madrid, 23 de mayo de 2012: jornada "claves para reducir costes energéticos"
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Conozca las claves para reducir los costes energéticos y controlar la calidad de la energía eléctricaTRANSCRIPT
Claves para reducir los Claves para reducir los costes energéticos y costes energéticos y controlar la calidad de controlar la calidad de la energía eléctricala energía eléctrica
Jornadas Técnicas Madrid 23.05.2012
Compensación de la energía reactiva y filtrado de armónicos
Instrumentos para la medida eléctrica y electrónica
Jornadas Técnicas Madrid 23.05.2012
CYDESA
Fundada en 1976, CYDESA es la empresa decana en España en la
compensación de la energía reactiva y el
filtrado de armónicos
Mayor fabricante del mundo de
componentes pasivos
CHAUVIN ARNOUX
Fundada en 1893
119 años especializados en el diseño y fabricación de instrumentos para la medida eléctrica y electrónica.
Inventores entre otros de:
1895 Óhmímetro de magneto
1927 Controlador Universal, precursor del multímetro
1934 Pinza transformadora, primera pinza amperimétrica
1959 Lanzamiento de Miniascope, el primer osciloscopio portátil. Cabía en un porta-documentos
7 Marcas
+ 5.000 referencias
6 Centros de investigación
7 Sedes industriales
10 Filiales
CHAUVIN ARNOUX IBÉRICA, S.A (1988)
CHAUVIN ARNOUX Group
Quiero reducir mis costes energéticos, pero no sé por
donde empezar...
La factura eléctrica se ha incrementado notablemente,
¿qué puedo hacer?...
Aprecio sobrecalentamiento en algunos componentes de
mi instalación (motores, conductores, etc...), y me gustaría
solucionarlo
Saltan las protecciones de forma intempestiva y no
encuentro una explicación
Las máquinas y los sistemas de mi planta se cuelgan sin
motivo aparente, incluso en circuitos protegidos por UPS y
grupos de apoyo
¿Qué oportunidades de negocio nos ofrece la eficiencia
energética?
¿Alguna de estas situaciones le resulta familiar?
Ingreso medio y coste medio de acceso (€/MWhconsumido)
Evolución del déficit de actividades reguladas y del déficit por
peajes de acceso (M€).
Entorno energético delsistema eléctrico en España
Fuente: Informe sobre el Sector Energético Español – CNE Comisión Nacional de Energía (07.03.2012)
Evolución de los ingresos y costes medios (€/MWh consumido) de las actividades reguladas de
electricidad, si no se incrementan los peajes de acceso ni se aplican medidas sobre los costes
de actividades reguladas. Evolución del déficit de actividades reguladas (M€). Escenario base
de ingresos y costes 2012-2020 con financiación del desajuste. Precios corrientes.
Entorno energético delsistema eléctrico en España
Fuente: Informe sobre el Sector Energético Español – CNE Comisión Nacional de Energía (07.03.2012)
Evolución de las anualidades para la financiación del déficit de liquidaciones y de la deuda viva
del sistema si no se incrementan los peajes de acceso y no se aplican medidas en los costes de
actividades reguladas. Escenario base de ingresos y costes 2012-2020 con financiación del
desajuste (M€).
Entorno energético delsistema eléctrico en España
Fuente: Informe sobre el Sector Energético Español – CNE Comisión Nacional de Energía (07.03.2012)
CHAUVIN ARNOUXLas Mediciones
Gestión de la demanda
Compensación de reactiva
Ineficiencia armónica
Instrumentos de medida
Gestión de la demanda: La lectura del maxímetro y las curvas de carga
Desplazar la demanda hacia
los Periodos Tarifarios más
convenientes
Optimizar la potencia a
contratar y obtener el mejor
compromiso entre el término de
potencia contratado y posibles
penalizaciones por lectura del
maxímetro
Compensación dereactiva
El cos φ nace del desfase entre la fundamental de la Tensión y la fundamental
de la Corriente. En el caso de señales no distorsionadas se cumple que PF
(factor de potencia) es:
Potencia activa
²² QPS +=
S
PPF= = = cos φcos φ
Potencia aparente
P = U x I x cos φ
Compensación dereactiva
Para mejorar el PF y limitar las pérdidas debidas a Q2 y a D2
¿con qué herramientas contamos?
