atmosfricas, lo que
leproporcionaralacorporacinDIGITELlaprolongacinenlavidatildesusequiposy
mantener el estndar de calidad deseado en el servicio que esta
ofrece. Desde punto de vista Corporativo, el estudio se considera
importante ya que puede constituir un
apoyofundamentalalaestrategiadecalidaddelservicioprestado.Laaplicacindelas
recomendacionesdelmismopodrnevitardaosaequiposheinterrupcionesdeserviciosa
futuro,evitandoasprdidaseconmicasimportantes.Asmismometodolgicamentees
significativo ya que incluye el uso de equipos y herramientas de
recoleccin de datos en campo,
queunavezanalizadosconducirnalosresultadosquemostrarnlasconclusionesy
recomendaciones de este estudio.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
27Finalmentesehacenotableelaspectotericodestainvestigacin,yaquehaceunarevisin
exhaustiva de los aspectos tcnicos relacionados a cada uno de los
objetivos que pueden aportar valor a la operacin de la empresa en
estudio. El tema de calidad de energa es muy importante a nivel
mundial por tanto se han realizado un sin fin de investigaciones al
respecto. En nuestro pas especficamente en el estado Zulia es un
tema relativamente nuevo para el rea comercial. Con el avance de la
tecnologa las redes elctricas se ha transformado en redes mas
vulnerables a
lasperturbaciones,debidoaquelosequiposhoyendasonfabricadosdemaneratalparaser
massensibles,adems,existelagrannecesidaddecambioscontinuosenlosequipospara
mantener el sistema a la par con la tecnologa, hecho que es muy
importante en las empresas de
telecomunicaciones,comoloesLaCorporacinDIGITEL.Estaempresaanteriormentehasido
afectadaporvariostiposdeperturbaciones,portalmotivohaincursionadoenelcampode
calidad de energa para hallar respuestas y soluciones a dicha
problemtica 1.5.- ANTECEDENTES
Pararealizarelpresentetrabajoserecurrialainvestigacindebibliogrficadetrabajos
especialesdegrados,publicacionesyartculostcnicos;previosalarealizacindelpresente
estudio, las cuales brindaron un aporte en el desarrollo de esta
investigacin; a continuacinson mencionadas:
ESTUDIODECALIDADDELSUMINISTROELECTRICO,ENCENTRALES TELEFONICAS
FIJAS, MOVILES Y REPETIDORAS. CASO CANTV ZULIA. Realizado en
laUniversidaddelZulia,facultaddeingenieraelctrica,octubre2004,PorSayerlinParray
Daniel Hidalgo, bajo la tutora del Ing. Jos Espina Alvarado [4].
Este trabajo de investigacin se
desarrolloenlaempresaCANTVyhacereferenciaalasperturbacionesqueocurrenenlared
elctrica, as como la distorsin armnica, ocurrencia de transientes,
apagones y errados sistemas de puesta a tierra las cuales se
detectaron a travs de mediciones y evaluaciones completas. Para
concluirsuinvestigacinlosautoresformulanunconjuntoderecomendacionesypropuestas
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 28direccionada al
mejoramiento de la calidad de energa de las estaciones evaluadas y
de esta forma mantener o elevar la calidad de servicio suministrado
a los suscriptores.
La empresa Schneider Electric ha publicado varios trabajos de
investigacin referente a la calidad
deenerga,delacualpodemosdestacarPOWERQUALITY,Realizadoporlaempresa
Schneider Electric [9], en el cual se especifican los objetivos de
medicin para crear o mantener
unabuenacalidaddeenerga,ascomotambin;sedanaconocerlascausasqueoriginansu
degradacin,talescomodepresionesdevoltajes,armnicoseinterarmnicos,variacionesde
voltaje y fluctuaciones, desbalance del sistema elctrico y otros.
LacompaaAP&C,AUTOMATIZACION,PRODUCTIVIDADYCALIDADS.A.deC.V.
Puebla,Colombia,bajolaresponsabilidaddelIng.EugenioTllezRamrez[10],desarrolloun
trabajo referente al tema, enmarcado en un programa de ahorro de
energa; titulado CALIDAD
DEENERGA.Eltemasedesarrollaanalizandolosperiodostransitorioslimitadosa
perturbaciones cuya duracin es menor a medio ciclo de la forma de
onda y que pueden aparecer en cualquier tipo de combinacin entre
los conductores de lnea, neutro y tierra. El trabajo lleva por
objetivo principal proporcionar informacin sobre los transitorios
de voltaje que ocurren en
circuitosdepotenciadebajovoltaje,paraquelosusuariospuedanevaluarsuentronode
operacinydeterminarlanecesidaddeaplicardispositivosdeproteccincontratransitorios.
