Post on 03-Oct-2018
EESSCCUUEELL AA PPOOLL IITTÉÉCCTTIICCAA NNAA CCIIOONNAA LL
EE SS CC UU EE LL AA DD EE II NN GG EE NN II EE RR ÍÍ AA
EESSTTUUDDIIOO DDEELL NNIIVVEELL DDEE VVOOLLTTAAJJEE,, PPEERRTTUURRBBAACCIIOONNEESS YY
FFAACCTTOORR DDEE PPOOTTEENNCCIIAA EENN IINNDDUUSSTTRRIIAASS FFLLOORRÍÍCCOOLLAASS DDEELL
CCAANNTTÓÓNN CCAAYYAAMMBBEE –– EEMMPPRREESSAA EELLÉÉCCTTRRIICCAA RREEGGIIOONNAALL
NNOORRTTEE SS..AA..
PPRROOYYEECCTTOO PPRREEVVIIOO AA LLAA OOBBTTEENNCCIIÓÓNN DDEELL TTÍÍTTUULLOO DDEE
IINNGGEENNIIEERROO EELLÉÉCCTTRRIICCOO
MMAAUURRIICCIIOO AANNDDRRÉÉSS BBEEDDÓÓNN HHUUAACCAA
DDIIRREECCTTOORR:: IINNGG.. LLUUIISS TTAACCOO VVIILLLLAALLBBAA
QQuuii ttoo,, jjuunniioo 22000077
DDEECCLLAARRAACCIIÓÓNN
Yo, Mauricio Andrés Bedón Huaca, declaro bajo juramento que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún
grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondiente a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo
establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
Mauricio Andrés Bedón Huaca
CCEERRTTIIFFIICCAACCIIÓÓNN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Mauricio Andrés Bedón
Huaca, bajo mi supervisión.
Ing. Luis Taco
DIRECTOR DEL PROYECTO
DDEEDDIICCAATTOORRIIAA
A mis padres, Lupita y José, manos guías en mi vida
y principal apoyo para cumplir mis objetivos
A mis queridas hermanas, quienes cada día
me llenan de incontables alegrías
A mi tío, José Huaca, hombre constante y
emprendedor, mi motivación
A la memoria de mi abuelito Humberto,
del cual conservaré sus valiosos consejos
AAGGRRAADDEECCIIMMIIEENNTTOO
Expreso mi sincero agradecimiento a los profesores de la Carrera de Ingeniería
Eléctrica de la Escuela Politécnica Nacional, que me brindaron conocimiento y
con su visión guiaron mi carrera universitaria.
Un reconocimiento especial al Ing. Luis Taco Villalba, DIRECTOR DE TESIS,
quien con su experiencia y orientación me ayudo a conseguir mi meta
propuesta.
A los directivos y personal técnico de la Empresa Eléctrica Regional Norte S.A.,
EMELNORTE, por facilitarme información necesaria para la investigación y
desarrollo del presente trabajo.
En general, a la colaboración de todas aquellas personas, quienes permitieron
la culminación satisfactoria del mismo.
EL AUTOR
RESUMEN
El Consejo Nacional de Electrificación viene trabajando conjuntamente con las
empresas distribuidoras desde el año 2001 en la ejecución de la regulación
004/01, que establece los niveles de calidad de la prestación del servicio
eléctrico de distribución y los procedimientos de evaluación a ser observados
por parte de las empresas distribuidoras para garantizar a futuro un grado
satisfactorio de la distribución de toda la energía eléctrica.
En este proyecto de titulación se ha puesto énfasis en la calidad del producto
eléctrico, una de las tres partes que forman la regulación 004/01 aplicada hacia
los consumidores industriales tipo florícola y los alimentadores que suministran
la energía eléctrica a estos industriales.
Para la Empresa Eléctrica Regional Norte S.A. los consumidores especiales
tipo florícola del cantón Cayambe son de gran importancia por lo que se ha
visto pertinente efectuar un análisis para evaluar la calidad del producto
eléctrico de los transformadores y redes eléctricas que pertenecen a estos
consumidores, así como también de los alimentadores que suministran el
servicio eléctrico a este tipo de consumidores.
Se plantea a la empresa distribuidora un criterio de mejoramiento, de los
parámetros que determinan la calidad del producto estableciendo su beneficio;
se propone una serie de cambios en la regulación actual para mejorar el control
y evaluación de la calidad del producto eléctrico tanto para la empresa
distribuidora como para los consumidores; y se plantean las posibles
soluciones técnicas económicas a los problemas actuales de las redes
eléctricas de los consumidores y de los alimentadores que suministran el
servicio eléctrico a este tipo de consumidores.
CCOONNTTEENNIIDDOO
1. INTRODUCCIÓN 1
1.1. ARGUMENTO 1
1.2. OBJETIVO GENERAL 3
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3
1.4. ALCANCE 4
1.5. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO 5
2. MARCO TEÓRICO. 8
2.1. INTRODUCCIÓN 8
2.2. DEFINICIONES 8
2.2.1. ARMÓNICOS 8
2.2.1.1. PRINCIPALES FUENTES DE ARMÓNICOS 10
2.2.1.2. PRINCIPALES DISTURBIOS ORIGINADOS POR LOS ARMÓNICOS 12
2.2.1.3. ATENUACIÓN DE ARMÓNICOS 15
2.2.2. FLICKER (PARPADEO) 19
2.2.2.1. PERTURBADORES 20
2.2.2.2. EFECTOS DEL FLICKER 20
2.2.3. VARIACIONES DE VOLTAJE 21
2.2.4. FACTOR DE POTENCIA (PF) 21
2.2.4.1. EFECTOS DE UN BAJO FACTOR DE POTENCIA 22
2.2.4.2. COMPENSACIÓN DE REACTIVOS. 23
2.2.5. FACTOR DE CARGA (FC) 28
2.2.6. FACTOR DE USO (FU) 29
2.2.7. PORCENTAJE DE DESBALANCE 29
2.2.8. FACTORES ECONÓMICOS 30
2.3. METODOLOGÍA 31
2.3.1. ELECCIÓN DE LOS PUNTOS A MEDIR 31
2.3.2. ADQUISICIÓN DE MEDICIONES 32
2.3.3. PROCESAMIENTO 33
2.3.4. CAUSAS Y POSIBLES SOLUCIONES A PROBLEMAS 37
2.4. RESUMEN 37
3. EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL PRODUCTO ELÉCTRICO 39
3.1. INTRODUCCIÓN 39
3.2. SUBESTACIÓN CAYAMBE 40
3.3. ADQUISICIÓN DE MEDICIONES 43
3.4. PUNTOS DE MEDICIÓN 45
3.4.1. NIVEL DE VOLTAJE 50
3.4.1.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (VOLTAJE) 50
3.4.1.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (VOLTAJE) 51
3.4.1.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (VOLTAJE) 53
3.4.1.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (VOLTAJE) 54
3.4.1.5. GARDAEXPORT S.A. – C5T22 (VOLTAJE) 56
3.4.1.6. ALIMENTADOR C2 SUBESTACIÓN CAYAMBE (VOLTAJE) 57
3.4.1.7. ALIMENTADOR C3 SUBESTACIÓN CAYAMBE (VOLTAJE) 58
3.4.1.8. ALIMENTADOR C5 SUBESTACIÓN CAYAMBE (VOLTAJE) 58
3.4.2. ARMÓNICOS DE VOLTAJE 61
3.4.2.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (ARMÓNICOS DE VOLTAJE) 61
3.4.2.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (ARMÓNICOS DE VOLTAJE) 62
3.4.2.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (ARMÓNICOS DE VOLTAJE) 62
3.4.2.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (ARMÓNICOS DE VOLTAJE) 63
3.4.2.5. GARDAEXPORT S.A. – C5T22 (ARMÓNICOS DE VOLTAJE) 64
3.4.3. ARMÓNICOS DE CORRIENTE 65
3.4.3.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (ARMÓNICOS DE CORRIENTE) 65
3.4.3.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (ARMÓNICOS DE CORRIENTE) 66
3.4.3.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (ARMÓNICOS DE CORRIENTE) 68
3.4.3.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (ARMÓNICOS DE CORRIENTE) 70
3.4.3.5. GARDAEXPORT S.A. - C5T22 (ARMÓNICOS DE CORRIENTE) 72
3.4.4. FLICKER DE CORTA DURACIÓN (PST) 73
3.4.4.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (PST) 73
3.4.4.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (PST) 74
3.4.4.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (PST) 74
3.4.4.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (PST) 75
3.4.4.5. GARDAEXPORT S.A. - C5T22 (PST) 75
3.4.5. FACTOR DE POTENCIA (PF) 76
3.4.5.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (PF) 76
3.4.5.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (PF) 76
3.4.5.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (PF) 77
3.4.5.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (PF) 78
3.4.5.5. GARDAEXPORT S.A. – C5T22 (PF) 78
3.4.5.6. ALIMENTADOR C2 SUBESTACIÓN CAYAMBE (PF) 79
3.4.5.7. ALIMENTADOR NÚMERO 3 SUBESTACIÓN CAYAMBE (PF) 79
3.4.5.8. ALIMENTADOR C5 SUBESTACIÓN CAYAMBE (PF) 80
3.5. RESUMEN 82
4. ANÁLISIS TÉCNICO 84
4.1. INTRODUCCIÓN 84
4.2. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE 100 KVA (C5T172) 85
4.2.1. NIVEL DE VOLTAJE Y FLICKER 86
4.2.1.1. CÁLCULO DEL NIVEL DE VOLTAJE EN EL PRIMARIO DEL
TRANSFORMADOR 88
4.2.1.2. CÁLCULO DE PÉRDIDAS INICIALES DEL CIRCUITO DE C5T172 90
4.2.1.3. CÁLCULO DE LA CAÍDA DE VOLTAJE 91
4.2.2. FACTOR DE POTENCIA Y ARMÓNICOS 93
4.2.2.1. CÁLCULO DE LA POTENCIA REACTIVA 95
4.2.2.2. ARMÓNICOS 96
4.2.2.3. BANCO DE CAPACITORES (C5T172) 97
4.2.2.4. CÁLCULO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA (C5T172) 97
4.2.3. CÁLCULO DE PÉRDIDAS FINALES DEL CIRCUITO DE C5T172 98
4.3. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE 75 KVA (C5T173) 100
4.3.1. NIVEL DE VOLTAJE 101
4.3.1.1. CÁLCULO DEL NIVEL DE VOLTAJE EN EL PRIMARIO DEL
TRANSFORMADOR 101
4.3.1.2. CÁLCULO DE PÉRDIDAS INICIALES DEL CIRCUITO DE C5T173 103
4.3.1.3. CÁLCULO DE LA CAÍDA DE VOLTAJE 104
4.3.2. FACTOR DE POTENCIA Y ARMÓNICOS 107
4.3.2.1. CÁLCULO DE LA POTENCIA REACTIVA 108
4.3.2.2. ARMÓNICOS 110
4.3.2.3. BANCO DE CAPACITORES (C5T173) 110
4.3.3. CÁLCULO DE PÉRDIDAS FINALES DEL CIRCUITO DE C5T173 113
4.4. ALIMENTADOR C5 SUBESTACIÓN CAYAMBE 115
4.4.1. ESQUEMA DE LA LÍNEA DE MV C5 116
4.4.2. ANÁLISIS DE LA CONFIGURACIÓN DE LA LÍNEA C5 117
4.4.2.1. FACTOR DE CARGA 118
4.4.2.2. FACTOR DE USO 118
4.4.2.3. PORCENTAJE DE DESBALANCE 119
4.4.2.4. PROPUESTAS 120
4.4.2.5. RESULTADOS 122
4.5. RESUMEN 123
5. EVALUACIÓN ECONÓMICA 127
5.1. INTRODUCCIÓN 127
5.2. TRANSFORMADOR C5T172 – ROSADEX S.A. 127
5.3. TRANSFORMADOR C5T173 – ROSADEX S.A. 130
5.4. RESUMEN 132
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 134
6.1. CONCLUSIONES 134
6.2. RECOMENDACIONES 136
A. ANEXO: EQUIPOS 138
A.1. MEMOBOX 300 138
A.1.1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS 138
A.2. TOPAS 1000 141
A.2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES 141
A.3. VERIFICACIÓN DEL ESTADO DEL EQUIPO 144
B. ANEXO: LÍMITES DE LA DISTORSIÓN ARMÓNICA INDIVIDUAL 145
C. ANEXO: EJEMPLO DE CRONOGRAMA SEMANAL PARA LA INSTAL ACIÓN
DE LOS EQUIPOS ANALIZADORES DE REDES 147
D. ANEXO: TABLA DE COEFICIENTES C 148
E. ANEXO: TABLAS PARA EL ANÁLISIS TÉCNICO – C5T172 150
E.1. PROCESO PARA REUBICACIÓN DE C5T172 150
E.2. MATERIALES Y PRESUPUESTOS PARA REUBICACIÓN DE C5T172 151
E.3. LEVANTAMIENTO DE CARGA PARA RED DE C5T172 153
E.4. MATERIALES Y PRESUPUESTOS DEL BANCO DE CAPACITORES 154
F. ANEXO: TABLAS PARA EL ANÁLISIS TÉCNICO – C5T173 155
F.1. LEVANTAMIENTO DE CARGA PARA RED DE C5T173 155
F.2. MATERIALES Y PRESUPUESTO PARA BANCO DE CAPACITORES 156
G. ANEXO: CONSUMIDORES ESPECIALES CON BAJO FACTOR DE P OTENCIA
S/E CAYAMBE 157
H. ANEXO: DATOS HISTÓRICOS PARA ESTUDIO ECONÓMICO 160
H.1. DATOS HISTÓRICOS PARA C5T172 160
H.2. DATOS HISTÓRICOS PARA C5T173 161
I. ANEXO: BIBLIOGRAFÍA 169
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
1
1. INTRODUCCIÓN
1.1. ARGUMENTO
La Calidad de la Energía Eléctrica abarca el análisis de los parámetros relativos
a la evolución de la tensión y corriente entregadas por parte de los
distribuidores a los consumidores.
Estos parámetros (nivel de tensión, flicker, armónicos, desequilibrio, y otros...)
describen la onda de tensión y la de corriente dando una información muy
importante acerca de la calidad de red.
Una mala calidad en el suministro eléctrico puede afectar de forma muy
diversa, a las instalaciones eléctricas, pudiendo llegar a causar significativos
problemas en la instalación y en los equipos eléctricos conectados, por lo que
actualmente existen normas y regulaciones que definen no solo los niveles
mínimos de calidad de suministro eléctrico, sino como medir estos parámetros.
Este concepto de Calidad de la Energía Eléctrica, introducido recientemente en
el campo de la ingeniería eléctrica, es de gran interés por parte de los
distribuidores, de los consumidores y de los fabricantes de equipos, por los
siguientes motivos:
• Conseguir un servicio de electricidad con niveles de satisfacción adecuados
para los consumidores,
• La necesidad económica de aumentar la competitividad entre los
distribuidores,
• La difusión de equipos sensibles a las perturbaciones de tensión, siendo,
también ellos a su vez, perturbadores.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
2
Conseguir un servicio de electricidad con niveles d e satisfacción
adecuados para los Usuarios de Distribución.
En normas internacionales, así también en leyes, reglamentos y regulaciones
nacionales se especifica los índices de calidad del producto suministrado, y de
los servicios técnico y comercial prestados bajo el cual se debe desarrollar la
actividad de distribución.
En nuestro país cumplir con los índices o indicadores de calidad exigidos en la
Regulación No. CONELEC – 004/01 significará tener un servicio de suministro
de energía eléctrica de calidad.
La necesidad económica de aumentar la competitivida d entre las
empresas.
� La reducción de ingresos debidos a la pérdida de continuidad del servicio y a
la falta de calidad.
El costo de las perturbaciones (cortes, caídas de tensión, armónicos,
sobrevoltajes atmosféricos, y otros…) es elevado.
Se debe tomar en cuenta que estas perturbaciones inciden en la falta de
producción, las pérdidas de materias primas, el reinicio de las máquinas y
herramientas, la falta de calidad de la producción y los retrasos de las entregas.
El mal funcionamiento o la parada de receptores prioritarios, como los
ordenadores, el alumbrado y sistemas de seguridad, pueden poner en duda la
seguridad de las personas (hospitales, aeropuertos, sitios públicos, edificios de
gran altura).
� La reducción de los costos debidos al sobredimensionamiento de las
instalaciones y aumento de las facturas de electricidad.
Otra consecuencia de la degradación de la Calidad de la Energía es la
sobrecarga de la instalación, que provoca un envejecimiento prematuro de las
redes y equipos eléctricos aumentando el riesgo de daños.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
3
La difusión de equipos sensibles a las perturbacion es de tensión, siendo,
también ellos a su vez, perturbadores.
Se constata el desarrollo y la generalización de uso de variadores de velocidad
en la industria, y de sistemas informáticos y alumbrados fluorescentes en el
sector servicios y en el doméstico. Estos equipos tienen la particularidad de ser
a la vez sensibles a las perturbaciones de la tensión y generadores de
perturbaciones.
Su abundancia dentro de una misma localización exige una alimentación
eléctrica cada vez mejor en términos de continuidad y de calidad. En efecto, la
parada temporal de un elemento de la cadena puede provocar la parada del
conjunto del sistema de producción (fábricas de cemento, tratamiento del agua,
logística de suministros, imprentas, industrias siderúrgicas o petroquímicas) o
de servicios (telecomunicaciones, centros de cálculo, bancos...).
1.2. OBJETIVO GENERAL
• Analizar las actuales condiciones del nivel de voltaje,
perturbaciones y factor de potencia que se presentan en los
transformadores de los consumidores tipo florícola y determinar las
posibles soluciones en caso de ser necesario.
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analizar los alimentadores de las subestaciones, que sirven a las
industrias florícolas más importantes del cantón Cayambe, en lo
concerniente al nivel de voltaje y factor de potencia.
• Evaluar en las industrias florícolas el nivel de voltaje,
perturbaciones y factor de potencia señalando si se cumplen con
los índices de calidad establecidos en Regulación No. CONELEC –
004/01 numeral 2 y en las Normas Técnicas del Servicio de
Distribución –NTSD- de Guatemala artículo 42.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
4
• Analizar en las industrias florícolas el tipo de carga, su
comportamiento horario identificando los equipos perturbadores.
• Determinar los principales problemas en los consumidores
industriales tipo florícola y señalar las recomendaciones técnicas
económicas que permitan mejorar la eficiencia de las redes de sus
redes.
• Analizar y evaluar la configuración actual de las redes de
distribución de los alimentadores que suministran energía a las
florícolas que se tomarán en estudio y formular soluciones en caso
de ser necesarias.
1.4. ALCANCE
Para la empresa distribuidora los consumidores alimentados en medio voltaje
son considerados de gran importancia.
Con la finalidad y necesidad de asegurar un nivel satisfactorio de la prestación
del servicio eléctrico el presente proyecto de titulación pretende realizar un
estudio de la calidad del producto en consumidores y alimentadores de la
subestación Cayambe perteneciente a EMELNORTE S.A.
Para esto se realizará el estudio del Nivel de Voltaje, Perturbaciones y Factor
de Potencia según lo especificado en la Regulación No. CONELEC – 004/01
numeral 2 y en las Normas Técnicas del Servicio de Distribución –NTSD- de
Guatemala artículo 42.
Para el nivel de voltaje se realizarán mediciones necesarias para calcular el
índice de calidad del nivel de voltaje luego de lo cual se determinará si se
cumple con los límites y rangos.
Se analizarán también tres tipos de perturbaciones que son: parpadeo,
armónicos de voltaje y de corriente; se determinará su influencia en la red y el
cumplimiento de los límites y rangos.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
5
En lo referente al factor de potencia, se realizará las mediciones para
determinar el factor de potencia y se establecerá si se cumple con los ímites y
rangos.
Las mediciones se realizarán mediante los equipos que la Empresa Regional
Norte S.A. posee, que son:
• MEMOBOX 300
• TOPAS 1000
• ION 3000
Se determinará el estado actual de los circuitos de la subestación Cayambe
que alimentan a consumidores en medio voltaje para recomendar posibles
soluciones que ayuden a mejorar la calidad del producto eléctrico en lo
referente al nivel de voltaje, perturbaciones y factor de potencia, en caso de ser
necesario.
Se utilizarán el programa SPARD para simular las redes eléctricas.
1.5. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
El sector industrial florícola de Cayambe constituye la mayoría de los
consumidores especiales de EMELNORTE, así como también una de las zonas
con mayores problemas con respecto a la calidad del suministro eléctrico. Por
lo tanto es indispensable realizar el estudio propuesto para dar solución final a
los problemas que diariamente perjudican al sector industrial y a la empresa
distribuidora.
El Reglamento de Suministro del Servicio de Electricidad, establece que dicho
instrumento será complementado con regulaciones aprobadas por el
CONELEC y por instructivos y procedimientos dictados por los distribuidores e
conformidad con este Reglamento.1
Extracto Regulación No. CONELEC – 004/01 1 Reglamento de Suministro del Servicio de Electricidad
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
6
1.3 Responsabilidad y Alcance
Las Empresas Distribuidoras tienen la responsabilidad de prestar el servicio
eléctrico a los Consumidores ubicados en su zona de Concesión, dentro de los
niveles de calidad establecidos, en virtud de lo que señala la Ley de Régimen
del Sector Eléctrico, los Reglamentos aplicables, el Contrato de Concesión y
las Regulaciones correspondientes.
1.4 Organismo Competente
El cumplimiento de los niveles de Calidad de Servicio será supervisado y
controlado por el Consejo Nacional de Electricidad CONELEC, a través de los
índices que se establecen en la presente Regulación.
1.5 Aspectos de Calidad
La Calidad de Servicio Eléctrico se medirá considerando los aspectos
siguientes:
Calidad del Producto:
a) Nivel de voltaje
b) Perturbaciones de voltaje
c) Factor de Potencia
Calidad del Servicio Técnico:
a) Frecuencia de Interrupciones
b) Duración de Interrupciones
Calidad del Servicio Comercial:
a) Atención de Solicitudes
b) Atención de Reclamos
c) Errores en Medición y Facturación
Extracto Artículo 42. Tolerancias para la Distorsió n Armónica de la
Corriente de Carga.
