Measure 1

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍAS
CARRERA: INGENIERÍA ELÉCTRICA
TESIS DE GRADO PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO ELÉCTRICO
ESPECIALIZACIÓN SISTEMAS DE POTENCIA
TEMA:
ESTUDIO DEL FLICKER EN UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA
AUTORES:
HUGO RAMIRO PILA PILA
MANUEL IVÁN ZAMBRANO REASCO
DIRECTOR:
ING. ORLY GUZMÁN
GUAYAQUIL-ECUADOR
2010
DECLARACIÓN EXPRESA
Los conceptos desarrollados, análisis realizados y las conclusiones del presente trabajo,
son de exclusiva responsabilidad de los autores:
---------------------------------------------------HUGO RAMIRO PILA PILA
---------------------------------------------------MANUEL IVÁN ZAMBRANO REASCO
Guayaquil, 11 de Febrero del 2010
AGRADECIMIENTO
A Dios por habernos permitido la
culminación de la carrera universitaria, a
nuestros padres, hermanos, familiares y
amigos que me han apoyado a lo largo de
nuestra carrera universitaria, dándome
ánimos en esos momentos de flaqueza, a
todos les damos nuestro más infinito
agradecimiento.
Al Ing. Orly Guzmán, Director de Tesis;
que nos enrumbo en el camino correcto,
con sus bastos conocimientos y mas aun en
este campo, con total amabilidad, sencillez
y compromiso, para la culminación de este
trabajo.
A la empresa ANDEC S.A. por las
facilidades prestadas y al Ing. Eli López por
la prestación de los equipos de medición
con total desinterés, lo que nos han
permitido terminar con éxito este trabajo.
A los Ingenieros: Jorge Castello y Eduardo
Mestanza por su apoyo, comprensión y
paciencia,
durante
mi
formación
académica.
(Manuel Zambrano)
INDICE GENERAL
Portada
I
Declaración Expresa
II
Agradecimiento
IV
CAPÍTULO I
1. EL FLICKER
1.1. Definición del Flicker………………………………………………………..1
1.1.1. La sensación de molestia del Flicker…………………………………2
1.1.2. Los inconvenientes del Flicker……………………………………….3
1.2. Variaciones rápidas y bruscas de tensión……………………………………3
1.3. La medición y cuantificación del Flicker……………………………………6
1.4. Índices de severidad del Flicker (Pst, Plt)………………………………...…7
1.4.1. Definición del Pst…………………………………………………….7
1.4.2. Definición del Plt…………………………………………………….9
1.5. Método analítico para la evaluación del Flicker……………………………10
1.6. Curvas de tolerancia………………………………………………………..11
1.6.1. Curva de tolerancia (IEEE 141)…………………………………….12
1.6.2. Curva de tolerancia (IEEE 519)…………………………………….13
1.7. Perturbaciones……………………………………………………………...13
1.7.1. CONELEC (Ecuador)……………………………………………….13
1.7.1.1.Parpadeo (Flicker)………………………………………………14
1.7.1.1.1. Índice de calidad………………………………………..14
1.7.1.1.2. Mediciones……………………………………………..14
1.7.1.1.3. Limites…………………………………………..……..15
CAPÍTULO II
2. FUENTES PRODUCTORAS DE FLICKER
2.1. Hornos de arco eléctrico……………………………………………………16
2.1.1. Cálculo del Flicker en los hornos de arco eléctrico…………………16
2.1.2. Los límites ΔV10……………………………………………………..19
2.2. Equipos de soldadura……………………………………………………….21
2.2.1. Cálculo del Flicker en los equipos de soldadura…………………….21
2.3. Motores con cargas variantes……………………………………………….26
2.3.1. Caídas de voltaje debidas al arranque de motores…………………..26
2.3.2. Método aproximado para el cálculo de la caída de
voltaje en motores…….……………………..……………………...30
2.4. Convertidores………………………………………………………………30
2.5. Otras fuentes de Flicker……………………………………………………31
CAPÍTULO III
3. MÉTODOS DE ATENUACIÓN DEL FLICKER Y METODOLOGÍA DEL
FLICKERMETER.
3.1. Métodos de atenuación del Flicker……………………...…………………32
3.1.1. Selección del sistema de alumbrado………………………………...32
3.1.2. El uso de reguladores de voltaje…………………………………….32
3.1.3. Modificación de la fuente productora de Flicker……………………33
3.1.3.1. Modificación de la red………………………………………….33
3.1.3.2. La capacitancia en serie………………………………………...34
3.1.3.3. El reactor en serie………………………………………………34
3.1.3.4. Reactor shunt saturado………………………………………….35
3.1.3.5. Reactancia de desacoplamiento…………………………………36
3.1.3.6. El compensador asincrónico…………………………………….36
3.1.3.7. El compensador estático de potencia reactiva (CEV)……….....37
3.2. Límites de planificación…………………………………………………….40
3.2.1. Límites de planificación para redes de MT y AT……………………40
3.2.2. Límites de planificación para instalaciones en MT y/o AT………...41
3.3. Límites de Emisión…………………………………………………………42
3.3.1. Límites de emisión individuales para instalaciones en BT………….42
3.4. Metodología Flickermeter………………………………………………...42
CAPITULO IV
4. ANÁLISIS DE PROBLEMAS DE FLUCTUACIONES DE TENSIÓN EN LA
EMPRESA ANDEC.
4.1. Introducción...................................................................................................45
4.2. Equipos de medición y localización de los puntos de medición...................45
4.2.1. Equipo de medición.............................................................................45
4.2.2. Localización de los puntos de medición..............................................46
CONCLUSIONES.....................................................................................................48
RECOMENDACIONES............................................................................................49
ANEXOS....................................................................................................................51
BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................63
INDICE DE FÍGURAS
CAPÍTULO I
Fig. 1.1. Límite de sensibilidad del ojo a las variaciones de iluminación
causadas por fluctuaciones de tensión, lámparas incandescentes……...…....2
Fig. 1.2. Variaciones de la tensión debido al efecto flicker…………………………..4
Fig. 1.3. Las variaciones de tensión, origen del flicker, se deben a
variaciones de intensidad I que recorren la impedancia de la red…………..5
Fig. 1.4. La curva límite de la molestia del flicker...…...……….....…………………8
Fig. 1.5. Curva de Tolerancia IEEE 141…………………….…………...…...…......12
Fig. 1.6. Curva de Tolerancia IEEE 519.....................................................................13
CAPÍTULO II
Fig. 2.1. Red de alimentación eléctrica del horno de arco..........................................17
Fig. 2.2. Red de reactancias de la red de alimentación
del horno de arco referidas a una sola base..................................................18
Fig. 2.3. Cálculo de la variación de potencia reactiva máxima..................................20
Fig. 2.4. Red de alimentación de un equipo de soldadura..........................................23
Fig. 2.5. Red de reactancias de la red de alimentación del
equipo de soldadura en el punto A, referidas a una sola base......................24
Fig. 2.6. Red de reactancias de la red de alimentación del
equipo de soldadura en el punto B, referidas a una sola base......................25
Fig. 2.7. Representación de un motor como modelo de impedancia constate............27
Fig. 2.8. Representación de un motor como modelo de corriente constante..............28
CAPÍTULO III
Fig. 3.1. Capacitancia serie en la red de alimentación................................................34
Fig. 3.2. Reactancia serie en la red de alimentación...................................................35
Fig. 3.3. Reactancia shunt saturada en la red de alimentación...................................35
Fig. 3.4. Reactancia de desacoplamiento en la red de alimentación...........................36
Fig. 3.5. Compensador asíncrono en la red de alimentación......................................37
Fig. 3.6. Compensador estático de potencia reactiva en la red de alimentación.........38
Fig. 3.7. Diagrama simplificado de un compensador estático de potencia reactiva...38
Fig. 3.8. Diagrama de bloques para el diseño de medidores de flicker......................44
CAPÍTULO IV
Fig. 4.1. Gráfico del nivel de Pst................................................................................46
Fig. 4.2. Gráfico del nivel de Plt.................................................................................47
INDICE DE TABLAS
Tabla 1.1. Límites y valores permitidos de flicker para una red eléctrica....................9
Tabla 1.2. Niveles individuales aceptables de flicker para AT, MT y BT.................10
Tabla 2.1. Codificación de los KVA/HP a rotor bloqueado.......................................26
Tabla 3.1. Algunas soluciones aplicables para atenuar el flicker...............................39
Tabla 3.2. Límites de planificación para sistemas de potencia en MT y AT..............41
Tabla 3.3. Límites de planificación para instalaciones en MT y/o AT.......................41
Tabla 3.4. Límites de emisión individual para instalaciones con P≥50KW en BT......42
CAPÍTULO I
1. EL FLICKER
1.1.
DEFINICIÓN DEL FLICKER.
El flicker o parpadeo de la luz se define como “la impresión subjetiva de fluctuación
de la luminancia”, de acuerdo con la CEI-555-1 (Comisión de Electrotecnia
Internacional). Es un fenómeno de origen fisiológico, visual que se presenta en los
usuarios de lámparas alimentadas por una fuente común a los circuitos de
iluminación y también a algún tipo de carga.
El flicker produce cierta molestia en la vista de los seres humanos, que se manifiesta
principalmente en las lámparas que operan con baja tensión, sin embargo, las
llamadas fuentes perturbadoras, que producen el fenómeno de parpadeo, se pueden
encontrar conectadas en cualquier nivel de tensión.
El origen del flicker o parpadeo se encuentra en las fluctuaciones bruscas de la
tensión de la red y básicamente se consideran las fluctuaciones de amplitud menor al
10% y por periodos de tiempo inferiores a 1 hora.
Las frecuencias de variación para las que se considera flicker son de 0,05 hasta 35
Hz para una frecuencia de red de 50 Hz y tensión nominal de 230 V, y de 0,05 Hz
hasta 42 Hz en redes de 60 Hz y tensión nominal de 120 V.
Ambos rangos se han comprobado mediante la emisión de luz con lámparas
incandescentes de 60 W. La diferencia entre ellos reside en que los filamentos de las
lámparas incandescentes de distinta tensión no tienen igual constante de tiempo,
comportándose con distinta respuesta en frecuencia y obteniendo intensidades
diferentes frente a las mismas variaciones de tensión de red.