Conestainformacinsepretendequeelusuariopuedaefectuarlaseleccinentrevarios
dispositivosdeproteccincontratransitoriosdevoltaje,presentndoseunaguaparaidentificar
parmetros o determinar un plan de prueba. El ao 2006 el Ing. Vctor
Snchez Huerta, del Departamento de Ingeniera de la Universidad de
QuintanaRooMxicoensutrabajoPERTURBACIONESENLAREDELCTRICA[11],
realizaunarevisindelasperturbacionesenlaredelctrica,lascualesocasionanunamenor
calidad en la seal de alimentacin suministrada a los equipos,
puesto que como lo indica el autor
Estetemasehavueltomuyimportanteenlosltimosaosdebidoaquelosusuarios
domsticos,comercialeseindustrialeshanreportadounaumentodeestasperturbacionesenla
red, mismas que pueden ocasionar un mal funcionamiento de un equipo
elctrico o electrnico y
enocasionespuedenllegaradaarlopermanentemente,trayendocomoconsecuencia
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
29principalmenteprdidaseconmicas importantes. En dicho trabajo se
concluye que losdistintos tipos de perturbaciones comunes en la red
elctrica, ocasionan funcionamientos anmalos en las
cargaselctricas,inclusohastadestruirlas;porloqueesnecesarioquelascargaselctricasdel
usuario cuenten con una seguridad de alimentacin y adems, calidad
en la onda de tensin que
recibedelaredelctricaparaelfuncionamientocorrectodelosequipos.Lasconsecuenciasde
losproblemasocasionadosporlasperturbacioneselctricasenlaredpuedensuponergrandes
prdidas econmicas en instalaciones industriales. 1.6.- DELIMITACIN
DE LA INVESTIGACIN El presente trabajo se desarroll bajo el
siguiente esquema de delimitacin: 1.6.1.-Delimitacin Temporal
SeanalizarlavariablecalidaddeenergaenelCentrodeConmutacindelaCorporacin
DIGITEL, en el periodo comprendido entre Septiembre 2008 y Febrero
2009. 1.6.2.-Delimitacin Espacial
CentrodeConmutacindelaCorporacinDIGITELReginOccidenteubicadoenMaracaibo.
Estado Zulia.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 30 CAPITULO II MARCO
TERICO
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 31CAPITULO II MARCO
TEORICO INTRODUCCIN El presente capituloplantea los fundamentos
tericos mas relevantes sobre el tema de calidad de
energa.Seutilizarantcnicasdeconsultasbibliogrficas,utilizandotrabajosdeinvestigacin
realizados por otros autores as como tambin; informacin actual
obtenida a travs de revistas y publicaciones realizadas por
especialistas en la materia; con la finalidad de elaborar una gua
de
referenciaquepermitaabordardemanerarpidalosconceptos,parmetrosyvariablesque
involucran el sustento terico del presente trabajo. 2.1.-
FUNDAMENTOS TERICOS 2.1.1.- Calidad de energa Un suministro
elctrico de alta Calidad se entiende como aquel con bajo nivel de
disturbios; as como tambin es el resultado de una atencin continua;
en aos recientes esta atencin ha sido de
mayorimportanciadebidoalincrementodelnmerodecargassensiblesenlossistemasde
distribucin,lascualesporssolas, resultan ser una causa de la
degradacin en la calidad de la energa elctrica. [10]
Setieneunabuenacalidaddeenergacuandolamagnitud,frecuenciayformadeondadela
tensinpermitenquelosequiposfuncionencumpliendoconsusespecificacionesdediseo,ya
que el salirse de las mismas, los equipos no funcionan como se
espera y pueden verse afectados de la siguiente manera:
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 32Funcionamiento
incorrecto. Salidas del servicio. Reduccin de vida til. Dao
Permanente. Para resolver este tipo de problemas es necesario
realizar evaluaciones de calidad de energa, con
equiposdeprecisinquepermitanmedirladistorsinarmnica,paraaspoderofreceruna
solucin adecuada. En la actualidad se suele cometer un gran error
de concepto al entender el fenmeno de calidad
deenergatratandodeasociartodalaproblemticaalacompaaelctrica.Esciertoquelas
causas de estos problemas pueden encontrarse en perturbaciones de
los voltajes suministrados por parte de la compaa elctrica, pero se
ha demostrado que la mayora de los problemas de calidad de energase
presentan dentro de las instalaciones, aguas abajo,y por tanto
dentro del mbito de
trabajosdeinstaladoresymantenedoreselctricos,granpartedeestosproblemasresultanser
causadospormalossistemasdepuestaatierra,conexionesdefectuosas,bajosnivelesde
aislamientosentreotros,esdecirlosconsumidoressepreocupandelniveldecalidaddela
tensin de su instalacin cuando ya ha habido un problema concreto.
Entonces el costo final del problema se triplica con respecto al de
haber optimizado el sistema previamente.
Lacalidaddelaenergaseentiendecuandolaenergaelctricaessuministradaalosequiposy
dispositivosconlascaractersticasycondicionesadecuadasquelespermitamantenersu
continuidad sin que se afecte su desempeo ni provoque fallas a sus
componentes.