La distorsión armónica de tensión producida por una fuente de corriente
armónica dependerá de la potencia del Usuario, del nivel de tensión al cual se
encuentra conectado, y del orden de la armónica.
Se considerará que la energía eléctrica es de mala calidad cuando en un lapso
de tiempo mayor al cinco por ciento, del empleado en las mediciones en el
Período de Medición, dichas mediciones muestran que la Distorsión Armónica
de la Corriente de Carga ha excedido el rango de tolerancias establecidas.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
7
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
8
2. MARCO TEÓRICO.
2.1. INTRODUCCIÓN
En este capítulo se dan a conocer los conceptos de los parámetros eléctricos
que influyen directamente en las condiciones de calidad del producto eléctrico.
Esto conlleva a determinar los efectos que causan dichos parámetros a las
redes eléctricas y por lo tanto a todos los equipos que se conectan a estas;
integrando también las soluciones generales.
Se presenta también la metodología que se debe emplear para medir cada uno
de estos parámetros y las características principales de los equipos que van a
instalarse en los diferentes puntos para la adquisición de la información
necesaria para ejecutar este proyecto.
2.2. DEFINICIONES
2.2.1. ARMÓNICOS
Los armónicos distorsionan la forma original de la onda del voltaje y la de
corriente suministrada, esto se produce al sumar a la onda fundamental de
60Hz ondas de frecuencia de múltiplos enteros de la fundamental.
Toda función periódica, de frecuencia f, se puede descomponer en una suma
de senoides de frecuencia i x f (i: entero); i se llama orden o rango del armónico
(i > 1). La componente de primer orden es la componente fundamental y la
frecuencia f es de 60hz.
( ) ( )∑∞
=
++=1
0 22i
ii ifsenYYty ϕπ
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
9
El valor eficaz es:
...222
21
20 ++++= ief YYYYY
Donde:
• Y0: amplitud de la componente continua, generalmente nula en
distribución eléctrica en régimen permanente,
• Yi: valor eficaz de la componente de rango i,
• φi: desfase de la componente armónica en el momento inicial.
Normalmente, la amplitud de los armónicos disminuye con la frecuencia. Se
toma en consideración los armónicos hasta el orden o rango 40.
El factor de distorsión armónica individual (Vi’, Ii’) da una medida de la
importancia de cada armónico en relación a la fundamental:
( ) 100%1
' ×=V
VV i
i Factor de distorsión armónico individual de voltaje
( ) 100%1
' ×=I
II i
i Factor de distorsión armónico individual de corriente
La tasa de distorsión armónica total (THD: Total Harmonic Distortion) da una
medida de la deformación de la señal, es la razón entre el valor eficaz de los
armónicos y el valor eficaz de la fundamental, donde 0>THD :
∑∞
=
=
2
2
1r
r
Y
YTHD
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
10
2.2.1.1. PRINCIPALES FUENTES DE ARMÓNICOS
Las cargas se consideran no lineales cuando la intensidad que circula por ellas
no tiene la misma forma sinusoidal que la tensión que les alimenta.
Este tipo de cargas producen corrientes armónicas y se pueden clasificar
según su pertenencia al entorno industrial o doméstico.
Una carga no lineal cualquiera (Figura 2-1) absorbe una corriente que contiene
armónicos.
Figura 2-1: Carga no lineal
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Las lámparas fluorescentes compactas son cargas que producen distorsión en
las redes eléctricas debido a que utiliza para su funcionamiento electrónica de
potencia, asi se puede ver en la Figura 2-2 las gráficas de la corriente y voltaje
obtenidas en tiempo real por el osciloscopio del equipo TOPAS 1000 del
circuito eléctrico de la Figura 2-1.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
11
Figura 2-2: Formas de onda producidas por focos ahorradores
Fuente: Medición con equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
1) CARGAS INDUSTRIALES
Debido a la flexibilidad de funcionamiento, excelente rendimiento energético y
prestaciones elevadas en la industria se ha ido generalizando el uso de
equipos que se basan en la electrónica de potencia.
Variadores de velocidad, rectificadores con diodos o tiristores, onduladores,
fuentes de alimentación conmutadas son algunos equipos basados en la
electrónica de potencia.
Otras cargas que producen perturbaciones son aquellas que utilizan el arco
eléctrico: hornos de arco, máquinas de soldar, lámparas de descarga, tubos
fluorescentes.
Son también generadores de armónicos (temporales) los arranques de motores
con arrancador electrónico y la conexión de transformadores de potencia.
2) CARGAS DOMÉSTICAS
La potencia unitaria de este tipo de cargas es considerablemente menor que
las cargas industriales, pero su efecto acumulado, por su demasía y su
utilización simultánea en períodos largos, las convierte en fuentes importantes
de distorsión armónica.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
12
Las cargas domésticas con convertidores o con fuentes de alimentación
conmutada pueden ser: televisores, hornos de microondas, placas de
inducción, ordenadores, impresoras, fotocopiadoras, reguladores de luz,
equipos electrodomésticos, lámparas fluorescentes y de descarga.
2.2.1.2. PRINCIPALES DISTURBIOS ORIGINADOS POR LOS ARMÓNICOS2
Las corrientes y tensiones armónicas que se superponen a la fundamental
unen sus efectos sobre los aparatos y equipos conectados a la red eléctrica.
El flujo de armónicos en una instalación deteriora la calidad de la energía y
origina numerosos problemas instantáneos o a largo plazo.
1) RESONANCIA
La instalación de dispositivos tanto capacitivos como inductivos en sistemas de
distribución, provoca el fenómeno de resonancia, teniendo como resultado
valores extremadamente altos o bajos de impedancia. Estas variaciones en la
impedancia modifican la corriente y la tensión en el sistema de distribución.
El fenómeno de la resonancia aumenta la distorsión armónica en las redes de
distribución, y la causa de la mayor parte de las sobrecargas en los capacitores
de potencia.
Los fenómenos descritos, a continuación, son del tipo "resonancia paralelo".
Se considera el diagrama simplificado siguiente (Figura 2-3), donde se muestra
una instalación constituida por:
• Un transformador que suministra potencia.
• Cargas lineales.
• Cargas no-lineales generadoras de corrientes armónicas.
• Capacitores de compensación.
2 SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5, páginas 20 - 28.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
13
Figura 2-3: Esquema simplificado de una instalación
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
Para propósito de análisis de armónicos, el diagrama equivalente se muestra a
continuación (Figura 2-4).
Figura 2-4: Circuito equivalente del circuito eléctrico de la Figura 2-3
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
Si se desprecia la resistencia, R, tenemos:
21 ωωCL
jLZ
s
s
−= ó
cLs
cLs
XX
XXZ
−=
Entonces al igualarse estas impedancias a una cierta frecuencia, la impedancia
equivalente se hace infinito, y al existir una fuente de corriente a esa frecuencia
en paralelo, entonces se tienen sobrevoltajes ocasionando grandes corrientes
entre el sistema y el banco de capacitores.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
14
De esta manera para que estas dos impedancias se iguales se necesita que
exista esta frecuencia llamada de resonancia dada por:
lfundamentar fQc
Sccf ×=
lfundamentarpr fhf ×=
Donde:
• fr = frecuencia de resonacia
• Scc = Potencia de cortocircuito en el punto de conexión del banco de
capacitores
• Qc = Capacidad del banco de compensación
• ffundamental = 60 Hz
• hrp = armónica resonante
2) AUMENTO DE LAS PÉRDIDAS
a. Pérdidas en los conductores
b. Pérdidas en las máquinas asíncronas
c. Pérdidas en los transformadores
d. Pérdidas en los capacitores
3) SOBRECARGA DE EQUIPOS
a. Generadores
b. Sistemas de Alimentación Ininterrumpidos (SAIs)
c. Transformadores
4) PERTURBACIONES EN CARGAS SENSITIVAS
a. Efectos de la distorsión del voltaje de alimentación
b. Perturbaciones en líneas telefónicas
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
15
5) IMPACTO ECONÓMICO
a. Pérdidas energéticas
b. Costos adicionales de potencia
c. Sobredimensionamiento de los equipos
d. Reducción de la vida útil de los equipos
e. Desconexiones indeseadas y paradas en la instalación
6) RESUMEN DE EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS
De forma general todos los equipos sometidos a voltajes o atravesados por
corrientes armónicas, sufren más pérdidas (Tabla 2-1).
Tabla 2-1: Efectos de los armónicos.
EQUIPOS EFECTOS Capacitores • Calentamiento, envejecimiento prematuro (perforación), resonancia
Motores • Pérdidas y calentamientos suplementarios. • Reducción de las posibilidades de utilización a plena carga. • Par pulsante (vibraciones, fatiga mecánica). • Molestias sonoras.
Transformadores • Pérdidas (en el hierro y en el cobre) y calentamientos suplementarios. • Vibraciones mecánicas. Molestias sonoras.
Interruptores Automáticos • Disparos intempestivos (sobrepasar los valores de la tensión de cresta…).
Cables • Pérdidas dieléctricas y óhmicas suplementarias (particularmente en el neutro en caso de presencia del tercer armónico).
Ordenadores • Trastornos funcionales.
Electrónica de potencia • Trastornos debidos a la forma de onda (conmutación, sincronización).
Fuente: FERRACI Philippe, “La calidad de la energía eléctrica”, Cuaderno Técnico nº 199 SCHNEIDER ELECTRIC
2.2.1.3. ATENUACIÓN DE ARMÓNICOS
Las posibles soluciones para atenuar los efectos de los armónicos son de tres
naturalezas distintas:
• Adaptación de la instalación,
• Utilización de dispositivos particulares en la alimentación (inductancias,
transformadores especiales),
• Filtrado.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
16
1) SOLUCIONES GENERALES
a. Ubicar las cargas perturbadoras aguas arriba de la red, ver Figura 2-5.
Figura 2-5: Alimentación lo más aguas arriba posible de cargas no-lineales.
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
b. Reagrupar las cargas perturbadoras, ver Figura 2-6.
Figura 2-6: Reagrupación de cargas no-lineales y alimentación lo más aguas arriba posible
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
c. Separar las fuentes, ver Figura 2-7.
Figura 2-7: Alimentación de cargas perturbadoras con transformador separado
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
17
d. Utilización de transformadores en conexiones pa rticulares.
Para eliminar ciertos armónicos, se utilizan algunos tipos de conexiones
especiales en los transformadores.
• Una conexión delta-estrella-delta eliminan los armónicos de orden 5 y 7.
• Una conexión delta-estrella elimina los armónicos de orden 3.
• Una conexión delta-zigzag elimina los armónicos de orden 5.
e. Inductancia antiarmónica
En el caso de alimentación de variadores de velocidad, se puede alisar la
corriente con la utilización de inductancias de línea. Aumentando la impedancia
del circuito de alimentación, se limita la corriente armónica.
2) FILTROS
En el caso que las acciones preventivas presentadas anteriormente no sean
suficientes, la instalación debe ser equipada con filtros.
a. Filtro pasivo
Un filtro pasivo es un circuito LC sintonizado a cada una de las frecuencias de
armónicos a filtrar, en paralelo con el dispositivo generador de armónicos (Figura
2-8).
Figura 2-8: Principio de utilización de un filtro pasivo
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
18
b. Compensador activo
Se aplica en instalaciones comerciales con un conjunto de generadores de
armónicos de potencia total inferior a aproximadamente 200 kVA.
El filtro activo reinyecta en fase opuesta los armónicos que circulan por la
carga, de tal manera que la corriente de línea Is permanece sinusoidal (Figura
2-9).
Figura 2-9: Principio de utilización de un filtro activo
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
c. Filtro híbrido
Los dos tipos de dispositivos presentados anteriormente, se pueden combinar
en un único dispositivo, constituyendo así un filtro híbrido (Figura 2-10).
Figura 2-10: Principio de utilización de un filtro híbrido
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Detección y filtrado de armónicos” Guía 5
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
19
2.2.2. FLICKER (PARPADEO) 3
El flicker es el resultado de pequeñas oscilaciones del valor eficaz o amplitud
del voltaje en un rango menor al 10% del valor nominal; provocadas por el
funcionamiento de cargas variables importantes como hornos de arco, equipos
de soldadura, motores y otras; en rangos de frecuencia de 0 Hz a 25 Hz. Este
disturbio produce fluctuación del flujo luminoso de las lámparas, induciendo a
su vez la impresión de inestabilidad en la sensación visual (efecto parpadeo
visual).
Las cargas que perturban a la red pueden ubicarse en cualquier nivel de
tensión, en contraste las molestias producidas por el parpadeo se presenta en
las lámparas de baja tensión.
Esta definición del flicker trata de la variación de la amplitud menor al 10% del
voltaje nominal.
Principalmente el flicker es el resultado de:
• Las variaciones de voltaje periódicas y rápidas que se deben a cargas, o
conjunto de cargas, cuya utilización se caracteriza por una constante
variación de su demanda de potencia como por ejemplo los hornos de
arco y los equipos de soldadura.
• Las variaciones bruscas de voltaje, en intervalos superiores a algunos
segundos, que se producen de manera sistemática y/o errática. Estas
variaciones se deben a puestas en marcha de cargas importantes como
arranque de motores y maniobra de bancos de capacitores.
• Un incorrecto funcionamiento en el sistema de iluminación origina
fluctuaciones del flujo.
• Los tubos con balastro ferromagnético tradicional, que además del
parpadeo percibido al final de su vida, pueden generar flicker cuando
están asociados a un regulador. 3 WIERDA René, “Flicker o parpadeo de las fuentes luminosas”, Cuaderno Técnico nº. 176 Schneider Electric, páginas 7 - 13.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
20
2.2.2.1. PERTURBADORES
El horno de arco es el principal generador de flicker. Su normal funcionamiento
provoca fluctuaciones de tensión, en particular en relación a la potencia de
cortocircuito de la red: habitualmente su valor es del orden de decenas de
MVA.
Los motores potentes, o grupos de motores, con arranques y paros frecuentes,
o con carga variable, como los de los trenes de laminación, así como las
máquinas con par resistente alterno, compresores, pueden producir flicker.
Los tiristores de mando sincopado se encienden durante periodos enteros, en
regulación por tren de ondas enteras, pero los tiempos de conducción son muy
breves, repetidos a frecuencias de algunos Hz. Por tanto son generadores de
flicker.
Los soldadores de arco de potencia relativamente débil no son muy molestos,
salvo utilización intensiva en casa de un consumidor en bajo voltaje. Por el
contrario los ciclos repetitivos de soldadores por resistencia, a frecuencias
comprendidas entre 0,1 y 1 Hz, están en el origen de perturbaciones en forma
de oscilaciones bruscas de tensión.
2.2.2.2. EFECTOS DEL FLICKER
Es un fenómeno de origen fisiológico visual que provoca fatiga física y síquica,
es decir cansancio visual y nervioso, que causa mayor molestia si ocurre
frecuentemente y de manera cíclica. Puede ocasionar cefaleas, migrañas, ser
causa de estrés y hasta llegar a ser un riesgo de salud, particularmente para
las personas propensas a la epilepsia debido a que puede ocasionar crisis
convulsivas.
Estas fluctuaciones pueden afectar el funcionamiento de equipos sensibles (sin
llegar a daños irreparables), como lo son: sistemas digitales de control,
electromedicina, PLC, instrumentación y otros.
Anomalías en los sistemas de iluminación, en especial en lámparas
incandescentes y de descarga.
Los monitores y receptores de televisión tienen cierta sensibilidad a las
fluctuaciones rápidas de tensión. Esta sensibilidad varía según el aparato.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
21
2.2.3. VARIACIONES DE VOLTAJE
La calidad de voltaje se determina como las variaciones de los valores eficaces
(rms) medidos cada 10 minutos, con relación al voltaje nominal en los
diferentes niveles.
En un sistema eléctrico de potencia, las redes sufren perturbaciones debidas a
las variaciones de carga, pero, también y sobre todo, a los fenómenos
aleatorios cuyo origen es accidental, como por ejemplo los cortocircuitos (por
caídas de ramas de árboles que producen fallas fase-tierra momentáneas).
Las perturbaciones que producen variaciones de voltaje en el sistema, pueden
producirse en cualquier nivel del sistema sea bajo, medio o alto voltaje.
2.2.4. FACTOR DE POTENCIA (PF)
Figura 2-11: Triángulo de potencias
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El Factor de Potencia se define como la relación de la potencia activa
consumida, en vatios o kilovatios (kW), a la potencia aparente que se obtiene
de las líneas de alimentación, expresada en voltio-amperios o kilovoltio-
amperios (kVA) (Figura 2-11). Éste parámetro es un indicativo de la existencia de
pérdidas por corrientes que no producen trabajo físico.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
22
Una industria consume potencia activa y reactiva, debido a que las cargas
conectadas en su red eléctrica (motores, calefactores y otros) necesitan para
su funcionamiento generar campos magnéticos; estos equipos son empleados
en procesos de enfriamiento, transporte…
Si este consumo de potencia reactiva es considerable produce una excesiva
disminución del factor de potencia.
2.2.4.1. EFECTOS DE UN BAJO FACTOR DE POTENCIA
El factor de potencia es un indicativo del consumo que existe de potencia
reactiva en referencia al consumo de potencia activa. Este consumo de
potencia reactiva produce envejecimiento de las instalaciones así como
también eleva los costos.
Un gran problema para un consumidor que tiene bajo factor de potencia, es el
aumento de la intensidad de corriente es la suma de dos corrientes, una activa
que hace el trabajo físico y otra reactiva encargada de generar el flujo
electromagnético. Este flujo de corriente produce pérdidas en los conductores,
conocemos que las pérdidas son directamente proporcional al cuadrado de la
corriente que circula por los conductores; además se originan fuertes caídas de
tensión.
Al circular una mayor corriente la temperatura de los conductores aumenta
disminuyendo así su vida útil e inclusive aumenta la factura por consumo de
electricidad.
Incrementos de potencia de las plantas, transformadores, reducción de su vida
útil y reducción de la capacidad de conducción de los conductores
Ahora, para el distribuidor se tiene mayor inversión en los equipos de
generación, ya que su capacidad en kVA debe ser mayor, para poder entregar
esa energía reactiva adicional; mayores capacidades en líneas de transmisión
y distribución así como en transformadores para el transporte y transformación
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
23
de esta energía reactiva, y elevadas caídas de tensión y baja regulación de
voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.
2.2.4.2. COMPENSACIÓN DE REACTIVOS.
1) COMPENSACIÓN GENERAL 4
Se trata de colocar los capacitores en la salida de bajo voltaje del
transformador; con esto se logra suprimir las penalizaciones por consumo
excesivo de energía reactiva, ajusta la potencia aparente (S kVA) a la
necesidad real de la instalación y descarga el centro de transformación
(potencia disponible en kW). Un aspecto que se debe tener en cuenta con esta
compensación, es que la corriente reactiva (Ir) está presente en toda la
instalación, desde el nivel 1 hasta los receptores, por lo tanto las pérdidas por
efecto joule en los cables no quedan disminuidas.
Este tipo de compensación se muestra a continuación (Figura 2-12).
Figura 2-12: En la salida de baja tensión
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual teórico práctico”, Capítulo E
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
2) COMPENSACIÓN PARCIAL 5
La ubicación de la compensación capacitiva es a la entrada del cuarto de
máquinas (Figura 2-13); se logra suprimir las penalizaciones por un consumo
excesivo de energía reactiva, optimiza una parte de la instalación y descarga el
centro de transformación (potencia en kW).
4 SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual y catálogo del electricista”, Capítulo 2, página 12. 5 SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual y catálogo del electricista”, Capítulo 2, página 12.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
24
Se logra disminuir las pérdidas por efecto Joule en los cables sin embargo la
corriente reactiva (Ir) esta presente en la instalación desde el nivel 2 hasta los
receptores en el nivel 3.
Figura 2-13: A la entrada del cuarto de máquinas
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual teórico práctico”, Capítulo E
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Una compensación parcial es aconsejable cuando la distribución de cargas es
muy desequilibrada y de un cuadro de distribución depende una carga
importante.
3) COMPENSACIÓN INDIVIDUAL 6
La compensación se la realiza en los bornes de cada receptor inductivo (Figura
2-14); se logra suprimir las penalizaciones por un consumo excesivo de energía
reactiva, optimiza toda la instalación eléctrica, la corriente Ir se abastece en el
mismo lugar de consumo, y, descarga el centro de transformación.
Además se logra suprimir totalmente las pérdidas por efecto Joule en los
conductores debido a que la corriente reactiva no está presente en estos.
Una compensación individual es aconsejable cuando existen cargas muy
importantes en relación a la carga total. Es el tipo de compensación que aporta
más ventajas.
6 SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual y catálogo del electricista”, Capítulo 2, página 12.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
25
Figura 2-14: En los bornes de cada receptor de tipo inductivo
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual teórico práctico”, Capítulo E
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
4) COMPENSACIÓN MIXTA
De acuerdo al tipo de instalación y de receptores, pueden coexistir en una
misma instalación eléctrica los siguientes tipos de esquemas de conexión de
capacitores:
• Compensación individual y parcial.
• Compensación individual y global.
• Compensación parcial y global.
• Compensación individual, parcial y global.
5) COMPENSACIÓN FIJA 7
Es aquella en la que se suministra a la instalación, de manera constante, una
misma potencia reactiva. Debe utilizarse cuando se necesita compensar una
instalación donde la demanda reactiva sea constante. Es recomendable en
aquellas instalaciones en las que la potencia reactiva a compensar no supere el
15% de la potencia nominal del transformador (Sn).
7 SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual y catálogo del electricista”, Capítulo 2, página 12.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
26
6) COMPENSACIÓN VARIABLE 8
Es aquella en la que suministramos la potencia reactiva según las necesidades
de la instalación. Debe utilizarse cuando la instalación tenga una demanda
reactiva variable, es recomendable en las instalaciones donde la potencia
reactiva a compensar supere el 15% de la potencia nominal del transformador
(Sn) y/o para compensar la totalidad de una instalación.
Se debe asegurar que la variación del factor de potencia de la instalación no
sea mayor a ± 10 % del valor medio obtenido en el tiempo de medición.
