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Artículos

Informe diferencial RGU-2

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1.- Resumen:

Las instalaciones eléctricas actuales y nuevas normativas exigen mucho más a las protecciones diferenciales. En este artículo un técnico invitado explica el nuevo equipo RGU-2, preparado para estos retos, así como para ahorrar en el mantenimiento de instalaciones.

RGU-2
RGU-2

2.- Introducción:

Las instalaciones eléctricas actuales disponen cada día más de equipos receptores que incorporan electrónica, para no decir la mayoría.

Los receptores que incorporan electrónica influyen en la instalación eléctrica de varias formas:

  • Generan distorsión harmónica en la corriente que consumen.
  • Generan fugas de corriente, a la frecuencia de red, 50 Hz, y a más alta frecuencia, en condiciones normales de funcionamiento.
  • En el momento de conexión a la alimentación eléctrica generan una punta de corriente de fuga.
  • En caso de un fallo de aislamiento, la corriente de fuga puede que no sea sinusoidal, por ejemplo pulsante.

Ejemplos de equipos que incorporan electrónica:

Ordenadores, luces de bajo consumo, vitrocerámica, lavadora, lavaplatos, microondas, cargadores de móvil, equipos de aire acondicionado, cargadores de vehículos eléctricos, secadora, máquinas herramientas...

Todos estos receptores generan en condiciones normales de funcionamiento corrientes de fuga en la instalación eléctrica y esto provoca que las protecciones diferenciales sean más susceptibles de disparo.

3.- Diferencial RGU-2

El nuevo equipo RGU-2 nos aporta los siguientes detalles técnicos, que nos ayudan a tener una instalación protegida y al mismo tiempo que no se produzcan disparos intempestivos de la protección diferencial, por tanto más garantía de suministro.

Margen de disparo:

La norma de fabricación de diferenciales estipula que el margen de disparo debe estar entre el 50 y el 100% de la sensibilidad, por ejemplo un diferencial de 30 mA debe disparar entre 15 y 30 mA.

¿Qué pasa si tenemos un diferencial que su sensibilidad de disparo está en 16mA, y otro en 25mA?

  • Los dos diferenciales cumplen con la legislación vigente.
  • El primero disparará antes que el segundo.
  • Si además, afirmamos que una instalación, sin ninguna avería, existe siempre una corriente de fuga, el primero siempre será mucho más sensible al disparo.
  • Si también tenemos que en el momento de la conexión de la alimentación eléctrica aparece un transitorio de corriente de fuga, es mucho más fácil que el más sensible dispare antes.

Qué nos aporta el RGU-2:

  • Su margen de disparo está comprendido entre el 85 y el 100% de su sensibilidad.
  • Por tanto nos aporta más garantía de suministro, más robustez y fiabilidad.
Margen de disparo 
Sensibilidad
diferencial [mA] 
Diferencial
estándar [mA]
Diferencial
RGU-2 [mA]
30 15 - 30 25 - 30
300  150 - 300 255 - 300
500 250 - 500 425 - 500
1000 500 - 1000 850 - 1000

Clase de diferencial:

Los diferenciales más habituales que se instalan son los de clase AC, pero solo detectan corrientes de fuga alternas de 50 Hz. Por tanto no son los adecuados para instalar cuando existan receptores que incorporen electrónica.

Estos equipos llevan marcado el símbolo:

Clase AC

El RGU-2 es un equipo capaz de detectar corrientes de fuga alterna y pulsante, esto se clasifica como clase A.

Los equipos clase A llevan marcado el siguiente símbolo:

Clase A

Por tanto el RGU-2 nos aporta más seguridad en nuestra instalación, ya que es capaz de detectar una corriente de fuga tanto alterna como pulsante.

Sensibilidad con la frecuencia:

Otro detalle importante es saber cómo se comporta con la frecuencia el diferencial. Los diferenciales normales son sensibles a la corriente alterna de 50 Hz.

Esto sería suficiente si en la instalación no hubiera receptores con electrónica.

El RGU-2 además de ser sensible a la corriente de 50Hz, es menos sensible a las corrientes de frecuencia superior. Esto a primera vista podría parecer que no es bueno en vistas a la seguridad eléctrica, pero no es del todo cierto.

Debemos tener presente que:

  • Los receptores que incorporan electrónica generan fugas de alta frecuencia.
  • El cuerpo humano es más sensible a 50 Hz que a 500 Hz, eso quiere decir que a más frecuencia se necesita más corriente para producir los mismos efectos.

