6 power quality measurements to uncover hidden problems in electrical systems

En la búsqueda constante de la eficacia y calidad de la energía en plantas industriales, los sistemas eléctricos modernos están equipados con un sin número de mediciones de calidad de energía que monitorean motores y dispositivos. Sin embargo, hay seis mediciones específicas que pueden ayudar a descubrir problemas ocultos en el uso de energía de una planta, problemas que a menudo resultan en costos adicionales, daño a equipos e incluso tiempo de inactividad no programado.

Mediciones específicas que pueden ayudar a descubrir problemas ocultos

Desbalance de Voltaje

En un sistema trifásico balanceado, los voltajes de fase deben ser iguales o muy cercanos entre sí. Un desbalance en estas mediciones puede causar un rendimiento deficiente o una falla prematura. Estos problemas importantes pueden ser causados por problemas más pequeños que son mucho más fáciles de solucionar si se detectan durante las mediciones regulares de mantenimiento preventivo de motores, tales como:

• Esfuerzos mecánicos en motores, a menudo debido a un par más bajo.
• Corriente alta en motores y rectificadores trifásicos.
• Corriente desbalanceada fluyendo a través de conductores neutros en sistemas trifásicos de conexión estrella.

Los costos principales están asociados con la sustitución de motores y la pérdida de ingresos debido a disparos de protección de circuitos. Reemplazar equipos combinado con el costo de la mano de obra y el tiempo de inactividad no planificado puede sumarse rápidamente.

Para detectar problemas de desbalance de voltaje, observe las entradas a motores, variadores de frecuencia (VFD) y sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS). Es importante saber cuánto desbalance debe ser motivo de preocupación. Según la norma de calidad de energía  EN50160 para el desbalance de voltaje requerido, expresado como una proporción de componentes de secuencia negativa a positiva, debe ser inferior al 2% en el punto de acoplamiento común. Las especificaciones NEMA requieren menos del 1% para cargas de motores. Consulte los manuales de usuario para otros equipos. NEMA MG 1 establece que el motor debe tener una capacidad reducida para desbalances mayores al 1%.

Distorsión Armónica Total

La Distorsión Armónica Total (THD por sus siglas en inglés) engloba todas las armónicas presentes en un activo. Alguna distorsión de corriente es normal, ya que es parte de un sistema de energía que suministra cargas electrónicas como computadoras, máquinas de oficina, balastos electrónicos de iluminación y sistemas de control. Sin embargo, cualquier valor superior al 5% en cualquier fase debe ser investigado más a fondo. A este nivel, o durante períodos prolongados, puede causar problemas como:

• Flujo de corriente alta en conductores neutros.
• Sobrecalentamiento de motores/transformadores, acortando su vida útil.
• Mayor susceptibilidad a caídas de tensión, que pueden provocar reinicios.
• Reducción de la eficiencia de los transformadores, o necesidad de transformadores más grandes para acomodar las armónicas.
• Ruido audible.

Los costos principales de la THD están asociados con la reducción de la vida útil de motores y transformadores. Si el equipo forma parte de sistemas de producción, los ingresos también pueden verse afectados.

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Para detectar este tipo de problemas, tome mediciones y establezca una línea base normal para sus motores, transformadores y conductores neutros que sirvan a cargas electrónicas. Monitoree los niveles de corriente y la temperatura en los transformadores para asegurarse de que no estén sobrecargados. La corriente neutral no debe exceder la capacidad del conductor neutro.

Aumento de Corriente de Fase puede afectar la calidad de la energía

A medida que el aislamiento se deteriora, comienza a filtrarse. Las cargas requerirán corriente ligeramente más alta a medida que envejecen, y parte de esta corriente de fuga puede dirigirse al sistema de puesta a tierra. Fallas dentro del equipo también pueden causar corrientes de tierra elevadas. Estos problemas pueden llevar a daños adicionales, acortamiento de la vida útil del equipo, tiempo de inactividad no programado y costos imprevistos si se dejan por demasiado tiempo. Corrientes de fase excesivas pueden dañar aún más el aislamiento y sobrecalentar la carga; la sobrecorriente puede hacer que los dispositivos de protección se activen; y la corriente de tierra excesiva puede crear voltajes inseguros en chasis metálicos, gabinetes y conductos.

Con el aumento de la corriente de fase, los costos más altos a menudo provienen de la falla prematura de los motores y la pérdida de ingresos debido a los disparos de dispositivos de protección por sobrecorriente. Para atrapar estos problemas antes de que se agraven, revise y monitoree regularmente cualquier carga crítica, especialmente motores, VFD y transformadores.

 La mejor manera de verificar el aislamiento es mediante una prueba periódica con un probador de aislamiento. También puede verificar el equipo mientras está en servicio midiendo y rastreando todas las corrientes (de fase, neutra y tierra) para asegurarse de que ninguna de ellas aumente significativamente con el tiempo.

Comparar las mediciones con la potencia nominal de la carga debería darle una línea base para detectar problemas. La potencia nominal nunca debe ser excedida. Siga la corriente de fase que consume una carga durante meses o años para determinar si la corriente está cambiando y tomar medidas correctivas antes de que los problemas sean graves.

Caídas de Tensión

Las caídas de tensión son reducciones momentáneas en la tensión RMS. Las cargas pueden agregarse sin notificar a la dirección de la planta, y estas cargas pueden reducir la tensión del sistema, especialmente si generan corrientes de entrada elevadas. Además, a medida que los sistemas eléctricos envejecen, la impedancia del sistema puede aumentar, lo que lo hace más propenso a las caídas de tensión.