Así por ejemplo, si el factor de potencia medio de una instalación compensada
es de 0,95 inductivo, el factor de potencia de la misma en ningún momento
deberá ser: ni inferior a 0,85 inductivo, ni superior a 0,95 capacitivo.
Esta compensación automática, debe ser capaz de adecuarse a las variaciones
de potencia reactiva requerida en la instalación, para conseguir mantener el PF
objetivo de la instalación.
El equipo de compensación automático está constituido por tres elementos
internos principales:
• El regulador: Cuya función es medir el cos φ de la instalación y dar las
órdenes a los contactores para intentar aproximarse lo más posible al
cos φ objetivo, conectando los distintos escalones de potencia reactiva.
• Los contactores: Son los elementos encargados de conectar los distintos
capacitores que conforman el banco. El número de escalones que es
posible disponer en un equipo de compensación automático depende de
las salidas que tenga el regulador.
• Los capacitores: Son los elementos que aportan la energía reactiva a la
instalación. Normalmente la conexión interna de los mismos está hecha
en triángulo.
8 SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual y catálogo del electricista”, Capítulo 2, página 13.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
27
Para el funcionamiento de un equipo de compensación automático es
necesaria la toma de datos de la instalación; son los elementos externos que le
permiten actuar correctamente al equipo:
• La lectura de intensidad: Se debe conectar un transformador de
intensidad que lea el consumo de la totalidad de la instalación.
• La lectura de voltaje: Normalmente se incorpora en la propia batería de
manera que al efectuar la conexión de potencia de la misma ya se
obtiene este valor. Esta información de la instalación (voltaje e
intensidad) le permite al regulador efectuar el cálculo del cos φ existente
en la instalación en todo momento y le capacita para tomar la decisión
de introducir o sacar escalones de potencia reactiva.
• También es necesaria la alimentación a 230 V para el circuito de mando
de la batería. Las baterías incorporan unas bornas para este efecto.
7) INSTALACIÓN BANCO DE CAPACITORES 9
Una instalación en la que haya un único embarrado de BV es de lo más usual.
En este tipo de instalaciones la necesidad de potencia reactiva se debe evaluar
con los métodos anteriormente definidos. La compensación se realizará, para
la totalidad de los receptores de la instalación y el amperaje del transformador
de intensidad se determinará en función del total de la intensidad que atraviesa
el disyuntor general de protección. Como se ha dicho anteriormente, es
necesario realizar la instalación complementaria de un transformador de
intensidad que “lea” el consumo total de la instalación. Es indispensable la
correcta ubicación del TI (Figura 2-15), ya que en el caso de efectuar la instalación
en los sitios indicados con una cruz, el funcionamiento del equipo sería
incorrecto.
9 SCHNEIDER ELECTRIC, “Compensación de energía reactiva” Guía 6, página 15.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
28
Figura 2-15: Esquema de conexión a un solo embarrado de BT, y ubicación del TI
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Compensación de energía reactiva” Guía 6
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
1) INFLUENCIA DE LAS ARMÓNICAS
Cuando en una industria hay una instalación importante de aparatos
electrónicos (UPS’s, variadores de velocidad, etc.), estos distorsionan la forma
de onda debido a las armónicas introducidas por ellos en la red y pueden
perforar el dieléctrico de los capacitores.
Dependiendo de la distorsión armónica existente se deberá tomar las
precausiones respectivas, que pueden ser desde un sobredimensionamiento
del banco de capacitores, hasta la instalación de filtros.
2.2.5. FACTOR DE CARGA (Fc)
Este factor indica el comportamiento de la demanda de potencia activa
promedio y su valor máximo para un periodo cualquiera; así se tiene la
siguiente fórmula para su cálculo:
Dmáx
DpromFc =
Este valor se ve reflejado en la forma de la curva de carga.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
29
2.2.6. FACTOR DE USO (Fu) 10
El régimen de trabajo normal de un receptor puede ser tal, que su potencia
utilizada sea menor que su potencia nominal, lo que da noción al factor de
utilización. Se aplica individualmente a cada receptor. Por ejemplo los
receptores con motores que no trabajan a plena carga.
Matemáticamente el factor de utilización se define como la relación entre la
potencia aparente a demanda máxima para la potencia instalada, tomando en
cuenta:
• Fu ≤ 0,5 entonces los transformadores del alimentador se encuentran
subcargados.
• Fu > 0,8 entonces los transformadores del alimentador se encuentran
sobrecargados.
La potencia aparente a demanda máxima sería:
DmáxDmáx PF
DmáxkVA =
Y el factor de utilización se expresa de la siguiente manera:
instalados
Dmáx
kVA
kVAFu =
2.2.7. PORCENTAJE DE DESBALANCE 11
Este factor nos indica como se encuentra distribuida la carga total del
alimentador respecto a cada fase, un porcentaje mayor al 20% indica que se
debe balancear el sistema.
10 Westinghouse Electric Corporation, “Electric Utility Reference Book Volume 3: Distribution Systems”, Pennslvania – EEUU, 1985. 11 OTORONGO, SILVA, “Programa de reducción de pérdidas técnicas en el sistema de distribución de la Empresa
Eléctrica Ambato S.A.”, Quito – Ecuador, diciembre 1996.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
30
El desbalance se calcula con la siguiente fórmula:
p
pfmáx
I
IID
−=%
Donde:
• %D: porcentaje de desbalance
• Ifmáx: Corriente máxima para cada fase
• Ip: Corriente promedio total del circuito
2.2.8. FACTORES ECONÓMICOS12
Para realizar el análisis económico se utiliza una serie de indicadores básicos
con posteriores criterios de decisión, los cuales se definen a continuación:
• Tasa interna de retorno del proyecto (TIR): Es la tasa de interés a la
cual se igualan los costos de inversión y los beneficios del proyecto,
descontando los costos de operación y mantenimiento (para determinar
dichos beneficios en términos netos), es decir la tasa a la cual el Valor
presento Neto del Proyecto se iguala a cero.
• Valor presente neto del proyecto (VPN): Es el valor actualizado de los
beneficios y costos, a una tasa de descuento que refleje el costo de
oportunidad del capital involucrado en el proyecto. Esta es una de las
variables inciertas sobre las cuales se deberán hacer análisis de
sensibilidad, como se verá posteriormente.
• Relación beneficio-costo (B/C): Es el coeficiente del valor actualizado de
los beneficios, descontado el costo de operación y mantenimiento, y el
12 Organización Latinoamericana de Energía OLADE, “Manual Latinoamericano y del Caribe para el Control de Pérdidas Eléctricas”, Volumen 1, Quito – Ecuador, 1993.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
31
valor actualizado de los costos de inversión. Se debe utilizar la misma
tasa de descuento que para el cálculo del valor presente neto del
proyecto
Los tres criterios anotados anteriormente tienen estrecha relación entre sí y
deberán cumplir las siguientes condiciones:
• TIR > tasa de descuento
• VPN: > 0
• B/C > 1. Entre mayor sea esta relación mayor prioridad tiene el proyecto
2.3. METODOLOGÍA
La propuesta de este proyecto es la determinación del estado actual del nivel
voltaje, perturbaciones y factor de potencia que se presentan en los
transformadores que pertenecen a florícolas en el cantón Cayambe; y proponer
posibles soluciones para mejorar los parámetros que se encuentren mal.
2.3.1. ELECCIÓN DE LOS PUNTOS A MEDIR
La Empresa Eléctrica Regional Norte S.A. solicitó que los puntos a medir sean
los siguientes:
• QUALITY SERVICES S.A. es una florícola que se ubica en la zona sur
de la ciudad de Cayambe en el sector de la aduana. El transformador
escogido para el estudio es el denominado como C2T169 ubicado en
pórtico en los postes C2P1590.
• FLORÍCOLA SAN JORGE está ubicada en el sector de Nápoles al
noroeste de la ciudad de Cayambe. El transformador trifásico de 75 kVA
de capacidad denominado C3T15 instalado en pórtico en los postes
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
32
C3P64 y C3P65, será tomado en cuenta para realizar el análisis de los
parámetros de calidad del producto.
• FLORÌCOLA ROSADEX S.A. - TRANSFORMADOR DE 100 kVA
(C5T172) ubicada en el sector de La Compañía en el kilómetro 10
Panamericana Norte Cayambe. Se realiza la medición en el
transformador denominado C5T172 instalado en pórtico en los postes
C5P1617 y C5P1618, para lo cual se prevé instalar el analizador de
redes MEMOBOX 300, procesando la información con los programas
CODAM BASIC 4.1.1.8 y Microsoft EXCEL.
• FLORÌCOLA ROSADEX S.A. - TRANSFORMADOR DE 75 kVA
(C5T173) ubicada en la zona norte de Cayambe. Siguiendo con lo
planificado, procedemos a realizar la medición con el equipo TOPAS
1000 del 8 al 15 de agosto de 2006 en el transformador trifásico
identificado como C5T173 de 75 kVA ubicado en pórtico en los postes
denominados C5P1621 y C5P1622.
• FLORÍCOLA GARDAEXPORT S.A. ubicada en la panamericana norte
de la ciudad de Cayambe kilómetro 1 ½. A continuación se procede a
analizar el transformador trifásico denominado C5T22 instalado en
pórtico en los postes C5P98 y C5P99.
• ALIMENTADOR C2, C3 Y C5 de la subestación Cayambe.
2.3.2. ADQUISICIÓN DE MEDICIONES
Los parámetros a medir son los siguientes:
• Voltaje (Consumidores tipo florícola y alimentadores)
• Armónicos de voltaje y corriente (Sólo consumidores tipo florícola)
• Flicker (Sólo consumidores tipo florícola)
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
33
• Factor de potencia (Consumidores tipo florícola y alimentadores)
El registro en cada punto de medición se efectuará durante un periodo de 7
días continuos en intervalos de medición de 10 minutos.
Los equipos que se usarán para adquirir la información son el MEMOBOX 300,
TOPAS 1000 e ION 3000.
Simultáneamente con el registro semanal se deberá medir la energía entregada
a efectos de conocer la que resulta suministrada en malas condiciones de
calidad.
2.3.3. PROCESAMIENTO
El procesamiento de la información adquirida por los equipos analizadores de
redes eléctricas se la realizará de los programas computacionales CODAM
PLUS, TOPAS 1000/19 y MICROSOFT EXCEL.
De cada registro de mediciones se determinará el número de estas que
incumplan con los límites y rango establecidos.
El límite establecido para voltaje es de ± 8% del valor nominal del punto de
medición, ver Tabla 2-2.
Tabla 2-2: Valores nominales y límites de voltaje.
ALIMENTADOR PRIMARIO
TRANSFORMADOR
SECUNDARIO
TRANSFORMADOR
VOLTAJE NOMINAL 7967 7967 127
+ 8% 8605 8605 137
- 8% 7330 7330 117
Fuente: Regulación No. CONELEC – 004/01
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Para armónicos se tienen dos factores que determinar:
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
34
• La distorsión armónica total (THDV y THDI)
• La distorsión individual (Vi e Ii)
Los límites para la distorsión armónica total de voltaje y corriente se presenta a
continuación (Tabla 2-3)
Tabla 2-3: Límites para la THD.
Tolerancia para V≤40 kV
THDV 8%
THDI 20%
Fuente A: Regulación No. CONELEC - 004/01
Fuente B: Normas Técnicas del Servicio de Distribución Resolución CNEE No. -09-99
Elaborado por: Andrés Bedón
En la Tabla 2-3 se indica un valor máximo permitido para el THDV, pero se lo
puede dividir en tres niveles de seguridad13:
• Un valor de THDV inferior al 5 % se considera normal. Prácticamente no
existe riesgo de mal funcionamiento en los equipos; se lo definirá como
nivel seguro y sería entregar por parte de la distribuidora un suministro
de electricidad de buena calidad respecto a este parámetro.
• Un valor de THDV comprendido entre el 5 y el 8 % indica una distorsión
armónica significativa. Se pueden dar funcionamientos anómalos en los
equipos; se lo definirá como nivel inseguro y sería tener una red eléctrica
con una calidad de energía eléctrica no tan buena, respecto a armónicos
de voltaje.
• Un valor de THDV superior al 8 % revela una distorsión armónica
importante. Los funcionamientos anómalos en los equipos son
probables. Un análisis profundo y un sistema de atenuación se hacen
necesarios; este se definirá como un nivel de riesgo y sería tener una
red eléctrica con mala calidad de energía eléctrica.
13 FIGUEROA Eduard, Seminario: “ARMÓNICOS EN REDES INDUSTRIALES Y DE DISTRIBUCIÓN”, Quito – Ecuador, enero de 2007.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
35
En la Tabla 2-3 se indica un valor máximo permitido para el THDI, pero se lo
puede dividir en tres niveles de seguridad14:
• Un valor de THDI inferior al 10 % se considera normal. Prácticamente no
existe riesgo de funcionamiento anómalo en los equipos; este será un
nivel seguro.
• Un valor de THDI comprendido entre el 10 y el 20 % revela una
distorsión armónica significativa. Existe el riesgo de que aumente la
temperatura, lo que implica el sobredimensionado de los cables y las
fuentes; este será un nivel inseguro.
• Un valor de THDI superior al 20 % revela una distorsión armónica
importante. El funcionamiento anómalo de los equipos es probable. Un
análisis profundo y un sistema de atenuación son necesarios;
tendríamos un nivel de riesgo.
Los límites para los factores individuales (Vi e Ii) están expuestos en el Anexo
B Tabla B-1 y Tabla B-2.
El valor de la THDI puede llegar a ser en muchos casos superficial, esto se
debe a que el valor al que hace referencia esta tasa de distorsión en su fórmula
es la corriente fundamental I1 como se expresa a continuación:
1
2
2
I
I
THD hh
I
∑==
Debido a que en algunos periodos de tiempo la carga es baja esta corriente
fundamental también lo es, entonces los porcentajes de armónicos pueden
llegar a ser muy representativos.
14 FIGUEROA Eduard, Seminario: “ARMÓNICOS EN REDES INDUSTRIALES Y DE DISTRIBUCIÓN”, Quito – Ecuador, enero de 2007.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
36
Una referencia mucho mejor se lograría determinando la distorsión total de la
demanda (TDD), que en lugar de hacer referencia a la corriente fundamental,
tiene como denominador a un valor de corriente significativo del sistema.
L
hh
I I
I
TDD∑
== 2
2
Esta corriente IL se la obtiene determinando la máxima demanda de corriente
para un año; como el analizador de redes estuvo instalado una semana, el
valor de IL será la máxima corriente que se presentó durante los 7 días.
A continuación se establece la relación entre el THDI y TDDI:
1
2
2
I
I
THD hh
I
∑==
Y:
L
hh
I I
I
TDD∑
== 2
2
Tenemos:
1ITHDITDD ILI ×=×
Por lo tanto:
L
II I
ITHDTDD 1×
=
Tomando en cuenta que los límites serán los mismos que se aplicó para la
distorsión armónica total de corriente.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
37
Para el flicker se tiene un límite de 1 y para el factor de potencia es de 0,92, ya
que estos factores son adimensionales.
El transformador o alimentador no cumple con los parámetros en el punto de
medición respectivo, cuando durante un 5% o más del período de medición de
7 días continuos el servicio lo suministra incumpliendo los límites establecidos
anteriormente.
2.3.4. CAUSAS Y POSIBLES SOLUCIONES A PROBLEMAS
Para este punto se tomará a un solo consumidor y un solo alimentador.
Los problemas se resultan del procesamiento de los registros de mediciones y
de simulaciones de los circuitos en el programa computacional SPARD, donde
se encontrarán las caídas máximas de voltaje, pérdidas, corrientes de
cortocircuito, factor de carga, factor de uso y desbalance, factores que sirven
para evaluar una red eléctrica.
Las soluciones se establecerán en base a la gravedad de problemas y a los
beneficios económicos que presenten.
Es así que se planteará un análisis económico para determinar la factibilidad de
realizar los arreglos en la red eléctrica de un consumidor tipo florícola.
2.4. RESUMEN
En este capítulo se han presentado los conceptos de las diferentes
perturbaciones y factores que influyen y determinan la calidad del producto
eléctrico.
Estos conceptos van desde el origen y los efectos perjudiciales que causan a
los conductores, equipos y personas que utilizan la energía eléctrica de la
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
38
misma alimentación, debido a la deformación y variación de la amplitud de las
ondas de voltaje y corriente, hasta las soluciones generales que se emplean en
la actualidad.
Algo muy importante es que cierto tipo de equipos, pueden ser causantes de
dos tipos de disturbios así como también una solución puede ayudar a mitigar a
más de una perturbación; por lo tanto el análisis de las soluciones se la debe
realizar de forma global.
La carga que se maneje dentro de una industria es un factor que determinará el
grado de complejidad de la solución, aunque un procedimiento simple puede
ser la mejor alternativa técnica más favorable, así como también la alternativa
económica más conveniente.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
39
3. EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL
PRODUCTO ELÉCTRICO
3.1. INTRODUCCIÓN
La evaluación de la calidad del producto eléctrico, es determinar el estado del
voltaje, corriente y potencia, según los límites y rangos establecidos en la
Regulación No. CONELEC – 004/01 y la NTSD, para cada uno de los
siguientes parámetros:
• Nivel de voltaje
• Flicker de corta duración
• Armónicos de voltaje
• Armónicos de corriente
• Factor de Potencia
Este capítulo tiene la intención de evaluar a los consumidores especiales tipo
florícola que se alimentan de la subestación Cayambe de EMELNORTE; no
solo porque tienen una influencia económica fuerte para la distribuidora sino
también por la contaminación que pueden causar si sus instalaciones no son
las adecuadas.
EMELNORTE S.A. tiene su área de concesión dentro de las provincias de
Imbabura y Carchi, además de los cantones de Cayambe y Pedro Moncayo, un
sector de la provincia de Esmeraldas y un sector de la provincia de Sucumbíos.
Los 11800 km2 de área de concesión se encuentran divididos en 4 zonas. En la
zona 1 se encuentran los cantones de Cayambe y Pedro Moncayo; en la zona
2 los cantones Otavalo, Cotacachi y Antonio Ante; en la zona 3 el cantón de
Ibarra y un sector de Esmeraldas; y en la zona 4 la provincia del Carchi y un
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
40
sector de Sucumbíos. Con más de 160000 consumidores y aproximadamente
1000 consumidores especiales que se encuentran concentrados en su mayoría
en la Zona 1.
3.2. SUBESTACIÓN CAYAMBE
La subestación de distribución Cayambe se encuentra ubicada en el kilómetro
1 ½ de la panamericana Norte de la ciudad de Cayambe. Esta subestación
opera a un nivel de voltaje en la barra de entrada de 69 kV y a un nivel de
voltaje de salida de 13,8 kV, con un transformador trifásico de 10/12,5 MVA
configuración delta – estrella, y un sistema de barra simple en la entrada y
salida; es decir esta subestación es del tipo MV/MV.
A la barra de 69 kV se acoplan dos líneas de medio voltaje que son Otavalo –
Cayambe y Cayambe – La Esperanza. La primera proviene de la subestación
de distribución Otavalo con una longitud de 26,5 km y calibre de sus
conductores de 266 MCM; la segunda línea va hacia la subestación de
distribución La Esperanza, que se incorporó al sistema en el mes de febrero del
año 2006 en reemplazo de la subestación Tabacundo, que se convirtió en una
subestación de paso. La línea Cayambe – La Esperanza tiene una longitud de
aproximadamente 11,8 km y calibre de sus conductores de 477 MCM (Figura 3-1)
A la barra de salida de 13,8 kV se encuentran acoplados 5 alimentadores
denominados C1, C2, C3, C4 y C5, además de un banco de capacitores de 3,0
MVAR.
El alimentador C1 tiene una longitud de 11,4 km aproximadamente, recorriendo
en su totalidad la zona urbana de la ciudad de Cayambe por lo que este circuito
tiene predominio de consumidores tipo residencial, aproximadamente 3108
consumidores de los cuales 20 son alimentados en MV.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
41
Posee instalados 130 transformadores, entre monofásicos y trifásicos, dando
una capacidad instalada de 4422,5 kVA que resulta en 389 kVA/km,
determinándolo como un alimentador de alta densidad.
Los calibres de conductor utilizados en las fases para este circuito son:
• 4,7 km. de conductor 4 ACSR.
• 2,2 km. de conductor 2 ACSR.
• 3,9 km. de conductor 1/0 ACSR.
El alimentador C2 por su parte tiene una longitud de 180 km.
aproximadamente, recorre la parte sur del cantón Cayambe, con 5294
consumidores de los cuales 107 corresponden a los alimentados en MV.
En este alimentador se encuentran instalados 535 transformadores, entre
monofásicos y trifásicos, dando una capacidad instalada de 17485 kVA que
resulta en 97 kVA/km, determinándolo como un alimentador de baja densidad.
Los calibres de conductor utilizados en las fases para este circuito son:
• 12,3 km. de conductor 4 ACSR.
• 16 km. de conductor 2 ACSR.
• 7 KM. de conductor 1/0 ACSR.
El alimentador C3 tiene una longitud aproximada de 125 km., recorriendo la
parte nororiental del cantón Cayambe, con 2908 consumidores de los cuales
237 son suministrados en MV.
La capacidad instalada en este alimentador es de 16712,5 kVA con un total de
445 transformadores entre monofásicos y trifásicos, que resulta en 133,7
kVA/km, determinándolo como un alimentador de alta densidad.
Los calibres de conductor utilizados en las fases para este circuito son:
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
42
• 19,3 km. de conductor 4 ACSR.
• 94,6 km. de conductor 2 ACSR.
• 8,8 km. de conductor 1/0 ACSR.
El alimentador C4, al igual que el C1, tiene una carga predominante tipo
residencial, con una longitud de 33 km. aproximadamente posee 3079
consumidores de los cuales 23 son alimentados en MV.
El alimentador tiene instalados 125 transformadores, entre monofásicos y
trifásicos, dando una capacidad instalada de 3645 kVA, que resulta en 110
kVA/km que lo determinaría como un alimentador de alta densidad.
Los calibres de conductor empleado en las fases son los siguientes:
• 5,4 km. de conductor 4 ACSR.