La norma internacional IEC 479-2 indica los valores de corriente que puede soportar una persona en función de la frecuencia de la corriente. El diferencial RGU-2 ajusta su sensibilidad a los límites que establece la norma de seguridad.

Otro factor importante que se deduce de la respuesta frente a la alta frecuencia es que redunda en una mejor inmunidad a los saltos intempestivos, es que si a más frecuencia menos sensibilidad, implica en el fondo que el diferencial es más robusto a las perturbaciones, transitorios, que nos puedan llegar por la propia red eléctrica

Concepto de la Ultrainmunización:

¡El RGU-2 es un diferencial Ultrainmunizado!
¿Pero qué quiere decir esto, y qué nos aporta a nuestra instalación?

Popularmente se conoce los diferenciales ultrainmunizados a aquellos que no disparan por falsas alarmas, o que les cuesta mucho saltar intempestivamente.

¿De dónde salen estas cualidades?, pues básicamente de los datos que ya hemos descrito y que resumimos otra vez:

  • Margen de disparo entre 85%-100% de la sensibilidad.
  • Respuesta en frecuencia, en concreto a la reducción de la sensibilidad con el aumento de esta.
  • Más inmunidad a los transitorios de la red.

Otras características del RGU-2:

El nuevo RGU-2 nos aporta las siguientes características:

  • Visualización clara y sencilla, mediante barra de leds o con indicación del valor exacto de fuga en la pantalla LCD.
  • Amplia gama de toroidales externos.
  • Sensibilidad de ajuste: 30, 100, 300, 500 mA, 1, 2, 3, 5 A.
  • Tiempo de disparo ajustable: Instantáneo, Selectivo, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1, 2, 3, 5 segundos.
  • 2 Salidas a relé para indicación de pre-alarma y alarma.

Conexionado RGU-2

Con todas estas características, permiten utilizar el diferencial RGU-2 para una infinidad de aplicaciones, tanto para instalar en cabecera, en subcuadros y en la protección final de cargas, y siendo válido para redes en régimen de neutro TT, TN-S e IT, sean monofásicas como trifásicas con y sin neutro.

 

Joan Romans Artigas
Ingeniero Electrónico
Ingeniero Técnico de Telecomunicación

Francesc Fornieles Castells
ffornieles@circutor.es
Responsable de Mercados - División Calidad de Red
Markets Manager - Power Quality Division

 

Más información

CIRCUTOR abre aquí una sección para que sus clientes y Partners envíen artículos técnicos, sobre su experiencia con equipos y software de CIRCUTOR
Los artículos deberán tener un adecuado nivel técnico, para que cumplan un mínimo de información explicativa y puedan ser publicados.

Gestión bancaria en México

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Gestión bancaria en México

La importancia de realizar una buena gestión de la energía

Cada día es más importante realizar una buena gestión de la energía, por este motivo CIRCUTOR ha colaborado con uno de los grupos bancarios más importantes de México para implantar un sistema de monitoreo y registro. Dicho grupo tiene presencia en más de 160 países, siendo así un banco de referencia a nivel mundial. 

Debido a la necesidad de hacer un uso racional de la energía eléctrica, el grupo bancario ha decidido instalar un sistema de medición y registro de energía en más de 200 oficinas de México DF.

El contador CIRWATT B permite almacenar datos del suministro eléctrico,  controlar los excesos puntuales de demanda y corregir desviaciones.
El contador CIRWATT B permite almacenar datos del suministro eléctrico, 
controlar los excesos puntuales de demanda y corregir desviaciones.

El principal objetivo del proyecto es registrar en un sistema Scada el consumo eléctrico para poder comparar los diferentes hábitos de consumo de sus oficinas y realizar acciones de mejora en la gestión de la eficiencia energética. A través de dicho sistema (Power Studio Scada) se agrupan los consumos energéticos de oficinas, por superficie, y cada una de ellas genera simulaciones mensuales de la factura eléctrica, anticipándose al recibo enviado por la CFE (Comisión Federal de Electricidad). De este sencillo modo, puede listar las oficinas de mayor y menor consumo para corregir hábitos energéticos detectados e incluso proponer mejoras. Además del registro de energía, los equipos instalados almacenan datos del suministro eléctrico tales como la tensión suministrada por la CFE o la potencia, hecho que permite controlar los excesos puntuales de demanda y corregir desviaciones.

