FACTORES QUE AFECTAN A CALIDAD DE LA ENEGIA

DEDICATORIAEste trabajo de investigacin lo dedicamos a nuestros padres que es lo ms valioso que tenemos en la vida.A nuestros profesores por sus enseanzas y consejos

OBJETIVOS

La regulacin de voltaje y la eliminacin de armnicas son los principales factores que se deben de tomar en cuenta para obtener una buena calidad de la energa.Es claro que sin acciones correctivas las compaas suministradoras y usuarios experimentan un nmero creciente de fallas en sus sistemas y equipos, con los problemas subsecuentes, como perdida de produccin y competitividad.En consecuencia el concepto de CALIDAD DE ENERGIA es cada vez ms comn y necesario adquiriendo mayor importancia debido a la proliferacin de equipo electrnico cada vez ms sofisticado siendo este ltimo el que tiende a impactar considerablemente las caractersticas principales del suministro de energa elctrica.

INTRODUCCIN La energa elctrica representa el principal insumo que mueve al mundo industrial; sin ella, nuestras empresas se detendran y las economas enteras entraran en crisis. Por eso es vital saber administrarla. Aproximadamente el 55% de la energa elctrica producida es consumida por los sectores comercial e industrial. Por lo tanto el buen uso de la energa elctrica le permite, a su empresa, ser cada vez ms competitiva, en una economa que tiende a la globalizacin, as el ahorro de energa es una alternativa viable para reducir costos de operacin y mejorar los niveles de competitividad dentro del mundo industrial. La calidad de la energa elctrica puede definirse como una ausencia de interrupciones, sobre tensiones y deformaciones producidas por armnicas en la red y variaciones de voltaje RMS suministrado al usuario; esto referido a la estabilidad del voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio elctrico. Asimismo se ha determinado que uno de los problemas ms comunes que ocasiona el desperdicio de energa elctrica en las empresas es la calidad de esta, pues influye en la eficiencia de los equipos elctricos que la usan. Actualmente, la calidad de la energa es el resultado de una atencin continua; en aos recientes esta atencin ha sido de mayor importancia debido al incremento del nmero de cargas sensibles en los sistemas de distribucin, las cuales por s solas, resultan ser una causa de la degradacin en la calidad de la energa elctrica. Este trabajo de investigacin titulado FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DE LA ENERGIA da algunos alcances de la calidad de la energa elctrica de acuerdo a las normas internacionales, punto de partida para iniciar un estudio ms profundo de los fenmenos de la calidad de la energa elctrica.

INDICEContenido DEDICATORIA2OBJETIVOS3INTRODUCCIN4CAPITULO I7SOBRE LA CALIADAD DE ENERGIA71.1 LA CALIDAD DE ENERGA71.2 QUE ES UN PROBLEMA DE CALIDAD DE LA ENERGA81.3 IMPORTANCIA ACTUAL81.4 NORMALIZACIN91.5 ESTABILIDAD DE LA TENSIN111.6 CONTINUIDAD EN EL SERVICIO111.7 DISTORSION DE LA FORMA DE ONDA111.8 CONSUMIDORES Y CONTAMINATES DE LA RED121.10 NORMAS PARA VALORAR LA CALIDAD DEL SUMINISTRO DE ENERGA ELCTRICA15CAPITULO II16DISTURBIOS RELACIONADOS CON LA CALIDAD DE LA ENERGA.162.1 DISTURBIOS RELACIONADOS CON LA CALIDAD DE LA ENERGA.172.2 VOLTAJES TRANSITORIOS.192.3 DISTURBIOS21CAPITULO III24DISTURBIOS ELECTRICOS243.1 DISTURBIOS ELCTRICOS.24CAPITULO IV30PRINCIPALES DISTURBANCIAS CAUSADAS POR ARMONICAS304.1 PRINCIPALES DISTURBANCIAS CAUSADAS POR ARMONICOS DE CORRIENTE Y TENSION304.2 EFECTO SOBRE LAS CARGAS Y DISPOSITIVOS314.3 EFECTOS EN LOS CONDENSADORES.334.4 FRECUENCIAS DE LOS ARMONICAS.394.5 EVIDENCIA DE LA PRESENCIA DE ARMONICAS EN LA RED414.6.- REDISEO DE SISTEMAS DE DISTRIBUCION DEL USUARIO.424.7 INFLUENCIA DE LAS ARMNICAS EN EL SISTEMA44CAPITULO V45EL FACTOR DE POTENCIA455.1 FACTOR DE POTENCIA.455.2 CARGAS QUE PROVOCAN UN BAJO FACTOR DE POTENCIA.475.3 CORRECCIN DEL FACTOR DE POTENCIA.495.4 CONSECUENCIAS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA.505.5 VENTAJAS DE LA COMPENSACIN DEL FACTOR DE POTENCIA.51CAPITULO VI51SISTEMADETIERRAS516.1 SISTEMADETIERRAS.526.2 NECESIDADDEUNSISTEMADETIERRAS.526.3 NORMATIVIDAD.546.4 COMPONENTESDEUNAREDDETIERRAS.556.5 COMPUESTOS QUIMICOS58CAPITULO VII60SOLUCIONES A LA MALA CALIDAD DE ENERGIA607.1.- SUPRESORES DE PICOS617.2.- FUENTES ININTERRUMPIBLES DE ENERGA (UPS)617.3 FILTROS DE ARMONICAS627.4 BANCO DE CAPACITORES68CONCLUSIONES74BIBLIOGRAFIA75