Instalación de baterías de condensadores
Reducción de la tasa de armónicos
Compensación de reactiva: Qc = P (tanϕ - tanϕ')
ϕ2ϕ1 S2
S1
P
Q2
Qcap
Q1
Ineficiencia armónica
CARGAS LINEALES, lo habitual en el pasado...
La mayoría de las cargas utilizadas en el pasado en una red eléctrica eran
las llamadas cargas LINEALES, estas cargas consumen una corriente cuya forma es
idéntica a la tensión, es decir, casi senoidal como sucedía con las lámparas de
incandescendia.
Ineficiencia armónica
CARGAS
DISTORSIONANTES,
la realidad de hoy en día…
Los receptores presentes en la
red distorsionan las señales
eléctricas en corriente y tensión
Las señales reales difieren de la
hipótesis senoidal de partida
<<<<<<
Tensióndistorsionada
Corrienteabsorbida
Regulador por tren de impulsos
Ineficiencia armónica
Descomposición armónica de una señal distorsionada
Una señal distorsionada es una suma
de componentes senoidales, de
amplitud,
desfase y frecuencias múltiplos de la
frecuencia fundamental
Señaldistorsionada
Ineficiencia armónicaEjemplos de espectros armónicos
Tipos de carga Elementos asociados
Corriente absorbida Espectro armónico característico
Receptores resistivos
- Hornos industriales con resistiencias reguladas mediante trenes de impulsos
- Lamparas de incandescencia, convec- tores, calentadores.
Iluminación
- Tubos fluorescentes,
- Lámparas a vapor.
Rectificador monfásico de diodos con filtro Alimentación commutada
- Micro-informática,
- Televisores y pantallas,
- Lámparas a balastos electrónicas.
Ineficiencia armónicaEjemplos de espectros armónicos
Rectificador trifásico de diodos con filtrado
- Variadores de velocidad de motores asíncronos. - Sistema de Alimentación Interrumpida (SAI)
Regulación monofásica (pilotada por ángulo de fase)
- Regulación de potencia de pequeños hornos con resistencias, - Dimmer para lámparas halógenas.
Rectificador trifásico a tiristores
- Variación de velocidad de motores de corriente contínua y de motores síncronos, - Galvanización.
Motor asíncrono
- Máquinas herramienta, - Electrodomésticos, - Ascensores.
Tipos de carga Elementos asociados
Corriente absorbida Espectro armónico característico
Ineficiencia armónicaProblemática
Tensión de red no senoidal, que es común a todos los demás receptores de la red y afecta a su buen funcionamiento.
Efectos perjudiciales de los armónicos
Empeoramiento del factor de potencia
Reducción de la potencia disponible para los motores
Sobrecargas y pérdidas en los conductores, transformadores y
motores, debido al efecto Joule y al efecto pelicular
Disparos intempestivos de las protecciones
Aumento del ruido en motores
Necesidad de sobredimensionar ciertos componentes de la
red: conductores de fases y neutro, baterías de condensadores
En alternadores y SAIs, por su alta impedáncia, se produce
importante presencia de polución armónica en tensión
Interferencias en señales electrónicas de mando y
automatismos
Reducción de la vida
mecánica y eléctrica de los
motores
Reducción de la vida de los
transformadores
Envejecimiento acelerado del
aislamiento en dieléctricos
Inmediatos Medio y largo plazo
Calentamiento en conductores y equipos eléctricos
Al transportar las corrientes armónicas, por efecto Joule, se produce un calentamiento en
conductores que debe sumarse al producido por la corriente fundamental.