Gestión bancaria en México

El nuevo modelo de contador CIRWATT B PREMIUM es capaz de registrar todos los parámetros eléctricos necesarios y volcarlos a su sistema de monitorización y control: Power Studio Scada. Mediante una conexión directa de área local (LAN) se consigue la total implementación del sistema en cada oficina bancaria, creando así un sistema de gestión individual por oficina.

En todo proyecto de ahorro y gestión de la eficiencia energética, es importante tener un sistema robusto y fiable capaz de aportar una visión global de la instalación para realizar, de forma intuitiva, acciones correctoras a tiempo. Gracias a la solución CIRCUTOR, ya no se necesita esperar a recibir la factura eléctrica sino que en cualquier instante podemos visualizar la energía o la potencia consumida en cada tramo horario. De este sencillo modo se controla si la instalación funciona de una forma eficiente, pudiendo revisar si la potencia contratada es la correcta o si la iluminación y el sistema de acondicionamiento del aire se adecuan a las necesidades reales.

Gestión bancaria en México

CIR-MEX es la empresa distribuidora de soluciones con más experiencia en integración de sistemas de monitoreo y adquisición de datos de Circutor en México. Este proyecto ha sido desarrollado gracias a su larga experiencia en este tipo de soluciones. CIRCUTOR cree firmemente en este tipo de soluciones, las cuales ayudan a conseguir mejoras energéticas y económicas en clientes tanto de mediano como de gran consumo eléctrico.

Como conclusión podemos asegurar que los sistemas de gestión de energía de CIRCUTOR dotan a todo tipo de empresas de herramientas necesarias para lograr un alto nivel de Eficiencia Energética Eléctrica. El éxito logrado en el proyecto bancario es buen ejemplo de ello.

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Selección de baterías de condensadores

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Cuando la solución más económica puede ser la más cara

Fácilmente cualquier técnico con un mínimo de conocimientos eléctricos es capaz de determinar o calcular la potencia de compensación de energía reactiva. La práctica más habitual es a través de “una” factura eléctrica. Remarcamos lo de “una” ya que aquí se puede iniciar una serie de errores que pueden acabar, por desgracia cada vez más, en unos costes muy superiores a los que supondrían determinar una batería de forma correcta.

El cálculo de la potencia reactiva a compensar mediante facturas eléctricas nos proporciona una aproximación bastante correcta sobre qué orden de magnitud nos encontramos, nuestro punto de partida. En estos casos es importante asegurar que dichos cálculos se realicen con el máximo número de facturas, ya que puede existir un fuerte efecto de temporalidad que podemos pasar por alto (Ejemplo: Oficinas u Hoteles, consumos totalmente diferentes en verano que en invierno).

Como hemos mencionado anteriormente debe ser nuestro punto de partida, pero también debemos tener en cuenta otros factores que no se ven reflejados en la factura eléctrica, y que son de vital importancia para una correcta compensación:

  • Rapidez de fluctuación de la demanda.
  • Equilibrado del sistema.
  • Niveles de distorsión armónica.

Nos centraremos en este último, ya que cada vez es más común encontrar redes con distorsión armónica.

Cuando realizamos una compensación de potencia reactiva inductiva, es lógica la incorporación de una batería de condensadores en paralelo para atenuar dicha demanda con el fin de aproximar la potencia aparente demandada (kVA) a una potencia activa (kW) que realmente se emplea para realizar un trabajo útil. Este concepto tan simple lo podemos resumir como un circuito paralelo entre una inductancia (L – Transformador y Red) y una capacidad (C – Batería de condensadores).

esquema y curva de resonancia

Si pudiéramos observar la respuesta a la frecuencia de dicho sistema veríamos que a una frecuencia fR la impedancia del sistema es mucho mayor que el de su comportamiento normal.

Como hemos dicho anteriormente en las instalaciones de hoy en día existen cada vez mas cargas cuya demanda no es lineal provocando una mayor distorsión en corriente armónica en la instalación, y a su vez también en tensión.

Tipos de cargas   

1. Rectificador
2. Soldadura por arco
3. Variador de velocidad
4. SAI
5. Lámparas de descarga
6. Ordenadores

La existencia de corrientes cuya frecuencia es superior a la fundamental a 50 ó 60 Hz, hace que se puedan cumplir las condiciones de resonancia anteriormente descritas. Esto comportara básicamente en:

  • Amplificación de la distorsión en tensión para toda la instalación (puede afectar a equipos y elementos eléctricos sensibles)
  • Mayor absorción de corriente por parte de los condensadores, con su consecuente sobrecalentamiento, reducción de su capacidad y vida útil, y en algunos casos la destrucción del condensador.