Independientementedeladefinicinqueseutilice,lacalidaddeenergaesunasuntodealta
importanciaestratgicaenelmercadoeconmicoabiertoalaelectricidad.Existeunamplio
nmeroderazonesqueanimanaunenfoquesistemticoyconstantedelcontroldelos
parmetros de calidad de energa, con objetivos tanto tcnicos como
financieros y de marketing.
Noimportacomosellamelaperturbacintodassonimportantesenlamedidaquehayaun
equipo electrnico que no funciona a pleno rendimiento, y cuyo
funcionamiento pueda mejorarse con costos muy inferiores a los
derivados del propio malfuncionamiento.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 332.1.2.- Armnicos
Losarmnicoshansidohistricamentelaperturbacinmsestudiadayaquesuexistenciase
conocedesdeloscomienzosdeladistribucin de la energa elctrica.
Suestudio y la evolucin de las tcnicas de medida han sido en gran
parte los generadores del inters en otros aspectos de la calidad de
la energa elctrica hasta llegar a la situacin actual.
Losarmnicosenlasformasdeondadelatensinydelacorrientesoncomponentesde
frecuenciadevalormltiplodelafrecuenciafundamental.Estascomponentesarmnicasse
producenporlaconexindecargasnolinealesalared.Estascargasabsorbencorrientesno
linealesquealcircularporlasimpedanciasdelsistemaproducencadasdetensinnolineales
que modifican la forma de onda de la tensin suministrada.
Entrminosgeneralessepuedencitarcomofuentesdearmnicosenentornosindustrialeslos
Rectificadores,loshornosdeinduccinyloshornosdearco.Encuantoalosreceptoresdeuso
domstico mencionaremos los balastros de iluminacin fluorescente,
las lmparas de descarga de
vapordesodio,losequiposelectrnicosconfuentesdealimentacindefuncionamiento
conmutado,ylosequiposqueincluyenmotorescomolosequiposdeaireacondicionado,
frigorficos, etc. Tambin producen armnicos los elementos de
instalaciones elctricas como los
equiposdeproduccin,transporteydistribucindeenergaelctricaylosdispositivos
electrnicos de control y mando que regulan la intensidad absorbida
por un equipo consumidor. Los armnicos se pueden evaluar de dos
formas diferentes: Individualmente, por medio de su amplitud
relativa,uh , respecto a la amplitud de la tensin de la componente
fundamental Ul , siendohes el orden del armnico UhuhUl=
Globalmente, por medio del ndice de distorsin armnica total,
THD
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 3422100%hhlITHDI==
2.1.2.1.- Efectos de los armnicos
Elefectodelosarmnicossobrelosequiposdependedelanaturalezadeestosascomode
magnitud,frecuenciayfasedelosarmnicos.Algunosdelosefectosdirectosmsimportantes
que producen son los siguientes:
Loscondensadoresytransformadoressufrenprdidasadicionalesycalentamientosque
acortan su vida media de funcionamiento.
Losfusiblesdeproteccinsufrencalentamientoeinclusofusinencondicionesde
intensidad normal. Los cables sufren fallos en el aislamiento,
gradientes de tensin elevados y efecto corona. Los balastros
inductivos que se utilizan en lmparas fluorescentes o lmparas de
descarga sufren aumentos de temperatura.
Losrelsdeproteccinsufrendisparosinadecuadosocasionadosporlasmodificaciones
en los valores de pico y en los pasos por cero de la seal. 2.1.3.-
Interarmnicos
LosInterarmnicossontensionesocorrientescuyafrecuenciaesunmltiplonoenterodela
frecuencia fundamental de suministro.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 352.1.3.1.- Frecuencia
Fundamental
Sercualquierfrecuenciaquenoseaunmltiploenterodelafrecuenciafundamental.Por
analogaconelordendeunarmnico,elordendeuninterarmnicovienedadoporlarelacin
entrelafrecuenciadelinterarmnicoylafrecuenciafundamental.Siestevaloresinferiorala
unidad,lafrecuenciatambinsedenominafrecuenciasub.-armnica.Deacuerdoconla
recomendacin de la IEC, el orden del interarmnico estar
identificado por la letra m (segn IEC 61000-2-2). Bsicamente
existen dos mecanismos de generacin de interarmnicos. El primero es
la generacin de componentes en las bandas laterales de la
frecuencia de la tensin de suministro y de sus armnicos debido a
cambios en sus magnitudes y/o ngulos de fase. Estas
variacionesestnprovocadasporcambiosbruscosdecorrienteenelequipoyenlas
instalaciones, que tambin pueden originar fluctuaciones de la
tensin. El segundo mecanismo es la conmutacin asncrona (es decir,
no sincronizada con la frecuencia
delareddesuministrodeenergaelctrica)delosdispositivossemiconductoresdelos
convertidores estticos. Ejemplos tpicos de ello son los
ciclos-convertidores y los convertidores de modulacin de anchura de
impulso (PWM). Los interarmnicos generados por ellos pueden
localizarse en cualquier parte del espectro de los armnicos de
tensin de la red de alimentacin.