Sin embargo, estos armónicos, aportan potencia activa, sino que sólo probocan pérdidas
y empeoramiento del factor de potencia de la instalación.
Los armónicos son señales de alta frecuencia
que debido al efecto pelicular (Skin), disminuyen la
sección efectiva de los conductores
Además los condensadores son muy sensibles
a la circulación de corrientes armónicas ya que su
impedancia decrece en proporción al orden de los
armónicos presentes en una señal distorsionada
Factores de cresta elevados
Los armónicos son causa frecuente de los
disparos intempestivos de las protecciones, en
particular en aquellas instalaciones con un amplio
parque de material informático
Lo que ocurre realmente es que la sección
magnética de las protecciones es disparada al
superarse su umbral de disparo debido a las
puntas de corriente de pico que son comunes en
señales distorsionadas con factores de cresta
importantes
CorrienteAbsorbida
TensiónAplicada
Calentamiento del conductor de Neutro
Las corrientes armónicas de orden 3 y sus
múltiplos son síncronas al paso por cero de
cada fase
En la práctica su contribución a partir de
cada fase, se suma en el neutro, lo que
produce la circulación de altas corrientes y
sobrecalentamiento de este conductor
Ineutro = 3 x Iarmónicas (ord.3)
SecundarioDe la fuente
Receptor
Sobre la importancia de Medir…
La medición es el punto de partida, los instrumentos de medida son las herramientas que permiten obtener los datos necesarios para analizar correctamente las instalaciones y los procesos industriales. “Todo lo que se hace se puede medir, sólo si
se mide se puede controlar, sólo si se controla se puede dirigir y sólo si se dirige, se puede mejorar”
Dr. Pedro Mendoza A.(Médico-Cirujano)
Mantenimiento Preventivo
óProblema
ActuarSupervisar
Medir Analizar
Más vale medir y “remedir” , que cortar y arrepentirMás vale medir y “remedir” , que cortar y arrepentir
Síntoma
Exploración
Diagnóstico
Tratamiento
Revisiones
Una primera valoración de la instalación
Nuevas pinzas: F200 (600A) F400 (1.000A)
F600 (2.000A)
CAT IV 1000V
11 modelos, para cualquier aplicación.
TrueInRush
Medida Relativa y Diferencial
AC, DC, AC+DC, TRMS
Tensiones: 1000VAC/DC con autodetección
AC/DC
Gran pantalla de 10.000 cuentas
Max TRMS 100ms, Peak 1ms
Valores de potencia, THD y Armónicos
Resistencia, continuidad, frecuencia, temperatura.
IP54, resistencia a caídas de hasta 2 m y 3 años
de garantía
Potencia, PF y armónicos
Las pinzas F205, F405, F407, F605 y F607 realizan la
medición de potencias (activas, reactivas y aparentes), de
PF y del THD: La medida de la Distorsión Armónica Total
puede mostrar la necesidad de sobredimensionar la
instalación o de implementar soluciones de filtrado. El THD
es medido, según los dos métodos definidos en la
normativa IEC 61000-4-7:
THDf: Distorsión Armónica total en relación con la
fundamental
THDr: Distorsión Armónica total en relación con el
Verdadero Valor Eficaz de la señal
Las pinzas F407 y F607 realizan además el análisis de
cada armónico hasta el orden 25 en pantalla de 3 líneas
Un análisis en profundidadcon Qualistar+
Registro trifásico (4U/4I)
Almacena datos durante todos
los regímenes de trabajo
Obtiene los datos necesarios
para solucionar los problemas
Ergonómico, intuitivo
y de fácil manejo
Gran pantalla a color, fácil lectura
Teclas de función directa
Menús de ayuda
Diseñado para trabajar en
todas las condiciones:
Carcasa robusta
antichoque
Batería de gran autonomía
Maleta estanca opcional
IntuitivoTeclas función directa
Transitorios e InRush
Tendencia
Armónicos
Alarmas Potencias
Forma de onda
Toda la información disponible en pantalla
Indicación del
modo de trabajo
Valores
instantáneos en
el cursor
Funciones de
tecla directa de
acceso a otras
mediciones
Fecha/Hora,
estado de la
batería
Curvas y
medidas
disponibles
Selector de
Curvas
mostradas
Forma de onda
Muestra las formas de onda de tensión y corriente:
Proporcionando una aproximación a la deformación
de la señal
Comparación entre las amplitudes y visualización
del desfase entre las fundamentales de cada fase, y
entre corrientes y tensiones
Hoja resumen en formato texto de los valores
mínino, máximo y promedio medidos
Verificación del conexionado correcto de las fases
gracias a representación vectorial de fresnel
Cálculo del desfase entre fases y del valor absoluto
Modo potencias / energías
Visualización de las potencias y de sus
factores (factor de potencia, coseno y tangente
de phi)
Capacidad de integrar la potencia para hacer
el recuento de energía
Distinción entre energías consumidas y
energías generadas directamente a través de un
icono
Modo armónicos
Representación en gráfico de barras de las tasas armónicas de tensión, corriente y potencias, orden por orden, hasta 50o
Indicación del THD en %, de los valores RMS y del desfase de cada armónico.