Dichos todos estos argumentos y efectos los vamos ilustrar en un ejemplo real.

Instalación ubicada en España, cuya actividad se enmarca en el sector de la metalurgia (tratamiento de piezas metálicas). En esta instalación consta de un transformador de 1000 kVA, diferentes subcuadros con maquinas rotativas (tornos, cintas transportadoras, elevadores, etc.) y de servicio (oficinas, almacén de expediciones, vestuarios, etc.).

El técnico de mantenimiento encargado de esta empresa, comprobando que el nivel de recargo por consumo de energía reactiva era importante, calculó a partir de “una” única factura eléctrica cual era la potencia de la batería a instalar sin tener en cuenta cualquier otro factor.

Optó por comprar una batería de condensadores convencional maniobrada por contactores de 150 kvar.

Tras conectar la batería, al cabo de dos semanas, observó que salía humo de la batería con el resultado de dos condensadores inservibles, además de la alarma que causó en el centro de trabajo próximo. Repusieron al cabo de una semana los condensadores, volviéndose a reproducir al poco tiempo el mismo efecto, conjuntamente con disparos de algunas protecciones de subcuadros menores como vestuarios, en maquinarias auxiliares y en almacén de expediciones. Volvieron a reponer los condensadores estropeados, esta vez por condensadores reforzados a 460 V, y volvió al poco tiempo a suceder lo mismo. Finalmente optaron por desconectar la batería de condensadores, suponiendo por tanto volver a pagar un recargo por energía reactiva.

El técnico de mantenimiento de la empresa solicitó a CIRCUTOR, como empresa líder en compensación de energía reactiva, para que tratáramos de averiguar que sucedía con esa batería de condensadores. Se procedió a realizar unas mediciones básicas en cabecera de la instalación. Estas mediciones son simplemente medir sin y con la batería conectada (siempre con la instalación en carga).

Esquema de THD (U)% y THD (I)% indicando con y sin batería conectada
Esquema de THD (U)% y THD (I)% indicando con y sin batería conectada

Aunque el sistema denotaba un nivel de distorsión en corriente relativamente bajo (7-8% de THDI% con XX A), pero en cambio el nivel en tensión no era nada despreciable (3,3% de THDV%). Por experiencia propia empírica, el riesgo de que un sistema pueda entrar en resonancia es del orden de un 15% de THDI% y un 2% de THDV% (no hay nada estipulado al respecto).

Fuimos entrando manualmente cada uno de los condensadores, y observamos cómo el incremento de THDV% era sustancial. Este es un indicador evidente de que se está produciendo una resonancia paralelo. Con toda la batería conectada se alcanzaron valores del 80% de THDI% a plena carga en fábrica, y de un 23% de THDV%. Para que se hagan la idea, el límite que establece la calidad de suministro en tensión (UNE EN-50160) es de un 8%. 

Sin batería conectada

Sin batería conectada

Con batería conectada

Con batería conectada

Finalmente evaluamos los gastos que supuso esa mala elección:

CONCEPTO Uds. IMPORTE
Batería convencional 150 kvar 1 4.400 €
Repuesto de condensadores 400 V 9 3.056,50 €
Repuesto de condensadores 460 V 6 2.474 €
Mano de obra (coste estimado 20 €/h) 19 380 €
Paradas de producción y expedición (coste estimado 2.500 €/h) 2,5 6.250 €
Recargo por energía reactiva (coste medio mensual 958 €/mes) 2 1.916 €
Batería de condensadores desintonizada tipo FR 1 12.285 €
COSTE FINAL TOTAL   30.761,50 €

Como podemos comprobar, una solución aparentemente más barata se convierte en un coste económico realmente mas elevado. Si se hubiera realizado una inversión técnica correcta con una batería desintonizada tipo FR, el ahorro final se hubiera reducido prácticamente a un 60%.

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Francesc Fornieles Castells
ffornieles@circutor.es
Responsable de Mercados - División Calidad de Red
Markets Manager - Power Quality Division

 

¿Vale cualquier batería de condensadores?

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¿Por qué no todas las baterías para compensar reactiva sirven igual?

La importancia del filtro de rechazo adecuado

En el presente artículo veremos cómo la instalación de una batería de condensadores es en sí un cambio en la instalación eléctrica; cambio que ante una mala elección de la batería de condensadores podría desestabilizar el sistema por motivo de armónicos; provocando serios problemas en la propia batería de condensadores y en la instalación, llegando a generar paradas de producción e importantes pérdidas económicas.