Enmuchostiposdeequiposambosmecanismossepresentansimultneamente.Los
interarmnicossepuedengeneraracualquierniveldetensinysetransfierenentreniveles
diferentes;esdecir,interarmnicosgeneradosensistemasdealta(AT)ymediatensin(MT)
pueden inyectarse en el sistema de baja tensin (BT) y viceversa. Su
magnitud raramente supera
el0,5%delarmnicofundamentaldetensin,aunqueencondicionesderesonanciapodran
presentarse niveles mas elevados.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 362.1.3.2.-Efectos de la
presencia de interarmnicos. Las corrientes interarmnicos producen
una distorsin interarmnicade la tensin dependiendo de la magnitud
de las componentes de la corriente y de la impedancia del sistema
de alimentacin a esa frecuencia. Cuanto mayor es el margen de la
frecuencia de los componentes de la corriente,
mayoreselriesgodequesepresentenfenmenosderesonancianodeseados,quepueden
aumentar la distorsin de la tensin y producir sobrecargas o
perturbaciones en el funcionamiento de los equipos e instalaciones
del usuario. Entre los efectos directos ms comunes de los
interarmnicos estn: Efectos trmicos. Oscilaciones de baja
frecuencia en sistemas mecnicos.Perturbaciones en el funcionamiento
de los equipos electrnicos y lmparas fluorescentes.
Enlaprcticapuedeverseperturbadoelfuncionamientodecualquierequipoqueest
sincronizado con respecto al punto de paso por cero de la tensin de
alimentacin o con la tensin de pico.
Interferenciaconlassealesdecontrolydeproteccinenlaslneasdesuministrode
energaelctrica.Actualmente,estaeslaprincipalperturbacinocasionadaporlos
interarmnicos. Sobrecarga de filtros pasivos en paralelo para
armnicos de orden elevado. Interferencia en las telecomunicaciones.
Perturbacin acstica. Saturacin de los transformadores de corriente.
Los efectos ms comunes de la presencia de interarmnicos son las
variaciones en la magnitud de la tensin eficaz y el parpadeo.
[6]
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 372.1.4.- Descripcin De
Las Perturbaciones Las perturbaciones ms frecuentes en la red
elctrica son las siguientes (Asinel-UNESA, 1992): 2.1.4.1.- Ruidos
e impulsos en modo diferencial
Sonperturbacionesdetensinquetienenlugarentrelosconductoresactivosdealimentacin
(faseyneutroensistemasmonofsicos;fasesofaseyneutroensistemastrifsicos).Sison
frecuentesydeescasovalor(decenasdevoltiosmsomenos),sellamanruidos.Sison
espordicos y de valor elevado (cientos de voltios), se denominan
impulsos, es decir, cuando su
duracinesinferiora2ms.Losruidoselctricosseproducendebidoalfuncionamientode
mquinaselctricasconescobillas,soldadorasdearco,timbres,interruptores,etc.,loscualesse
encuentranconectadosenalgnpuntocercanoalacargautilizada.Noproducendaoenlos
equipos,perosipuedencausarunmalfuncionamiento.Porotrolado,losimpulsoselctricos
suelenproducirseporconexin y desconexinde bancos de condensadores,
funcionamiento de hornos de arco, mquinas con
escobillas,interruptores, termostatos y por descargas elctricas.
Detodaslasperturbaciones,sonlasmsaleatoriasymenospredecibles.Estetipode
perturbaciones puede producir daos muy serios en los equipos. Una
forma de onda detensin
conruidoelctricosemuestraenlaFig.1.-(a)Ruidoelctricopresenteenlasealsenoidal
proporcionada,mientrasqueenlafigura1(b),semuestraunaformadeondadetensinconla
presencia de un impulso elctrico.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 38 Fig. 1.- (a) Ruido
elctrico presente en la seal senoidal proporcionada por la red
elctrica, (b)Impulso elctrico. 2.1.4.2.- Variaciones lentas y
rpidas de tensin
Seconsideraunavariacinlentadetensin,aquellaquesepresentaconunaduracinde10
segundosoms.Seproducedebidoalavariacindelascargasenredeselctricascon
impedanciaaltadecortocircuito.Sisobrepasanloslmitesestticospermitidosporlosequipos,
pueden producir fallos en su operacin. Este tipo de variacin de
tensin se muestra en la Fig. 2.- Variaciones de tensin.(a).
Porotraparte,unavariacinrpidadetensintieneunaduracinmenoralos10segundos.Se
producen debido a la conexin y desconexin de cargas grandes y
maniobras en las lneas de la
redelctrica.Eldaoquepuedencausarenlosequiposdependedesuamplitudysuduracin,
dado que un equipo puede soportar una mayor amplitud en un menor
tiempo y viceversa. Como casos particulares de estas
perturbaciones, se encuentran el parpadeo (flicker) y los
microcortes. Este tipo de variacin de tensin se muestra en la Fig.
2.- Variaciones de tensin.(b).