• 25,5 km. de conductor 2 ACSR.
• 1,3 km. de conductor 1/0 ACSR.
El alimentador C5 tiene una longitud total de 97 km. con un vano máximo de 17
km. aproximadamente, 1975 consumidores de los cuales 93 se alimentan en
MV.
En este alimentador se encuentran instalados 240 transformadores, entre
monofásicos y trifásicos, dando una capacidad instalada de 7687,50 kVA que
resulta en 80 kVA/km. es decir este es un alimentador de baja densidad.
Los calibres de conductor más utilizados en este alimentador son los
siguientes:
• 90 km. de conductor 2 ACSR.
• 5,7 km. de conductor 1/0 ACSR.
En esta subestación se encuentran instalados los equipos de medición ION
3000 utilizados tanto para mediciones de energía, pérdidas y calidad. Estos
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
43
equipos tienen la facilidad de que se puede observar en tiempo real y en forma
remota, los valores que se encuentran midiendo y también se puede descargar
la información almacenada.
Figura 3-1: Unifilar de la interconexión de la subestación Cayambe con las otras subestaciones de distribución de
EMELNORTE S.A.
Fuente: Departamento de inventarios EMELNORTE S.A.
Los alimentadores 1 y 4, llamadas C1 y C4 respectivamente, son de tipo
residencial con muy pocas industrias florícolas, por su parte los alimentadores
2, 3 y 5, llamados C2, C3 y C5, alimentan la mayor parte de los consumidores
tipo florícola.
3.3. ADQUISICIÓN DE MEDICIONES
Se van a realizar mediciones en los transformadores que pertenecen a los
diferentes consumidores conectados a los alimentadores 2, 3 y 5.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
44
Se debe preparar un cronograma de actividades para instalar los analizadores
de calidad, evitando pérdidas de tiempo y optimizando los recursos de
EMELNORTE S.A.
Un ejemplo de cronograma de actividades semanal para la ubicación de los
analizadores de redes lo podemos observar en la en el Anexo C Tabla C-1.
Utilizaremos los equipos MEMOBOX 300, y TOPAS 1000; con los cuales
realizaremos mediciones en periodos de siete días consecutivos durante 3
semanas para alcanzar el número esperado de tomas.
Además se debe especificar que equipo vamos a utilizar y que tipo de medición
vamos a realizar (consumidor final, transformador de distribución, consumidor
de MV, barra de salida de subestación de distribución) para nuestro caso es
una medida de un consumidor de MV.
También se coloca el sector, la fecha y hora a la cual se espera que el equipo
esté instalado. Otras especificaciones que deben indicarse en el programa son
el código (ID) del poste; código, potencia, tipo (3f, 1f) y el propietario (público o
privado) del transformador; código y nombre del consumidor además del
número de medidor.
Al tener la programación establecida se procede a calibrar los equipos según el
tipo de medición que se va a hacer; esto es colocar los límites respectivos para
cada tipo de perturbación así como también indicar los valores nominales de
voltaje del analizador 127 V F-N y para los transformadores de corriente poner
la corriente de los MEMOBOX a 1500 A.
Una vez calibrados y con el cronograma de ubicación se procede a la
instalación de los equipos, que por una semana (7 días) estarán adquiriendo
todos los valores de los parámetros necesarios para realizar el estudio de
calidad del producto.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
45
Luego de cada semana de medición, se procede a desconectar el analizador y
posteriormente se realizará la descarga de la información.
Para descargar la información, debemos conectar el analizador de calidad al
computador por medio de un cable de comunicación que se conecta en el
puerto serial (COM 1) que cada uno de los equipos debe poseer; una vez
realizada esta conexión, se debe alimentar al analizador desde una fuente y en
el computador se ingresa al programa respectivo y se descargan los archivos
de medición.
3.4. PUNTOS DE MEDICIÓN
La información adquirida por el analizador de calidad de redes TOPAS 1000
será procesada por dos programas computacionales, Microsoft Excel y TOPAS
1000/19, este último utilizado también para la configuración del equipo y la
descarga de la información adquirida por el mismo. En el programa TOPAS
1000/19 se realizará un análisis preliminar gráfico, en donde se ubicarán el o
los periodos en el que pudieron haber ocurrido sucesos que modificaron el
normal funcionamiento de la red eléctrica.
Además este programa hace posible que se pueda exportar la información
adquirida en las mediciones hacia el programa Microsoft Excel.
La información adquirida por el equipo MEMOBOX 300 sólo podrá ser
analizada gráficamente y numéricamente en el programa computacional
EXCEL.
Este análisis comprende los siguientes parámetros:
• Nivel de voltaje
• Armónicos de voltaje
• Armónicos de corriente
• Parpadeo
• Factor de potencia
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
46
El análisis de los parámetros se lo hará en los siguientes sitios:
• QUALITY SERVICES S.A.- C2T169, carga asociada:
o Dos compresores de 26,4 kW que trabajan acompañados de
ventiladores externos y difusores dentro de los cuartos fríos.
o Además iluminación basada en focos de mercurio de 220 voltios
con balasto electrónico y lámparas fluorescentes, en post-
cosecha.
o Bombas de riego, en total 16 de 1 hp cada una.
o Motores ubicados en cada nave para movimiento del techo de las
naves de 1 hp cada uno, en total 70 motores.
o Equipo de control y monitoreo de dichos motores.
o Computadores y periféricos.
Además de todos los equipos anteriormente mencionados, tiene un
banco de capacitores para realizar la compensación de reactivos; consta
de una unidad fija de 9 kVAr y 26 kVAr automáticos a 230 voltios, con
cuatro unidades de 4 kVAr y dos de 5 kVAr.
También se tiene instalado un generador de 300 kVA, 240 kW y factor
de potencia de 0,8 que funciona en casos de suspensión del servicio
eléctrico.
Las bombas trabajan por ciclos de riego y los compresores se encienden
según la necesidad de enfriamiento; es decir trabajan durante todo el día
con mayor aplicación desde las 7:00 hasta las 18:00. Los motores de los
techos trabajan según la temperatura ambiente y la temperatura de cada
nave, lo que da un ciclo más reducido de trabajo.
Este equipamiento mencionado es el causante de requerir potencia
reactiva que reduce el factor de potencia, pero al tener compensación a
base de capacitores lo más seguro es que no se tenga problemas con
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
47
este parámetro; ahora bien los equipos de control y monitoreo pueden
llegar a contaminar la red con armónicos.
La adquisición de la información se la realiza a través del equipo
Memobox 300 instalado en el transformador trifásico de 75 kVA de
capacidad denominado C2T169 y se la procesará con los programas
CODAM PLUS y EXCEL.
• FLORÍCOLA SAN JORGE - C3T15, carga asociada:
o Bombas de riego, dos de 10 hp y una de 5 hp.
o Compresores ubicados en la periferia del edifico de post-cosecha,
7 de 3 hp y 1 de 10 hp, asociados a su respectiva ventilación y
difusores instalados dentro de los cuartos fríos.
o Una picadora de 10 hp.
o Iluminación a base de lámparas fluorescentes para post-cosecha
o Computadores y periféricos en las oficinas.
Las bombas de riego trabajan en periodos determinados durante todo el
día, los compresores en cambio dependen de la temperatura del cuarto
frío, con mayor actividad durante el día.
La picadora tiene un uso menos prolongado, no así la iluminación que
permanece encendida durante todo el día de trabajo, al igual que los
equipos de informática.
Debido a la falta de compensación de reactivos y a que las bombas,
compresores y la picadora son equipos que demandan energía reactiva
el factor de potencia deberá ser bajo para este transformador.
La medición se la realizará con el equipo Memobox 300 instalado desde
el día martes 6 de junio de 2006 hasta el día martes 13 de junio de 2006.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
48
• FLORÌCOLA ROSADEX S.A.- C5T172, carga asociada:
o Cuatro compresores de 5 hp y dos de 12 hp asociados a sus
ventiladores externos y los respectivos difusores instalados en la
parte interna del cuarto frío.
o Iluminación a base de focos de descarga de mercurio y lámparas
fluorescentes para el edificio de post-cosecha y las oficinas.
o Equipos de informática.
Los compresores trabajan de manera continua durante el periodo de
labor con una disminución durante la noche.
Debido a la ausencia de compensación capacitiva y a la utilización de
equipos que demandan energía reactiva, el factor de potencia podría
llegar a incidir en una mala calidad del producto eléctrico.
• FLORÌCOLA ROSADEX S.A. - C5T173 carga asociada:
o Cuatro bombas de 7,5 hp, una de 10 hp, una de 5 hp y una de 3
hp ubicadas a lo largo de toda la plantación para riego.
Además se tienen bombas de fumigación y equipamiento en la cocina
pero que no tienen tanta influencia.
Estas bombas de riego trabajan por turnos durante todo el día, debido a
que es la carga predominante el factor de potencia de este
transformador será bajo.
• FLORÍCOLA GARDAEXPORT S.A. - C5T22, carga asociada:
o Dos compresores de 12 hp asociados a sus respectivos
ventiladores y a sus difusores.
o Dos bombas de 20 hp y una de 25 hp para bombeo
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
49
o Iluminación a base de focos de descarga de mercurio y equipos
de informática.
Al igual que en las otras florícolas, las bombas de riego trabajan por
ciclos durante todo el día y los compresores según la temperatura de los
cuartos fríos con más incidencia durante la jornada de labor.
Poseen compensación fija para dos de sus bombas, pero el resto de los
equipos no tiene compensación. Los compresores y bombas son
equipos trifásicos, no así ventiladores y difusores, por lo que los
resultados del factor de potencia pueden o no estar dentro del límite
establecido.
El equipo instalado fue un MEMOBOX 300 en la semana del 15 al 21
junio del 2006.
• ALIMENTADOR C2, para el periodo del 15 de junio hasta el 21 de junio
de 2006; medición realizada con el equipo ION 3000.
• ALIMENTADOR C3, para el periodo del 6 al 13 de junio de 2006;
medición realizada con el equipo ION 3000.
• ALIMENTADOR C5, mediciones realizadas con el equipo ION 3000 para
los siguientes periodos:
o Del 25 al 31 de octubre de 2006.
o Del 8 al 15 de agosto de 2006.
o Del 15 al 21 de junio de 2006.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
50
3.4.1. NIVEL DE VOLTAJE
3.4.1.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (VOLTAJE)
El análisis del nivel de voltaje se lo va a realizar en base de la medición hecha
para el periodo comprendido desde las 00:00 del día jueves 15 de junio de
2006 hasta las 23:50 del día miércoles 21 de junio de 2006.
En el gráfico de la Figura 3-2 se presenta el número de medicones con su
respectivo porcentaje para las tres fases en tres rangos:
• Primer rango: valores de voltaje menores al límite inferior 117 [V] y su
porcentaje.
• Segundo rango: valores de voltaje aceptables, es decir mayores o
iguales a 117 [V] y menores o iguales a 137 [V], y su porcentaje.
• Tercer rango: valores de voltaje mayores a 137 [V] y su porcentaje.
Figura 3-2: Porcentajes de mediciones de voltaje dentro de tres rangos
NIVEL DE VOLTAJE
0% 0% 0%
84%
91%
84%
16%
9%
16%
0 0 0
851
920
850
157
88
158
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
V1 V2 V3 V1 V2 V3 V1 V2 V3
% mediciones
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000# mediciones
Valores de voltaje que incumplen el límite inferiorVfn < 117 V
Valores de voltaje dentro de los límites aceptables
117 V < Vfn < 137 V
Valores de voltaje que incumplen el límite
superiorVfn > 137 V
Fuente: Medición en C2T169 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
51
Se determina que el porcentaje de valores que incumplen con los límites
establecidos en 2.3.3 para este parámetro en cada fase son mayores al
máximo permitido de 5%, ver Tabla 3-1.
Tabla 3-1: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje en C2T169
Mediciones Fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 157 16% Fase 2 88 9% Fase 3 158 16%
Fuente: Medición realizada en C2T169 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Todos los valores que incumplieron con el límite, son voltajes superiores a 137
voltios, ver Figura 3-2.
3.4.1.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (VOLTAJE)
Según el registro de eventos obtenidos del programa CODAM PLUS, el día
miércoles 7 de junio de 2006 a las 14:30:47 se presenta una interrupción de
voltaje con una duración de 43:30 de tal forma que se desecharon 5
mediciones (14:40, 14:50, 15:00, 15:10, 15:20) (Figura 3-3).
Figura 3-3: Perfil de voltaje para el periodo el día miércoles 7 de junio de 2006, Fases 1, 2 y 3 (C3T19)
Fuente: Medición en C3T19 con equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
52
Además se registró problemas con la conexión del equipo y solo se pudo
adquirir la información hasta las 11:00 del martes 13 de junio de 2006 con lo
que el número de mediciones con las cuales se va a realizar el análisis son
996.
Existen problemas con el nivel de voltaje debido a que en las tres fases se
incumple con el 5% de mediciones fuera del límite (Tabla 3-2).
Tabla 3-2: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje en C3T19.
Mediciones Fuera de la Regulación
Porcentaje de Mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 238 24%
Fase 2 73 7% Fase 3 119 12%
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El problema con el nivel de voltaje se debe a valores de voltaje superiores al
límite de 137,2 voltios, esto se observa con claridad en el gráfico de la Figura 3-3
que presenta el número de medicones con su respectivo porcentaje para las
tres fases y los tres rangos:
• Primer rango: valores de voltaje menores al límite inferior 117 [V] y su
porcentaje.
• Segundo rango: valores de voltaje aceptables, es decir mayores o
iguales a 117 [V] y menores o iguales a 137 [V], y su porcentaje.
• Tercer rango: valores de voltaje mayores a 137 [V] y su porcentaje.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
53
Figura 3-4: Porcentajes de mediciones de voltaje dentro de tres rangos
NIVEL DE VOLTAJE
0% 0% 0%
76%
93%
88%
24%
7%
12%
0 0 0
758
923877
238
73119
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
V1 V2 V3 V1 V2 V3 V1 V2 V3
% mediciones
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000# mediciones
Valores de voltaje dentro de los límites aceptables
117 V < Vfn < 137 V
Valores de voltaje que incumplen el límite inferiorVfn < 117 V
Valores de voltaje que incumplen el límite
superiorVfn > 137 V
Fuente: Medición en C3T19 con equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
3.4.1.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (VOLTAJE)
Se tiene que las tres fases presentan porcentajes de mediciones fuera de los
límites admisibles que exceden el 5% máximo permitido, ver Tabla 3-3 .
Tabla 3-3: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje en C5T172
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 105 13% Fase 2 50 6% Fase 3 77 10%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Estos valores que se encuentran fuera de los límites, son voltajes mayores a
137 [V]; es decir se establece que la mala calidad del voltaje se debe a
sobrevoltajes, ver Figura 3-5.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
54
Figura 3-5: Porcentajes de mediciones de voltaje dentro de tres rangos
NIVEL DE VOLTAJE
0% 0% 0%
87%
94%90%
13%
6%10%
0 0 0
690
745718
105
5077
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
V1 V2 V3 V1 V2 V3 V1 V2 V3
% mediciones
0
100
200
300
400
500
600
700
800# mediciones
Valores de voltaje que incumplen el límite inferiorVfn < 117 V
Valores de voltaje dentro de los límites aceptables
117 V < Vfn < 137 V
Valores de voltaje que incumplen el límite
superiorVfn > 137 V
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
La Figura 3-5 se presenta el número de medicones con su respectivo porcentaje
para las tres fases en tres rangos:
• Primer rango: valores de voltaje menores al límite inferior 117 [V] y su
porcentaje.
• Segundo rango: valores de voltaje aceptables, es decir mayores o
iguales a 117 [V] y menores o iguales a 137 [V], y su porcentaje.
• Tercer rango: valores de voltaje mayores a 137 [V] y su porcentaje.
El tratamiento a estos problemas se lo dará en el Capítulo 4.
3.4.1.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (VOLTAJE)
Según la Tabla 3-4 las tres fases se tienen valores de voltaje fuera de los límites
permitidos y en mayor porcentaje al mínimo establecido, es decir que el voltaje
que el transformador está suministrando en el lado de baja es de baja calidad.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
55
Tabla 3-4: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje en C5T173
Mediciones Fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 392 39% Fase 2 489 49% Fase 3 463 46%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Estos valores que se encuentran fuera de los límites, son voltajes mayores a
137 [V]; es decir se establece que la mala calidad del voltaje se debe a
sobrevoltajes, ver Figura 3-6.
Figura 3-6: Porcentajes de mediciones de voltaje dentro de tres rangos
NIVEL DE VOLTAJE
0%0%0%
46%49%
39%
54%51%
61%
000
392
545519
463489
616
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
V1 V2 V3 V1 V2 V3 V1 V2 V3
% mediciones
0
100
200
300
400
500
600
700
# mediciones
Valores de voltaje que incumplen el límite inferiorVfn < 117 V
Valores de voltaje dentro de los límites aceptables117 V < Vfn < 137 V
Valores de voltaje que incumplen el límite superior
Vfn > 137 V
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
La Figura 3-5 se presenta el número de medicones con su respectivo porcentaje
para las tres fases en tres rangos:
• Primer rango: valores de voltaje menores al límite inferior 117 [V] y su
porcentaje.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
56
• Segundo rango: valores de voltaje aceptables, es decir mayores o
iguales a 117 [V] y menores o iguales a 137 [V], y su porcentaje.
• Tercer rango: valores de voltaje mayores a 137 [V] y su porcentaje.
Las soluciones al problema del nivel de voltaje se las dará en el Capítulo 4.
3.4.1.5. GARDAEXPORT S.A. – C5T22 (VOLTAJE)
En el registro de mediciones se observa una interrupción que ocurrió el día 19
de junio desde las 10 de la mañana hasta las 12 horas y 50 minutos en la
tarde; también dos eventos, falla de 2 fases, ocurridos el día 18 de junio desde
las 0 horas 30 minutos hasta las 8 horas 20 minutos y desde las 10 horas 20
minutos hasta las 11 horas en la mañana.
Según la Tabla 3-5 en las fases 2 y 3 se detectan que el número de mediciones
fuera de los límites se encuentra en el límite del rango, pero esto se debe al
problema que se presentó el 18 de junio.
Tabla 3-5: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje en C5T22.
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 0 0% Fase 2 53 5% Fase 3 53 5%
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Los valores de voltaje que incumplen con el límite establecido, se deben a
voltajes menores a 117 voltios, ver Figura 3-7.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
57
Figura 3-7: Porcentajes de mediciones de voltaje dentro de tres rangos
NIVEL DE VOLTAJE
5%
0%0%0%
100% 95% 95%
5%
0% 000
992 939 939
53530
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
V1 V2 V3 V1 V2 V3 V1 V2 V3
% mediciones
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000# mediciones
Valores de voltaje que incumplen el límite inferiorVfn < 117 V
Valores de voltaje dentro de los límites aceptables
117 V < Vfn < 137 V
Valores de voltaje que incumplen el límite
superiorVfn > 137 V
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
3.4.1.6. ALIMENTADOR C2 SUBESTACIÓN CAYAMBE (VOLTA JE)
Basado en los resultados mostrados a continuación (Tabla 3-6), se procede a
determinar la situación del nivel de voltaje según los valores obtenidos durante
el periodo del 15 de junio hasta el 21 de junio de 2006.
Tabla 3-6: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje para el alimentador C2
FASE A FASE B FASE C # V. Incumple 2 3 2
% Incumple/fase 0,2% 0,3% 0,2%
Voltaje Promedio 7734,50 7709,93 7767,80
Voltaje Mínimo 7303,86 7276,88 7324,86
Voltaje Máximo 8006,45 7985,40 8031,30
V pu Promedio 0,9711
V Mínimo Alim 7276,88
Hora V pu Mínimo 11:10:00
V Máximo Alim 8031,30
Hora V pu Máximo 16:10:00 % Incumple/total 0,2%
Fuente: Medición realizada en C2 con el equipo ION 3000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
58
Se observa claramente que el voltaje en cada fase esta dentro de los rangos
establecidos anteriormente en 2.3.3.
3.4.1.7. ALIMENTADOR C3 SUBESTACIÓN CAYAMBE (VOLTA JE)
Basado en los resultados mostrados a continuación (Tabla 3-7), se procede a
determinar la situación del nivel de voltaje con respecto a los valores obtenidos
durante el periodo de medición desde las 12:20 del 06 de junio de 2006 hasta
las 11:00 del 13 de junio de 2006.
Tabla 3-7: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje para el alimentador C3
Fase A Fase B Fase C # V. Incumple 1 1 0
% Incumple/fase 0,1% 0,1% 0,0%
Voltaje Promedio 7716,86 7693,73 7753,10
Voltaje Mínimo 7306,17 7286,25 7338,69
Voltaje Máximo 7953,78 7941,05 8006,52
V pu Promedio 0,9691
V Mínimo Alim 7286,25
Hora V pu Mínimo 8:30:00
V Máximo Alim 8006,52
Hora V pu Máximo 17:30:00 % Incumple/total 0,1%
Fuente: Medición realizada en C3 con el equipo ION 3000
Elaborado por: Andrés Bedón
Se observa que el voltaje en cada fase esta dentro de los rangos establecidos
anteriormente en 2.3.3.
3.4.1.8. ALIMENTADOR C5 SUBESTACIÓN CAYAMBE (VOLTA JE)
Debido que se cuenta con los equipos de medición fijo ION 3000, podemos
acceder a la información del alimentador en cualquier momento y para
cualquier periodo.
Así se plantea tres periodos de análisis:
• Periodo A desde las 00:00 del 25 de octubre de 2006 hasta las 23:50 del
31 de octubre de 2006.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
59
• Periodo B desde las 13:20 del 08 de agosto de 2006 hasta las 13:20 del
15 de agosto de 200.
• Periodo C desde las 00:00 del 15 de junio de 2006 hasta las 23:50 del
21 de junio de 2006.
Se toma el análisis para tres diferentes periodos debido a que la medición
hecha a cada uno de los transformadores fue en diferentes periodos.
1) PERIODO A (VOLTAJE).