Las barras que representan armónicos tienen signo. Desde la visión de un receptor, los armónicos positivos son recibidos y los armónicos negativos son generados (icono dedicado)
El modo experto permite distingir los armónicos que inducen una secuencia negativa, homopolar (suman en el neutro) o positiva. Así es posible analizar la influencia de los armónicos en el calentamiento del neutro o en máquinas rotativas
Diagnóstico y análisis completo y simultáneo
Memorización
Monitorización
Modo registro
Representación en curvas o gráficos de barras de
las diversas magnitudes registradas, de los valores
mín. y máx. en función del tiempo
Verificación de la estabilidad de la tensión de red
Monitorización de todas les magnitudes según
transcurre el tiempo
Cálculo de las energías consumidas y aportadas a
la red
Duración (p.ejemplo): todas las magnitudes a
segundo durante casi un mes
Modo alarmas
Logbook de las últimas 10.000 alarmas
registradas a partir de los umbrales programados en
la configuración
Registro de cortes en la red desde un semi-ciclo
hasta varias horas
Identificación del rebasamiento en el consumo
contratado de energía
Detección de variaciones de la tensión de red
Modo transitorios
Representación de las formas de onda
capturadas a consecuencia de un transitorio
A 50Hz, es posible capturar transitorios inferiores
a 80µs
Visualización de variaciones rápidas (cortes, …).
Modo corriente InserciónINRUSH
Análisis de los arranques motor: registro de la curva
durante más de un minuto@50Hz, con duración
arranque y valores instantáneos
Representación de la curva en modo envolvente
(PEAK) y en modo valor eficaz (RMS) de cada
semiciclo
Capacidad para hacer múltiples zooms hasta
visualizar cada ciclo
Configuración
Una pantalla de configuración sencilla e
intuitiva, sin sub-menús desplegables, que
permite ajustar el equipo en función de cada
necesidad
Copias de pantalla
La tecla permite puntualmente guardar pantalla del
analizador para su recuperación y consulta posterior
El elemento guardado contiene un archivo BMP
con la copia de la imagen, pero también todos los
datos que el instrumento midió en ese instante
Un C.A. 8335 es capaz de guardar hasta 50
pantallazos.
Sensores de corriente
Elección de los sensores de corriente en
función de las necesidades del usuario
Varios tipos de sensor de corriente adecuados a los
diversos rangos de medición (incluido DC)
Reconocimiento automático del sensor
Posibilidad de utilizar sensores distintos en cada canal
Análisis de los resultados
El compañero perfecto para el C.A 8335.
Descarga y almacenamiento en el PC de los registros.
Visualización gráfica de las curvas y tendencias.
Generación automática de informes de medida personalizados.
Asistencia para la preparación de una campaña de medidas.