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 39 Fig. 2.- Variaciones
de tensin. (a) variacin lente de tensin, (b) variacin rpida de
tensin. 2.1.4.3.- Parpadeo (flicker)
Esunavariacinrpidadetensindeformarepetitiva,similaralamodulacindeamplitudde
una onda de alta frecuencia por una onda de baja frecuencia, la
cual se puede observar en la Fig. 3.- Variacin rpida de tensin..
Produce en las lmparas un parpadeo visible y molesto (de aqu el
nombre); se debe principalmente al funcionamiento de hornos de arco
y equipos de soldadura. En general no produce daos en los equipos a
menos que la variacin sea muy pronunciada.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 40 Fig. 3.- Variacin
rpida de tensin. 2.1.4.4.- Microcortes Son anulaciones en la tensin
de lared elctrica (o reducciones por debajo del 60% de su valor
nominal)conunaduracinmenoraunciclo.Sedebenprincipalmenteadefectosenlared
elctricaoenlapropiainstalacindelusuario.Puedenproducirmalfuncionamientoencargas
muysensiblesyerroresenlascomputadoras. Un ejemplo de una forma de
onda de tensin con microcortes se muestra en la Fig. 4.-
Microcortes de tensin. Fig. 4.- Microcortes de tensin.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 412.1.4.5.- Cortes
largos Son anulaciones de la tensin de red (o reducciones por
debajo del 50% de su valor nominal) de
duracinmayoraunciclo.Seproducengeneralmenteporfallasodesconexindelaslneasde
alimentacinyporaverasenloscentrosdegeneracinydetransformacin.Obviamente,este
tipo de perturbaciones ocasiona un fallo total del equipo que est
siendo alimentado; sin embargo,
algunascomputadoraspequeaspuedensoportaruncortedepocaduracin(dosciclos
aproximadamente). 2.1.4.6.- Variaciones de frecuencia Son cambios
en la frecuencia de seal senoidal proporcionada por la red, que en
Europa es de 50
HzyenAmricade60Hz.Normalmenteresultamuyraroquesepresenteesteproblemaenla
redelctricaencondicionesnormalesypuedellegaraocurrirdebidoalainterconexindelos
centrosdegeneracindeenergaelctrica.Generalmentesloseproducenencentroscon
generacinaisladadetensincomolopuedenserredeselctricasruralesaisladasqueobtienen
energaelctricaapartirdegeneradoresdecombustininterna,panelesfotovoltaicos,
generadoreselicosoenplataformasdeexplotacinpetrolera.VerFig.5.-Formadeondade
tensin con variacin de frecuencia. [11] Fig. 5.- Forma de onda de
tensin con variacin de frecuencia.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 422.1.5.- Definicin De
Transitorios Son impulsos de alta energa de voltaje y corriente que
viajan sobre la onda senoidal de 60 Hz y presentan una frecuencia
no repetitiva, un tiempo de ascenso rpido y un tiempo de cada al
50%
igualomenora1ms,pordefinicinduranporlapsosmenoresdeciclodelafrecuenciade
alimentacin, es decir 8.3 ms. A 60 Hz. [4] 2.1.5.1.-
Consideraciones para la proteccin contra transitorios Las
siguientes consideraciones son necesarias para alcanzar un nivel
razonable de proteccin ante transitorios: Grado de proteccin
deseadoIntegridad del equipoEvitar perturbaciones en
procesosSensibilidad especfica de los equipos. Entorno del sistema
de potenciaCaractersticas de los transitoriosSistema
elctricoDesempeo de los equipos de proteccin contra transitorios de
voltajeGrado de proteccinVida mediaCostos totales y relativos
2.1.5.2.- Origen de los Transitorios de Voltaje
Lostransitoriosdevoltajequeocurrenenloscircuitosdepotenciadebajovoltajetienendos
orgenes:Losefectosdelasdescargasatmosfricastantodirectascomoindirectasylos
transitorios ocasionados por las conmutaciones en el sistema.
[10]
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 432.1.5.2.1.- Descargas
atmosfricas Descargas cercanas de un rayo ya sean a tierra o entre
nubes, produce campos electromagnticos que pueden inducir voltajes
en los conductores de los circuitos primarios y secundarios.
Descargas a tierra de un rayo producen que la corriente que fluye
se acople a la impedancia de la
malladetierra,causandodiferenciasdevoltajealolargoyancho.Laaccindelpararrayode
tipo abertura al limitar sbitamente el voltaje primario, se acopla
a travs de la capacitancia de un
transformadoryproducetransitoriosdevoltajeadicionalesaaquellosqueseinducenporla
misma accin del transformador. Descargas directas a circuitos de
alta tensin, inyectan altas corrientes que producen voltajes que
obienfluyenatravsdelaresistenciaatierraycausanuncambioenelpotencialdetierrao
fluyen por los conductores primarios cuyos voltajes se acoplan a
los circuitos secundarios por la
capacitanciaentrelosdevanadosprimarioysecundariooporlainduccinmismadel
transformadoroporambosefectos,apareciendoenlossistemasdebajovoltaje.Descargas
directasacircuitosdebajatensin,involucranmuyaltascorrientesyaltosvoltajesresultantes
que pueden exceder la capacidad de soporte de los equipos. [10]
2.1.5.2.2.-Transitoriosporconmutacinpuedenasociarseconcondicionesnormaleso
anormales:
Conmutacionesmenorescercanasalpuntodeinters,talcomoelapagadodeutensiliosenuna
casa o el apagado de diversas cargas en el sistema individual
Transitorios peridicos (muescas en
elvoltaje)ocurrencadaciclodurantelaoperacindeconvertidoreselectrnicosdepotencia,
debido a un corto circuito momentneo entre fases cuya duracin se
ubican en el rango de 100 s.