A continuación intentaremos explicar las diferentes frecuencias de sintonización, así como consecuencias de una mala elección en esta sintonía y la recomendación para evitar estos posibles riesgos.

La mejora de la eficiencia energética con baterías de condensadores

La búsqueda de la mejora en la eficiencia energética, y los incrementos de tarifas eléctricas están haciendo más comunes la compensación de la energía reactiva con baterías de condensadores. Pero como cualquier equipo eléctrico, estas baterías tienen varios efectos eléctricos en la instalación dónde se ubican. El efecto más importante, además de corregir el consumo de energía reactiva de la instalación, es el cambio de comportamiento frente a los armónicos que pueda haber en dicha red eléctrica. Este cambio puede producir una merma a medio plazo en la compensación de la energía reactiva, una desestabilización eléctrica en la instalación, o incluso la parada de la producción.

Las instalaciones eléctricas son cada vez más complejas, incluyendo diversas cargas inductivas, capacitivas y electrónica de potencia, estas redes suelen presentar significativos niveles de distorsión armónica, lo que ha comportado que la gran mayoría de fabricantes de baterías automáticas de condensadores incorporen en su catálogo, de manera unánime, equipos expresamente diseñados para su uso en dichas redes.

La importancia de la frecuencia de sintonización en las baterías de condensadores

Ahora bien, donde no existe dicha unanimidad es en la elección de la frecuencia de sintonización que se ofrece como estándar, tanto en las baterías automáticas de condensadores como en los grupos de compensación fijos, equipadas con filtros de rechazo (también conocidos como filtros desintonizados).

Para el caso, bastante menos habitual, de predominio de armónicos de orden 3 (150 Hz en redes de 50 Hz), sí que es de uso común los filtros de rechazo sintonizados a 134 Hz (factor de sobretensión de p = 14 %); pero para la gran mayoría de instalaciones, donde se requiere de una batería equipada con filtros de rechazo apropiada para la presencia de armónicos de orden 5 (250 Hz en redes de 50 Hz) o superior, que son los normalmente generados por las más usuales fuentes de corrientes armónicas, esto es, cargas trifásicas equipadas con un puente rectificador de 6 pulsos en su entrada: variadores de velocidad o frecuencia, rectificadores AC/DC, hornos de inducción,….sí que la variedad de frecuencias de sintonía propuestas es significativamente variada, moviéndose generalmente dentro de un rango comprendido entre los 170 y los 215 Hz (de p = 8,7 % a p = 5,4 %).

No obstante, existen dos sintonías que predominan ante el resto, las correspondientes a un factor de sobretensión de p = 7 % (frecuencia de sintonía de 189 Hz en redes de 50 Hz) y a p = 5,67 % (frecuencia de sintonía de 210 Hz en redes de 50 Hz).

Podría deducirse fácilmente de lo anterior que la elección de un valor de de p = 7 % o de p = 5,67 % debería ser indiferente, y que ambas deberían proporcionar el mismo resultado a efectos de su comportamiento una vez conectadas a la red eléctrica, pero eso no es estrictamente cierto.

Los filtros de rechazo y su efecto en las instalaciones

Para realizar la argumentación de este último comentario, efectuaremos un breve repaso del principio de funcionamiento de los filtros de rechazo. Observando la gráfica de impedancia-frecuencia de un conjunto serie reactancia-condensador con p = 7 % (Línea verde en la Fig. 1), vemos que ofrece la menor impedancia a 189 Hz, mientras que el correspondiente a p = 5,67 % (Línea roja en la Fig. 1) ofrece la menor impedancia a 210 Hz. En ambos casos, la impedancia aumenta paulatinamente a ambos lados de ésta, con la particularidad, que la impedancia es de carácter capacitivo en frecuencias menores a 189 Hz, y de carácter inductiva, para frecuencias superiores. Es precisamente ese carácter inductivo ante las frecuencias armónicas de orden 5 ó superior la que evita la posibilidad de que se produzca un fenómeno de resonancia a alguna de dichas frecuencias. Pero también constituye un parámetro clave para el correcto funcionamiento del filtro de rechazo, el valor de dicha impedancia a las diferentes frecuencias armónicas. Así, en dicha impedancia-frecuencia de la Fig. 1 se puede ver con claridad la diferencia de impedancia de cada sintonía a la frecuencia armónica de 250 Hz que, recordamos, es la predominante de los armónicos de tensión y/o frecuencia presentes en las redes eléctricas. Para p = 5,67 %, el valor de la impedancia es prácticamente la mitad que el valor para p = 7 %.