 La mayoría de las cargas funcionarán al 90% de la tensión nominal, pero si las caídas de tensión son más severas o duran períodos prolongados, pueden provocar reinicios en equipos electrónicos o disparos de protección por sobrecorriente. Las caídas de tensión en una o dos fases de cargas trifásicas pueden hacer que la(s) otra(s) fase(s) consuma(n) una corriente más alta para compensar.

Las caídas de tensión pueden llevar a la pérdida de ingresos cuando una computadora se reinicia aleatoriamente, el sistema de control se reinicia, un VFD se apaga y la vida útil del sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) de respaldo se acorta debido a ciclos frecuentes. Como parte del programa de mantenimiento preventivo, hacer un seguimiento de las mediciones en motores, VFD, UPS o paneles que alimentan equipos informáticos o controles industriales debería ayudar a detectar problemas a medida que surgen. Tomar medidas para mitigar los problemas antes de que se agraven puede ahorrar tiempo de inactividad no planificado y costos. No subestimes el poder de la medición de la calidad de la energía para detectar y prevenir estas caídas de tensión y sus consecuencias.

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Demanda Máxima

Las empresas de servicios públicos monitorizan la cantidad de energía que consume una instalación. Varias veces por hora, calculan la demanda promedio para ese intervalo. La demanda máxima es la demanda promedio más alta durante todos los intervalos en un ciclo de facturación, y es sobre lo que se basarán los cargos de la compañía. Los clientes comerciales e industriales pueden gestionar el alto costo de las tarifas de demanda máxima ajustando los ciclos de carga para reducir el consumo total en cualquier momento.

El ahorro potencial aquí depende del plan tarifario de la empresa de servicios públicos. Sin embargo, verificar algunas cosas puede ayudar a ajustar los activos y horarios para reducir los costos de tarifas de demanda máxima, como:

• Averiguar qué intervalo de demanda utiliza la empresa de servicios públicos.
• Medir la demanda a lo largo del tiempo en la entrada de servicio utilizando un registrador de calidad de energía.
• Identificar cargas significativas que operen simultáneamente y usar las mediciones de demanda para verificar las lecturas de las cargas individuales. No menosprecies la influencia de la medición de la calidad de la energía en relación a la demanda máxima.

Factor de Potencia

El factor de potencia es una ecuación que muestra la eficiencia energética en una instalación. Es la relación entre la potencia activa (medida en kW) y la potencia aparente (medida en kVA). La potencia aparente, o demanda, es la cantidad de energía utilizada para alimentar equipos y maquinaria. La potencia aparente se calcula mediante la suma de la potencia activa (kW) y la potencia reactiva, o potencia desperdiciada (kVAR). El factor de potencia se expresa generalmente como un porcentaje, y cuanto menor sea el porcentaje, menos eficiente es el uso de energía.

Las empresas de servicios públicos pueden cobrar tarifas más altas o imponer penalizaciones por un bajo factor de potencia, lo que afecta a las instalaciones que requieren una mayor potencia reactiva. Para evitar pagar tarifas más altas, el factor de potencia debe ser superior al 0.97. Las restricciones de capacidad del sistema causan caídas de tensión y sobrecalentamiento, por lo que se pueden aplicar capacitores en cargas individuales, en la confluencia de varias cargas o en la entrada de servicio para mejorar el factor de potencia.

Para reducir estos costos, comprenda si su plan tarifario cobra por demanda reactiva o bajo factor de potencia. Descubra cómo mide la empresa de servicios públicos el factor de potencia. ¿Están mirando intervalos máximos o promedios?

Finalmente, al ejecutar rutas de mantenimiento preventivo en una instalación, identifique las cargas que están causando potencia reactiva atrasada. Una vez que sepa de dónde provienen los problemas, puede desarrollar una estrategia para la corrección del factor de potencia y eliminar tantas penalizaciones de servicios públicos como sea posible. Reconoce la importancia de la medición de la calidad de la energía en relación al factor de potencia.

Descubre el Secreto de la Eficiencia Energética: La Medición de la Calidad de la Energía

En un mundo impulsado por la tecnología y la innovación, no podemos ignorar el valor de la energía eléctrica en nuestras operaciones industriales. Pero, ¿sabías que hay un factor crítico que puede revolucionar la manera en que utilizamos y aprovechamos la energía? Permítenos presentarte la medición de la calidad de la energía.

Imagina tener un ojo vigilante en cada aspecto de tus sistemas eléctricos. Imagina detectar desequilibrios de voltaje, distorsiones armónicas, aumentos repentinos de corriente y caídas de tensión antes de que causen estragos en tu producción. ¿Te gustaría evitar costosos daños, tiempos de inactividad inesperados y pérdida de ingresos? La medición de la calidad de la energía es tu aliado secreto en esta misión.

A través de un enfoque en seis mediciones clave, podrás asegurar que tu planta industrial funcione con eficiencia y confiabilidad. Estos indicadores: desbalance de voltaje, distorsión armónica total, aumento de la corriente de fase, caídas de tensión, demanda máxima y factor de potencia, te brindarán información valiosa para tomar decisiones informadas.

La pregunta es, ¿estás listo para dar el paso hacia una operación más eficiente y efectiva? Te invitamos a explorar más sobre la medición de la calidad de la energía y descubrir cómo esta herramienta puede transformar tus procesos industriales. ¡No pierdas la oportunidad de elevar tu rendimiento y minimizar los riesgos! Solicita más información hoy mismo y desbloquea un nuevo nivel de excelencia en tu operación. Juntos, podemos llevar tu eficiencia energética al siguiente nivel.