Los condensadores CYDESA. ESTAprop® PhMKP
La maniobra de los condensadores de potencia
Las baterías CYDESA y su instalación.
- Características de las baterías de condensadores
- Tensión y potencia en los condensadores: ¿400V/440V?.
La instalación Stand-by. Reguladores Masing®
Las tarifas eléctricas respecto a la energía reactiva
Los armónicos de potencia y las baterías de
condensadores
CYDESALa Solución
Condensadores CYDESA
Diseñados y producidos
según las normas:
VDE 0560, parte 46 + 47 (Alemana),
EN 60831, parte 1 + 2 (Europea)
IEC 60831, parte 1 + 2 (Internacional)
Para aplicaciones tan exigentes
como filtros de armónicos en
parques eólicos
Condensadores CYDESA
La esperanza de vida de los condensadores CYDESA, *En función de la temperatura de trabajo
≥ 150.000 * horas
Espe
ranz
a de
vid
a (h
)
Temperatura (ºC)
En servicio
Condensadores CYDESA
En servicio
CERTIFICADOProtección por desconectador
de sobrepresión interna
Desconectado
BobinaGas producido por
la perforación
Sobrepresión
Contactores de CYDESA para lamaniobra de condensadores
R R
Precontactos abiertos
Contactor Carcasa
Bobina
R R
Precontactos Bloque de Precontactos
Resistencias
Contactos principales
Contactores de CYDESA para lamaniobra de condensadores
Conexión sin resistenciashasta 250 x In
Conexión con resistencias
> 200.000 maniobras
El siguiente oscilograma muestra el incremento de la
corriente cuando se conectan 12.5 kvar / 400V (In = 18A)
con y sin resistencias de pre-inserción.
CONTACTOR ESTÁTICO Masing® M400
Conexión instantánea, ideal para fluctuaciones de
carga rápidas y continuas: grúas, soldaduras…
Silencioso, ausencia total de ruido tanto en la
conexión como conectado
Detección de hueco de tensión, conexión suave:
sólo se conecta cuando se da la misma tensión en el
condensador y en la fase, sin picos.
Formato contactor que facilita su mantenimiento
y sustitución
I + D + ICYDES
A
Baterías de CondensadoresCYDESA
CYDESA, decana en España en el campo de la compensación de la energía reactiva
Diseño y ensayos 100% por CYDESA Dimensiones reducidas
Sencilla instalación
- Acometida, espacio para el cableado
- Programación del regulador Masing ®
posibilidad de hacerlo mediante software
- Asesoramiento pre y post venta
Producto 100% europeo
Flexibilidad en fabricar según las necesidades
del cliente
Pérdidas < 1,2W / kvar445 m
m580 mm
1.9
80
mm
Baterías de CondensadoresCYDESA
TensionesAsignadas, Nominalesde los condensadores
(Ur y Qr)
PotenciaReactivaÚtil a la tensión de red
(Ue y Qe)
r
2
r
ee Q
UUQ ⋅
=
¿Qué potencia reactiva necesito?
Baterías de CondensadoresCYDESA
Instalación estándar
Equipos necesarios para una compensación estándar
Stand-by un avance tecnológico
Baterías de CondensadoresCYDESA
Instalación Stand-by
La batería incluye fijo para el transformador
Stand-by un avance tecnológico
Baterías de CondensadoresCYDESA
Stand-by un avance tecnológico
Instalación estándar Vs.
SistemaStand-by
Ventajas del sistema Stand-by
®
Baterías de CondensadoresCYDESA
Stand-by un avance tecnológico
Ahorro económico en la batería
Ahorro en la mano de obra del instalador Ahorro en protecciones
Mejor protección en la instalación
Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos
¿Quién paga reactiva?Pagan reactiva, las tarifas:2.1 A y 2.1 DHA (10 kW < P ≤ 15kW) en B.T.
3.0 A en B.T.
3.1 A en A.T.
No pagan reactiva, las tarifas:2.0 A y 2.0 DHA de P ≤ 10kW en B.T.