Basado en los resultados mostrados a continuación (Tabla 3-8) se procede a
determinar la situación del nivel de voltaje con respecto a los valores obtenidos
desde 25 al 31 de octubre de 2006.
Tabla 3-8: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje para el alimentador C5, periodo A
Fase A Fase B Fase C # V. Incumple 0 0 0
% Incumple/fase 0,0% 0,0% 0,0%
Voltaje Promedio 7857,99 7823,92 7889,97
Voltaje Mínimo 7513,58 7472,69 7527,89
Voltaje Máximo 8149,25 8090,72 8198,42
V pu Promedio 0,9862
V Mínimo Alim 7472,69
Hora V pu Mínimo 9:50:00
V Máximo Alim 8198,42
Hora V pu Máximo 1:30:00 % Incumple/total 0,0%
Fuente: Medición realizada en C3 con el equipo ION 3000 en octubre de 2006
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se observa claramente que se tiene 0% de mediciones fuera de los límites
establecidos anteriormente en 2.3.3, es decir que se tiene un voltaje con
niveles aceptables.
2) PERIODO B (VOLTAJE).
Basado en los resultados mostrados a continuación (Tabla 3-9) se procede a
realizar el análisis numérico de la información adquirida durante el periodo
comprendido desde el 8 al 15 de agosto de 2006.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
60
Tabla 3-9: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje para el alimentador C5, periodo B
Fase A Fase B Fase C # V. Incumple 11 28 2
% Incumple/fase 1,1% 2,8% 0,2%
Voltaje Promedio 7912,05 7891,52 7938,99
Voltaje Mínimo 7467,35 7459,45 7519,43
Voltaje Máximo 8149,87 8136,84 8195,21
V pu Promedio 0,9933
V Mínimo Alim 7459,45
Hora V pu Mínimo 9:50:00
V Máximo Alim 8195,21
Hora V pu Máximo 1:30:00 % Incumple/total 1,4%
Fuente: Medición realizada en C3 con el equipo ION 3000 en agosto de 2006
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El nivel de voltaje que se tiene en la salida del alimentador 5 para el periodo B
esta dentro de los rangos establecidos anteriormente en 2.3.3.
3) PERIODO C (VOLTAJE).
Basado en los resultados mostrados a continuación (Tabla 3-10), se procede a
determinar la situación del nivel de voltaje con respecto a la información
adquirida durante el periodo comprendido desde el 15 al 21 de junio de 2006.
Tabla 3-10: Resultados del procesamiento de la medición del nivel de voltaje C5, periodo C
Fase A Fase B Fase C # V. Incumple 2 3 2
% Incumple/fase 0,2% 0,3% 0,2%
Voltaje Promedio 7733,98 7707,76 7768,62
Voltaje Mínimo 7303,80 7274,00 7325,17
Voltaje Máximo 8005,11 7983,32 8034,22
V pu Promedio 0,9711
V Mínimo Alim 7274,00
Hora V pu Mínimo 11:10:00
V Máximo Alim 8034,22
Hora V pu Máximo 16:10:00 % Incumple/total 0,2%
Fuente: Medición realizada en C3 con el equipo ION 3000 en junio de 2006
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
61
Al igual que en las otras dos mediciones efectuadas en la salida de este
alimentador, el nivel de voltaje esta dentro de los rangos establecidos
anteriormente en 2.3.3.
3.4.2. ARMÓNICOS DE VOLTAJE
Se procede a evaluar los armónicos de voltaje en los diferentes
transformadores de las florícolas establecidos anteriormente.
3.4.2.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (ARMÓNICOS DE V OLTAJE)
Se procede a determinar el número de valores que incumplen con lo
establecido en 2.3.3 del registro obtenido durante el periodo de medición del 15
al 21 de junio de 2006, ver Tabla 3-11.
Tabla 3-11: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C2T169, límite de THD=8%
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 5 0%
Fase 2 162 16% Fase 3 1 0%
Fuente: Medición realizada en C2T169 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Como se dijo anteriormente la fase dos posee un gran número de mediciones
fuera de los límites, aproximadamente 16% de mediciones en la fase 2
incumplen e influyen directamente en la calidad del producto total del
transformador.
Por lo tanto se puede decir que estos valores de THDV llevan a la red a
colocarse en el nivel de riesgo (evidentemente la fase 2).
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
62
3.4.2.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (ARMÓNICOS DE VOLTAJE)
Se observa que la mayoría de los valores de THDV se encuentran bajo el límite
de 8%, por lo que se podría afirmar que no existe problema de calidad del
voltaje con respecto a este parámetro.
Tabla 3-12: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C3T19, límite de THD=8%
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 1 0%
Fase 2 0 0%
Fase 3 2 0%
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se comprueba efectivamente que este parámetro cumple lo especificado en
2.3.3, ver Tabla 3-12.
Se procede a establecer si los valores de THDV se encuentran en el nivel
denominado como seguro o en el inseguro.
Tabla 3-13: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C3T19, límite de THD=5%
Mediciones en el nivel inseguro
Porcentaje de mediciones en el nivel inseguro
Fase 1 79 8%
Fase 2 40 4%
Fase 3 38 4%
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Para un límite de THDV igual al 5% (Tabla 3-13); se tiene que sólo la fase 1 se
ubica en el nivel inseguro.
3.4.2.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (ARMÓNICOS DE VOLTA JE)
Los resultados en la Tabla 3-14 indican que este parámetro se encuentra en el
nivel denominado como seguro y lo más importante que cumple con los límites
y rango establecido.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
63
Tabla 3-14: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C5T172, límite de THD=5%
Mediciones en el nivel inseguro
Porcentaje de mediciones en el nivel inseguro
Fase 1 0 0%
Fase 2 0 0%
Fase 3 0 0%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
3.4.2.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (ARMÓNICOS DE VOLTA JE)
Se observa claramente que los valores adquiridos, para las tres fases, se
encuentran dentro de los límites establecidos y que además están en el nivel
denominado como seguro, ver (Tabla 3-15).
Tabla 3-15: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C5T173, límite de THD=8%
Mediciones fuera de la regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la regulación
Fase 1 0 0% Fase 2 0 0% Fase 3 0 0%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 3-16: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C5T173, límite de THD=5%
Mediciones en el nivel inseguro
Porcentaje de mediciones en el nivel inseguro
Fase 1 1 0,1% Fase 2 2 0,2% Fase 3 3 0,3%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El total de valores de THDV que pasan el 5% en cada fase son muy pocos por
lo tanto este parámetro se encuentra efectivamente en el nivel seguro no existe
riesgo de mal funcionamiento en los equipos y se espera un normal
funcionamiento de la red.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
64
3.4.2.5. GARDAEXPORT S.A. – C5T22 (ARMÓNICOS DE VO LTAJE)
La medición fue realizada con el equipo MEMOBOX 300 en el transformador de
125 kVA durante el periodo comprendido desde el 15 al 21 de junio del 2006.
Tabla 3-17: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C5T22, límite de THD=8%.
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la regulación
Fase 1 1 0% Fase 2 2 0% Fase 3 1 0%
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Los valores de THDV están dentro de los límites admisibles por lo tanto no es
necesario analizar individualmente a cada armónica (Tabla 3-17).
Se procede a establecer si los valores de THDV se encuentran dentro del nivel
definido como seguro o sus valores están en el límite establecido como
inseguro.
Los resultados de este estudio se presentan a continuación (Tabla 3-18).
Tabla 3-18: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de voltaje en C5T173, límite de THD=8%
Mediciones en el nivel inseguro
Porcentaje de mediciones en el nivel inseguro
Fase 1 62 6%
Fase 2 23 2%
Fase 3 182 18%
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
La tasa de distorsión armónica total se encuentra en el límite inseguro, esto
debe ser causa de análisis para evitar que los valores lleguen a sobrepasar
hacia el nivel denominado como de riesgo incumpliendo con la regulación
llevando a la red a un estado de alarma.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
65
3.4.3. ARMÓNICOS DE CORRIENTE
Se procede a evaluar los armónicos de corriente en para los transformadores
de las florícolas establecidos anteriormente.
3.4.3.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (ARMÓNICOS DE C ORRIENTE)
Los resultados que se presentan a continuación (Tabla 3-19), indican que el
comportamiento del THDI para las tres fases es similar y todas incumplen con
los límites establecidos colocando a la red en el nivel denominado de riesgo.
Tabla 3-19: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de corriente en C2T169, límite de THD=20%
Mediciones fuera de la NTSD
Porcentaje de mediciones fuera de la NTSD
Fase 1 954 96%
Fase 2 968 97% Fase 3 960 96%
Fuente: Medición realizada en C2T169 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Los valores de THDI que corresponden a las corrientes máximas registradas en
el periodo de medición (Tabla 3-20), son porcentajes altos que estarían influyendo
directamente en el comportamiento de la red.
Tabla 3-20: Distorsión armónica total de corriente, para los registros máximos de corriente en cada fase
FASE 1 FASE 2 FASE 3
I max [A] 226 222 222
THDI (%) 107 91 98
Fuente: Medición realizada en C2T169 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
La relación entre los perfiles para valores de corriente y THDI registrados
durante el día lunes 19 de junio de 2006 se muestran a continuación (Figura 3-8).
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
66
Figura 3-8: Corriente eficaz vs. THD I, para valores máximos fase 1, lunes 19/6/2006
Fuente: Medición realizada en C2T169 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca programa Microsoft Excel
Se observa que para el valor máximo de corriente (226 amperios) se tiene una
distorsión total por amónicos de 107%, que es muy elevada.
3.4.3.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (ARMÓNICOS DE CORRIENTE)
El número de valores que superan el límite y el porcentaje que corresponde al
total de mediciones se presenta a continuación (Tabla 3-21).
Tabla 3-21 : Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de corriente en C3T19, límite de THD=20%.
Mediciones fuera de la NTSD
Porcentaje de mediciones fuera de la NTSD
Fase 1 419 42%
Fase 2 534 54% Fase 3 522 52%
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se tiene que la mitad del periodo de medición los valores de THDI superan el
límite establecido y aunque la fase 1 tiene el valor más alto de THDI, es la fase
2 quien posee el mayor número de mediciones.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
67
Tabla 3-22: Distorsión armónica total de corriente, para los registros máximos de corriente en cada fase.
FASE 1 FASE 2 FASE 3
I max [A] 328,60 339,10 365,30
THDI (%) 12,35 28,29 24,41
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Para las fases 2 y 3 se tiene que en el momento de máxima carga el porcentaje
de THDI es superior al límite de 20%, (Tabla 3-22).
El comportamiento de la demanda de corriente frente a la distorsión armónica
total producida por esta corriente se presenta a continuación (Figura 3-9). El eje
vertical presenta dos referencias la izquierda es la referencia de la corriente en
amperios y la derecha es la referencia de la THDI en porcentaje; el eje
horizontal hace referencia al tiempo en este caso para las horas del día jueves
8 de junio de 2006.
Se observa que para corrientes altas corresponde un valor de THDI bajo, y
para corrientes medias y bajas el THDI tiende a subir, es decir que durante el
periodo de trabajo, de 8:00 a 18:00, la distorsión debida a armónicos de
corriente disminuye.
Figura 3-9: Corriente eficaz vs. THD I, para valores máximos fase 1, jueves 8/6/2006
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca programa Microsoft Excel
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
68
Ahora bien la situación según lo establecido en 2.3.3, sería que este parámetro
(Armónicos de Corriente) si estaría afectando el comportamiento natural de las
redes eléctricas.
3.4.3.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (ARMÓNICOS DE CORRI ENTE)
Los resultados expuestos a continuación (Tabla 3-23), indican que la distorsión
debida a armónicos de corriente se encuentra dentro de los límites y rangos
establecidos en 2.3.3.
Tabla 3-23: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de corriente en C5T172, límite de THD=20%.
Mediciones fuera
de la NTSD
Porcentaje de mediciones
fuera de la NTSD
Fase 1 0 0%
Fase 2 0 0%
Fase 3 0 0%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se procede a determinar si los valores de THDI se encuentran en el rango
definido como seguro o en el inseguro en base a los resultados siguientes (Tabla
3-24):
Tabla 3-24: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de corriente en C5T172, límite de THD=10%.
Mediciones fuera
de la NTSD
Porcentaje de mediciones
fuera de la NTSD
Fase 1 203 26%
Fase 2 358 45%
Fase 3 209 26%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Al reducir el límite al 10% estamos determinando el grado de seguridad que
poseen las redes eléctricas, según la contaminación por armónicos de
corriente. Según estos resultados y los criterios indicados en 2.3.3, la red
eléctrica estaría en el nivel inseguro.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
69
Los porcentajes de distorsión armónica total de corriente correspondientes a
los valores máximos de corriente no sobrepasan el límite de 20%, (Tabla 3-25).
Tabla 3-25: Distorsión armónica total de corriente, para los registros máximos de corriente en cada fase.
FASE 1 FASE 2 FASE 3
I max [A] 398 384 405
THDI (%) 9,8 8,9 9,3
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Los perfiles para valores de corriente y THDI son comparados en un mismo
gráfico (Figura 3-10); el eje vertical presenta dos referencias la izquierda es la
referencia de la corriente en amperios y la derecha es la referencia de la
distorsión armónica total de corriente en porcentaje; el eje horizontal hace
referencia al tiempo en este caso para las horas del día miércoles 25 de
octubre de 2006.
Figura 3-10: Corriente eficaz vs. THD I, para valores máximos fase 1, miércoles 25/10/2006
THDI vs I rms max
0
100
200
300
400
0:00:00 4:00:00 8:00:00 12:00:00 16:00:00 20:00:00 0:00:00 hrs
[A]
5%
10%
15%
20%(%)
Irms max L2
THDI max rel h01 L2
13:00 pmIrms L2 = 383[A]THDI L2 = 9%
11:20 pmIrms L2 = 319[A]THDI L2 = 15%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca programa Microsoft Excel
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
70
Debido a que se tiene una carga considerable durante todo el periodo de
medición y fuentes generadoras de armónicos son pequeñas, se observa un
comportamiento de la distorsión armónica total de corriente dentro de una
franja que va del 6% al 15%.
Las recomendaciones se las integrará en el capítulo siguiente.
3.4.3.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (ARMÓNICOS DE CORRI ENTE)
Los resultados expuestos a continuación (Tabla 3-26), indican que la distorsión
debida a armónicos de corriente se encuentra dentro de los rangos
establecidos en 2.3.3.
Tabla 3-26: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de corriente en C5T173, límite de THD=20%.
Mediciones fuera
de la NTSD
Porcentaje de mediciones
fuera de la NTSD
Fase 1 13 1%
Fase 2 34 3%
Fase 3 10 1%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se procede a determinar si los valores de THDI se encuentran en el rango
definido como seguro o en el inseguro en base a los siguientes resultados (Tabla
3-27).
Tabla 3-27: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de corriente en C5T173, límite de THD=10%.
Mediciones fuera
de la NTSD
Porcentaje de mediciones
fuera de la NTSD
Fase 1 143 14%
Fase 2 92 9%
Fase 3 59 6%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
71
Las tres fases tienen gran cantidad de valores de THDI que superan el límite
del 10% y que la totalidad de mediciones, en cada fase, supera el 5%
admisible, esto quiere decir que la red eléctrica se encuentra en el nivel de
inseguridad por contaminación debido a armónicos de corriente.
Los porcentajes de distorsión armónica de corriente que corresponde a las
corrientes máximas registradas durante el periodo de medición para cada fase
no presentan mayor problema (Tabla 3-28).
Tabla 3-28: Distorsión armónica total de corriente, para los registros máximos de corriente en cada fase.
FASE 1 FASE 2 FASE 3
I max [A] 205 239 405
THDI (%) 3,4 4 6,7
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Debido a que la carga generadora de armónicos no es muy grande se nota un
comportamiento periódico tanto de la carga como de la distorsión (Figura 3-11).
Figura 3-11: Corriente eficaz vs. THD I, para valores máximos fase 1, miércoles 9/8/2006
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca programa TOPAS 1000/19
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
72
Al igual que en el transformador de 100 kVA C5T172 las recomendaciones se
las planteará en el Capítulo 4.
3.4.3.5. GARDAEXPORT S.A. - C5T22 (ARMÓNICOS DE CO RRIENTE)
El número de mediciones que incumplen el límite establecido en 2.3.3 y que
porcentaje representan del total de mediciones se presentan a continuación,
(Tabla 3-29).
Tabla 3-29: Resultados del procesamiento de la medición de armónicos de corriente en C5T22, límite de THD=20%
Mediciones fuera
de la NTSD
Porcentaje de mediciones
fuera de la NTSD
Fase 1 720 73%
Fase 2 775 78%
Fase 3 834 84%
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca programa
Los porcentajes colocan a esta red eléctrica fuera de los rangos establecidos y
teniendo una red en el nivel de riesgo.
Los porcentajes de distorsión total armónica de corriente que corresponde a la
máxima carga registrada durante el periodo de medición para cada fase
incumplen el límite establecido (Tabla 3-30).
Tabla 3-30: Distorsión armónica total de corriente, para los registros máximos de corriente en cada fase.
FASE 1 FASE 2 FASE 3
I max [A] 228 228 228
THDI (%) 59 205 59
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca programa
Al realizar la comparación de los perfiles para los valores de la corriente eficaz
máxima en amperios contra la distorsión armónica de corriente total en
porcentaje, para datos pertenecientes al registro de día jueves 15 de junio de
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
73
2006 (Figura 3-12), se observa que en el periodo de trabajo de 7 de la mañana a 6
de la tarde, es decir a carga máxima, la distorsión tiende a disminuir, sin
embargo con porcentajes que incumplen el límite establecido.
Figura 3-12: Corriente eficaz vs. THD I, para valores máximos fase1, jueves 15/6/2006
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca programa CODAM PLUS
3.4.4. FLICKER DE CORTA DURACIÓN (PST)
Como se expresó en el 2.2.2, este fenómeno se produce por la variación del
valor eficaz o amplitud del voltaje en un rango menor al 10% del valor nominal.
3.4.4.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (PST)
Los resultados presentados a continuación (Tabla 3-31), indican un total de 100
mediciones que incumplen el límite de 1 en la fase 2, estas equivalen al 10%
del total de las mediciones.
Tabla 3-31: Resultados del procesamiento de la medición del Pst en C2T169.
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 48 5%
Fase 2 100 10%
Fase 3 47 5%
Fuente: Medición realizada en C2T169 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
74
Una de las causas que originan este problema en esta florícola es el uso de
una acometida de la fase 2 para la iluminación y otros equipos de potencia
considerable.
3.4.4.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (PST)
A continuación se presentan los resultados, indicando el número de valores por
fase que superan el límite establecido además de su correspondiente
porcentaje, (Tabla 3-32):
Tabla 3-32: Resultados del procesamiento de la medición del Pst en C3T19.
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 6 1%
Fase 2 5 1%
Fase 3 4 0%
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Según lo establecido en 2.3.3 para este parámetro, no existe problema de
parpadeo en la iluminación en esta florícola.
3.4.4.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (PST)
Los resultados presentados a continuación (Tabla 3-33), indican el número de
valores por fase y totales que superan el límite establecido además de su
correspondiente porcentaje.
Tabla 3-33: Resultados del procesamiento de la medición del Pst en C5T172.
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 22 3%
Fase 2 20 3%
Fase 3 11 1%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
75
Según lo establecido en 2.3.3 para este parámetro, no existe problema de
parpadeo en la iluminación de esta florícola.
3.4.4.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (PST)
Los resultados presentados a continuación (Tabla 3-34), indican el número de
valores por fase y totales que superan el límite establecido y su
correspondiente porcentaje.
Tabla 3-34: Resultados del procesamiento de la medición del Pst en C5T173.
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 10 1%
Fase 2 9 1%
Fase 3 11 1%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Según lo establecido en 2.3.3 para este parámetro, no existe problema de
parpadeo en la iluminación de esta florícola.
3.4.4.5. GARDAEXPORT S.A. - C5T22 (PST)
A continuación se muestran los resultados del procesamiento de la información
adquirida por el equipo (Tabla 3-35).
Tabla 3-35: Resultados del procesamiento de la medición del Pst en C5T22.
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 5 1%
Fase 2 7 1%
Fase 3 7 1%
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Según lo establecido en 2.3.3 para este parámetro, no existe problema de
parpadeo en la iluminación de esta florícola.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
76
3.4.5. FACTOR DE POTENCIA (PF)
Un aspecto muy importante es que los equipos calculan el factor de potencia
con la siguiente formula:
Q
Q
S
PPF ×=
Esta ecuación define al factor de potencia PF como la relación entre la potencia
activa P y la potencia aparente S.
3.4.5.1. QUALITY SERVICES – C2T169 (PF)
La Tabla 3-36 indica el número de valores por fase y totales que superan el límite
establecido y su correspondiente porcentaje.
Tabla 3-36: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C2T169
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 5 1%
Fase 2 1 0%
Fase 3 0 0% Total 0 0%
Fuente: Medición realizada en C2T169 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El factor de potencia para este transformador es bueno, es decir sus valores se
encuentran dentro de los límites aceptados como de buena calidad.
3.4.5.2. FLORÍCOLA SAN JORGE – C3T19 (PF)
La Tabla 3-37 indica el número de valores por fase y totales que superan el límite
establecido y su correspondiente porcentaje de tolerancia.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
77
Tabla 3-37: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C3T19
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 955 96%
Fase 2 978 98%
Fase 3 996 100% Total 996 100%
Fuente: Medición realizada en C3T19 con el equipo MEMOBOX 300 Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El 100% de los valores de factor de potencia incumplen con el límite, por lo
tanto este parámetro afecta la calidad del producto de la red eléctrica.
3.4.5.3. ROSADEX S.A. – C5T172 (PF)
El 100% de los valores de factor de potencia del transformador están fuera de
los límites, ver Tabla 3-38.
Tabla 3-38: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C5T172
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 795 100%
Fase 2 302 38%
Fase 3 635 80% Total 795 100%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Este problema se debe a que no se posee una compensación reactiva, y los
compresores y bombas utilizados por la industria tienen requerimientos altos de
energía reactiva.
Se tiene además, que el problema de bajo factor de potencia se encuentra
latente en las 3 fases, ya que todas poseen porcentajes de mediciones, fuera
del rango establecido (0,92), que exceden el 5% máximo admisible.