1
Principalmente el flicker es el resultado de fluctuaciones rápidas de amplitud
pequeña en la tensión de alimentación y que pueden ser provocadas principalmente
por:
1. La variación fluctuante de potencia que absorben cargas como: Máquinas
soldadoras eléctricas, hornos de arco eléctrico, motores eléctricos (arranque
principalmente), etc.
2. Energización o desenergización de motores eléctricos, bancos de capacitores,
etc.
1.1.1. LA SENSACIÓN DE MOLESTIA DEL FLICKER.
La sensación de molestia es una función del cuadrado de la amplitud de la variación
de la tensión y de la duración de esta.
Estadísticamente la sensibilidad máxima del ojo se produce a una fluctuación de 8,8
Hz, tal que la variación periódica de tensión en 0,25% se percibe como parpadeo.
FIGURA 1.1. LÍMITE DE SENSIBILIDAD DEL OJO A LAS VARIACIONES DE ILUMINACIÓN
CAUSADAS POR FLUCTUACIONES DE TENSIÓN, LÁMPARAS INCANDESCENTES.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 103
2
1.1.2. LOS INCONVENIENTES DEL FLICKER.
En general se puede establecer que las variaciones rápidas del voltaje, como es el
caso del flicker, no afectan al buen funcionamiento de los aparatos conectados a las
instalaciones eléctricas, siempre que los valores de estas variaciones sean inferiores a
los valores establecidos como límites. En orden decreciente de sensibilidad, se
pueden mencionar el efecto sobre los siguientes tipos de lámparas:
• Lámparas de vapor de mercurio.
• Lámparas incandescentes.
• Lámparas fluorescentes.
También se presenta un afecto sobre los televisores y las pantallas de las
computadoras.
1.2. VARIACIONES RÁPIDAS Y BRUSCAS DE TENSIÓN.
Las variaciones rápidas de tensión son una de las causas que producen el flicker, se
deben principalmente a cargas o grupos de cargas, cuya utilización se caracteriza por
una constante variación de su demanda de potencia, como es el caso de los equipos
de soldadura de arco eléctrico, los hornos de arco eléctrico, etc.
Las variaciones bruscas de tensión son variaciones del tipo errático, que tienen
intervalos entre variaciones superiores a algunos segundos y que se deben
principalmente a la energización de cargas importantes, como son: el arranque de
motores, la conexión (o desconexión) de bancos de baterías para corrección del
factor de potencia o perfil de voltaje.
Las principales fuentes de estas fluctuaciones son equipos eléctricos cuyo
funcionamiento requiere de variaciones cíclicas de corriente, que al circular a través
de la impedancia del circuito (R, X), producen caídas de tensión ΔV, como se
muestra en la figura siguiente, en donde:
3
V
= Tensión nominal de la red.
E
= Tensión en vacío de la red.
ΔV
= Caída de tensión = E – V.
P
= Potencia activa de la carga, bajo el valor de tensión nominal.
Q
= Potencia reactiva de la carga.
I
= Corriente nominal de la carga.
Pcc
= Potencia del cortocircuito en la red de alimentación.
R
= Resistencia total de la red de alimentación.
X
= Reactancia inductiva total de la red de alimentación.
FIGURA 1.2. VARIACIONES DE LA TENSIÓN DEBIDO AL EFECTO FLICKER.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 96
1.
2.
3.
VARIACIÓN DE TENSIÓN (ΔV) EN LA FIGURA EXISTEN 7 VARIACIONES DE TENSIÓN.
DURACIÓN DE LA VARIACIÓN DE LA TENSIÓN.
CAÍDA DE TENSIÓN = E – V.
4
FIGURA 1.3. LAS VARIACIONES DE TENSIÓN, ORIGEN DEL FLICKER, SE DEBEN A
VARIACIONES DE INTENSIDAD I QUE RECORREN LA IMPEDANCIA DE LA RED.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 97
Del diagrama vectorial anterior:
∆V = E − V = RI cos ϕ + XIsenϕ
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 97
Las potencias activa y reactiva se pueden escribir como:
P
V
Q
Isenϕ =
V
I cos ϕ =
P = VI cos ϕ ;
Q = VIsenϕ ;
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 97
Sustituyendo en la ecuación para ΔV:
∆V =
P⋅R + Q⋅X
V
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 97
Si se quiere expresar esta caída de tensión en por unidad:
∆V P ⋅ R + Q ⋅ X
=
V
V2
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 98
5
En alta tensión, se puede despreciar la resistencia, comparando con el valor de la
reactancia y entonces la ecuación anterior queda como:
∆V Q ⋅ X
= 2
V
V
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 98
Pero como se sabe, el valor de la potencia de cortocircuito en un punto específico de
la red es:
SCC = V ⋅ I ;
SCC =
I=
V2
;
X
V
X
1
X
= 2
SCC V
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 98
Por lo tanto, la ecuación anterior se puede expresar como:
∆V
Q
=
V
SCC
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 98
Es decir, en alta tensión la variación de potencia reactiva es preponderante y el valor
que se debe controlar, en tanto, que en las instalaciones en baja tensión el valor de R
no es despreciable y entonces se debe actuar tanto sobre la potencia activa P como la
reactiva Q.
1.3. LA MEDICIÓN Y CUANTIFICACIÓN DEL FLICKER.
La medición y la cuantificación del fenómeno del flicker, resulta un aspecto
complejo ya que se hacen intervenir en forma simultánea factores técnicos,
fisiológicos y psicológicos, por esta razón, se han llevado a cabo estudios en distintos
6
países, cuyo objetivo es cuantificar el flicker y medir la sensación de molestia en las
personas. Las distintas etapas que han permitido estudiar el flicker y que actualmente
sea un fenómeno conocido, son las siguientes:
• El análisis experimental de la molestia notada por las personas cuando está
sometido a un flicker debido a las variaciones de tensión.
• Cuantificación del flicker y la definición de las unidades de medida: flicker
instantáneo y dosis de flicker.
• Desarrollo del flickermetro o aparato de medida del flicker.
• Análisis estadístico de las mediciones.
• Introducción a los parámetros que definen la molestia del flicker: Pst (corto
plazo) y Plt (largo plazo).
1.4. ÍNDICES DE SEVERIDAD DEL FLICKER (Pst, Plt).
Según la norma CEI-868, la severidad del flicker se puede expresar en función de
dos parámetros: El Pst (corta duración) y el Plt (larga duración).
Tanto el Pst y el Plt son unidades de medida del flicker y no tienen dimensiones.
1.4.1. DEFINICIÓN DEL Pst.
El valor del Pst se calcula con un algoritmo multipunto, que usa 5 puntos
denominados P 0.1 , P 1 , P 3 , P 10 y
P 50 , leídos de la curva de probabilidad
acumulativa, el valor Plt se obtiene a partir de varios valores de Pst. El Pst se evalúa
sobre un periodo de 10 minutos y el Plt se calcula para 12 valores del Pst en un
periodo de 2 horas.
Pst = [K 0.1P0.1 + K1P1 + K 3 P3 + K10 P10 + K 50 P50 ]
1/ 2
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 103
7
Donde:
Pn = Nivel de las curvas de probabilidad acumuladas que tienen una
probabilidad n% de ser superadas.
Kn = Coeficiente de ponderación dados en la Norma CEI-868.
La severidad de corta duración de un flicker definida en la norma CEI-868-0 está
expresada de acuerdo con la ecuación:
Pst = [0.0314 ⋅ P0.1 + 0.0525 ⋅ P1 + 0.0657 ⋅ P3 + 0.28 ⋅ P10 + 0.08 ⋅ P50 ]
1/ 2
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 104
Donde:
P0.1 = Nivel superado solo durante 0.1% del periodo de observación.
P1
= Nivel superado solo 1% del periodo de observación.
FIGURA 1.4. CURVA LÍMITE DE LA MOLESTIA DEL FLICKER.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 104
8
1.4.2. DEFINICIÓN DEL Plt.
La severidad de un flicker de larga duración Plt se deduce de los valores de los Pst a
partir de la fórmula:
N
Plt =
3
∑ Pst
i =1
3
i
N
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 105
Donde:
Pst i (i=1, 2, 3,…) son los valores consecutivos obtenidos de Pst.
El Plt se debe calcular a partir de los valores del Pst con una duración representativa
para que un observador pueda ser sensible al flicker y normalmente es 2 horas, el
orden de magnitud del límite tolerable es Plt = 0.74.
La calidad del servicio de energía eléctrica con relación al flicker se expresa, de
acuerdo con las normas Europeas CEI-868, CEI-1000-2-2, en donde se fijan
formalmente los límites de compatibilidad, que se asignan a los tres niveles de
tensión: baja tensión, media tensión y alta tensión, y para cada caso hay niveles de
flicker aceptables en una red eléctrica.
LÍMITES ACEPTABLES
DE FLICKER
Pst
Plt
NIVELES DE COMPATIBILIDAD
PARA PLANIFICACIÓN
BT
1.00
0.74
MT
1.00
0.74
AT
0.79
0.58
TABLA 1.1. LÍMITES Y VALORES PERMITIDOS DE FLICKER PARA UNA RED ELÉCTRICA.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 105
9
El flicker dado por sus límites en la tabla anterior, se refiere a una red eléctrica, sea
de baja, media o alta tensión; sin embargo, existe la posibilidad de que un cliente
industrial que se conecte al sistema, incorpore una carga perturbadora, entonces se
deben tomar en consideración las siguientes características:
• La potencia de la fuente perturbadora.
• La potencia de cortocircuito en el punto de conexión.
• La presencia de otras fuentes de perturbación en la red asociada a la fuente.
• El número de usuarios ó clientes que son susceptibles de ser molestados.
• El desarrollo futuro de la red.
De acuerdo con las recomendaciones de la CIGRE (Consejo Internacional de las
Grandes Redes Eléctricas), se sugiere el siguiente método de diagnóstico:
• Duración de la medición: 1 semana.
• Valor de Pst: Calculado cada 10 min.
