El algoritmo Valencia: cálculo de las pérdidas de energía debidas a

El algoritmo Valencia:
cálculo de las pérdidas
de energía debidas a una
calidad eléctrica deficiente
Gracias a un revolucionario
trabajo de la Universidad
politécnica de Valencia,
España, los analizadores de
calidad eléctrica ahora pueden
calcular el coste de las pérdidas
de energía debidas a unos
sistemas eléctricos ineficaces.
Pero ¿qué es la calidad eléctrica?
La calidad eléctrica normalmente se define como
la tensión que permite obtener un funcionamiento
continuo y seguro de los equipos conectados
a una fuente de alimentación. Normalmente se
expresa como una tolerancia desde la tensión de
funcionamiento normal. La tensión puede fluctuar
o bajar respecto al valor normal, o por el contrario,
puede subir, tener picos y sobretensiones. En
estos casos, los equipos conectados se pueden
reiniciar o apagarse momentáneamente; en cuyo
caso se pueden producir daños, se pueden fundir
fusibles o pueden saltar los diferenciales.
Generador. Caja de uniones. Líneas de transmisión.
Hay muchos lugares en los que se pueden producir
Nota técnica
problemas en un circuito eléctrico. Sin embargo,
el 80% de los problemas de calidad eléctrica se origina
dentro de las instalaciones del usuario. Los problemas
pueden deberse a problemas de calidad eléctrica como
desequilibrios o armónicos, así como a una instalación
eléctrica deficiente, unos cables dañados o una conexión
a tierra incorrecta. El arranque de una carga muy alta en
una instalación puede afectar a los equipos cercanos,
porque un consumo muy alto de corriente puede
provocar variaciones en la tensión de alimentación.
Los síntomas incluyen reinicios de los equipos
o activación de los disyuntores. Los controles lógicos
programables (en inglés, PLC) y los variadores pueden
resultar afectados, puesto que las señales de control se
interrumpen. Los motores y los transformadores se pueden
sobrecalentar o pueden tener un ruido excesivo. Los
ordenadores se pueden bloquear y causar pérdida de datos.
Ya sean fluctuaciones, subidas de tensión, parpadeos
de tensión o transitorios, las alteraciones eléctricas
aumentan los costes operativos, incluida la energía,
y acarrean averías prematuras en los equipos.
En busca de la medida perfecta
Desde los años 40, las fórmulas para la medida de
la calidad eléctrica se han basado en tensiones sin
distorsión y sistemas equilibrados de motores, sistemas
de iluminación y otras cargas lineales cotidianas.
Con la llegada de los equipos electrónicos como
ordenadores y variadores, las cargas comenzaron
a ser "no lineales" y empezaron a producir armónicos,
lo que a menudo provocaba tensiones distorsionadas
y corrientes que afectaban a las características
de la potencia suministrada y a la capacidad del
equipo necesario para suministrar dicha potencia.
A lo largo de los años se han realizado diferentes
intentos para llegar a una medida universal de la
calidad eléctrica que tuviera en cuenta los equipos
actuales. En el año 2000, el Instituto de ingenieros
eléctricos y electrónicos (en inglés, IEEE) estableció
el Estándar 1459. Este conjunto de definiciones
y fórmulas permitía a los fabricantes de medidores
y otros equipos de supervisión implementar unas
medidas precisas en cuanto al suministro eléctrico
en entornos con una distorsión importante.
Sin embargo, a pesar de que la norma 1459
proporcionaba definiciones de la medida de la potencia,
las fórmulas expresaban la calidad eléctrica en unos valores
que eran más comparativos que tangibles. Dicho de otra
forma, los valores eran más académicos que prácticos.
D e l a F l u k e D i g i t a l L i b r a r y @ w w w. f l u k e . c o m / l i b r a r y
“No hay nada igual en el mercado”
Desde la llegada del Estándar 1459, tanto investigadores
como ingenieros han buscado una fórmula que exprese
la calidad eléctrica en unos términos más útiles para los
ingenieros y electricistas. Los profesores Vicente León
Martínez y Joaquín Montañana Romeu de la Universidad
de Valencia (España), tuvieron la inspiración de incorporar
la pérdida de energía a la ecuación.