Las soluciones se establecerán en el Capítulo 4.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
78
3.4.5.4. ROSADEX S.A. – C5T173 (PF)
Se procede a determinar la cantidad de mediciones que incumplen con lo
establecido en 2.3.3, ver Tabla 3-39.
Tabla 3-39: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C5T173
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 1003 100%
Fase 2 968 96%
Fase 3 970 96% Total 1008 100%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Los resultados son alarmantes, todas las mediciones, es decir 1008 se
encuentran fuera del límite establecido, lo que hace pensar que es necesaria
realizar los arreglos correspondientes para este transformador, que se
presentarán en el Capítulo 4.
3.4.5.5. GARDAEXPORT S.A. – C5T22 (PF)
Los resultados del procesamiento de la medición realizada en C5T22, se
presenta en la siguiente tabla:
Tabla 3-40: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C5T22
Mediciones fuera de la Regulación
Porcentaje de mediciones fuera de la Regulación
Fase 1 99 10%
Fase 2 712 72%
Fase 3 58 6% Total 415 42%
Fuente: Medición realizada en C5T22 con el equipo MEMOBOX300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Debido a una falla existente en un contactor del banco de capacitores, la fase 2
registra 712 mediciones fuera de rango, por lo tanto está afectando a la calidad
del producto eléctrico.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
79
3.4.5.6. ALIMENTADOR C2 SUBESTACIÓN CAYAMBE (PF)
Basado en la Tabla 3-41 mostrada a continuación, se procede a determinar si se
cumple con lo establecido en 2.3.3 del registro obtenido durante el periodo del
15 de junio hasta el 21 de junio de 2006.
Tabla 3-41: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C2
CAYAMBE C2 # PF Incumple 151
PF Promedio 0,93
PF Mínimo 0,86
PF Máximo 0,97
Hora PF Mínimo 1:50
Hora PF Máximo 5:50 % Incumple 15%
Fuente: Medición realizada en C2 con el equipo ION 3000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se observa claramente que los valores registrados de factor de potencia
incumplen con lo establecido en 2.3.3.
3.4.5.7. ALIMENTADOR NÚMERO 3 SUBESTACIÓN CAYAMBE (PF)
Basado en la Tabla 3-42 mostrada a continuación, se procede a determinar si se
cumple con lo establecido en 2.3.3 del registro obtenido durante el periodo de
medición desde las 12:20 del 06 de junio de 2006 hasta las 11:00 del 13 de
junio de 2006.
Tabla 3-42: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C3
CAYAMBE C3 # PF Incumple 999
PF Promedio 0,86
PF Mínimo 0,81
PF Máximo 1,00
Hora PF Mínimo 2:10
Hora PF Máximo D/H % Incumple 99%
Fuente: Medición realizada en C2 con el equipo ION 3000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
80
El factor de potencia presenta una elevada cantidad de mediciones fuera de los
límites lo que recae en un porcentaje total de mediciones, aproximadamente el
99%, que superan el rango establecido en 2.3.3.
3.4.5.8. ALIMENTADOR C5 SUBESTACIÓN CAYAMBE (PF)
Se plantea tres periodos de análisis:
• Periodo A desde las 00:00 del 25 de octubre de 2006 hasta las 23:50 del
31 de octubre de 2006,
• Periodo B desde las 13:20 del 08 de agosto de 2006 hasta las 13:20 del
15 de agosto de 200, y
• Periodo C desde las 00:00 del 15 de junio de 2006 hasta las 23:50 del
21 de junio de 2006.
Se toma el análisis para tres diferentes periodos debido a que la medición
hecha a cada uno de los transformadores fue en diferentes periodos.
1) PERIODO A (PF)
Basado en la Tabla 3-43, se procede a determinar si se cumple con lo establecido
en 2.3.3 del registro obtenido desde 25 al 31 de octubre de 2006.
Tabla 3-43: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C5, periodo A
CAYAMBE C5 # PF Incumple 992
PF Promedio 0,86
PF Mínimo 0,79
PF Máximo 0,93
Hora PF Mínimo 1:40
Hora PF Máximo 19:30 % Incumple 98%
Fuente: Medición realizada en C3 con el equipo ION 3000 en octubre de 2006
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se observa claramente que el 98% de los valores registrados de factor de
potencia, incumplen con el límite de 0,92.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
81
2) PERIODO B (PF)
Basado en la Tabla 3-44 se procede a determinar si se cumple con lo establecido
en 2.3.3 del registro obtenido durante el periodo comprendido desde el 8 al 15
de agosto de 2006.
Tabla 3-44: Resultados del procesamiento de la medición del PF en C5, periodo B
CAYAMBE C5 # PF Incumple 1008
PF Promedio 0,85
PF Mínimo 0,78
PF Máximo 0,91
Hora PF Mínimo 1:40
Hora PF Máximo 19:30 % Incumple 100%
Fuente: Medición realizada en C3 con el equipo ION 3000 en agosto de 2006
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El factor de potencia que se tiene en la salida del alimentador 5 para el periodo
B posee todos los valores que incumplen con lo establecido en 2.3.3.
3) PERIODO C (PF)
Basado en la Tabla 3-45 se procede a determinar si se cumple con lo establecido
en 2.3.3 del registro obtenido durante el periodo comprendido desde el 15 al 21
de junio de 2006.
Tabla 3-45: Resultados factor de potencia para el alimentador C5, periodo C
CAYAMBE C5 # PF Incumple 943
PF Promedio 0,87
PF Mínimo 0,81
PF Máximo 0,94
Hora PF Mínimo 1:50
Hora PF Máximo 5:50 % Incumple 93,9%
Fuente: Medición realizada en C3 con el equipo ION 3000 en junio de 2006
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Al igual que en las otras dos mediciones efectuadas en la salida de este
alimentador, el factor de potencia está fuera de los rangos establecidos en
2.3.3.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
82
3.5. RESUMEN
En este capítulo se ha dado las pautas a seguir para evaluar la calidad del
producto eléctrico en lo referente a nivel de voltaje, flicker, armónicos y factor
de potencia.
Para consumidores del tipo florícola se dividen en tres clases de
contaminadores según lo moderno de sus redes eléctricas:
• Consumidor con procesos automáticos (incluye banco de capacitores)
• Consumidor sin procesos automáticos con compensación capacitiva
• Consumidor sin procesos automáticos sin compensación capacitiva
Cada uno de ellos tiene sus puntos fuertes y débiles, por ejemplo un
consumidor con procesos automáticos va a tener problemas en lo referente a la
contaminación producida por armónicos pero su factor de potencia estará bien
en todo el periodo de medición con un aspecto que influye relevantemente en
las pérdidas, no ocasiona sobre compensación.
Para una florícola sin automatización, es mucho mejor económicamente
instalar un banco de condensadores fijos o por lo menos semiautomáticos, este
es el caso de GARDAEXPORT, y aunque denota una gran falla en el factor de
potencia para la fase 2, esta pudo haber sido ocasionada por alguna falla en
alguno de los elementos acoplados a este.
Un consumidor sin automatización y sin compensación no tendrá problemas en
lo referente a armónicos pero sin dudad alguna el factor de potencia será
deficiente en casi todo el periodo.
Según lo establecido en la Regulación No. CONELEC – 004/01 el único
parámetro que se debe cumplir es el Factor de Potencia, así que el consumidor
estaría en la obligación de mejorar este parámetro instalando una
compensación de reactivos.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
83
A continuación se presenta la Tabla 3-46 con el resumen del análisis de calidad de
producto, efectuada para los transformadores de los consumidores tipo florícola
y los alimentadores que suministran la energía eléctrica a cada uno de estos.
Tabla 3-46: Resumen análisis de calidad del producto
Nivel de voltaje THDV THVI Flicker PF
Quality Services I I NR I NR I C
Florícola San Jorge I C NI I NR C I
ROSADEX S.A. T172 I C NS I NI C I
ROSADEX S.A. T173 I C NS I NI C I
GARDAEXPORT C C NI I NR C I
Alimentador C2 C - - - I
Alimentador C3 C - - - I
Alimentador C5 C - - - I
(C) Cumple con Regulación o Norma (I) Incumple con Regulación o Norma
(NS) Nivel Seguro de Armónicos (NI) Nivel Inseguro de Armónicos (NR) Nivel de Riesgo de Armónicos
Fuente: Mediciones realizadas con los equipos MEMOBOX300, TOPAS 1000 e ION 3000.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
84
4. ANÁLISIS TÉCNICO
4.1. INTRODUCCIÓN
En este capítulo se planteará las posibles recomendaciones, desde el punto de
vista técnico, para mejorar los parámetros que se detectaron deficientes en el
capítulo anterior para las redes eléctricas de los transformadores denominados
C5T172 y C5T173 de la florícola ROSADEX S.A. y del alimentador C5 de la
subestación Cayambe.
Para determinar soluciones en redes de distribución interna de esta florícola, se
deben tener muy claros los siguientes términos:
• Diagrama unifilar de los diferentes circuitos
• Distribución de la carga eléctrica para cada circuito
• Tiempos que operan los diferentes equipamientos
• Procesos de producción
Un diseño mal elaborado de una red eléctrica, coopera para recabar en una
mala calidad de los parámetros que determinan la calidad producto eléctrico.
Además de este problema notable, se tienen otros que a continuación se
enlista:
• Mala utilización de la energía eléctrica, que produce excesiva demanda
exclusivamente en las horas pico.
• Distribución no adecuada de la carga dentro de la florícola, produce
caídas de voltaje en los extremos de las redes.
• Subdimensionamiento del calibre del conductor, produce pérdidas por
efecto joule y caídas de voltaje considerables.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
85
• Equipos que requieren de energía reactiva para su funcionamiento, sin
una adecuada compensación produce un bajo factor de potencia.
• Incremento en la utilización de equipos no lineales y basados en la
electrónica de potencia, aumenta la contaminación del voltaje por
requerimientos de corrientes armónicas.
Para los transformadores C5T172 y C5T173 se realizará conjuntamente el
estudio para mejorar flicker de corta duración y nivel de voltaje; e igualmente
para mejorar el factor de potencia, se analizará la compensación por bancos de
capacitores y la distorsión armónica.
Se efectuará los siguientes cálculos para este estudio:
• Determinación de los valores de voltaje en el primario de los
transformadores al variar la posición actual del tap.
• Determinación de las caídas de voltajes para los circuitos iniciales y
finales.
• Determinación de las pérdidas para los circuitos iniciales y finales.
Además se propone analizar al alimentador C5 de la subestación Cayambe,
según parámetros eléctricos como:
• Cargabilidad
• Porcentaje de utilización del alimentador
• Balance de fases
• Pérdidas
• Caídas de voltaje
4.2. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE 100 kVA (C5T172)
En resumen, este transformador presenta problemas serios en lo referente a
nivel de voltaje y factor de potencia incumpliendo con la regulación; en lo
referente a armónicos de voltaje y flicker cumple con la regulación; y en lo
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
86
referente a armónicos de corriente satisface la norma pero se encuentra en el
nivel definido como inseguro.
4.2.1. NIVEL DE VOLTAJE Y FLICKER
El flicker de corta duración o Pst es un problema que se suscita cuando la
amplitud de la onda de voltaje decrece, es decir pérdida o caída de voltaje. Por
lo tanto al mejorar el nivel de voltaje para la red eléctrica se estará ayudando a
eliminar el fenómeno del parpadeo.
El problema de tener sobre voltaje en una instalación de este tipo, puede
corresponder a un erróneo uso de capacitores, reguladores y/o el tap del
transformador; como en las instalaciones eléctricas de la florícola no existe
compensación con banco de capacitores, ni se tienen instalados reguladores
de voltaje, el inconveniente recae en la mala utilización del tap del
transformador.
Figura 4-1: Perfil de voltaje en el secundario para el periodo del 8 al 15 de octubre de 2006
Perfil de voltaje
110
115
120
125
130
135
140
1 40 79 118
157
196
235
274
313
352
391
430
469
508
547
586
625
664
703
742
781
# medición
[V]
V L1V L2V L3Serie4
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
87
El tap actualmente se encuentra en la ubicación número 5, para este
transformador y se tendría una relación de transformación de 7240:127 voltios
es decir 5721 =nn .
La condición actual del perfil de voltaje para este transformador se presenta en
la Figura 4-1; en la cual se puede observar que la mayoría de los valores de voltaje
medidos son superiores a 127 (V), que es el valor nominal de entrega del
secundario del transformador.
Figura 4-2: Estadística actual de los valores de voltaje.
NIVEL DE VOLTAJE
87%
94%90%
13%
6%10%
690
745718
105
5077
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
V1 V2 V3 V1 V2 V3
% mediciones
0
100
200
300
400
500
600
700
800# mediciones
Valores de voltaje dentro de los límites aceptables117 V < Vfn < 137 V
Valores de voltaje que incumplen el límite superior
Vfn > 137 V
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Debemos obtener los valores de voltaje que este transformador recibe de la red
de la distribuidora, es decir el valor del voltaje en el primario del transformador.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
88
4.2.1.1. CÁLCULO DEL NIVEL DE VOLTAJE EN EL PRIMAR IO DEL
TRANSFORMADOR
Para determinar el nivel de voltaje en el primario del transformador se utilizará
la relación de expresada en la siguiente fórmula:
2
1
n
nVV SmedidoP ×=
De esta manera se obtiene los resultados que se indican en la Tabla 4-1:
Tabla 4-1: Resultados del nivel de voltaje del primario del transformador C5T172
Mediciones fuera
de la Regulación
Porcentaje de mediciones
fuera de la Regulación
Fase 1 0 0%
Fase 2 0 0%
Fase 3 0 0%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El nivel de voltaje que la empresa distribuidora entrega en los bornes de alta
tensión del transformador de la florícola se encuentra dentro de los límites
establecidos.
Determinado que el nivel de voltaje del primario del transformador está dentro
de los valores permitidos, la solución para disminuir el valor del voltaje en la
salida de este transformador, es decir el voltaje en los bornes del secundario,
será la manipulación del tap de dicho transformador moviéndolo, de la posición
actual que es la 5 a la posición 4, en donde se tendrá una relación de
transformación de 7430,5:127 voltios es decir que 5,5821 =nn , y así se obtiene
un nuevo perfil de voltaje indicado en la Figura 4-3.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
89
Figura 4-3: Perfil de voltaje en el secundario con el tap ubicado en la posición 4
Perfil de voltaje con el tap en la posición 4
110
120
130
140
1 74 147 220 293 366 439 512 585 658 731
# medición
Voltios
Voltaje fase 1Voltaje fase 2Voltaje fase 3V nominal
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El perfil queda completamente dentro de los niveles establecidos, cumpliendo
con lo establecido en 2.3.3, por lo tanto se afirma que el problema con los
valores de voltajes es de la red interna de la florícola.
La situación actual es que los compresores alimentados por este transformador
no están recibiendo el voltaje adecuado (fase-fase), por tal motivo el personal
de mantenimiento de la florícola subió el tap a la posición 5.
Rosadex S.A. en sus inicios no tenía una gran infraestructura como la de hoy
día, así las redes fueron calculadas para una menor corriente de carga,
obviamente la capacidad en kVAs en transformadores si aumentó, pero el
centro de transformación quedó muy alejado de las cargas finales.
Límite superior = 137 [V]
Límite inferior = 117 [V]
127
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
90
4.2.1.2. CÁLCULO DE PÉRDIDAS INICIALES DEL CIRCUIT O DE C5T17215
Para este cálculo utilizaremos el programa computacional SPARD, basado en
el diagrama unifilar inicial para el circuito alimentado por el transformador
C5T172 expuesto en el ANEXO K plano 2.
Los datos que debemos ingresar al programa son los siguientes:
• Capacidad instalada (Cap.Inst= 100 kVA)
• El factor de potencia promedio (Fpp= 0,84)
• La demanda máxima de potencia activa (Dpmax= 66,4 kW)
• La demanda de potencia reactiva justo en el tiempo cuando ocurrió la
demanda máxima de potencia reactiva (Dq=34,1 kVAr)
• El factor de potencia para demanda máxima (Fpdmax= 0,889)
• Demanda promedio de potencia activa (Dpprom= 39,4 kW)
• Factor de carga
=== 59,0
4,66
4,39
maxp
ppromc D
DF
• Factor de demanda
=
×=
×= 746,0
889,0100
4,66
. maxpd
pprod FInstCap
DF
El Fpp, Dpmax, Dq, Fpdmax, Dpprom fueron obtenidos por el analizador de redes
Memobox 300 para valores medios.
Se considera una red eléctrica con sus fases aproximadamente balanceadas y
el tap del transformador se lo ubicará en la posición 4.
A continuación se presentan los resultados del flujo para este circuito (Tabla 4-2,
Tabla 4-3, Tabla 4-4):
15 Los resultados se obtuvieron de la simulación realizada en el programa SPARD.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
91
Tabla 4-2: Parámetros ingresados en el programa.
Factor de Potencia Factor de carga Factor de pérdidas Factor de demanda
0,84 0,59 0,40 0,72
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-3: Información general por fase.
Fase Carga potencia
activa (kW)
Carga potencia
reactiva (kVAr.)
Caída de voltaje
Máxima
Regulación
Máxima
Corriente en el
transformador (A)
A 22,75 10,35 9,42 % 10,40 % 212,3 B 22,44 10,38 8,00 % 8,70 % 209,08 C 22,58 10,44 8,83 % 9,69 % 210,85
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-4: Pérdidas totales del circuito.
Energía
(kWh)
Potencia activa
(kW)
Potencia activa
(%)
Potencia reactiva
(kVAr)
Potencia reactiva
(%)
1466 5,14 7,05 5,12 14,10
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
4.2.1.3. CÁLCULO DE LA CAÍDA DE VOLTAJE
Como se observa los resultados de la Tabla 4-3, las máximas caídas de voltaje se
encuentran fuera del porcentaje admisible que es de 3%.16
Se plantean 2 posibles soluciones:
• Aumento del calibre del conductor
• Reubicación del transformador
Según los estudios realizados el aumento del calibre del conductor no
soluciona la caída de voltajes en el final del circuito.
16 Normas para construcción de líneas y redes de distribución – EMELNORTE S.A.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
92
A continuación se detalla la segunda alternativa para reducir la caída de voltaje
en la red, la reubicación del transformador C5T172 lo más cerca posible del
centro de carga.
Para realizar esto se necesita la distribución de la carga que se muestra a
continuación en la Tabla 4-5:
Tabla 4-5: Distribución de carga del circuito alimentado por el transformador C5T172.
POSTE CARGA (kVA) PORCENTAJE DE CARGA
C5P1617 3,45 4%
C5P1619 7,11 9%
P5 28,4 36%
P6 39,73 50%
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
La mayor concentración de carga se encuentra ubicada en el poste P6 con el
50% del total de la carga, pero debido a la topología de la red de este circuito,
se opta por ubicar el transformador en P5 en donde se encuentra el 36% de la
carga total a 45,64 metros de P6.
El diagrama unifilar y la distribución de la carga se exponen en el ANEXO K
plano 3.
La Tabla 4-6 indica el cálculo de caída de voltaje, al reubicar el transformador
C5T172 hacia el poste P5.
Tabla 4-6: Caídas de voltaje para el circuito alimentado por el transformador C5T172, reubicado en P5.
Caída de voltaje máxima
Fase 1 1,57%
Fase 2 1,37%
Fase 3 1,46%
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
93
La reubicación del transformador hacia P5 ayuda a disminuir la caída de voltaje
en P6 de 5,59% a 2,25% por lo tanto el voltaje que llegaría a este punto de la
red estaría dentro de los niveles requeridos por la carga.
El resumen del presupuesto se presenta a continuación en la Tabla 4-7.
Tabla 4-7: Resumen del presupuesto
POSTES CONDUCTORES TRANSFORMADORES ALUMBRADO TOTALES MATERIALES: $280,15 $163,79 $29,95 $0,00 $473,89
MANO DE OBRA Y TRANSPORTE: $349,95 $36,17 $395,88 $11,16 $793,16
COSTOS INDIRESTOS: $126,02 $39,99 $85,17 $2,23 $253,41 $756,12 $239,95 $511,00 $13,39
ESTUDIOS: $126,70 SUBTOTAL DEL PRESUPUESTO $1.520,46
I.V.A $182,45
TOTAL DEL PRESUPUESTO $1.829,62
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Más información ver los anexos (Tabla E-1, Tabla E-2, Tabla E-3, Tabla E-4, Tabla E-5, Tabla E-6,
Tabla E-7, Tabla E-8)
4.2.2. FACTOR DE POTENCIA Y ARMÓNICOS
Debido a que la energía reactiva provoca sobrecarga en las líneas
transformadoras y generadoras, sin producir trabajo útil, es necesario
neutralizarla o compensarla.
La Figura 4-4 muestra la curva Q que representa los requerimientos actuales de
Potencia Reactiva, estos oscilan de 15 kVAr a 35 kVAr.
Los capacitores generan energía reactiva en sentido inverso a la consumida en
la instalación.
La aplicación de estos neutraliza el efecto de las pérdidas por campos
magnéticos.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
94
Figura 4-4: Potencia Reactiva requerida
Potencia Reactiva para valores medios
10
15
20
25
30
35
401 37 73 109
145
181
217
253
289
325
361
397
433
469
505
541
577
613
649
685
721
757
793
# medición
kVAr
Curva Q
35 kVAr
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Al instalar capacitores, se reduce el consumo total de energía (activa +
reactiva), de lo cual se obtienen varias ventajas.
Uno de los beneficios que se obtiene es la reducción de los recargos que
EMELNORTE S.A. aplica al consumo de energía reactiva con objeto de
incentivar su corrección.
La instalación de capacitores permite reducir la energía reactiva transportada
disminuyendo las caídas de voltaje en la línea, incide en la sección de los
conductores tomando en cuenta que se podría mantener el calibre actual y
permite reducir las pérdidas por efecto joule que se producen en los
conductores y transformadores.