Fig. 1 Gráfica impedancia-frecuencia de un filtro de rechazo con p = 7 % (189 Hz) y p = 5,67 % (210 Hz)

Fig. 1 Gráfica impedancia-frecuencia de un filtro de rechazo con p = 7 % (189 Hz) y p = 5,67 % (210 Hz)

¿Cuál es la principal consecuencia de esta diferencia de impedancia que presentan ambas sintonías? Es fácil de deducir que la absorción de corrientes armónicas presentes en la red será superior para p = 5,67 % que para p = 7 %. Esto podría entenderse como beneficioso para la instalación, si se dedujese que entonces el nivel de corriente armónica de orden 5 circulante aguas arriba del punto de conexión de la batería a la red será inferior comparado con el que existiría con una batería de potencia análoga per sintonía tipo p = 7 %; pero, tanto la experiencia, como la propia realidad de la naturaleza de la mayoría de redes, que se aleja de lo que sería un comportamiento de red ideal, resultan en que esta percepción no sea correcta en un elevado número de ocasiones.

El uso de filtros pasivos de armónicos es un tema que requiere siempre de un mínimo estudio previo, pues el comportamiento de éstos depende de las características de la red, por tanto, la pretensión de equiparar en cierto grado el uso de un filtro sintonizado a 210 Hz al que tendría uno sintonizado por a unos 225 Hz, que es la frecuencia habitual de los filtros de absorción para corrientes armónicas de orden 5 en redes de 50 Hz, también debería de tener dichas consideraciones, y raramente eso es así. En resumen, es más imprevisible determinar el consumo real de corriente armónica que puede tener una batería con filtros tipo p = 5,67 % que una idéntica con tipo p = 7 %, instaladas ambas en la misma red.

Otros efectos de la sintonía de filtrado

Existen además otros puntos a tener en cuenta. Uno básico es el hecho de que si de base la de p = 5,67 % va a tener un mayor consumo de corriente armónica, sus elementos, principalmente la reactancia y el condensador asociado deben estar diseñados para soportar la sobrecarga, a nivel de intensidad y de temperatura, a los que se van a ver sometidos; y aparece entonces aquí una de las mayores problemáticas de estos filtros. En el caso particular de las reactancias, éstas, a igualdad de potencia de p = 7 %, y, si simplemente el criterio de diseño se ha basado en ese valor, el resultado es una reactancia de menor tamaño y peso, o sea, menor coste, y la misma tentación puede aplicarse a los condensadores, en el sentido de que el valor de sobretensión a los que se verán sometidos será un 25 % menor que en caso de p = 7 %, y, por consiguiente, puede presentarse como justificado el usar condensadores de menor tensión nominal. En definitiva, existe el riesgo de que la batería haya de soportar mayores niveles de sobrecarga armónica, con elementos de menor robustez, lo que derivará, inexorablemente, en un más rápido deterioro de ésta en comparación con la análoga de p = 7 %.

El otro punto esencial a considerar, que en opinión de CIRCUTOR es el más relevante, es la influencia de la capacidad de los condensadores en la sintonía del grupo serie reactancia-condensador, de acuerdo a la fórmula de la Fig. 2.

Fig. 2 Fórmula para el cálculo de la frecuencia de resonancia de un circuito serie L-C

Fig. 2 Fórmula para el cálculo de la frecuencia de resonancia de un circuito serie L-C

Es fácil deducir que una disminución de la capacidad del condensador tendrá como consecuencia el aumento de la frecuencia de resonancia del conjunto. Los condensadores son elementos que, ya sea por sus condiciones de uso (tensión, temperatura, cadencia de maniobras de conexión,...), como por una propia degradación natural del polipropileno que forma su dieléctrico, pierden capacidad a lo largo del tiempo. Una misma pérdida de capacidad en un filtro de p = 5,67 % y en uno de p = 7 % , implica que el primero se acercará mucho más a la frecuencia de orden 5 que el segundo, y cuanto más próximo se halle, mayor absorción de corriente armónica presentará, mayor sobrecarga sufrirá, y acabará derivando en un mayor deterioro. En otras palabras, el margen de seguridad proporcionado ante este fenómeno de pérdida de capacidad es considerablemente superior en un filtro con p = 7 %.