• Valor del Plt: Calculado cada 2 horas.
Los niveles de emisión de flicker individuales aceptables, en alta tensión, media
tensión y baja tensión, se indican a continuación:
NIVELES DE FLICKER INDIVIDUALES ACEPTABLES EN
AT, MT y BT
Pst
Plt
0.35
0.25
TABLA 1.2. NIVELES INDIVIDUALES ACEPTABLES DE FLICKER PARA AT, MT y BT.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 106
1.5. MÉTODO ANALÍTICO DE LA EVALUACIÓN DEL FLICKER.
Este método se usa por lo general en aquellos casos en que se tienen perturbaciones
que son repetitivas, incluye un coeficiente que depende de la forma de la tensión. El
valor del Pst se puede calcular a partir de la expresión:
10
Pst = 0.365∆ ⋅ F ⋅ r 0.31 ⋅ R
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 106
Donde:
Δ
= Variación relativa de la tensión en %.
r
= Tasa de repetición de la variación de la tensión (1/min).
R
= Coeficiente que depende de la tasa o índice de repetición.
R = 1 para r ≤ 1000 y se hace muy pequeña para r > 1000.
F
= Factor de equivalencia que depende de la forma de fluctuación de la
tensión F = 1 para las fluctuaciones bruscas: escalones, o bien ondas
cuadradas y 0.9 < F < 1 para fluctuaciones suaves como senoides y rampas.
1.6. CURVAS DE TOLERANCIA.
Por muchos años, IEEE (recomendaciones IEEE 141 y IEEE 519) ha publicado
curvas que recomiendan límites para las fluctuaciones de tensión, e indican la
magnitud de variación de tensión aceptable y frecuencia de la ocurrencia para
bombillos incandescentes de 60 W, 120 V. Estas curvas están basadas en las pruebas
con basamento estadístico a diferentes personas, para determinar el borde de
irritabilidad de la visión y han sido utilizadas ampliamente por las empresas de
servicio eléctrico.
El advenimiento del uso de equipos de electrónica de potencia. Ha contribuido a la
presencia de complejas fluctuaciones de voltaje que no son fácilmente tratadas por la
IEEE 141 y por la IEEE 519. Por esta razón la IEEE a trabajado en cooperación con
la IUE (International Union for Electroheat) y la IEC (International Electrotechnical
Commission) para mejorar los estándares existentes.
11
1.6.1. CURVA DE TOLERANCIA (IEEE 141).
La curva indicada a continuación muestra los límites aceptables de flicker, en base a
la magnitud de la variación de tensión y la frecuencia de la ocurrencia del mismo. La
curva inferior, muestra la frontera a partir de la cual el ser humano comienza a
detectar el flicker. La curva superior indica la frontera a partir de la cual el ser
humano comienza a ser perturbado por el flicker. Por ejemplo observando las curvas,
para 10 perturbaciones por hora, el flicker es detectado desde fluctuaciones de
tensión del 1%, mientras que si estas fluctuaciones alcanzan el 3% el flicker
comienza a perturbar (molestar) al ser humano. Para la curva de tolerancia
presentada a continuación, la razón o requerimiento de iluminación debe ser
considerado. La iluminación requerida en espacios cerrados de trabajo requiere
límites de flicker cercanos a la curva de visibilidad (curva inferior), mientras que
para el uso de iluminación de áreas en general, los límites del flicker deben estar
cercanos a la curva de irritabilidad (curva superior). Cuando ocurre el flicker que
causa irritabilidad (perturbación), la carga que causa el flicker debe ser reducida o
eliminada, o la capacidad del sistema suplidor de electricidad debe ser mejorada. En
sistemas industriales, las cargas que originan el flicker deben ser segregadas a
transformadores y alimentadores exclusivos que no alimentan a cargas o equipos
sensibles al flicker.
FIGURA 1.5. CURVA DE TOLERANCIA IEE 141.
12
1.6.2. CURVA DE TOLERANCIA (IEEE 519).
La recomendación IEEE 519 presenta una categorización del grado de
susceptibilidad en base al tipo de carga presente. La siguiente tabla es derivada de
estudios empíricos hechos de diversas fuentes, sobre la base del uso de lámparas
incandescentes de 60 W.
FIGURA 1.6. CURVA DE TOLERANCIA IEE 519.
1.7. PERTURBACIONES.
Las perturbaciones al voltaje son varias, entre las que se tienen; parpadeo, armónicos,
interarmónicos, sag, swell y etc. Pero las regulaciones en general han sido escogidos
los dos problemas principales, estos son: armónico y parpadeo.
1.7.1. CONELEC (Ecuador).
A continuación se describe la parte de la regulación del producto que se refiere a las
perturbaciones, dentro del cual estudiaremos el efecto del flicker:
13
1.7.1.1.
PARPADEO (FLICKER).
1.7.1.1.1. ÍNDICE DE CALIDAD.
Para efectos de la evaluación de la calidad, en cuanto al flicker, se considerará el
Índice de Severidad por Flicker de Corta Duración (P st ), en intervalos de medición
de 10 minutos, definido de acuerdo a las normas IEC; mismo que es determinado
mediante la siguiente expresión:
Pst = [K 0.1P0.1 + K1P1 + K 3 P3 + K10 P10 + K 50 P50 ]
1/ 2
REGULACIÓN No. CONELEC – 004 / 01
Donde:
P st :
Índice de severidad de flicker de corta duración.
P 0.1 , P 1 ,P 3 ,P 10 ,P 50 :
Niveles de efecto “flicker” que se sobrepasan durante el 0.1%,
1%, 3%, 10%, 50% del tiempo total del periodo de observación.
1.7.1.1.2. MEDICIONES.
El Distribuidor deberá realizar mensualmente lo siguiente:
1. Un registro en cada uno de los puntos de medición, en un número equivalente al
0,15% de los transformadores de distribución, en los bornes de bajo voltaje, no
menos de 5.
2. Para la selección de los puntos se considerarán los niveles de voltaje, el tipo de
zona (urbana, rural), y la topología de la red, a fin de que las mediciones sean
representativas de todo el sistema. Una vez realizada la selección de los puntos,
la Empresa Distribuidora debe notificar al CONELEC, por lo menos 2 meses
antes de efectuar las mediciones.
14
3. Simultáneamente con este registro se deberá medir la energía entregada a efectos
de conocer la que resulta suministrada en malas condiciones de calidad.
4. Para cada mes, el registro en cada punto de medición se efectuará durante un
período no inferior a 7 días continuos, en intervalos de medición de 10 minutos.
Las mediciones se deben realizar con un medidor de efecto “Flicker” para intervalos
de 10 minutos y de acuerdo a los procedimientos especificados en la norma IEC
60868.
Con la finalidad de ubicar de una manera más eficiente los medidores de flicker, se
efectuarán mediciones de monitoreo de flicker, de manera simultánea con las
mediciones de voltaje indicadas anteriormente; por lo que los medidores de voltaje
deberán estar equipados para realizar tales mediciones de monitoreo.
1.7.1.1.3. LÍMITES.
El índice de severidad del Flicker P st en el punto de medición respectivo, no debe
superar la unidad. Se considera el límite P st = 1 como el tope de irritabilidad
asociado a la fluctuación máxima de luminancia que puede soportar sin molestia el
ojo humano en una muestra específica de población.
Se considerará que el suministro de electricidad no cumple con el límite admisible
arriba señalado, en cada punto de medición, si las perturbaciones se encuentran fuera
del rango de tolerancia establecido en este numeral, por un tiempo superior al 5 %
del período de medición de 7 días continuos.
15
CAPÍTULO II
2. FUENTES PRODUCTORAS DE FLICKER.
2.1. HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO.
De hecho, se podría afirmar que el horno de arco es el principal generador del flicker,
ya que funcionando normalmente provoca fluctuaciones de voltaje que son más
severas en la medida que es más elevada la potencia del horno. Para su instalación, se
recomienda una parte de la red eléctrica que tenga una potencia de cortocircuito
elevada.
2.1.1. CÁLCULO
ELÉCTRICO.
DEL
FLICKER
EN
LOS
HORNOS
DE
ARCO
Como se ha mencionado antes, uno de los elementos que mayor alteración produce a
la onda de voltaje, es el horno de arco eléctrico, que se usa comúnmente en la
industria siderúrgica. El método analítico para determinar el efecto del flicker, es el
de evaluar el valor de Pst para un horno de corriente alterna, de acuerdo con la
fórmula experimental:
Pst = Kst
S ccf
S ccn
⋅
1
⋅ CHT / BT
Rsvc
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 112
Donde:
Kst
= Coeficiente experimental cuyo valor se encuentra entre 45 y 85 con un
valor medio igual a 61 y un valor aconsejable de 75.
Sccf
= Potencia de cortocircuito del horno con los electrodos dentro del baño.
Sccn
= Potencia de cortocircuito de la red de alimentación en el punto común de
conexión.
1
Rsvc
= Factor de reducción que aporta un compensador estático de potencia
reactiva.
CHT/BT = Coeficiente de atenuación para la transmisión del flicker de la red de
alta tensión a la red de baja tensión (su valor se encuentra entre 0.5 y
1.0).
Ejemplo
Cálculo del flicker en la alimentación de un horno de arco y de la red de
alimentación, cuyos datos se dan a continuación.
FIGURA 2.1. RED DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA DEL HORNO DE ARCO
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 113
Solución
Se calculan los valores para todas las reactancias del sistema expresadas en ohms.
Para la red de alimentación:
(230) = 9.618Ω
KV 2
=
=
MVACC
5500
2
X sist
2
Para el transformador reductor de 80 MVA:
1000 × KV 2
1000 × (230 )
= 0.10
= 66.125Ω
80000
KVAtransf
2
X transf = X pu
Resistencia en serie:
X S = 0Ω
En este caso se indica un valor de cero.
Reactancia del transformador del horno:
1000 × KV 2
1000 × (230 )
= X pu
= 0.075
= 66.125Ω
60000
KVA
2
X trf
Reactancia de las conexiones en baja tensión del horno:
En este caso, se da como dato los cables de potencia para la conexión, una reactancia
de X CS = 0.003Ω referida al voltaje de 230 kV.