Reignicionesmltiplesorebotesdurantelaoperacindeconmutacin,talcomosucedeconlos
contactoresdeaireylosrelevadoresdemercurio,queproducentransitoriosdevoltajecuyas
formas de onda son complejas y sus amplitudes alcanzan valores de
varias veces la magnitud del voltaje normal.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 44La Conmutacin de
bancos de capacitares para la compensacin del factor de potencia
cuando no
hayrebotes,generasobre-voltajetransitoriodelordende1.5a2veceslamagnituddelvoltaje
normal,teniendoformasdeondadelargaduracindevarioscientosdemicrosegundos.Si
durantelaaperturadeldispositivoqueconmutaaloscapacitaresocurrenmltiplesrebotes,el
sobre-voltajetransitoriopuedeexceder3veceslamagnituddelvoltajenormaleinvolucrar
niveles de alta energa.
Duranteloslibramientosdefallasqueocurrencuandodispositivosdeproteccindesobre-corrientedeaccinrpidatalescomofusibleseinterruptoresquetienentiemposdearqueo
menores a 2 s actan, dejan energa inductiva atrapada del lado de
carga que cuando se colapsa el campo, se generan altos voltajes.
[10] 2.1.5.3.- Seleccin de transitorios representativos Las
perturbaciones en sistemas de potencia de bajo voltaje pueden ser
causadas por la alteracin de los siguientes parmetros: Amplitud,
duracin, tiempo de elevacin, frecuencia de oscilacin, polaridad,
capacidad de aporte de energa, densidad espectral de amplitud,
posicin con respecto a la fase de la forma de onda normal y
frecuencia de ocurrencia. Las mediciones obtenidas en estudios
realizados muestran la amplia variedad de transitorios que
puedenocurrirensistemasdepotenciadebajovoltaje,porloquesehanelegidotransitorios
representativosquepermitanefectuarpruebasenlaboratorioqueseanreproduciblesy
significativas. Una combinacin en la seleccin de la categora de
localizacin y la determinacin del nivel de exposicin proporcionar
el criterio para dimensionar la proteccin. 2.1.5.4.- Caracterizacin
del entorno El proceso para caracterizar un entorno involucra:
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 45Identificar si se
trata de una instalacin interior o exterior y las condiciones de
operacin de los
circuitos.Seleccionarlasformasdeondadelostransitoriosrepresentativosdelentornobajo
estudio.Determinar los factores de sensibilidad de los equipos,
pudiendo ser: La amplitud y duracin del pico que pueden causar
tanto errores en la operacin como dao en los equipos, La razn de
cambio del voltaje que puede causar errores en la operacin, aun
cuando las amplitudes de los transitorios estn muy por debajo de
los niveles que causan dao a los equipos. [10] 2.1.5.5.- Razn de
ocurrencia de transitorios Tratar de predecir la frecuencia de
ocurrencia de los transitorios para un sistema en particular es
frecuentemente imposible. La frecuencia de ocurrencia de los
transitorios est relacionada con el nivel, prevaleciendo mayormente
los de menor nivel a los de mayor nivel. Un pico de voltaje que se
observa en un sistema de potencia puede ser el original o el
residuo que resulta de la operacin de algn dispositivo de proteccin
del sistema.
Ladistribucindelosnivelesdelostransitoriosestinfluenciadaporelmecanismoquelo
produceyporelniveldearqueoentreseparacionesyporlaoperacindedispositivosde
proteccinnoidentificados.Esimportantereconocerelefectodelcrecientenmerode
dispositivosprotectoresdetransitoriosinstaladosdentrodelosequiposyenlossistemasde
distribucin.
Losequiposexterioresestnexpuestosanivelesdearqueoaltos,convalorestpicosde10kV
aunque es posible alcanzar hasta 20 kV. En la acometida, los
equipos de medicin pueden incluir protecciones entre fases y tierra
con niveles de arqueo (sparkover) en el rango de 8 kV.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 46La mayor parte de los
sistemas en interiores operan a voltajes de 127 V, 220V y 440V
teniendo
nivelesdearqueoentrefasesoentrefaseytierratpicosde6kVauncuandoenexcepciones
pueden llegar a ser mayores. [10] 2.1.5.6.- Frecuencia de
ocurrencia y nivel de voltaje Los datos reportados por diversos
estudios, muestran una reduccin en la ocurrencia para crestas
mayores, sin embargo el nmero absoluto de ocurrencias depende de
cada sitio. [10] 2.1.5.7.- Nivel de exposicin El nivel de exposicin
est relacionado con los transitorios
inducidosenelsistemadepotencia, dependiendo de las condiciones del
sistema y del entorno, establecindose tres rangos: Exposicin
BajaSistema en reas con baja actividad de rayos. Poca carga. Poca
conmutacin de capacitares. Exposicin Media Sistema en reas con
actividad de rayos media y alta. Conmutaciones significativas.