Conclusiones para la correcta elección de las baterías de condensadores

La conclusión es en este caso clara, y no es otra que la recomendación inequívoca por parte de CIRCUTOR del uso de filtros con p = 7 % en lugar de p = 5,67 %, en todas aquellas instalaciones que hagan necesario su aplicación debido al nivel de distorsión armónica que presentan.

La finalidad de esta recomendación no es otra que el reducir el evidente riesgo de que una pérdida en la capacidad del condensador genere la aparición de serios problemas provocados por sobrecorrientes en la batería de condensadores, de manera mucho más prematura, permitiendo un mayor tiempo de reacción, a través de las pertinentes acciones de mantenimiento que siempre son aconsejables de realizar en cualquier equipo, pudiéndose aplicar así las medidas correctivas antes de que el deterioro sea definitivo y, por consiguiente, de peores consecuencias económicas.

Gestión y Control energético en concesionario de automóviles

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Gestión y Control energético

Ejemplo de ahorro energético en concesionario de automóviles Citroën

3SL Aplicaciones Integrales Eléctricas, es una empresa dedicada al mundo de la instalación eléctrica. Debido a las fuertes subidas de los costes de la energía eléctrica y a la demanda del mercado interno, nos hemos especializado en el asesoramiento energético, para poder ofrecer a nuestros clientes una mayor rentabilidad de sus instalaciones.
www.tressl.es

 

Tipo de instalación:
Concesionario de automóviles CITROËN GARAJE ELOY

  • m2 de exposición: 1.305
  • m2 de talleres: 4.085
  • m2 de oficinas: 330
  • m2 de almacén: 500
  • Tarifa de acceso: 3.0 A
  • Compañía comercializadora: Endesa
  • Potencia contratada: 175 kW
  • Consumo anual en kW-Euros 2012: 260.000 kW – 55.000€ aproximadamente
 

Con el fin de poder optimizar los consumos de las instalaciones, en los últimos 5 años hemos creado un equipo técnico para desarrollar e implantar un sistema de control de las energías, tanto eléctricas como de gas, aire, nitrógeno, etc. 

Realizamos un control remoto de los equipos instalados vía WEB, almacenamos todos los datos en un servidor seguro y posteriormente tratamos estos datos para después realizar un análisis y actuar sobre los equipos con el fin de conseguir la mayor eficiencia posible. De esta manera conseguimos unos ahorros en energía muy importantes, que se traducen en una reducción de los gastos generales.

Como modo de ejemplo tenemos una instalación cuya actividad es la de concesionario de automóviles:

  • Superficie de exposición de 1.305 m2
  • Superficie de talleres de 4.085 m2
  • Superficie de oficinas de 330 m2
  • Superficie de almacén de 500 m2

Para poder analizar la instalación de este cliente hemos instalado equipos del fabricante CIRCUTOR. Previamente hemos realizado una inspección visual de las instalaciones para determinar qué puntos eran los más críticos en cuanto a consumo. La parte de la exposición de automóviles con atención al público por sus m2 y la orientación solar que tiene, es la más complicada de climatizar por lo que decidimos controlar los consumos de climatización y alumbrado de la misma. 

 Según el consumo que tenemos en nuestras instalaciones podemos saber la "huella" de CO2 que estamos dejando en la atmosfera
Según el consumo que tenemos en nuestras instalaciones podemos saber la "huella" de CO2 que estamos dejando en la atmosfera

Seguidamente decidimos controlar el consumo general instalando equipos CIRCUTOR en el cuadro general, con el fin de poder contrastar lecturas reales con las facturadas por la comercializadora, controlar la energía reactiva, la demanda de potencia, etc. 

La inversión se realiza en equipos de gestión y control y es inferior a 4 000€, está compuesta por un equipo de control EDS y 4 analizadores CVM MINI en el cuadro de la climatización. En el cuadro general se ha instalado una unidad EDS 3G y un analizador de redes CVM MINI.

Ejemplo de como en una misma pantalla del software de control energético de CIRCUTOR PowerStudio
Ejemplo de como en una misma pantalla del software de control energético de CIRCUTOR PowerStudio, podemos controlar:
• Consumos generales
• Consumos equipos de climatización
• Consumo alumbrado de exposición
• Temperatura exteriores y exposición

En el apartado de mejoras se ha realizado una inversión inferior a 5 000€ repartido en tres bloques, el primero son las mejoras realizadas para el control de la climatización con la instalación física de las sondas de temperatura y los relés de control para la puesta en marcha de las climas. 