Cuando se menciona la reducción de las pérdidas se está hablando de
disminuir la intensidad de corriente, este efecto también permite aumentar la
potencia disponible en la instalación sin necesidad de ampliar los equipos como
cables, aparatos y transformadores.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
95
4.2.2.1. CÁLCULO DE LA POTENCIA REACTIVA
La necesidad de una compensación reactiva es imperiosa debido a que el
factor de potencia promedio para este transformador es de 0,84 y el límite,
establecido en 2.3.3, es de 0,92.
Para este cálculo se necesita conocer tres aspectos:
• La potencia activa instalada en kilovatios (Tabla E-9)
• El factor de potencia inicial.
• El factor de potencia deseado.
Dos de los tres aspectos son conocidos; el factor de potencia inicial será 0,84 y
el factor de potencia objetivo o deseado será 0,9517.
La Tabla D-1, nos muestra los coeficientes c que se obtienen para cada relación
entre el factor de potencia inicial y el deseado.
La potencia reactiva requerida quedaría de la siguiente forma:
kVAR 20317,065 =×=×=kWQ
cPQ
El requerimiento de potencia reactiva es de 20 kVAr; según lo especificado en
2.2.4.2, si la necesidad de potencia reactiva sobrepasa el 15% de la potencia
nominal del transformador se debería instalar compensación automática.
Tenemos que:
10010100
10203
3
×××=
n
c
S
Q
17 SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual teórico práctico”, Capítulo E.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
96
%20=n
c
S
Q
Como el porcentaje que se obtuvo es mayor a 15%, la compensación que
mejor se adapta a nuestras necesidades técnicas sería la automática.
También se puede calcular los reactivos requeridos basados en los datos de
origen para la Figura 4-4, determinando un valor que cubra las necesidades el
90% del tiempo.
Es decir para un total de 795 mediciones 716 deben estar por debajo del valor
límite para tener el 90% de tiempo compensado.
El valor con el cual se obtiene una compensación durante el 90% del tiempo es
de 30 kVAr. Un banco de capacitores de 30 kVAr necesitaría más elementos
(capacitores, breakers y contactores) elevando así el costo de este.
4.2.2.2. ARMÓNICOS
La evaluación realizada de la distorsión total de armónicos de corriente en
3.4.3.3 dio como resultado que este factor está incumpliendo con los límites y
rangos establecidos en 2.3.3.
Se procede con el análisis de la distorsión total de la demanda para el periodo
de medición, basado en la Tabla 4-8:
Tabla 4-8: Resultados del procesamiento de la medición en el transformador C5T172, para TDDI=20%
Mediciones fuera
del límite establecido
Porcentaje de mediciones
fuera del límite establecido
Fase 1 0 0%
Fase 2 0 0%
Fase 3 0 0%
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
97
Se aprecia claramente que este parámetro de referencia de calidad posee muy
pocas mediciones que exceden el límite, por lo tanto se puede sacar como
conclusión que la distorsión armónica producida no es de mucha importancia.
4.2.2.3. BANCO DE CAPACITORES (C5T172)
La instalación de un banco de capacitores es la alternativa planteada para
solucionar el problema de bajo factor que presenta este circuito, y como
consecuencia de esta mejora de factor de potencia se puede lograr una
disminución de pérdidas y caída de voltaje.
El banco de capacitores automático consistiría de una unidad fija de 10 kVAr y
dos pasos variables de 5 kVAr con lo que se logra las siguientes
combinaciones:
• 10 kVAr (unidad fija)
• 15 kVAr (unidad fija más unidad variable)
• 20 kVAr (unidad fija más las dos unidades variables)
La vida útil de los capacitores se extiende debida a que sólo funcionan cuando
es necesario, por el contrario los contactores envejecen aunque debido a que
están bien dimensionados durarán aproximadamente 3 años.
Además evita que exista sobrecompensación es decir flujo de reactivos en
sentido contrario.
Más información en los anexos (Tabla E-10).
4.2.2.4. CÁLCULO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA (C5 T172)
La frecuencia de resonancia se la calculará con los resultados obtenidos del
flujo de cortocircuito corrido en el programa SPARD según el ANEXO K plano
7.
Primero debemos encontrar el rango:
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
98
Qc
Scchrp =
1120
2640 ==hrp
Entonces calculamos la frecuencia de resonancia:
hrpffr ⋅=
6601160 =⋅=fr
Tabla 4-9: Cálculo de la frecuancia de resonancia C5T172.
Valor Unidad f 60 Hz
Qc 20 kVAr V 220 V
Icc 12 kA Scc 2640 kVA hrp 11 fr 660 Hz
Fuente: Medición realizada en C5T172 con el equipo MEMOBOX 300
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Como 11 es un armómico que se encuentra presente en la red en un
porcentaje muy por debajo del límite, el banco de capacitores no presentará
problemas al ser instalado.
4.2.3. CÁLCULO DE PÉRDIDAS FINALES DEL CIRCUITO DE
C5T172 18
Al modificar la topología de una red o al instalar nuevos equipos cambia la
impedancia o los requerimientos de corriente por lo que las pérdidas de
potencia varían.
18 Los resultados se obtuvieron de la simulación realizada en el programa SPARD.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
99
Se procede a realizar el cálculo de las pérdidas con la nueva topología de la
red expuesta en el plano 7.
Los datos que debemos ingresar al programa son los siguientes:
• Capacidad instalada (Cap.Inst= 100 kVA)
• El factor de potencia promedio (Fpp= 0,84)
• La demanda máxima de potencia activa (Dpmax= 66,4 kW)
• La demanda de potencia reactiva justo en el tiempo cuando ocurrió la
demanda máxima de potencia reactiva (Dq=34,1 kVAr)
• El factor de potencia para demanda máxima (Fpdmax= 0,889)
• Demanda promedio de potencia activa (Dpprom= 39,4 kW)
• Factor de carga
• Factor de demanda
El Fpp, Dpmax, Dq, Fpdmax, Dpprom fueron obtenidos por el analizador de redes
Memobox 300 para valores medios.
Se considera un sistema aproximadamente balanceado y el tap del
transformador se lo ubicará en la posición 4.
A continuación se presentan los resultados del flujo para este circuito, (Tabla 4-10,
Tabla 4-11):
Tabla 4-10: Reducción de las pérdidas iniciales al reubicar el transformador C5T172 e instalar un banco de capacitores
en el poste P5
Fase Carga potencia
activa (kW)
Carga potencia
reactiva (kVAr)
Caída de voltaje
Máxima
Regulación
máxima
Corriente en el
transformador (A)
A 24,17 4,62 1,57 1,60 255,12
B 24,17 4,62 1,37 1,39 254,84
C 24,17 4,62 1,46 1,48 254,97
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
100
Tabla 4-11: Pérdidas totales del circuito
Energía
(kWh)
Potencia activa
(kW)
Potencia activa
(%)
Potencia reactiva
(kVAr)
Potencia reactiva
(%)
167,8 0,58 0,79 0,58 4,02
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Comparando con los resultados del flujo original se tiene lo siguiente:
Tabla 4-12: Reducción de la caída de voltaje que se obtiene al reubicar el transformador C5T172 e instalar un banco
de capacitores en el poste P5
Fase Caída de voltaje máxima original
Caída de voltaje máxima final
Reducción de la caída de voltaje
máxima
A 9,42 % 1,57 % 7,85 %
B 8,00 % 1,37 % 6,63 %
C 8,83 % 1,46 % 7,37 %
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-13: Reducción de las pérdidas iniciales al reubicar el transformador C5T172 e instalar un banco de capacitores
en el poste P5
Energía (kWh)
Potencia activa (kW)
Potencia reactiva (kVAr)
Original 1466 5,14 5,12
Final 168 0,58 0,58
Reducción 1298 4,56 4,54
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Más información ANEXO K plano 11.
4.3. TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE 75 kVA (C5T173)
En el capítulo tres se determinó que las falencias en el circuito alimentado por
el transformador C5T173 son las siguientes:
• Nivel de voltaje elevado con un valor máximo de 142 voltios,
incumpliendo en el 44% de mediciones,
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
101
• Factor de Potencia bajo con 100% de mediciones fuera de los límites
establecidos,
• Armónicos de corriente dentro de los límites establecidos, pero en un
nivel inseguro.
A continuación se procederá a analizar cada uno de las falencias con el
objetivo de determinar cual sería la mejor opción para mitigarlas.
4.3.1. NIVEL DE VOLTAJE
La red que alimenta este transformador es mucho más extensa que la del
anterior transformador, pero con menos carga instalada.
Otro aspecto importante que se debe tomar en cuenta es que el tap
actualmente se encuentra en la ubicación número 5, con una relación de
transformación de 7240:127 voltios es decir 5721 =nn .
Los valores de voltaje se encuentran sobre el límite superior en un porcentaje
mucho mayor al establecido, por lo que se prevé realizar un análisis del voltaje
de entrada del transformador.
La línea de alta que alimenta a este transformador viene a continuación del
transformador de 100 kVA a través de dos postes a unos 100 metros de
distancia.
4.3.1.1. CÁLCULO DEL NIVEL DE VOLTAJE EN EL PRIMAR IO DEL
TRANSFORMADOR
Se utiliza la misma metodología, que se empleó en 4.2.1.1, para determinar el
voltaje en el primario del transformador.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
102
Tabla 4-14: Resultados del nivel de voltaje del primario del transformador C5T173
Mediciones fuera
de la Regulación
Porcentaje de mediciones
fuera de la Regulación
Fase 1 0 0%
Fase 2 0 0%
Fase 3 0 0%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
La Tabla 4-14 indica que los valores del voltaje de entrega (para cada fase) por
parte de la empresa distribuidora se encuentran dentro de los parámetros
permitidos.
La solución podría ser la manipulación del tap del transformador de la posición
actual que es la 5 hacia la 4.
Se procede a obtener la Tabla 4-15, si se ubica el tap en la posición 4 con una
relación de transformación de 7430,5:127 voltios, es decir que 5,5821 =nn .
Tabla 4-15: Resultados del nivel de voltaje para transformador C5T173 con el tap ubicado en la posición 2
Mediciones fuera
de los límites
Porcentaje de mediciones que se
encuentran fuera de los límites
Fase 1 5 0%
Fase 2 46 5%
Fase 3 21 2%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Al ubicar el tap del transformador C5T173 en la posición 4 se obtiene valores
de voltaje que cumplen con lo establecido en 2.3.3.
El personal de mantenimiento se pronunció expresando que el problema real
es el voltaje con el que se alimentan sus bombas de riego y de fumigación
instaladas a lo largo de esta red. Por tal motivo se va a calcular las pérdidas y
las caídas de voltaje en este circuito.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
103
4.3.1.2. CÁLCULO DE PÉRDIDAS INICIALES DEL CIRCUIT O DE C5T17319
Para este cálculo utilizaremos el programa computacional SPARD, basándonos
en el diagrama unifilar inicial de la red alimentada desde el transformador
C5T173 en el ANEXO K plano 4.
Los datos que debemos ingresar al programa son los siguientes:
• Capacidad instalada (Cap.Inst= 75 kVA)
• El factor de potencia promedio (Fpp= 0,72)
• La demanda máxima de potencia activa (Dpmax= 39,2 kW)
• La demanda de potencia reactiva justo en el tiempo cuando ocurrió la
demanda máxima de potencia reactiva (Dq=22,6 kVAr)
• El factor de potencia para demanda máxima (Fpdmax= 0,866)
• Demanda promedio de potencia activa (Dpprom= 11,7 kW)
• Factor de carga
=== 28,0
16,39
7,11
maxp
ppromc D
DF
• Factor de demanda
=
×=
×= 60,0
866,075
16,39
. maxpd
pprod FInstCap
DF
El Fpp, Dpmax, Dq, Fpdmax, Dpprom fueron obtenidos por el analizador de redes
Memobox 300 para valores medios.
Se considera un sistema aproximadamente balanceado y el tap del
transformador se lo ubicará en la posición 4.
A continuación se presentan los resultados del flujo para este circuito, (Tabla 4-16,
Tabla 4-17, Tabla 4-18):
19 Los resultados se obtuvieron de la simulación realizada en el programa SPARD.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
104
Tabla 4-16: Parámetros ingresados en el programa
Factor de Potencia Factor de carga Factor de pérdidas Factor de demanda
0,72 0,28 0,12 0,60
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-17: Información general por fase
Fase Carga potencia
activa (kW)
Carga potencia
reactiva (kVAr.)
Caída de voltaje
Máxima (%)
Regulación
Máxima (%)
Corriente en el
transformador (A)
A 13,74 7,89 3,74 3,88 124,03
B 13,68 7,91 3,29 3,40 123,56
C 13,70 7,92 3,50 3,62 123,79
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-18: Pérdidas totales del circuito
Energía
(kWh)
Potencia activa
(kW)
Potencia activa
(%)
Potencia reactiva
(kVAr)
Potencia reactiva
(%)
83,40 0,97 2,30 0,97 3,93
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
4.3.1.3. CÁLCULO DE LA CAÍDA DE VOLTAJE 20
La hipótesis planteada es que existe caída de tensión a lo largo del circuito
alimentado por el transformador C5T173, que recae en un nivel de voltaje bajo
en las acometidas que alimentan las bombas de riego y de fumigación.
Para confirmar esta hipótesis se procede a calcular la caída de voltaje
utilizando el diagrama unifilar y la distribución de carga respectiva para este
circuito (ver ANEXO K plano 4).
20 Los resultados se obtuvieron de la simulación realizada en el programa SPARD.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
105
Tabla 4-19: Caída de voltaje para el circuito alimentado por el transformador C5T173
Máxima caída de voltaje P6
Máxima caída de voltaje P34
Fase 1 3,74% 3,51%
Fase 2 3,29% 3,11%
Fase 3 3,50% 3,43%
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Como se observa en la Tabla 4-19, la caída de voltaje es preocupante en el fin de
red; esto se debe a que el circuito es muy largo y existen cargas “fuertes” en
los extremos de cada ramal del circuito.
Para resolver este problema se plantean las siguientes alternativas:
• Cambio del conductor en todo el circuito
• Reubicación del transformador C5T173 hacia el centro de carga y
cambio del conductor
• Reubicación del transformador C5T173 hacia el centro de carga e
instalación de un nuevo transformador en el ramal que se requiera.
Realmente en este caso el cambio del calibre del conductor no ayudó mucho y
se continúa teniendo caída de voltaje superior al 3% en dos fases para el
terminal más crítico y una de las fases del otro terminal.
La segunda alternativa propuesta como solución comprendía aumentar el
calibre del conductor y ubicar el transformador hacia el centro de carga; como
existe caída de voltaje representativa en cada uno de los terminales de cada
ramal, si se mueve el transformador hacia el centro de carga ubicada en P6,
estaríamos empeorando la caída de voltaje en los otros terminales, por lo tanto
este resultado estaría también descartando a esta alternativa.
A continuación se detalla la tercera propuesta, instalar un nuevo centro de
transformación y dividir este circuito en dos.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
106
El nuevo diagrama unifilar y la distribución de carga para la red alimentada
desde el transformador C5T173 están indicados en el ANEXO K plano 5.
La nueva caída de voltaje se presenta a continuación en la Tabla 4-20.
Con esta nueva topología de red y distribución de la carga se obtiene los
resultados requeridos con caída de voltaje menor al 3% en los terminales del
circuito.
Tabla 4-20: Caída de voltaje para el nuevo circuito alimentado por el transformador C5T173
Máxima caída de voltaje
Fase 1 2,25%
Fase 2 2,04%
Fase 3 2,13%
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El nuevo diagrama unifilar y la distribución de carga para la red alimentada
desde el nuevo transformador CT3 están indicados en el ANEXO K plano 6.
La caída de voltaje se presenta a continuación en la Tabla 4-21.
Tabla 4-21: Caída de voltaje para el nuevo circuito alimentado por el transformador CT3
Máxima caída de voltaje
Fase 1 1,41%
Fase 2 1,23%
Fase 3 1,24%
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El resumen del presupuesto para este cambio en la topología de la red eléctrica
se presenta a continuación, (Tabla 4-22):
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
107
Tabla 4-22: Resumen del presupuesto
POSTES CONDUCTORES TRANSFORMADORES ALUMBRADO TOTALES
MATERIALES: $1105,60 $877,68 $2679,92 $0,00 $4663,20 MANO DE OBRA Y
TRANSPORTE: $960,17 $248,64 $470,02 $55,80 $1734,64
COSTOS INDIRESTOS 20%: $413,15 $225,26 $629,99 $11,16 $1279,57
$2478,93 $1351,59 $3779,93 $66,96
ESTUDIOS $639,78
SUBTOTAL $7.677,40
I.V.A $921,29
TOTAL $9.238,47
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Debido a que las pérdidas para el circuito original no son muy grandes, es
posible que la readecuación de la red no se la pueda justificar
económicamente.
4.3.2. FACTOR DE POTENCIA Y ARMÓNICOS
El transformador denominado C5T173 de 75 kVA de capacidad, alimenta una
carga que se basa en bombas para riego y fumigación.
Figura 4-5: Potencia Reactiva requerida
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
108
La Figura 4-5 muestra los requerimientos actuales de Potencia Reactiva, que
oscilan entre 5 y 15 kVAr.
El banco de capacitores tiene la finalidad de mejorar el factor de potencia
suministrando las necesidades de potencia reactiva que las bombas requieren,
y así obtener la reducción de los recargos que la empresa distribuidora aplica.
La instalación de condensadores permite reducir las caídas de tensión en los
conductores permitiendo mantener el calibre actual; además reduce las
pérdidas por efecto joule que se producen en conductores y transformadores.
Cuando se menciona la reducción de las pérdidas se está hablando de
disminuir la intensidad de corriente, este efecto también permite aumentar la
potencia disponible en la instalación sin necesidad de ampliar los equipos como
cables, aparatos y transformadores.
4.3.2.1. CÁLCULO DE LA POTENCIA REACTIVA
La necesidad de una compensación reactiva es de carácter urgente tomando
en cuenta que el límite establecido en 2.3.3 es de 0,92 y el factor de potencia
promedio para este transformador es de 0,72.
Los datos para calcular los requerimientos de potencia reactiva son los
siguientes:
• La potencia activa consumida en kilovatios (ANEXO F Tabla F-1)
• El factor de potencia inicial ( )72,0=inicialPF
• El factor de potencia deseado ( )95,0=finalPF 21
Para la relación entre el factor de potencia inicial de 0,72 y el deseado de 0,95
se obtiene el coeficiente c de 0,634 (ANEXO D Tabla D-1).
21 SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual teórico práctico”, Capítulo E.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
109
La potencia reactiva requerida quedaría de la siguiente forma:
kVAR 22634,045 =×= kWQ
El requerimiento de potencia reactiva es de 22 kVAr; según lo especificado en
2.2.4.2, si la necesidad de potencia reactiva sobrepasa el 15% de la potencia
nominal del transformador se debería instalar compensación automática.
Tenemos que:
10010100
10223
3
×××=
n
c
S
Q
%22=n
c
S
Q
Como el porcentaje que se obtuvo es mayor a 15% la compensación que mejor
se adapta a nuestras necesidades técnicas sería la automática.
La necesidad de reactivos se la puede calcular basado en los datos de origen
para la Figura 4-5, de la misma manera que se determinó para el transformador
denominado C5T172 en 4.2.2.1.
Con un total de 1008 mediciones, 907 deberán estar debajo del valor límite
para tener el 90% del tiempo compensado.
El valor límite con el cual se tendría compensada las necesidades de reactivos
en el 90% del tiempo es de 15 kVAr.
Ahora bien de acuerdo con la Figura 4-5, si colocamos una banco de 20 kVAr se
tendría una compensación durante casi todo el periodo de medición (1006
valores de los 1008 estarían compensados) incrementando el costo; si se
instala un banco de capacitores de 15 kVAr se tendría una mejor
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
110
compensación sin llegar a tener valores de factor de potencia capacitivo y a un
menor costo.
4.3.2.2. ARMÓNICOS
Como se ve en el estudio realizado en 3.4.2.4, el THDV se encuentra dentro de
los rangos permitidos en 2.3.3 y dentro del nivel establecido como seguro; por
otra parte el estudio realizado en 3.4.3.4, determinó un THDI dentro de los
rangos permitidos en 2.3.3 pero en el nivel denominado como inseguro.
Se procede con el análisis de la distorsión total de la demanda para el periodo
de medición, basado en la Tabla 4-23:
Tabla 4-23: Resultados del procesamiento de la medición en el transformador C5T173, para TDDI=20%
Mediciones fuera
del límites establecidos
Porcentaje de mediciones
fuera del límite establecido
Fase 1 3 0%
Fase 2 6 1%
Fase 3 0 0%
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se aprecia claramente que este parámetro de referencia de calidad posee muy
pocas mediciones que exceden el límite, por lo tanto se puede sacar como
conclusión que la distorsión armónica producida no es de mucha importancia.
4.3.2.3. BANCO DE CAPACITORES (C5T173)
La instalación de un banco de capacitores es la alternativa que se propone
para solucionar el problema serio de bajo factor que presenta este circuito, y
como consecuencia de esta mejora de factor de potencia se puede lograr una
disminución de pérdidas y caída de voltaje.
Se propone la instalación de un banco de capacitores semiautomático con
equipos Lifasa y Camsco, una unidad fija de 5 kVAr y una unidad de 10 kVAr
que se controla por medio de un timer durante las horas de bombeo.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
111
La demanda de potencia reactiva (dos días en la semana de trabajo normal y
un día del fin de semana) se incrementa para el periodo de tiempo
comprendido desde las 8:00 horas en la mañana hasta las 17:00 horas en la
tarde aproximadamente, (Figura 4-6, Figura 4-7, Figura 4-8).
Figura 4-6: Demanda de potencia reactiva para el día jueves 10/08/2006
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Figura 4-7: Demanda de potencia reactiva para el día viernes 11/08/2006
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
112
Figura 4-8: Demanda de potencia reactiva para el día sábado 12/08/2006
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El presupuesto para la instalación del banco de capacitores semiautomático se
indica en el Anexo F Tabla F-2.
4.3.2.4. CÁLCULO DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA (C5 T173)
La frecuencia de resonancia se la calculará con los resultados obtenidos del
flujo de cortocircuito corrido en el programa SPARD según el ANEXO K plano
8.