2
X CS
 230000 
=
 × 0.003 = 282.13Ω
 750 
La reactancia total del punto de alimentación al horno es:
FIGURA 2.2. RED DE REACTANCIAS DE LA RED DE ALIMENTACIÓN DEL HORNO DE ARCO
REFERIDAS A UNA SOLA BASE.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 114
3
La reactancia total es:
X t = 9.618 + 66.125 + 0 + 66.125 + 282.13 = 424Ω
FACTOR DE POTENCIA DEL HORNO.
El valor del factor de potencia del horno lo proporciona el fabricante para los
distintos puntos de operación, pero un valor normalmente empleado para calcular el
nivel de flicker es:
cos ϕ f = 0.75
CÁLCULO DEL VALOR DE Pst.
El valor de Pst es:
Pst = Kst
S ccf
S cc
Donde el cortocircuito al nivel del horno es:
S ccf =
Vref2
Xt
=
(230000)2
424
≅ 125MVA
Para calcular el nivel de flicker Pst, se puede adoptar un valor de Kst = 75 , con
Scc = 5500 MVA (red de alimentación).
 125 
Pst = 75 × 
 = 1.70
 5500 
2.1.2. LOS LÍMITES ΔV10.
Otra forma de evaluar la molestia producida por el flicker, es por medio del cálculo
del valor del llamado límite ΔV10, medido durante 1 minuto, se define como ΔV10S
con los siguientes límites:
4
 Umbral de percepción
∆V10 S = 0.32%
 Umbral de molestia
∆V10 S = 0.45%
Para esta evaluación, se debe calcular la variación máxima de la potencia reactiva
(ΔQmáx) y que se hace entre dos puntos del funcionamiento importante del horno:
 El primer punto corresponde al funcionamiento normal con cos ϕ f y un
consumo de energía reactiva Qn = S f ⋅ senϕ f .
 El segundo punto corresponde al horno en cortocircuito, con un valor de
potencia reactiva máxima, es decir, de acuerdo con la figura siguiente, por lo
tanto: Qccf = S ccf .
El nivel de ΔV10 viene dado por la ecuación:
∆V10 =
1 ∆Qmáx
⋅
× 100
3.6 S ccn
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 116
FIGURA 2.3. CÁLCULO DE LA VARIACIÓN DE POTENCIA RECTIVA MÁXIMA.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 116
5
∆Qmáx
=
S ccf - Qn
=
S ccf - ( S f ⋅ senϕ )
=
S ccf [1 – ( senϕ )²]
=
S ccf - ( cos ϕ )²
=
S ccf - ( cos ϕ f )²
=
70.18 MVAr.
Para el ejemplo anterior, tomando como referencia el punto común de conexión
(Pcc).
∆V10 =
1 ∆Qmáx
1 70.18MVAr
⋅
× 100 =
⋅
× 100
3.6 5500 MVA
3.6 Sccn
∆V10 = 0.35%
2.2. EQUIPOS DE SOLDADURA.
La soldadura de arco eléctrico de baja potencia, por sí mismas no son muy molestas,
excepto que su utilización sea intensiva, pero si resultan cuando se usan por ciclos
repetitivos a frecuencias comprendidas entre 0.1 y 1 Hz, produciendo también
oscilaciones bruscas de potencia.
2.2.1. CÁLCULO DEL FLICKER EN LOS EQUIPOS DE SOLDADURA.
Soldadura por resistencia:
Las características de las variaciones bruscas producidas por estas máquinas se
pueden calcular a partir de los valores proporcionados con el medidor de flicker; los
valores medidos (amplitud-frecuencia) se comparan con la curva de referencia de la
CEI.
El valor considerado como aceptable es ΔV ≤ 5% y r ≤ 8.7 soldaduras / hora, o bien r
≤ 0.15/minuto. Las caídas de tensión en forma aproximada se pueden calcular como:
6
Para máquinas trifásicas
(
)
∆V / VN = S máx / V 2 ∗ (R ⋅ cos ϕ + X ⋅ senϕ )
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 107
Para máquinas bifásicas
(
)
∆V / VN = S máx / V 2 ∗ [R ⋅ cos(ϕ ± 30°) + X ⋅ sen(ϕ ± 30°)]
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 107
Para máquinas monofásicas
(
)
∆V / VN = 3 ⋅ S máx / V 2 ∗ (R ⋅ cos ϕ − 1 ⋅ X ⋅ senϕ )
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 107
Donde:
ΔV
= Caída de tensión en el punto de conexión (Pcc).
VN
= Tensión nominal.
S máx
= Potencia máxima de soldadura.
R + jX = Impedancia de la red en el punto de conexión.
Cos φ
= Factor de potencia del equipo de soldadura.
Ejemplo
Calcular el flicker producido por un equipo de soldadura trifásico alimentado por una
red, cuyas características se muestran en la siguiente figura, cuyos datos del cable de
potencia son:
longitud = l = 40m
Sección = 240 mm 2 , cobre
resistencia : rC = 75 mΩ / Km
reactancia inductiva : X C = 0.1 mΩ / m
7
FIGURA 2.4. RED DE ALIMENTACIÓN DE UN EQUIPO DE SOLDADURA..
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 108
Solución
Lo primero que se debe calcular son los valores de las impedancias expresadas en
ohms o miliohms.

Red de alimentación:
La reactancia se obtiene como:
KV 2 (0.440 )
=
=
= 2.58mΩ
75
MVA
2
X sist
La resistencia de la red de alimentación se puede obtener con la expresión:
Rsist = 0.1X sist = 0.1× 2.58 = 0.258mΩ

Transformador principal de 1000 KVA:
La reactancia:
1000 × KV 2
1000 × (0.44 )
= X pu
= 0.06
= 11.6mΩ
KVA
1000
2
X transf
8
La resistencia del transformador se obtiene:
(440) × 1.3 = 2.516mΩ
V2
P
× cu =
KVA 100 1000 100
2
Rt =

Cable de potencia:
De datos de la tabla, el cable tiene una resistencia de 75 mΩ/Km y una reactancia
inductiva de 0.1 Ω/m.
RC =
75mΩ × 40m
= 3.0mΩ
1000m
X C = 0.1 mΩ / m × 40m = 4.0mΩ
Para evaluar el flicker se calcula la impedancia equivalente en el punto considerado,
para el punto A.
La resistencia y reactancia en el punto A:
R A = 0.258 + 2.516 = 2.774mΩ
X A = 2.58 + 11.6 = 14.18mΩ
Punto A
FIGURA 2.5. RED DE REACTANCIAS DE LA RED DE ALIMENTACIÓN DEL EQUIPO DE
SOLDADURA EN EL PUNTO A, REFERIDAS A UNA SOLA BASE.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 110
9
La variación del voltaje para alimentación trifásica:
∆V
R ⋅P + X⋅Q
= 100 ×
V
Vn 2
(2.774 × 90) + (14.18 × 120) = 1.10%
∆V
= 100 ×
V
(420)2
De la curva límite de la molestia del flicker entrando con
∆V
= 1.10% el número de
V
soldaduras por minuto es 15.
RB = 5.774mΩ
X B = 18.18mΩ
La variación del voltaje con alimentación trifásica es:
∆V
R ⋅P + X⋅Q
= 100 ×
V
Vn 2
(5.774 × 90) + (18.18 × 120) = 1.53%
∆V
= 100 ×
V
(420)2
Punto B
FIGURA 2.6. RED DE REACTANCIAS DE LA RED DE ALIMENTACIÓN DEL EQUIPO DE
SOLDADURA EN EL PUNTO B, REFERIDAS A UNA SOLA BASE.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 111
10
Que de la curva límite corresponde a:
2 soldaduras / minuto
2.3. MOTORES CON CARGAS VARIANTES.
Los motores eléctricos de gran potencia, los grupos de motores con arranques y paros
frecuentes, o bien con carga variable, como es el caso de los accionamientos de
trenes de laminación, también los motores que accionan cargas con par resistente
alterno, tal es el caso de los compresores, son susceptibles de producir flicker.
2.3.1. CAÍDAS DE VOLTAJE DEBIDAS AL ARRANQUE DE MOTORES.
Se debe poner especial consideración al problema del flicker que se presenta en un
sistema eléctrico. Debido al arranque de grandes motores eléctricos. Como se sabe,
los KVA a rotor bloqueado, durante el arranque, son varias veces el valor de los
KVA a plena carga, este valor grande en la corriente de inserción produce
depresiones de voltaje (dip) momentáneas en la medida que el motor se aproxima a
su velocidad nominal.
LETRA DE CÓDIGO
KVA / HP
LETRA DE CÓDIGO
KVA / HP
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
0.0 – 3.15
3.15 – 3.55
3.55 – 4.0
4.0 – 4.5
4.5 – 5.0
5.0 – 5.6
5.6 – 6.3
6.3 – 7.1
7.1 – 8.0
8.0 – 9.0
L
M
N
P
R
S
T
U
V
9.0 – 10.0
10.0 – 11.2
11.2 – 12.5
12.5 – 14.0
14.0 – 16.0
16.0 – 18.0
18.0 – 22.0
22.0 – 22.4
22.4 - Mayor
TABLA 2.1. CODIFICACIÓN DE LOS KVA/HP A ROTOR BLOQUEADO.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 117
11
La caída de voltaje es especialmente grande cuando el arranque de grandes motores
es aplicado a sistemas que tienen una impedancia de fuente de alimentación que sea
relativamente alta.
La caída de voltaje puede ser lo suficientemente severa como para producir que
salgan el control y las bobinas de arranque del motor, producir flicker en televisores
y monitores de computadoras, y algunos otros problemas. Se han usado distintos
métodos para determinar la magnitud de las caídas de voltaje debidas al arranque del
motor.
El motor se puede representar como una carga de impedancia constante durante el
arranque y entonces el voltaje en cualquier punto del sistema se puede calcular
aplicando la regla simple del divisor de voltaje al circuito equivalente.