El segundo bloque es el soporte técnico para la programación de las temperaturas y los calendarios de funcionamiento automático de las maquinas además del control vía WEB de todos los parámetros y generación de alarmas on-line.

El tercer bloque ha sido la instalación de una batería de compensación de energía reactiva, para suprimir la generación de la misma. Se calcula un retorno de inversión en un plazo inferior a un año.

Uno de los grandes atractivos de este sistema es que el usuario puede consultar en cualquier momento y desde cualquier parte del mundo el estado de su instalación e incluso actuar sobre ella, puede recibir emails de alarmas predefinidas y de esta manera poder anticiparse a futuras averías o bien a recibos desmesurados de energía.

Los resultados son realmente alentadores, estamos obteniendo unas reducciones del 11% al 24%, datos reales 2012-2013.

El dato del mes de Agosto, es realmente espectacular, la entidad obtuvo un ahorro (respecto al mismo mes del año anterior) de un 28,74%, desarrollando la misma actividad del año anterior.

 EDS, CVM MINI y la batería de condensadores Serie OPTIM de CIRCUTOR  han sido los productos utilizados en la instalación del concesionario,  para mejorar la eficiencia y el ahorro energético

EDS, CVM MINI y la batería de condensadores Serie OPTIM de CIRCUTOR
han sido los productos utilizados en la instalación del concesionario, 
para mejorar la eficiencia y el ahorro energético

EDS / EDS 3G, Nuevos Data logger con servidor Web integrado Auditando 365 días al año 

Es un sencillo y potente dispositivo industrial, capaz de mostrar mediante su Servidor WEB y XML integrado, todas las variables eléctricas procedentes de analizadores de redes u otros dispositivos de campo, directamente relacionados con la medida de consumos, electricidad, agua, gas, etc.

CVM MINI, Analizador trifásico de redes eléctricas 

El ÚNICO analizador adaptable a cuadros de distribución de carril DIN de 3 módulos. 

Mide, calcula y visualiza los principales parámetros eléctricos de las redes trifásicas equilibradas y desequilibradas en verdadero valor eficaz.

OPTIM 1, Batería de condensadores

Las baterías automáticas de condensadores serie OPTIM son equipos diseñados para la compensación automática de energía reactiva en redes donde los niveles de cargas son fluctuantes y las variaciones de potencia tienen carencia de segundos, mediante maniobra por contactores. 

Su simplicidad de instalación,conjuntamente con su alta tecnología y robustez, hacen de la serie OPTIM el equipo ideal para compensar la reactiva en instalaciones donde los niveles de carga son fluctuantes.

 

Conclusión:

Mediante la incorporación de equipos para la monitorización de parámetros eléctricos se logra el conocimiento de:

  • La distribución de consumos (en qué y cuánto se consume)
  • El perfil de carga (cuándo se consume)

Permitiendo ello, con los datos, informes y gráficos obtenidos, tomar las medidas oportunas para:

  • optimizar y controlar permanentemente las instalaciones, facilitando su mantenimiento y fiabilidad
  • el logro de ahorros importantes y su influencia en la facturación anual de energía eléctrica
  • prever y comprobar los consumos y la facturación de energía eléctrica, tanto general como distribuidos por usos (alumbrado, climatización, fuerza motriz, etc)

Si bien mediante las actuaciones apuntadas en este reportaje, se prevén unos ahorros del 11 al 24%, también disponemos de un documento detallado denominado "Dossier-3SL-PLANTA EXPOSICIÓN Y VENTA DE VEHÍCULOS", del cual se deducen logros de una rentabilidad del 61% (ahorro anual de 13.000 Euros) en inversión que sobre el consumo total de la planta representan un 23,6% de ahorro de la facturación eléctrica anual.

 

Consumo total de energía reactiva en Euros

Consumo total de energía reactiva en Euros
Para suprimir la generación y el gasto en energía reactiva, se ha instalado una batería para la compensación de energía reactiva serie OPTIM de CIRCUTOR.
Se calcula un retorno de inversión en un plazo inferior a un año.

Consumo total de energía eléctrica en Euros

Consumo total de energía eléctrica en Euros
Comparativa del ahorro energético en Euros en 2012 y 2013.
Se han obtenido unas reducciones del 11% al 24% 
Se puede observar que desde el mes de junio (fecha de la implantación del sistema de ahorro energético en su totalidad) ha disminuido el consumo de energía eléctrica en Euros, también se puede apreciar el mismo cambio con la gráfica de consumo de reactiva.
Se han obtenido unas reducciones del 11% al 24%

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