Exposicin
AltaAquellasinstalacionesexcepcionalesquetienenexposicionesatransitoriosmayoresque
las definidas en las categoras baja y media.
Lascondicionesmsseverasresultandealtasexposicionesarayosoportransitoriosseveros
ocasionados por conmutaciones.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
47Lafrecuenciadeocurrenciayelniveldeexposicinarayosestinfluenciadaporlosniveles
isocerunicos y densidades de rayos.
Losnivelesdelostransitoriossoninfluenciadosporlasprcticasdepuestaatierrayla
disposicindelsistemadedistribucintalcomolneasareasabiertas,lneasreascon
conductores torcidos y cables.
Laocurrenciayelniveldelostransitorios por conmutaciones dependen
del modo de operacin del suministrador de la energa, tal como
conmutacin de bancos de capacitores o de circuitos.
Lostransitoriosgeneradosporconmutacindecargasinternasdependendelanaturalezae
impedancia de las cargas adyacentes, as como de su distancia
elctrica al punto de inters, ms
quedelaubicacingeogrficaoprcticasdelsuministrador.Elarqueo(sparkover)delos
dispositivosdecableadoindicaquemientrasquelacapacidaddesoportepuedesersuficiente
para asegurar que un dispositivo interior sobreviva, una capacidad
de soporte de 10 kV o mayor puede ser requerida para exteriores.
[10] 2.1.5.8.- Formas de ondas recomendadas La amplia variedad de
eventos reportados en diferentes estudios pueden simplificarse en 3
tipos de transitorios. Ondas oscilatorias (ring wave) Las de mayor
frecuencia tienen una capacidad limitada de energa
peropresentanaltosvoltajes,mientrasquelosdemenorfrecuenciatienenmayorcapacidadde
energa pero voltajes de menor amplitud.
Transitoriosdealtaenergadediversasformasdeonda,asociadoscondescargasatmosfricas
cercanas, operacin de fusibles o conmutacin de capacitores.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 48Rfagas de transitorios
muy rpidas, asociadas a conmutaciones de cargas locales de baja
energa pero capaces de producir interferencia o bloqueo de la
operacin de equipo sensible. [10] 2.1.5.9.- Categoras de
localizacin
Sehandefinidotrescategorasporlocalizacindecircuitosquerepresentanlagranmayorade
ubicaciones,desdeaquellascercanasalaacometidahastalasmsremotas.Paralostransitorios
originadosenlaalimentacindelsuministrador,laimpedanciadelafuentepuedeconsiderarse
comoconstante,mientrasquelaimpedanciaserieseincrementaconladistanciahastalacarga,
restringiendo la razn de crecimiento de la corriente del
transitorio. La Fig. 6.- Categoras de clasificacin. Muestra la
aplicacin de las tres categoras de localizacin en un sistema de
potencia que estn relacionada con la impedancia y por lo tanto con
la corriente del transitorio.
En la Categora C se est expuesto a transitorios de mayor nivel,
esperando voltajes que excedan los 10 kV y corrientes de descarga
de 10 kA y mayores. La experiencia en campo muestra que la
aplicacinporaosdeaparta-rayosconcapacidadesde10kA,4/10shandemostradosu
efectividad para desviar la mayor parte de las corrientes asociadas
con este entorno. Aun cuando descargas directas de rayos en el
punto de inters producen voltajes y corrientes mayores.
Lamayoradelasaplicacionesdeproteccininvolucranentornosinterioresdistantesdela
conexindeentradadeservicioydelascondicionesdelacategoraC,porloquenodeber
aplicarse indiscriminadamente como una especificacin para todos los
equipos. [10]
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 49 Fig. 6.- Categoras de
clasificacin.