FIGURA 2.7. REPRESENTACIÓN DE UN MOTOR COMO MODELO DE IMPEDANCIA
CONSTANTE.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 118
Un método más común, consiste en representar al motor como una carga de
corriente constante durante el arranque, como se muestra en la figura, entonces se
aplica el método similar al cálculo de caída de voltaje en redes de distribución.
12
FIGURA 2.8. REPRESENTACIÓN DE UN MOTOR COMO MODELO DE CORRIENTE
CONSTANTE.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 118
Ejemplo
Se tiene un motor trifásico de inducción de 50HP, 440V con letra código G. el motor
se arranca a voltaje pleno de un sistema de 480V entre fases y 277V al neutro,
conectado en estrella y con una impedancia equivalente Zs = 0.01 + j0.02 Ω/fase. Si
se supone un factor de potencia a rotor bloqueado de 35% atrasado, calcular el
porcentaje de caída de voltaje durante el arranque, (a) usando el modelo de
impedancia constante y (b) usando el modelo de corriente constante.
Solución
a)
Para la letra de código G, los KVA/HP a rotor bloqueado están entre 5.6 y
6.3, el peor caso de caída de voltaje correspondería al valor de 6.3, de manera que los
KVA durante el arranque son:
KVArb = 6.3KVA / HP × 50 HP = 313KVA
La corriente a rotor bloqueado es entonces:
I rb =
315 × 1000
= 413.34 A
3 × 440
Los valores de potencia activa y reactiva durante el arranque son:
13
Pcφ = S3φ ⋅ cos ϕ = 315 × 0.35 = 110.25 KW
(
Qcφ = S3φ ⋅ senϕ = S3φ 1 − cos 2 ϕ
(
Qcφ = 315 1 − 0.352
)
1/ 2
)
1/ 2
= 295.1KVAR
Los valores de resistencia y reactancia para el modelo de representación como
impedancia constante son:
P3φ = 3I12 Rφ
Rφ =
P3φ 110.25 × 1000
=
= 0.215Ω
3I12 3 × (413.34 )2
Q3φ = 3I12 X φ
Xφ =
Q3φ 295.1 × 1000
=
= 0.576Ω
3I12 3 × (413.34 )2
La impedancia total serie es:
ZT = Z S + Z M = (0.01 + j 0.02 ) + (0.215 + j 0.576 ) = 0.637∠69.3°[Ω]
El voltaje en los terminales del motor es:
VM =
VN (Rφ + jX φ )
ZT
 0.215 + j 0.756 
VM = 277∠0°

 0.637∠69.31° 
VM = 267.35∠0.22°[V ]
El porcentaje de caída de voltaje es:
%Vcaída =
277 − 267.35
× 100 = 3.48%
277
14
b)
Usando la representación de fuente de corriente constante:
La corriente del motor es:
I M = I rb ∠ tan −1
θ 3φ
P3φ
= 413.34∠ tan −1
295.1
110.25
I M = 413.34∠ − 69.51°[ A]
El voltaje en los terminales del motor, en el extremo receptor es:
%Vcaída =
277 − 267.81
× 100 = 3.31%
277
2.3.2. MÉTODO APROXIMADO PARA EL CÁLCULO DE LA CAÍDA DE
VOLTAJE EN MOTORES.
En ciertos casos, se puede desconocer el factor de potencia del motor a rotor
bloqueado y entonces es posible calcular la caída de voltaje suponiendo que esta
caída de voltaje está en fase con la fuente de voltaje, para el ejemplo anterior, la
magnitud de la caída de voltaje IZ a través de la impedancia de la fuente, se calcula
como:
∆V = I rb × Z s = 413.34 × (0.01 + j 0.02 ) = 9.24[V ]
La correspondiente caída de voltaje porcentual es:
%∆Vcaída =
9.24
∆V
× 100 =
× 100 = 3.33%
277
V
Que como se observa, es un valor muy cercano al calculado previamente.
2.4. CONVERTIDORES.
Estos también se conocen como reguladores de potencia con tiristores y se usan
como elementos de control en los motores eléctricos, y como están dentro o
encendidos durante periodos enteros y los tiempos de conducción son muy breves y
15
se repiten a una frecuencia de algunos Hertz, lo que hace que sean generadores de
flicker.
2.5. OTRAS FUENTES DEL FLICKER.
Existen otras fuentes productoras del flicker, además de aquellas ya mencionadas y
en que algunas resultan ser las más severas, estas otras fuentes son:
 El mal funcionamiento del alumbrado
Las fluctuaciones o variaciones en el flujo luminoso, pueden también tener su origen
en un mal funcionamiento del sistema de iluminación, este, de hecho, resulta la
primer causa que se debe investigar cuando se tiene un problema potencial de flicker.
 Tubos con balastro magnético
Cuando las lámparas se aproximan al final de su vida útil, normalmente producen un
fenómeno de parpadeo.
 Tubos con balastro electrónico
Tienen un mejor comportamiento que los magnéticos, ya que normalmente son
insensibles a las variaciones de tensión de alimentación, y por lo tanto, no son un
elemento importante e producción de flicker.
16
CAPÍTULO III
3. MÉTODOS DE ATENUACIÓN DEL FLICKER Y METODOLOGÍA DEL
FLICKERMETER.
3.1. MÉTODOS DE ATENUACIÓN DEL FLICKER.
Para eliminar o atenuar el efecto del flicker en los sistemas eléctricos, se pueden
adoptar distintos tipos de soluciones, que van desde la más simple hasta otras
relativamente complejas, esto depende principalmente del tipo y tamaño de la
instalación.
3.1.1 SELECCIÓN DEL SISTEMA DE ALUMBRADO.
Debido a que existen algunas fuentes luminosas sensibles al flicker, la solución
básica y primera a considerar, es elegir correctamente estas fuentes.
Así por ejemplo, las lámparas fluorescentes son dos a tres veces más sensibles que
las incandescentes a las variaciones de tensión. En el caso de las lámparas
fluorescentes se han desarrollado las llamadas balastras electrónicas que no son sino
alimentaciones de alta frecuencia (mayores de 20 KHz), con esto se reduce las
dimensiones de la lámpara, pero también, eventualmente se inyectan armónicas al
sistema.
3.1.2. EL USO DE REGULADORES DE VOLTAJE.
Cuando el problema del flicker se limita a un grupo de usuarios bien identificado,
entonces el uso de un regulador de tensión permite limpiar la línea de
alimentación, este tipo de solución solo es local.
1
3.1.3. MODIFICACIÓN DE LA FUENTE PRODUCTORA DEL FLICKER.
En algunas ocasiones, el flicker se puede modificar cambiando el ciclo de
funcionamiento de la fuente que lo produce, por ejemplo, cambiando el ritmo de
soldadura en una soldadura, en el caso de un horno eléctrico, modificando la rapidez
de llenado, en el caso del arranque de motores, se pueden adoptar métodos de
arranque que reduzcan la sobrecorriente.
3.1.3.1. MODIFICACIÓN DE LA RED.
Cada red eléctrica en un estudio puede tener una estructura distinta, y por lo tanto, no
hay una solución única, pero en general se pueden considerar dos métodos:
1. Aislar las cargas perturbadoras de los circuitos de alimentación.
2. Aumentar la potencia de cortocircuito de la red, disminuyendo su impedancia
en el punto común de conexión (Pcc).
Estas son las soluciones deseables, que se deben aplicar siempre que sea viable. Para
esto es posible aplicar distintos esquemas como los siguientes:
 La conexión de los circuitos de iluminación lo más cerca posible de la fuente
de alimentación (en algunos casos es la subestación de la instalación).
 Aumentar la potencia del transformador común, manteniendo el valor de la
impedancia constante.
 Disminución de la impedancia (Z%) del transformador común, manteniendo
la potencia constante.
 Conexión en paralelo de otros transformadores.
 Aumento del calibre (sección) de los conductores en baja tensión.
2
 Conexión de la carga perturbadora a una red o sistema que opere a tensión
más elevada.
 Alimentación de la carga por un transformador independiente.
3.1.3.2. LA CAPACITANCIA EN SERIE.
Si se produce una capacitancia en serie con la red del lado de la alimentación del
punto común de conexión (Pcc) a la carga que produce perturbación y de los
circuitos de la instalación que son sensibles al flicker, en ciertos casos es posible
reducir las fluctuaciones a la mitad, con esto se logra una producción de energía
reactiva, pero tiene un inconveniente en la parte alimentada del lado de carga.
FIGURA 3.1. CAPACITANCIA SERIE EN LA RED DE ALIMENTACIÓN.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 125
3.1.3.3. EL REACTOR EN SERIE.
Esta solución se aplica en combinación con los hornos de arco y tiene la posibilidad
de reducir en un 30% el índice del flicker, este reactor se conecta en serie con la
alimentación en alta tensión del horno hacia el lado de la carga con relación al punto
común de conexión (Pcc), aunque se puede incluir en el transformador del horno,
debe incorporar la posibilidad de que se ponga en cortocircuito.
3
Su principal efecto está en la reducción de la potencia de cortocircuito que demanda
el horno, además permite estabilizar el arco del horno, de manera que las variaciones
de voltaje son menos bruscas, reduciendo también el funcionamiento aleatorio del
arco eléctrico. La influencia del reactor se puede estimar por la modificación de la
reactancia Xf ó la potencia del cortocircuito Sccf. El inconveniente es que se aumenta
el consumo de potencia reactiva.
FIGURA 3.2. REACTANCIA SERIE EN LA RED DE ALIMENTACIÓN.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 126
3.1.3.4. REACTOR SHUNT SATURADO.
Este reactor está conectado lo más cerca posible de la fuente productora de flicker y
puede reducir hasta en una capacidad de 10 las fluctuaciones superiores al valor de la
tensión nominal, tienen el inconveniente de producir corriente reactiva, producen
también armónicas y su costo puede resultar elevado.
FIGURA 3.3. REACTANCIA SHUNT SATURADA EN LA RED DE ALIMENTACIÓN.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 126
4
3.1.3.5. REACTANCIA DE DESACOPLAMIENTO.
Con este procedimiento, en forma similar a la reactancia shunt saturada, se pueden
reducir las fluctuaciones hasta por un factor de 10, pero para que se aplique requiere
de una configuración adecuada de la red, se inserta una impedancia en la
alimentación de la carga perturbadora y en el circuito hacia el lado de la carga, en su
punto de conexión.