CAPITULO I

SOBRE LA CALIADAD DE ENERGIA

1.1 LA CALIDAD DE ENERGALa Calidad de Energa puede resumirse como la combinacin de las variaciones en la tensin, corriente y frecuencia del sistema elctrico que afectan adversamente al equipo elctrico y electrnico.La Calidad de Energa debe asegurar la continuidad y la confiabilidad de operacin de la tecnologa al servicio de su empresa. Cualquier desviacin de los estndares de calidad (127 V, 60 Hz) y la presencia de Problemas de energa elctrica significa que la Calidad de la Energa no es buena. Una mala Calidad de Energa puede originarse en las deficiencias en la lnea comercial que alimenta la instalacin y/o a una inapropiada instalacin elctrica.El usuario mismo puede provocar una mala Calidad de la Energa al poner en marcha una instalacin elctrica sin tomar en cuenta el consumo de energa de los equipos que sern conectados a ella y al conectar equipo electrnico sin realizar las modificaciones necesarias en la instalacin. En resumen, la carga es lo que determina un nivel aceptable en Calidad de Energa.

1.2 QUE ES UN PROBLEMA DE CALIDAD DE LA ENERGA Podemos decir que existe un problema de calidad de la energa elctrica cuando ocurre cualquier desviacin de la tensin, la corriente o la frecuencia que provoque la mala operacin de los equipos de uso final y deteriore la economa o el bienestar de los usuarios; asimismo cuando ocurre alguna interrupcin del flujo de energa elctrica. Los efectos asociados a problemas de calidad de la energa son: Incremento en las prdidas de energa. Daos a la produccin, a la economa y la competitividad empresarial Incremento del costo, deterioro de la confiabilidad, de la disponibilidad y del confortNo obstante, de todos ellos se considera que los principales problemas que afectan negativamente la Calidad de Energa de empresas y oficinas son:

1. Altibajos de tensin Caractersticas: Un incremento o decremento en la tensin.2. Apagones (cortes o interrupciones de energa, blackouts)3. Impulsos o transitorios4. Distorsin Armnica 5. Picos6. Variaciones de frecuencia7. Ruido

1.3 IMPORTANCIA ACTUAL Actualmente, el estudio de la calidad de la energa elctrica ha adquirido mucha importancia y tal vez la razn ms importante es la bsqueda del aumento de productividad y competitividad de las empresas. Asimismo porque existe una interrelacin entre calidad de la energa elctrica, la eficiencia y la productividad. Para aumentar la competitividad las empresas requieren optimizar su proceso productivo mediante:

Usando equipos de alta eficiencia como motores elctricos, bombas, etc. Automatizando sus procesos mediante dispositivos electrnicos y de computacin (microcontroladores, computadores, PLC, etc.). Reduciendo los costos vinculados con la continuidad del servicio y la calidad de la energa. Reduciendo las prdidas de energa. Evitando los costos por sobredimensionamiento y tarifas. Evitando el envejecimiento prematuro de los equipos. La proliferacin de equipos de control y automatizacin han aumentado los problemas de confiabilidad en la produccin. Pues los equipos electrnicos son una fuente de perturbaciones para la calidad de la energa elctrica pues distorsionan las ondas de tensin y corriente. Por otro lado los equipos de control y automatizacin son muy sensibles a distorsin o magnitud de la onda de tensin por lo que una variacin en la calidad de la energa elctrica puede ocasionar fallas que paralicen la produccin ocasionando tiempo perdido y costos de produccin inesperados. Entonces hay que convivir con el problema y encontrarle soluciones cada vez mas optimas, para lo cual el estudio de los fenmenos de la calidad de la energa es indispensable.