LademarcacinentrecategorasByCesarbitraria,considerndoseenelmedidoroenel
interruptorprincipalparaserviciosdebajovoltajeoenelsecundariodeltransformadorde
distribucin para servicios que cuenten con el. [10] 2.1.5.10.-
Efecto de los transitorios
Cuandolasconsecuenciasdeunafallasolorepresentanunaprdidaeconmica,puedeser
apropiadovalorarelcostodelaproteccincontralaposibilidaddeunafallacausadaporun
transitorio de alta energa que puede ocurrir, tal como las causadas
por rayos o por mltiples re-cierres al des-energizar bancos de
capacitores o por frecuentes interrupciones en el suministro de la
energa. Las consecuencias que los transitorios pueden causar se
pueden clasificar en:
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 50Los equipos pueden
estar sujetos a transitorios cuyos niveles no causan un dao visible
u operacional, pero puede estar sucediendo una degradacin en sus
componentes siendo un punto latente de
falla.Fallasenelprocesamientodeinformacinquepuedeserrecuperadoporsoftwareoque
puede requerir la intervencin del personal para restaurar la
operacin.Falladelequipoodesuscomponentes,requiriendosureemplazoyocasionandola
indisponibilidad del equipo.Dao consecuente causado por un equipo
que ha sido afectado por un transitorio y que sus errores de
procesamiento o dao provocan que otros equipos fallen o queden
indispuestos. [10] 2.1.6.- Sistemas De Puesta A Tierra Los medios
digitales de la actualidad son una realidad del mundo globalizado y
hay informacin en lnea o banda ancha que necesitan mayor cuidado
porque presentan algunas debilidades entre
lascualespodemoscontarconlasensibilidadaloscambiosbruscosenlascondicionesde
operacin, esto es a las perturbaciones en la alimentacin elctrica o
a los fenmenos elctricos
transitoriosquesepresentanoinducenenlossistemasinterconectados.Paraevitaryatenuarla
peligrosidad de estas perturbaciones en la vida y funcionamiento de
los equipos, se ha previsto la
estabilidad,continuidaddefuncionamientoylaproteccindelosmismoscondispositivosque
eviten el ingreso de estos transitorios a los sistemas en
fracciones de segundo (nanosegundos) y sean dispersados por una
ruta previamente asignada como es el sistema de puesta a tierra
(SPAT), que es el primer dispositivo protector no solo de equipo
sensible, sino tambin de la vida humana evitando desgracias o
prdidas que lamentar.
Laproteccinelctricayelectrnicatienepuesdoscomponentesfundamentales,queson
indesligablesunodeotro:losequipos protectores
(pararrayos,filtros,supresores,TVSS,Vade
Chispas,etc.)yelsistemadispersoroSistemadePuestaaTierra(SPAT),entendindoseeste
como el pozo infinito donde ingresan corrientes de falla o
transitorios y no tienen retorno porque van a una masa neutra y son
realmente dispersados.
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa 512.1.6.1.- Finalidad De
Las Puestas A Tierra. Los objetivos principales de las puestas a
tierra son: Obtener una resistencia elctrica de bajo valor para
derivar a tierra Fenmenos Elctricos Transitorios(FETs.),corrientes
de fallas estticasyparsitas;ascomoruidoelctricoy de radio
frecuencia.
Mantenerlospotencialesproducidosporlascorrientesdefalladentrodeloslmitesde
seguridaddemodoquelastensionesdepasoodetoquenoseanpeligrosasparalos
humanos y/o animales.
Hacerqueelequipamientodeproteccinseamssensibleypermitaunarpida
derivacin de las corrientes defectuosas a tierra. Proporcionar un
camino de derivacin a tierra de descargas atmosfricas, transitorios
y de sobretensiones internas del sistema.
OfrecerentodomomentoyporeltiempodevidatildelSPAT(20aos)baja
resistencia elctrica que permita el paso de las corrientes de
falla.
Servirdecontinuidaddepantallaenlossistemasdedistribucindelneastelefnicas,
antenas y cables coaxiales.
Laseguridadenlasinstalacioneselctricas,esunaspectodegranimportancia,enparticularlo
quecorrespondealriesgoelctricodelaspersonasdentrodelainstalacinyfueradeella,al
igual que la integridad de los equipos. Los sistemas de potencias
son los encargados de prestar un amino adecuado y seguro para el
drenaje de sobrevoltaje y corrientes de falla a tierra remota. La
Puesta a tierra comprende cualquier conexin metlica, sin fusible,
ni proteccin alguna,de
seccinsuficiente,entreunapartedeunainstalacinyunelectrodooplacametlica,de
dimensionesysituacionestalesque, en todo momento, se pueda asegurar
que los elementosse
encuentranalmismopotencialdetierra.CEAC(1982).Elpropsitodecolocaratierralos
sistemaselctricosesparalimitarcualquiervoltajeelevadoquepuedaresultarderayos,
fenmenos de induccin o de contactos no intencionales con cables de
voltajes ms altos. Cuando se colocan a tierra los equipos
elctricos, es para eliminar los potenciales de toque que
pudieran
O. vila, C. Cornieles Calidad de Energa
52ponerenpeligro:lavidadecualquierpersonaqueesteencontactocondichoequipo,ylas
propiedades para que operen las protecciones por sobrecorriente de
los instrumentos. Es decir que
losSPATproporcionanunavadebajaimpedanciayconducenatierracorrientesprovenientes
dedescargasatmosfricas.Unodelosaspectosimportantesparalaproteccincontra
sobretensionesenlossistemasdepotencia,eseldisponerdeunsistemadepuestaatierra
(groundingsystem)adecuado,alcualseconectanlosneutrosdelsistema,lospararrayos,los
cablesdeguarda,lasestructurametlicas, la cuba y los tanques de los
equipos y todos aquellas parte metlicas que deben estar al
potencial de tierra. Ral (1981). [12] 2.1.6.2.- Principales tipos
de pue