La caída de tensión en los terminales de esta reactancia se invierte y por medio de un
transformador se suma a la tensión del alimentador que no se debe perturbar, hacia el
lado de la fuente no hay atenuación.
FIGURA 3.4. REACTANCIA DE DESACOPLAMIENTO EN LA RED DE ALIMENTACIÓN.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 127
3.1.3.6. EL COMPENSADOR ASÍNCRONO.
Por medio de esta solución, se puede obtener una reducción en las fluctuaciones del 2
al 10%, y usando sistemas modernos de control electrónico se han llegado a reducir
hasta en un 30%. En la actualidad, los compensadores asíncronos se han
reemplazado por los compensadores estáticos de potencia reactiva (CEV).
5
FIGURA 3.5. COMPENSADOR ASÍNCRONO EN LA RED DE ALIMENTACIÓN.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 127
3.1.3.7. EL COMPENSADOR ESTÁTICO DE POTENCIA REACTIVA (CEV).
Este tipo de sistema permite compensar en forma automática la potencia reactiva. El
flicker se puede reducir entre un 25% y un 50%. La siguiente fórmula da un valor
estimado del coeficiente de reducción del flicker que se obtiene de un CEV.
RCEV = 1+ 0.75
SCEV
Sf
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 128
Donde:
RCEV
= Factor de reducción del Pst.
SCEV
= Potencia del compensador (VAR).
Sf
= Potencia del horno (VA).
El esquema de principio de un CEV se muestra en la siguiente figura:
6
FIGURA 3.6. COMPENSADOR ESTÁTICO DE POTENCIA REACTIVA EN LA RED DE
ALIMENTACIÓN.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 128
Este tipo de compensación fase por fase es de un interés elevado para las
instalaciones con horno de arco, que tienen regímenes de operación básicamente
desequilibrados.
FIGURA 3.7. DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE UN COMPENSADOR ESTÁTICO DE POTENCIA
REACTIVA (VAR).
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 129
7
En la siguiente tabla, se da un régimen de algunos problemas de flicker y sus
posibles soluciones.
CARGAS FLUCTUANTES
SOLUCIONES
Modificación del perturbador
Volante de inercia
Conversor rotativo
Modificación de la red
Capacidad serie
Reactancia serie
Reactancia shunt saturada
Reactancia de desacoplamiento
Compensador síncrono
Compensador de fase
Compensador estático
- : técnicamente inadecuado
a : frecuentemente económico
ARRANQUE DE
MOTOR
+
MOTOR CON CARGA
FLUCTUANTE
c
-
-
HORNO DE
ARCO
+
+
a
B
-
EQUIPO DE
SOLDADURA
+
b
-
+
c
+
c
+
B
+
c
+
b
+
b
+
A
+
b
+
b
+
b
+
C
+
b
+
A
-
-
-
+
C
+
c
c
+
c
+
c
+
b
+
+
c
+
c
+
A
+
b
+
C
+
b
+
A
+
b
+
b
+
b
+ : técnicamente posible
b : quizás rentable
c : pocas veces rentable
TABLA 3.1. ALGUNAS SOLUCIONES APLICABLES PARA ATENUAR EL FLICKER.
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 129
Ejemplo
Para el ejemplo anterior del horno de arco eléctrico con una potencia de 60 MVA a
30 KV, una potencia de cortocircuito de 125 MVA, calcular la potencia requerida
para el CEV.
Solución
El nivel de flicker está dado por la ecuación:
Pst = Kst
S ccf
S ccn
LA CALIDAD DE ENERGÍA EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS, ENRÍQUEZ HARPER. PAG. 130
Tomando:
Kst
= 75 y si el nivel de cortocircuito en la red de alimentación es
8
S ccn
= 5500 MVA
Pst = 75 ×
y S ccf
= 125 MVA
125
= 1.70
5500
La potencia del CEV se calcula como
QCEV = (R pst − 1)
R pst =
Sf
0.75
Pst
Pst ref
El valor Pst = 1.0
R pst =
1.7
= 1.7
1.0
QCEV = (1.7 − 1.0 )×
60
0.75
QCEV = 56 MVAR
3.2. LÍMITE DE PLANIFICACIÓN.
3.2.1. LÍMITES DE PLANIFICACIÓN PARA REDES DE MT Y AT.
Estos límites son usados para propósito de planificación y evaluación del impacto de
todas las cargas e instalaciones grandes conectadas en cualquier PCC de la red de
suministro de MT y AT.
Los límites de planificación deben ser iguales o menores que los niveles de
compatibilidad. Son especificados por la Distribuidora y pueden ser considerados
como objetivos internos de la calidad de la misma.
9
Límites de planificación
MT
AT
Pst
0.9
0.5
Plt
0.7
0.6
TABLA 3.2. LÍMITES DE PLANIFICACIÓN PARA SISTEMAS DE POTENCIA EN MT Y AT.
TÓPICO ESPECIAL CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA, ING. JOSÉ GREGORIO. PAG. 20
Nota 1: Estos límites están fijados en concordancia con la IEC 61000-3-7
Nota 2: No existen límites de planificación para BT debido a que estos son fijados
para cargas e instalaciones grandes.
3.2.2. LÍMITES DE PLANIFICACIÓN PARA INSTALACIONES EN MT y/o
AT.
Estos límites son obtenidos en función a la potencia de suministro controlada por el
usuario, S L , y la potencia de cortocircuito S CC en el punto de suministro de energía
del usuario (medidor).
Para la determinación de S L se deberá considerar un factor de potencia de 0,9.
Además el punto de acoplamiento común PCC debe estar ubicado en dicho punto de
suministro.
Usuario en MT y AT
S L / S CC = K 2
Pst
K 2 ≤ 0.005
0.37
0.005 < K 2 ≤ 0.01
0.46
0.01 < K 2 ≤ 0.02
0.58
0.02 < K 2 ≤ 0.03
0.67
0.03 < K 2 ≤ 0.04
0.74
0.04 < K 2
0.79
TABLA 3.3. LÍMITES DE PLANIFICACIÓN PARA INSTALACIONES EN MT Y/O AT.
TÓPICO ESPECIAL CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA, ING. JOSÉ GREGORIO. PAG. 21
Nota: Estos límites están fijados en concordancia con la norma ENRE Nª 99/97.
10
3.3. LÍMITES DE EMISIÓN.
3.3.1. LÍMITES DE EMISIÓN INDIVIDUALES PARA INSTALACIONES
EN BT.
Es el límite de perturbación que puede inyectar un usuario en su punto de suministro
de red.
Se obtienen en función del la relación de la capacidad de suministro controlada por el
usuario, S L , y la potencia del centro de transformación MT/BT donde se encuentra
conectado el usuario S MT / BT (= K1 ) . Para la determinación de S L se deberá
considerar un factor de potencia de 0,9.
Estos límites son aplicables a instalaciones de baja tensión con una demanda mayor a
50 KW.
PL / PMT / BT = K1
Pst
K1 ≤ 0.1
0.37
0.1 < K1 ≤ 0.2
0.46
0.2 < K1 ≤ 0.4
0.58
0.4 < K1 ≤ 0.6
0.67
0.6 < K1 ≤ 0.8
0.74
0.8 < K1
0.79
TABLA 3.4. LÍMITES DE EMISIÓN INDIVIDUAL PARA INSTALACIONES CON P ≥ 50 KW
CONECTADOS EN BT.
TÓPICO ESPECIAL CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA, ING. JOSÉ GREGORIO. PAG. 22
Nota: Estos límites están fijados en concordancia con la ENRE Nª 99/97.
3.4. METODOLOGÍA FLICKER.
Del grupo de normas de IEC, la 61000-4-15 (sustituye a la IEC 868) establece la
metodología “Flickermeter”, mediante la cual se calcula el índice de severidad de
fluctuaciones rápidas de tensión (Flicker) de corto plazo Pst.
11
En la norma IEC la 61000-4-30 se establece las características de los registradores de
red.
La UIE (Internacional Union for Electroheat) junto con la IEC. Desarrollaron la
metodología de medición de Flickermeter, con la intención de indicar el nivel de
percepción correcta para cualquier fluctuación de tensión.
La IEC la 61000-4-15 presenta un plan funcional así como las especificaciones de
diseño de un instrumento para la medición de flicker. La cual busca simular la forma
como el ojo humano percibe el flicker (lámpara-ojo-cerebro), con el objeto de
percibir el nivel de irritación (molestia) basándose en características conocidas de
lámparas incandescentes, el ojo humano y el cerebro.
Adicionalmente, busca proveer información general para el diseño de un instrumento
de medida Flicker. A la salida del Flickermeter se obtiene el índice estadístico de
severidad a corto plazo Pst.
El Flickermeter está conformado por cinco bloques:
1. Adaptador de la tensión de entrada y circuito de calibración.
2. Proceso de demodulación de la onda de tensión sobrepuesta a la de 60 Hz.
3. Filtros de ponderación.
4. Multiplicador cuadrático y filtro integrador de primer orden.
5. Clasificador estadístico, el cual transforma la salida del bloque anterior en los
índices de severidad de parpadeo de corto plazo (Pst) y largo plazo (Plt).
La arquitectura del medidor de ‘Flicker’ se describe en el diagrama de bloques de la
transparencia anterior, y se puede dividir en dos partes, cada una de las cuales realiza
las siguientes tareas:
• Bloques 2, 3 y 4: Simulación de la respuesta de la cadena lámpara-ojocerebro.
12
• Bloque 5: Análisis estadístico de la señal de ‘Flicker’ y presentación de los
resultados.
FIGURA 3.8. DIAGRAMA DE BLOQUES PARA EL DISEÑO DE MEDIDORES DE FLICKER.
POTENCIA, ENERGÍA Y CALIDAD DEL SERVIVIO ELÉCTRICO, MEG-CUR-CPE. PAG. 6
13
CAPÍTULO IV
4. ANÁLISIS DE PROBLEMAS DE FLUCTUACIONES DE TENSIÓN EN LA
EMPRESA ANDEC.