1.4 NORMALIZACIN La calidad de la energa participa de manera sustantiva en la modernizacin del sector elctrico y de la industria, por lo que el definir los estndares y caractersticas del producto es indispensable. As mismo, es relevante e indispensable que el cliente del servicio elctrico, entienda las caractersticas del producto y su compromiso al adquirirlo; de tal forma que sean concientes y tengan el aliciente de usar la informacin para proteger adecuadamente sus equipos y minimizar el impacto de los distintos fenmenos que se presentan en la red elctrica. Citando un ejemplo de una problemtica, derivado de un fenmeno que tiene afectacin tanto en el suministrador como en el cliente, es el fenmeno aleatorio de la variacin momentnea de la tensin elctrica, comnmente conocido como sag. Estos suelen ocurrir por fallas en la red, en los circuitos areos de distribucin, subtransmision y transmisin. Se ha observado afectaciones de carga del orden 749 MW, derivado de una variacin en la tensin en una sola fase, en valores no mayores al 50 % del valor nominal y de una duracin no mayor de 75 ms. Esto significa que la liberacin de la falla se logra dentro de una operacin normal de los esquemas de proteccin elctrica, no obstante hay una afectacin no directa y puede ser por la sensibilidad o mala proteccin de los equipos de procesos. Para lograr los objetivos mencionados anteriormente, la CFE por conducto de la Gerencia de Normalizacin ha conformado un grupo de trabajo con la intervencin y representacin de los procesos operativos; Generacin, Transmisin, Distribucin, el Centro Nacional de Control de Energa, CENACE; as como de la participacin del Laboratorio de Pruebas y Ensayos de Materiales, LAPEM, y la Unidad de Ingeniera Avanzada, UIE. La Tarea de este grupo de trabajo (Grupo PQ) es el de desarrollar un documento normativo en el cual describa los estndares y las caractersticas del producto entregado al cliente; as como las recomendaciones y obligaciones de los centros de consumo para que no se contaminen a s mismo o la red elctrica derivado de las caractersticas de sus equipos de consumo. Para definir el producto y sus caractersticas el grupo de trabajo se ha dedicado a elaborar la descripcin de las caractersticas de la tensin elctrica entregada al consumidor. Clasificando las caractersticas, podemos dirigir nuestra atencin en tres reas especficas para un mejor entendimiento del desarrollo de documento normativo de la calidad de la energa:

1.5 ESTABILIDAD DE LA TENSIN

En esta rea se puede referir a todos los eventos que ocasionan sobretensiones, baja tensiones, sag, swells, fluctuaciones de tensin, desviacin de la frecuencia fundamental. 1.6 CONTINUIDAD EN EL SERVICIO

Son todos aquellos eventos que provocan interrupciones momentneas, interrupciones temporales e interrupciones sostenidas.

1.7 DISTORSION DE LA FORMA DE ONDA

En esta rea queda ubicados los eventos que provocan distorsin en la forma de onda tales como: transitorios, distorsin armnica, notches, ruido. La clasificacin de las caractersticas resulta un buen mtodo de busca para ubicar los estndares y guas internacionales que pretenden precisar las tcnicas recomendables para su medicin, cuantificacin y algunas otras para solucionar los efectos de los fenmenos electromagnticos. Auxiliando de esta forma la tarea encomendada al grupo.

Fig.1. Una muestra de la calidad de la energa

1.8 CONSUMIDORES Y CONTAMINATES DE LA RED

B. CONTAMINANTES DE LA RED CON LAS PERTURBACIONES DE LA TENSINSituaciones que conllevan a altas corrientes, causando cadas de tensin en las impedancias de la red. Fallas en los circuitos de transmisin y distribucin. Recierres automticos en los esquemas de protecciones de la red.

Conexin y desconexin de grandes cargas (motores asincrnicos, hornos por arco elctrico, mquinas de soldar, calderas elctricas, etc.) en funcin de las potencias de cortocircuito en los puntos de instalacin. Fallas del aislamiento. Condiciones de ferroresonancia. Fallas longitudinales en el neutro de los sistemas. Sobre compensacin de potencia reactiva Conmutaciones en los sistemas de transmisin y distribucin. Descargas atmosfricas (impactos directos e inducidos).Responsabilidad en el aseguramiento de la calidad del Servicio Elctrico El papel principal en la calidad del servicio elctrico recae, por supuesto, en la empresa del servicio pblico, la que debe mantener los parmetros de tensin y frecuencia en los valores nominales o de trabajo en todo momento, pero tienen una incidencia muy importante los propios consumidores, causantes de contaminacin de la red, desde los consumidores del sector residencial hasta los grandes consumidores industriales.

La contaminacin del sector residencial hacia la red es fundamentalmente de carcter extensivo, pues el peso relativo de un solo consumidor es insignificante.

C. INDICADORES DE LA CALIDAD DE LA ENERGA Y SU CLCULODesviacin de la tensin (fluctuacin lenta) U UnomU= * 100 UnomFluctuacin rpida de tensin (parpadeo, flicker)12Pst=(0.0314 P0.1+ 0.0525P1+ 0.0657P3+ 0.28P10+ 0.08P50)Pst: ndice de severidad del flicker de corta duracinP0.1, P1, P3, P10, P50 :niveles de efecto flicker que se sobrepasan durante el 0.1%, 1%, 3%, 10%, 50% del tiempo total del perodo de observacin Bajn de tensin por debajo del 90% del Uref caracterizado por la magnitud efectiva y la duracint< T/2transitorias T/2 < t