“Formamos nuestro equipo de investigación en 1996
para intentar explicar el funcionamiento de los sistemas
eléctricos y buscar su máxima eficacia”, explica Vicente.
Joaquín añade: “Si conocemos la energía perdida podemos
calcular el ahorro que dejamos de tener. No hay nada
igual en el mercado.”
El algoritmo Valencia: la energía perdida
es dinero malgastado.
Desde su inauguración en 1968, la Universidad
politécnica de Valencia se ha forjado una excelente
reputación como instalación de enseñanza
e investigación, y ha llevado a cabo diferentes proyectos
de investigación aplicada de forma conjunta con
diferentes organismos y empresas internacionales.
Estos proyectos generaron unos ingresos para la
institución de 52 millones de euros en investigación
y desarrollo, junto con más de 200 patentes.
Los profesores León y Montañana finalmente crearon
una patente por un innovador trabajo que finalmente
daría lugar al desarrollo de un analizador de calidad
eléctrica. Como instructores del Departamento de
Ingeniería eléctrica, fueron pioneros en el desarrollo
de un algoritmo matemático que analiza los sistemas
eléctricos en términos de eficiencia energética.
Gracias a una serie de experimentos prácticos
y teóricos con empresas automovilísticas, eléctricas
y otras, pudieron probar y verificar su fórmula,
analizando la pérdida de energía y calculando los costes
correspondientes para las organizaciones respectivas.
Analizadores de la calidad de la potencia:
Despejando la incertidumbre de la ecuación
de la calidad eléctrica
Desde la introducción de los analizadores de calidad
eléctrica, los usuarios han podido comprobar la calidad
eléctrica en la misma acometida de servicio, comprobar
la capacidad del sistema antes de agregar cargas,
detectar y prevenir problemas de calidad eléctrica
antes de que causen inactividad y descubrir problemas
intermitentes difíciles de detectar. Los analizadores de
solución de problemas con pantalla muestran medidas
trifásicas de armónicos, potencia, subidas y bajadas de
tensión, transitorios, tensión y formas de onda de corriente.
Además, gracias al método de medida de potencia
unificada desarrollado por la Universidad de Valencia,
la monetización de la pérdida de energía debida a una
pobre calidad elécrtica puede ser una parte viable de
sus medidas.
En términos prácticos
Para comprender lo que esto implica en aplicaciones
industriales vamos a considerar brevemente dos
ejemplos. Los sistemas con accionamientos de gran
tamaño, como los motores eléctricos, inyectan una
gran cantidad de armónicos en la red eléctrica, lo que
distorsiona la señal de tensión. Sobrecalentamiento
en los conductores, cables quemados, conexiones
defectuosas.
Con los sistemas trifásicos, se pueden generar cargas
si la corriente no está equilibrada. Los motores dejan de
girar de forma concéntrica. Los ejes vibran y provocan
desalineaciones. Un sistema ineficaz necesita más energía
y con el tiempo llega a averiarse.
En todos los casos, un análisis apropiado de la calidad
eléctrica puede detectar los problemas. El cálculo de la
energía puede determinar la cantidad de energía que
se está malgastando y su coste correspondiente. De
ese modo, las empresas pueden desarrollar un plan de
coste/beneficio para realizar la reparación o sustitución.
Los analizadores de calidad eléctrica,
ahora con más potencia que nunca.
La Universidad de Valencia y Fluke, Inc. han
colaborado buscando el beneficio del usuario final.
Las herramientas de comprobación no sólo permiten
analizar la calidad eléctrica, sino que permitirán
calcular la pérdida de energía debida a una calidad
eléctrica deficiente, aplicar una cuantificación monetaria
a dicha pérdida y localizar soluciones apropiadas para
eliminar los problemas. En resumen, las instalaciones
serán más eficaces... Y las empresas ahorrarán dinero.
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