4.1. INTRODUCCIÓN.
En el presente capítulo se presenta el desarrollo de las mediciones de este trabajo en
lo relacionado con la Regulación Nº. CONELEC 004/01, en lo referente a problemas
de fluctuaciones de tensión (Flickers) en la empresa ANDEC S.A.
4.2. EQUIPO DE MEDICIÓN Y LOCALIZACIÓN DE PUNTOS DE
MEDICIÓN.
A continuación se presentará el equipo de medición, la localización de las
mediciones, el uso, manejo y colocación de los parámetros emitidos por el
CONELEC para un estudio de fluctuaciones de tensión.
4.2.1. EQUIPO DE MEDICIÓN.
El equipo que se utilizó para realizar las mediciones en este estudio de fluctuaciones
de tensión (Flickers), es el Analizador de Calidad de Energía Unilyser 901, que
cumple con los estándares aplicables del CONELEC.
La plataforma del Unilyser 901 consiste en una unidad autónoma que es a prueba de
polvo y salpicaduras de agua (IP65) y no tiene partes movibles. La cubierta para
ambiente, permite al Unilyser 901 medir bajo condiciones ásperas, y la plataforma
del Unilyser 901 está basada en la última tecnología disponible para dar un máximo
rendimiento y numerosas aplicaciones.
Posee 8 canales de entrada, 4 de corriente y 4 de voltaje. Cada una de estos canales
posee una velocidad de hasta 6.4 / 7.7 KHz para frecuencias de 50 / 60 Hz (sin
huecos de tensión).
14
Posee una capacidad de almacenamiento de 4 MB de estado sólido, con una
configuración por defecto la memoria soportara 20 días de medición de datos, hasta
60 sags / swells, 50 formas de onda de transientes y 80000 eventos. La memoria de 8
MB es opcional.
4.2.2. LOCALIZACIÓN DE LOS PUNTOS DE MEDICIÓN.
Para el estudio de las fluctuaciones de tensión en la empresa ANDEC S.A. se
determino de acuerdo al cliente y junto con ellos, llevar a cabo la medición en los
siguientes puntos de interés: Compresores y Grúa.
• 3 Compresores de aire acondicionado de 40 HP.
Nivel de tensión de 440V - 3Ø - 60Hz
• 3 Grúas aéreas con 3 motores de traslación de carro, de puente y de elevación.
Cada uno con potencias de 0.3 KW / 0.65 KW / 1.4 KW - 3Ø - 60Hz.
Localización
COMPRESOR - GRÚAS
Inicio de la medición
Final de la medición
14:30
15:00
20/febrero/2010
26/febrero/2010
FLICKER DE CORTA DURACIÓN (MÁX VALOR = 1)
Fuera de norma la mayoría del periodo medido
Measure 1
Pst1
Pst2
Pst3
Pst
6
5
4
3
2
1
0
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01
FIGURA 4.1. GRÁFICO DEL NIVEL DE Pst.
ANALIZADOR INSTALADO EN EL CENTRO DE CARGA DE LA ESTACIÓN PRIMARIA.
15
FLICKER DE LARGA DURACIÓN (MÁX VALOR = 0.74)
Fuera de norma todo el periodo de medición
Measure 1
Plt1
Plt2
Plt3
Plt
6
5
4
3
2
1
10-01-20
10-01-21
10-01-22
10-01-23
10-01-24
10-01-25
FIGURA 4.2. GRÁFICO DEL NIVEL DE Plt.
ANALIZADOR INSTALADO EN EL CENTRO DE CARGA DE LA ESTACIÓN PRIMARIA.
16
CAPÍTULO IV
4. ANÁLISIS DE PROBLEMAS DE FLUCTUACIONES DE TENSIÓN EN LA
EMPRESA ANDEC.
4.1. INTRODUCCIÓN.
En el presente capítulo se presenta el desarrollo de las mediciones de este trabajo en
lo relacionado con la Regulación Nº. CONELEC 004/01, en lo referente a problemas
de fluctuaciones de tensión (Flickers) en la empresa ANDEC S.A.
4.2. EQUIPO DE MEDICIÓN Y LOCALIZACIÓN DE PUNTOS DE
MEDICIÓN.
A continuación se presentará el equipo de medición, la localización de las
mediciones, el uso, manejo y colocación de los parámetros emitidos por el
CONELEC para un estudio de fluctuaciones de tensión.
4.2.1. EQUIPO DE MEDICIÓN.
El equipo que se utilizó para realizar las mediciones en este estudio de fluctuaciones
de tensión (Flickers), es el Analizador de Calidad de Energía Unilyser 901, que
cumple con los estándares aplicables del CONELEC.
La plataforma del Unilyser 901 consiste en una unidad autónoma que es a prueba de
polvo y salpicaduras de agua (IP65) y no tiene partes movibles. La cubierta para
ambiente, permite al Unilyser 901 medir bajo condiciones ásperas, y la plataforma
del Unilyser 901 está basada en la última tecnología disponible para dar un máximo
rendimiento y numerosas aplicaciones.
Posee 8 canales de entrada, 4 de corriente y 4 de voltaje. Cada una de estos canales
posee una velocidad de hasta 6.4 / 7.7 KHz para frecuencias de 50 / 60 Hz (sin
huecos de tensión).
1
Posee una capacidad de almacenamiento de 4 MB de estado sólido, con una
configuración por defecto la memoria soportara 20 días de medición de datos, hasta
60 sags / swells, 50 formas de onda de transientes y 80000 eventos. La memoria de 8
MB es opcional.
4.2.2. LOCALIZACIÓN DE LOS PUNTOS DE MEDICIÓN.
Para el estudio de las fluctuaciones de tensión en la empresa ANDEC S.A. se
determino de acuerdo al cliente y junto con ellos, llevar a cabo la medición en los
siguientes puntos de interés: Compresores y Grúa.
• 3 Compresores de aire acondicionado de 40 HP.
Nivel de tensión de 440V - 3Ø - 60Hz
• 3 Grúas aéreas con 3 motores de traslación de carro, de puente y de elevación.
Cada uno con potencias de 0.3 KW / 0.65 KW / 1.4 KW - 3Ø - 60Hz.
Localización
COMPRESOR - GRÚAS
Inicio de la medición
Final de la medición
14:30
15:00
20/febrero/2010
26/febrero/2010
FLICKER DE CORTA DURACIÓN (MÁX VALOR = 1)
Fuera de norma la mayoría del periodo medido
Measure 1
Pst1
Pst2
Pst3
Pst
6
5
4
3
2
1
0
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01-20
10-01
FIGURA 4.1. GRÁFICO DEL NIVEL DE Pst.
ANALIZADOR INSTALADO EN EL CENTRO DE CARGA DE LA ESTACIÓN PRIMARIA.
2
FLICKER DE LARGA DURACIÓN (MÁX VALOR = 0.74)
Fuera de norma todo el periodo de medición
Measure 1
Plt1
Plt2
Plt3
Plt
6
5
4
3
2
1
10-01-20
10-01-21
10-01-22
10-01-23
10-01-24
10-01-25
FIGURA 4.2. GRÁFICO DEL NIVEL DE Plt.
ANALIZADOR INSTALADO EN EL CENTRO DE CARGA DE LA ESTACIÓN PRIMARIA.
3
CONCLUSIONES.
Se presenta el desarrollo de las conclusiones del: “ESTUDIO DEL FLICKER EN
UNA INSTALACIÓN ELECTRICA”, realizado en la EMPRESA ANDEC S.A.
usando la regulación del CONELEC No. – 004/01”; en lo referente a las
fluctuaciones de tensión.
De las mediciones obtenidas se llega a la conclusión que los valores de Pst y Plt se
encuentran fuera de la norma del CONELEC.
•
El flicker de corta duración fuera de la norma del CONELEC
•
El flicker de larga duración fuera de la norma del CONELEC
Además se tomo otros valores en las mediciones, en los cuales se pueden concluir
que están dentro de la norma.
• El voltaje está de acuerdo a lo estipulado por el CONELEC.
• El voltaje tiene mucha oscilación pero siempre dentro de la franja de
tolerancia de la norma.
• Armónicos de voltaje de acuerdo a la norma del CONELEC.
• Armónicos de corriente dentro de la norma.
• La frecuencia esta dentro de los valores aceptados de tolerancia.
• La potencia aparente que medimos en este periodo es de 320 KVA.
• Excelente factor de potencia.
1
RECOMENDACIONES.
Con el fin de obtener datos confiables que permitan realizar los análisis respectivos
para este tipo de fenómeno (efecto flicker), es importante utilizar un Analizador de
Calidad de Energía de alta precisión y confiabilidad.
Con la aplicación de la regulación del CONELEC No. – 004/01 para lo referente a
fluctuaciones de voltaje (Flickers), se hace imprescindible que la empresa emplee
métodos de atenuación de este fenómeno, con el fin de evitar penalizaciones y
alargar la vida útil de sus equipos, la solución dada para el problema de esta empresa
puede ser:
• Utilizar el método de la modificación de la red, es decir, distanciar ó aislar
estas cargas perturbadoras de los circuitos de iluminación, o en su fin
aumentar la potencia del transformador común sin alterar la impedancia del
mismo, esto puede ser factible, pero previo a esto debe realizarse un estudio
de costo-beneficio.
• Utilizar el método de la modificación de la carga en el caso de los
compresores que son utilizados para la climatización de las oficinas, para que
estos trabajen en ciclos diferentes al del trabajo de la grúa aérea, para así
evitar las fluctuaciones de tensión en las instalaciones, aunque esta técnica
resulta técnicamente posible pero poco rentable.
• Conectar la alimentación de la grúa aérea a un nivel de tensión más elevado,
con esto también se aislaría al mismo de los sistemas de alumbrado y de los
compresores de los aires acondicionados de las oficinas, así trabajen en el
mismo periodo el nivel de perturbación estaría en los límites permitidos.
2
• Utilizar el método de la capacitancia serie con esto ayudaríamos a reducir las
fluctuaciones de tensión considerablemente, este tipo de método es
técnicamente posible y varias veces rentable, todo esto sumado a un análisis
previo de costo-beneficio.