¿Qué se paga de reactiva?
TR = k · (E.reactiva - 0,33 · E.activa)
Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos
¿Cuánto ha aumentado el recargo “k” por reactiva?
Orden IET 3586/2011de 28 de Diciembre de 2011.
Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos
* Valores utilizados para el cálculo de la batería de condensadores
Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos
fPQActiva
activaarctg ⋅=→→= ϕϕ cos
Re
Factor “f” 0,75, tabla en la página 58 de la LP2011.Para una instalación con cosφ de 0,8 si queremos llegar a 1,
necesitamos el 75% de la potencia activa en reactiva.
Cálculo Manual de la batería
Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos
Cálculo automático de la batería Plataforma de cálculo gratuita en www.cydesa.com
Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos
Filtro activo
( )%T
C
SQ
( )%T
CONV
S
S
¿Cuándo compensarcon filtros?Nueva herramienta de cálculo
Soluciones al aumento continuado de los costes energéticos
Filtro activo
Máquina asíncrona con convertidor de tensión
Los valores consigna deben sergenerados por el control del filtro activo en tiempo real
Fuente de corriente
Valoresconsigna
Presentación de casos
ARCELOR MITTAL GUIPUZCOA, de Zumárraga, se
dedica a la laminación de acero en barra (Billets) y
Alambrón a partir de acero recuperado. Su capacidad
de producción es de 800.000 toneladas acero / año
Un consumidor cualificado en AT con suministro
directo mediante una línea 220 kV doble-circuito de
REE y dos transformadores 100MVA.
« La electricidad es la materia prima
más costosa para Arcelor »
Se actualizó todo el sistema de medida en SSEE con analizadores
de redes ENERIUM en cabeceras y en un total de 12 feeders MT.
SOLUCIONES
Sistema de Peak-Shaving
Estimación anticipada del consumo
para acudir a subastas en el OMEL
Presentación de casosPresentación de casos
El recinto Ferial de IFEMA acoge cerca de 80
certámenes especializados, lo que convierte a Feria
de Madrid en uno de los escenarios de mayor eficacia
en España para generar negocio.
1 millón de m2 de superficie
200.000 m2 de exposición en 12 pavellones, y
3 centros de convenciones
30.000 empresas participantes
3 millones de visitantes
1 Business Centre, club de prensa , casi un centenar
de salas de reuniones y 14.000 plazas de aparcamiento.
~20.000kvar instaladas
BT y MT
Traje a medida
Solución con contactores
con resistencias de
preinserción Benedict®
Presentación de casos
CYDESA ha sido la responsable de la implementación
del sistema de compensación de reactiva para los
sistemas HVAC del nuevo edificio corporativo
TORRE TELEFÓNICA DIAGONAL 00 en Barcelona
El edificio de acero y cristal es obra del arquitecto
Enric Massip y fue inaugurado el 12.01.2011
110 metros de altura en forma rombo/diamante
34.000 m2 de superficie
24 plantas más dos de sótano
1.200 personas trabajan en el edificio que alberga el centro
de I+D referente mundial en investigación multimedia e internet
Premio Leaf Awards al mejor edificio Comercial Corporativo
Comprobación del estado de la instalación
Datos obtenidos para validarla solución instalada
Datos claves para determinar la solución
Potencias
cos φ
THD
UTHD 2 %
Medición con la batería desconectada
Verificación de la medición sin la batería
Verificación tras la puesta en marcha
Retorno de la inversión
1 año, para la amortización de una instalación de las características
reseñadas en un caso como en el de la Torre Diagonal Telefónica 00
4.000 €
Retorno de la inversión
Automoción Industrial Telecomunicaciones
Entidades financierasAlimentación
CYDESA: Referencias por sectores
Públicas
CHAUVIN ARNOUX Referencias por sectores
Energía Industria
CertificaciónInfraestructurasInstalaciones / O&M
Muchas gracias por su atención
Jornadas Técnicas Madrid 23.05.2012