• Utilizar el sistema de arrancadores suaves para reducir las corrientes de
arranques que por lo general pueden llegar a ser de hasta un 7 veces la
corriente nominal, desarrollando a su vez un gran torque que puede llegar a
ser 160% de su valor nominal, con este sistema las caídas de tensión en el
sistema de distribución del mismo.
3
BIBLIOGRAFÍA
ENRÍQUEZ HARPER, Gilberto, La calidad de la energía en los sistemas eléctricos,
1ra. Edición, Editorial Limusa-Wiley, México, 2006.
BARACIARTE, Roberto, Flicker, Tópico especial calidad del servicio eléctrico,
Universidad Simón Bolívar, Venezuela, Mayo-Julio 2005.
Directorio del CONELEC, Calidad del servicio eléctrico de distribución, Regulación
No. CONELEC – 004 / 01, 23 Mayo del 2001.
IEEE 141, Prácticas recomendadas para la distribución de potencia en plantas
industriales.
IEEE 519, Prácticas y requerimientos para el control de armónicos en sistemas
eléctricos de potencia.
IEC 61000-3-7, Compatibilidad Electromagnética (EMC), Parte 3-7, Límites
aceptables para cargas fluctuantes en sistemas de potencia de MT y AT. 1996.
IEC 61000-4-15, Compatibilidad Electromagnética (EMC), Parte 4, Técnicas de
ensayo y medidas. Sección 15: Especificaciones técnicas de diseño y funcionabilidad
de los medidores de flicker. 2003.
IEC 61000-4-30, Compatibilidad Electromagnética (EMC), Parte 4, Técnicas de
ensayo y medidas. Sección 30: Métodos de medición de la calidad de energía.
1
ANEXOS
A continuación se presentan datos y gráficos de las demás mediciones realizadas,
referentes al nivel de voltaje, nivel de corriente, potencia activa, potencia reactiva,
potencia aparente, factor de potencia, frecuencia, THD de voltaje y THD de
corriente, además de gráficos del periodo completo de medición de los niveles de
fluctuaciones de tensión.
1.0 Medición de Voltajes
COTAS
Voltaje Nominal:
LINEA – LINEA: 440 V
Estación primaria de nivel de 13.8 KV a 440 V - 3Ø
Voltaje de acuerdo a la norma de calidad del CONELEC 004/01 el 100 % del
tiempo medido.
Los valores máximos NO exceden la cota alta del límite especificado por la norma:
460 + 8 % = 496.8 V.
Los valores mínimos NO exceden la cota baja del límite permitido:
460 - 8% = 423.2 V.
Gráficos de Voltaje respecto al tiempo
Se puede apreciar que el voltaje esta dentro de lo especificado por la norma de
calidad 004/01 el 100 % del tiempo medido.
COTA SUPERIOR
COTA INFERIOR
VALOR MEDIDO
464 V
432 V
VOLTAJE MAXIMO: 461,08 V
VOLTAJE MINIMO: 411,31 V
1
SEGÚN NORMA
496.8 V
423.2 V
GRÁFICOS DE VOLTAJE
GRÁFICO DE LAS VARIACIONES DE TENSIÓN DE LAS TRES FASES EN LA SALIDA
DE LAS PROTECCIONES DE LAS GRÚAS.
LINEA 1
GRÁFICO DE LAS VARIACIONES DE TENSIÓN DE LA FASE 1 EN LA SALIDA DE LAS
PROTECCIONES DE LAS GRÚAS.
2
LINEA 2
GRÁFICO DE LAS VARIACIONES DE TENSIÓN DE LA FASE 2 EN LA SALIDA DE LAS
PROTECCIONES DE LAS GRÚAS.
LINEA 3
GRÁFICO DE LAS VARIACIONES DE TENSIÓN DE LA FASE 3 EN LA SALIDA DE LAS
PROTECCIONES DE LAS GRÚAS.
3
2.0 Medición de Corrientes
GRÁFICO DE CORRIENTE L1
Measure 1
I5
I5 Min
I5 Max
I [A]
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
10-01-20
10-01-20
10-01-21
10-01-
GRÁFICO DE LAS PICOS DE CORRIENTE PRODUCIDO EN LA FASE 1 POR EL
ARRANQUE Y PARO DE LOS COMPRESORES CON UNA Imáx = 1476 A.
GRÁFICO DE CORRIENTE L2
GRÁFICO DE LAS PICOS DE CORRIENTE PRODUCIDO EN LA FASE 2 POR EL
ARRANQUE Y PARO DE LOS COMPRESORES CON UNA Imáx = 1620 A.
4
GRÁFICO DE CORRIENTE L3
Measure 1
I7
I7 Min
I7 Max
I [A]
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
10-01-20
10-01-20
10-01-21
10-
GRÁFICO DE LAS PICOS DE CORRIENTE PRODUCIDO EN LA FASE 3 POR EL
ARRANQUE Y PARO DE LOS COMPRESORES CON UNA Imáx = 1700 A.
3.0 Medición de factor de Potencia
El factor de potencia esta sobre 0.94
GRÁFICO DEL FACTOR DE POTENCIA TOMADO EN EL CENTRO DE CARGA DONDE
SE ENCUENTRAN LAS PROTECCIONES DE LAS GRÚAS Y COMPRESORES.
5
POTENCIA ACTIVA
Measure 1
P1- 7
P [kW]
250
200
150
100
50
0
10-01-20
10-01-20
10-01-21
10-01-21
GRÁFICA DE LA POTENCIA ACTIVA DEL CONJUNTO COMPRESORES-GRÚAS.
POTENCIA REACTIVA
Measure 1
Q1- 7
Q [kV Ar]
160
140
120
100
80
60
40
20
0
10-01-20
10-01-20
10-01-21
10-01-21
GRÁFICA DE LA POTENCIA REACTIVA DEL CONJUNTO COMPRESORES-GRÚAS.
6
POTENCIA APARENTE TOTAL
Measure 1
S1- 7
S [kV A]
300
250
200
150
100
50
0
10-01-20
10-01-20
10-01-21
10-01-21
GRÁFICA DE LA POTENCIA APARENTE DEL CONJUNTO COMPRESORES-GRÚAS.
POTENCIA APARENTE VS POTENCIA ACTIVA
Measure 1
P1- 7
S1- 7
P [kW]
260
240
220
200
180
160
140
10-01-20
10-01-20
10-01-21
10-01-21
GRÁFICA DONDE SE PUEDE APRECIAR EL BUEN FACTOR DE POTENCIA DEL
CONJUNTO COMPRESOR-GRÚAS.
7
4.0
Frecuencia
No hay problemas con la frecuencia.
Measure 1
f1
f 1 Min
f 1 Max
f [Hz ]
60.10
60.05
60.00
59.95
59.90
10-01-20
10-01-20
10-01-21
10-01-21
GRÁFICA DE LA VARIACIÓN DE LA FRECUENCIA DEBIDO AL CONJUNTO
COMPRESOR-GRÚA.
5.0
THD de Voltaje
En Ecuador las empresas distribuidoras deben entregar el voltaje acorde con la
regulación 004/01 del CONELEC.
EL THD de voltaje esta en niveles muy aceptables, es poco probable que haya
novedades en los armónicos de voltaje. A continuación el valor que fija la norma y el
valor promedio medido
THD ( %) según norma
8
8
8
FASE
1
2
3
8
THD (%)
Menor a 4.5
Menor a 4.5
Menor a 4.5
Measure 1
THDR1
THDR2
THDR3
THDR [% ]
7
6
5
4
3
2
1
0
10-01-21 10-01-21 10-01-21 10-01-21 10-01-21 10-01-21 10-01-21 10-01-2
GRÁFICA DE LA DISTORCIÓN DE VOLTAJE DE LAS MEDICIONES REALIZADAS EN
EL CENTRO DE CARGA A NIVEL DE 440 V.
6.0
THD de Corriente
EL THD de corriente esta dentro de lo aceptado en la norma. THD CON CARGA
THD (%) según norma
12
12
12
FASE
1
2
3
THD (%)
Menor o igual al 10,5
Menor o igual al 10,5
Menor o igual al 10,5
Measure 1
THDR5
THDR6
THDR7
THDR [% ]
25
20
15
10
5
0
10-01-21
10-01-21
10-01-21
10-01-21
10-01-21
10-01-21
GRÁFICA DE LA DISTORCIÓN DE CORRIENTE DE LAS MEDICIONES REALIZADAS
EN EL CENTRO DE CARGA A NIVEL DE 440 V.
9
Las graficas mostradas a continuación son del periodo completo, realizadas en la
estación primaria y no son más que las sumas de perturbaciones entre las grúas y los
compresores.
Flicker de corta duración (máx. valor = 1) Pst.
Fuera de norma casi todo el periodo medido.
PERIODO COMPLETO
Measure 1
Pst1
Pst2
Pst3
Pst
14
12
10
8
6
4
2
0
10-01-20
10-01-21
10-01-22
10-01-23
10-01-24
10-01-25
Detalle de Flicker de corta duración.
Measure 1
Pst1
Pst2
Pst3
Pst
12
10
8
6
4
2
0
10-01-21
10-01-21
10-01-22
10
10-01-22
10-01-23
Detalle del flicker de corta duración.
Measure 1
Pst1
Pst2
Pst3
Pst
14
12
10
8
6
4
2
0
10-01-24
10-01-24
10-01-25
Flicker de larga duración (máx. valor = 0.74)
Fuera de norma todo el periodo de medición
PERIODO COMPLETO
Measure 1
Plt1
Plt2
Plt3
Plt
6
5
4
3
2
1
10-01-20
10-01-21
10-01-22
11
10-01-23
10-01-24
10-01-25
Detalle Flicker de larga duración.
Measure 1
Plt1
Plt2
Plt3
Plt
4
3
2
1
10-01-20
10-01-21
10-01-21
10-01-22
10-01-22
Detalle Flicker de larga duración.
Measure 1
Plt1
Plt2
Plt3
Plt
6
5
4
3
2
1
10-01-23
10-01-24
10-01-24
12
10-01-25
10-01-25
10-01-26