Primero debemos encontrar el rango:
Qc
Scchrp =
1115
1870 ==hrp
Entonces calculamos la frecuencia de resonancia:
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
113
hrpffr ⋅=
6601160 =⋅=fr
Tabla 4-24: Cálculo de la frecuancia de resonancia C5T173.
Valor Unidad f 60 Hz
Qc 15 kVAr V 220 V
Icc 8,5 kA Scc 1870 kVA hrp 11 fr 660 Hz
Fuente: Medición realizada en C5T173 con el equipo TOPAS 1000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Como 11 es un armómico que se encuentra presente en la red en un
porcentaje muy por debajo del límite, el banco de capacitores no presentará
problemas al ser instalado.
4.3.3. CÁLCULO DE PÉRDIDAS FINALES DEL CIRCUITO DE
C5T173 22
Se va a realizar el cálculo de pérdidas para la red alimentada por el
transformador C5T173 según la topología que se muestra en el ANEXO K
plano 8.
Los datos que debemos ingresar al programa son los siguientes:
• Capacidad instalada (Cap.Inst= 75 kVA)
• El factor de potencia promedio (Fpp= 0,72)
• La demanda máxima de potencia activa (Dpmax= 39,2 kW)
• La demanda de potencia reactiva justo en el tiempo cuando ocurrió la
demanda máxima de potencia reactiva (Dq=22,6 kVAr)
22 Los resultados se obtuvieron de la simulación realizada en el programa SPARD.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
114
• El factor de potencia para demanda máxima (Fpdmax= 0,866)
• Demanda promedio de potencia activa (Dpprom= 11,7 kW)
• Factor de carga
• Factor de demanda
El Fpp, Dpmax, Dq, Fpdmax, Dpprom fueron obtenidos por el analizador de redes
Memobox 300 para valores medios.
Se considera un sistema aproximadamente balanceado y el tap del
transformador se lo ubicará en la posición 4.
A continuación se presentan los resultados del flujo para este circuito, (Tabla 4-25,
Tabla 4-26):
Tabla 4-25: Información general por fase
Fase Carga potencia
activa (kW)
Carga potencia
reactiva (kVAr.)
Caída de voltaje
máxima
Regulación
máxima
Corriente en el
transformador (A)
A 13,78 2,94 3,15 3,15 119,8
B 13,72 2,95 2,83 2,92 119,2
C 13,74 2,96 3,01 3,10 119,4
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-26: Pérdidas totales del circuito
Energía
(kWh)
Potencia activa
(kW)
Potencia activa
(%)
Potencia reactiva
(kVAr)
Potencia reactiva
(%)
73 0,85 2,02 0,84 8,67
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Comparando con los resultados del flujo original se tiene las siguientes
ventajas, (Tabla 4-27, Tabla 4-28):
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
115
Tabla 4-27: Reducción de las caídas de voltajes que se obtienen al instalar el banco de capacitores en C5P1621
Fase Caída de voltaje máxima original
Caída de voltaje máxima final
Reducción de la caída de voltaje
máxima
A 3,74 (%) 3,15 (%) 0,59 (%)
B 3,29 (%) 2,83 (%) 0,46 (%)
C 3,50 (%) 3,01 (%) 0,49 (%)
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-28: Reducción de pérdidas que se obtienen al instalar el banco de capacitores en C5P1621
Energía (kWh)
Potencia activa (kW)
Potencia reactiva (kVAr)
Original 83,04 0,97 0,97
Final 73,00 0,85 0,84
Reducción 10,04 0,12 0,13
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Más información ANEXO K plano 12.
4.4. ALIMENTADOR C5 SUBESTACIÓN CAYAMBE
El alimentador C5 de la subestación de distribución Cayambe tiene grandes
falencias en lo que respecta a factor de potencia. Este no es un parámetro que
se deba analizar para este punto de medición según lo estipulado en la
Regulación No. CONELEC – 004/01, pero incrementa las pérdidas que se
producen en este alimentador.
El bajo factor de potencia que se presentan en la mayoría de los consumidores
de MV, ocasiona que a nivel de alimentador y a nivel de subestación se tenga
igualmente un bajo factor de potencia.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
116
4.4.1. ESQUEMA DE LA LÍNEA DE MV C5 23
La topología de líneas de MV, es muy importante para una distribuidora como
EMELNORTE S.A. debido a que sus longitudes son muy largas. Para nuestro
caso en particular, la longitud del alimentador C5 es de aproximadamente
97km.
El esquema empleado en este alimentador es el radial a 4 hilos (llamado
también antena). Su principio de funcionamiento es de una sola vía de
alimentación, esto significa que cualquier punto de consumo en tal estructura
sólo puede ser alimentado por un único camino eléctrico.
Las ventajes y desventajas para este esquema se presentan en la Tabla 4-29.
Tecnología Ventajas Desventaja
Radial • Simplicidad • Explotación
• Costo de instalación Calidad del servicio.
Tabla 4-29: Ventajas y desventajas del esquema radial
Todas las líneas “4 hilos” utilizan una conexión del neutro directa a tierra,
además en C5 el conductor neutro está conectado a tierra en múltiples puntos
para no presentar un voltaje peligroso a lo largo de la línea, este tipo de
esquema se denomina neutro directo a tierra y distribuido. Las características
de este esquema se presentan en la Tabla 4-30.
Esquema Conexión Ventajas Desventajas
Neutro directo a
tierra y distribuido.
Permite la
distribución en
monofásico o
trifásico.
Requiere numerosas
tomas a tierra de
buena calidad
(seguridad).
Exige un plan de
protección complejo.
Provoca elevadas
corrientes de defecto
a tierra.
Tabla 4-30: Características del neutro distribuido y puesto a tierra en numerosos puntos
23 PURET Christian, “Las redes de distribución pública de MT en el mundo”, Cuaderno Técnico nº 155 SCHNEIDER ELECTRIC, páginas 15 y 16. FULCHIRON Didier, “Elección de parámetros fundamentales en las redes de MT de distribución pública”, Cuaderno Técnico nº 203 SCHNEIDER ELECTRIC, páginas 10 – 12.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
117
Las protecciones en la línea de MV C5 son en cascada en base a fusibles, por
consideraciones económicas; para obtener una buena detección de los
defectos deben colocarse varios dispositivos en cascada llamados
Reconectadores (Recloser) para las troncales (tramos de circulación de
corriente considerable) y para los últimos tramos, la protección será por
fusibles.
4.4.2. ANÁLISIS DE LA CONFIGURACIÓN DE LA LÍNEA C5 24
El estudio de las condiciones del alimentador C5 se lo va a realizar en base del
factor de carga (Fc), factor de uso (Fu) y porcentaje de desfasamiento (D); y se
evaluará según las pérdidas y la caída de voltaje.
A continuación se presentan los resultados del flujo para este circuito, (Tabla 4-31,
Tabla 4-32, Tabla 4-33):
Tabla 4-31: Parámetros ingresados en el programa
Factor de Potencia Factor de carga Factor de pérdidas Factor de demanda
0,86 0,65 0,78 1,00
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-32: Información general por fase
Fase Carga potencia
activa (kW)
Carga potencia
reactiva (kVAr.)
Caída de voltaje
Máxima (%)
Regulación
Máxima (%)
Corriente en el
alimentador (A)
A 365,89 206,88 2,94 3,03 53,11
B 431,59 222,57 1,20 1,21 60,94
C 439,48 231,00 5,45 5,77 62,31
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
24 Los valores de demanda promedio y máxima fueron calculados del registro de mediciones del equipo ION3000, y de resultados de la simulación del alimentador C5 (plano 9) en el programa SPARD.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
118
Tabla 4-33: Pérdidas totales del circuito
Energía
(kWh)
Potencia activa
(kW)
Potencia activa
(%)
Potencia reactiva
(kVAr)
Potencia reactiva
(%)
14913,30 26,72 2,11 23,70 3,64
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
4.4.2.1. FACTOR DE CARGA
Para nuestro alimentador se tiene los siguientes datos:
• Demanda promedio = 1280 kW (Registrada durante 28 días)
• Demanda máxima = 1978 kW (Registrada durante 28 días)
65,01978
1280==Fc
El factor de carga inicial será de 0,65.
4.4.2.2. FACTOR DE USO
De los registros de la medición realizada con el equipo analizador de redes ION
3000 y del departamento de inventarios se obtienen los siguientes datos:
• Demanda máxima = 1978 kW (Registrada durante 28 días)
• Factor de potencia a demanda máxima = 0,889 (Registrado durante 28
días).
• Potencia instalada = 7687,5 kVA (Fuente: Departamento de inventarios
EMELNORTE S.A.)
instalados
Dmáx
kVA
kVAFu =
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
119
5,7687
889,01978=Fu
29,0=Fu
Por lo tanto este alimentador se encuentra subcargado.
4.4.2.3. PORCENTAJE DE DESBALANCE
Se presenta a continuación la Tabla 4-34, donde se establecen los valores de las
corrientes promedio y máxima de cada fase:
Tabla 4-34: Corrientes eficaces promedios y máximas para cada fase
FASE A FASE B FASEC
I promedio (A) 57,21 65,18 63,62
I máxima (A) 94,19 100,07 99,11
Fuente: Medición realizada con el equipo ION3000
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
El desbalance para cada fase se determina a continuación:
%91,5162
6219,94% =−=AD
%18,6562
6207,100% =−=BD
%84,5962
6211,99% =−=CD
Las tres fases de este alimentador se encuentran desbalanceadas por lo que
esta red precisa de una corrección en ese aspecto.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
120
4.4.2.4. PROPUESTAS
Se plantean las siguientes alternativas para mejorar las pérdidas y el factor de
potencia.
• Balance de cargas e instalción de un banco de capacitores
• Mejoramiento del factor de potencia en los puntos de conexión común
del alimentador con los consumidores especiales.
• Redistribución de los transformadores de bajo voltaje.
1) INSTALACIÓN DE UN BANCO DE CAPACITORES EN C5P233 DE
450 kVAr CON EL SISTEMA BALANCEADO.
La simulación de la red eléctrica del circuito C5 (ANEXO K plano 10) instalando
un banco de capacitores de 450 kVAr (sistema balanceado) arroja los
siguientes resultados, (Tabla 4-35, Tabla 4-36):
Tabla 4-35: Información general por fase del alimentador
Carga potencia
activa (kW)
Carga potencia
reactiva (kVAr.)
Caída de voltaje
Máxima (%)
Regulación
Máxima (%)
Corriente en el
Alimentador (A)
1260,90 232,80 1,58 1,70 57,60
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-36: Pérdidas totales del alimentador
Energía
(kWh)
Potencia activa
(kW)
Potencia reactiva
(kVAr)
7860,10 14,09 10,06
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Comparando con los resultados del flujo original se tiene las siguientes
ventajas, (Tabla 4-37, Tabla 4-38):
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
121
Tabla 4-37: Reducción de la caída de voltaje que se obtiene al instalar un banco de capacitores en C5P233 con el
sistema balanceado
Fase Caída de voltaje máxima original
Caída de voltaje máxima final
Reducción de la caída de voltaje
máxima
A 2,94 % 1,58 % 1,36 %
B 1,20 % 1,58 % -0,38 %
C 5,45 % 1,58 % 3,87 %
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 4-38: Reducción de las pérdidas iniciales al instalar un banco de capacitores en C5P233 con el sistema
balanceado
Energía (kWh)
Potencia activa (kW)
Potencia reactiva (kVAr)
Original 14913,3 26,72 23,70
Final 7860,1 14,09 10,06
Reducción 7053,2 12,63 13,64
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
2) MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA POR PARTE DE LOS
CONSUMIDORES ESPECIALES.
Obligar a los consumidores especiales a mejorar su bajo factor de potencia es
una sugerencia de gran ayuda para los alimentadores de la subestación
Cayambe y por ende para EMELNORTE S.A.
Al compensar en los puntos de conexión común (PCC) se realiza una
compensación individual que reduciría las pérdidas desde estos puntos hasta la
barra de la subestación.
3) REDISTRIBUCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES DE BAJO
VOLTAJE.
El alimentador C5 tiene un factor de uso de 0,3%, es decir se encuentra
subcargado. Por tal motivo se propone realizar una redistribución de los
transformadores en bajo voltaje que se encuentren alimentando cargas my
bajas que no corresponden a su capacidad.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
122
4.4.2.5. RESULTADOS
Para un sistema balanceado instalado 450 kVAr se tiene una reducción en
pérdidas de 14913kWh a 7860kWh es decir del 47%.
Una buena opción es incrementar una política interna en la empresa para
obligar a los consumidores especiales a realizar la compensación reactiva; esta
compensación entraría en el tipo individual pero sin costo para la empresa
distribuidora.
Más información en ANEXO G (Tabla G-1).
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
123
4.5. RESUMEN
Para realizar el análisis técnico de las redes eléctricas, se necesitó tener toda
una serie de información que va desde el diagrama unifilar, levantamiento de
carga, hasta los periodos de funcionamiento de los procesos.
Para la red alimentada desde el transformador C5T172 se procedió primero por
resolver el problema de nivel de voltaje que se tenía en los bornes de salida del
secundario de este.
Este es un problema típico en industrias. Al no existir planificación para
readecuar las redes eléctricas, internas los finales de los circuitos presentan
bajos voltajes que afectan el funcionamiento normal de los equipos que se
conectan en dichos puntos.
Si se trata de cumplir con lo especificado en 2.3.3, en lo que respecta a nivel de
voltaje, se afecta aún más al bajo voltaje que se presenta en los circuitos
finales.
De este modo la solución más viable es reubicar a dicho centro de
transformación lo más cerca posible del centro de carga, así se podrá tener un
buen nivel de voltaje en todo el circuito y se podrá bajar el tap para que el
voltaje en el secundario de este no sea tan alto y cumpla lo especificado en la
regulación mencionada anteriormente.
En lo que respecta a factor de potencia se plantea instalar un banco de
capacitores de 20 kVAr en P5.
Se plantea instalar un banco automático con una unidad fija de 10 kVAr y 10
kVAr automáticos en pasos de 5 kVAr.
Luego de realizar cualquier readecuación de red o aumento de potencia, es
necesario realizar una medición de por lo menos una semana para verificar el
buen funcionamiento de esta y realizar ajustes en caso de ser necesario.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
124
El hecho de tener una baja contaminación por armónicos no da un 100% de
seguridad de la red, así que este sería otro motivo para realizar esta medición
post modificación de la red.
A continuación se presenta los resultados que se obtuvieron de la simulación
realizada para este circuito (Tabla 4-39).
Tabla 4-39: Resumen de resultados para la solución propuesta
C5T172
Modificación Transformador y banco de
capacitores en P5
Pérdidas Iniciales (kWh) 1466
Pérdidas Finales (kWh) 168
Reducción de Pérdidas (kWh) 1298
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Para la red alimentada desde el transformador C5T173 se procedió primero por
resolver el problema de nivel de voltaje que se tenía en los bornes de salida del
secundario de este.
Si se trata de cumplir con lo especificado en 2.3.3, en lo que respecta a nivel de
voltaje, se afecta aún más al bajo voltaje que se presenta en las cargas
conectadas en los finales de los circuitos.
Debido a que el circuito es demasiado extenso, no se pudo reubicar el
transformador y debido a costos la instalación de un nuevo centro de
transformación no es favorable en estos momentos.
Por estos motivos se propone instalar un banco de capacitores de 15 kVAr en
C5P1621, que ayude a mejorar el factor de potencia y a elevar el voltaje en los
periodos de máxima y así mover el tap hacia la posición 4.
Se plantean una opción técnica que consiste en un banco semi-automático de
15 kVAr con una unidad fija de 5 kVAr y 10 kVAr variables controlados por un
timer para actuar en las horas de bombeo.
Igualmente se propone realizar una medición de por lo menos una semana
para verificar el buen funcionamiento de la red, realizar ajustes en caso de ser
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
125
necesario y verificar que la contaminación por armónicos no se encuentre
incumpliendo los rangos establecidos en 2.3.3.
A continuación se presenta los resultados que se obtuvieron de las
simulaciones realizadas para este circuito, (Tabla 4-40).
Tabla 4-40: Resumen de resultados para la solución propuesta
C5T173
Modificación Banco de capacitores
Pérdidas Iniciales (kWh) 83
Pérdidas Finales (kWh) 73
Reducción de Pérdidas (kWh) 10
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Para la línea de MV del alimentador C5 de la subestación Cayambe, se
propone básicamente tres puntos:
• Balancear las cargas para reducir las pérdidas
• Implementar una política interna para obligar a los consumidores
especiales a instalar compensación de reactivos.
• Realizar la compensación de reactivos por parte de la empresa, luego de
realizar la compensación individual de cada consumidor, previo un
nuevo análisis.
• Redistribución de los transformadores de bajo voltaje.
Los resultados de las simulaciones del alimentador se presentan a
continuación, (Tabla 4-41):
Tabla 4-41: Resumen de resultados para cada solución propuesta
ALIMENTADOR C5
Modificación Balanceo y banco de capacitores en C5P233
Pérdidas Iniciales (kWh) 14913
Pérdidas Finales (kWh) 7860
Reducción de Pérdidas (kWh) 7053
Fuente: Simulación realizada en el programa SPARD
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
126
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
127
5. EVALUACIÓN ECONÓMICA
5.1. INTRODUCCIÓN
La evaluación económica se interesa en determinar la conveniencia de realizar
o no el proyecto, identificando los costos y beneficios que representan un flujo
neto que mide el rendimiento del proyecto.
La tasa de descuento es la tasa que refleja la pérdida de valor que a través del
tiempo sufre la utilidad obtenida de una unidad de inversión adicional, se
tomará un valor de 12%.
Los costos de inversión se determinaron según el estudio técnico en el Capítulo
4, son inversiones para mejoramiento de las instalaciones ya existentes.
5.2. TRANSFORMADOR C5T172 – ROSADEX S.A.
Los cambios propuestos para el circuito alimentado por este transformador son
básicamente dos:
• Reubicar el transformador al poste P5, instalando en pórtico para reducir
las pérdidas y las caídas de voltaje.
• Instalación de un banco de capacitores en P5, para mejorar el factor de
potencia en el transformador, reducir pérdidas y mejorar el voltaje; para
este caso se tiene tres presupuestos.
El análisis económico se va a realizar considerando los dos cambios en la red
planteados como un solo trabajo; llegando a tener beneficios económicos por
reducción de pérdidas y la anulación de la multa por bajo factor de potencia.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
128
A continuación se presenta los costos de inversión, (Tabla 5-1, Tabla 5-2):
Tabla 5-1: Costos de inversión
ITEM Año
Mano de obra
Calificada (1)
Mano de obra no
Calificada (2)
Materiales y equipo
Comerciable (3)
Material y Equipo
no comerciable (4)
Costos indirectos Total
1 449 1043 1556 280 253 3582
Total 3582
(1) Ingenieros. (2) Obreros. (3) Conductores, cabl es, contactores. (4) Postes, tornillo.
Fuente: Anexo E Tabla E-2, Tabla E-3, Tabla E-4, Tabla E-5, Tabla E-6, Tabla E-7, Tabla E-8 y Tabla E-10
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 5-2: Impuestos
Año 12% I.V.A Total
1 430 4012
Total 4012
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se debe tener en cuenta que el proyecto tiene una vida útil de 10 años y
aproximadamente cada 3 años es recomendable reemplazar los contactores. 25
Los beneficios son en base a la reducción de la multa por bajo factor de
potencia y el ahorro en dólares por la reducción de pérdidas.
Se elabora una tabla con la expectativa de los años a futuro, en base de las
estadísticas que se tienen en los archivos de facturación, (Tabla 5-3).
25 Según los constructores Schneider Electric.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
129
Tabla 5-3: Resumen de costos y beneficios
Año Costo de inversión
Costo de mantenimiento
Beneficio neto anual
Flujo Neto
0 4012 0 4406 394 1 0 0 4839 4839 2 0 385 4889 4504 3 0 0 4940 4940 4 0 0 4992 4992 5 0 385 5044 4659 6 0 0 5098 5098 7 0 0 5152 5152 8 0 385 5207 4822 9 0 0 5263 5263
Fuente: Anexo H Figura H-1, Tabla H-1
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Calculamos los parámetros mencionados en 5.1, para evaluar económicamente
al proyecto:
beneficios los de neto presenteValor =VPNB
( )∑= +
−=
n
otttt
i
mBVPNB
1
30408=VPNB
inversión la de neto presenteValor =VPNC
( )∑= +
=n
tt
t
i
IVPNC
0 1
4012=VPNC
proyecto del neto presenteValor =VPN
VPNCVPNBVPN −=
26396=VPN
costobeneficio/Relación =CB
VPNC
VPNBCB =
8=CB
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
130
Según lo expuesto en 5.1, este proyecto es viable ya que el valor presente neto
del proyecto es mayor a cero y la relación beneficio costo es mayor a 1.
5.3. TRANSFORMADOR C5T173 – ROSADEX S.A.
Para la red alimentada desde este transformador sólo se tiene una modificación
a la cual se la analizará económicamente (Tabla 5-4, Tabla 5-5).
Tabla 5-4: Costos de inversión
ITEM Año
Mano de obra calificada
(1)
Mano de obra no calificada
(2)
Materiales y equipo Comerciable
(3) Total
1 139,20 250 446 835
Total 835
(1) Ingenieros. (2) Obreros. (3) Conductores, cable s, contactores.
Fuente: Anexo F Tabla F-2
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla 5-5: Impuestos
AÑO 12% I.V.A. TOTAL
1 430 4012
Total 4012
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Se debe tener en cuenta que el proyecto tiene una vida útil de 1026 años y
aproximadamente cada 3 años es recomendable reemplazar los contactores.
Los beneficios son en base a la reducción de la multa por bajo factor.
Se elabora una tabla con la expectativa de los años a futuro, en base de las
estadísticas que se tienen en los archivos de facturación, (Tabla 5-6).
26 Según los constructores Lifasa y Camsco.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
131
Tabla 5-6: Resumen de costos y beneficios
Año Costo de inversión
Costo de mantenimiento
Beneficio neto anual
Flujo Neto
0 935 0 1831 899 1 0 0 2019 2019 2 0 182 2044 1862 3 0 0 2069 4940 4 0 0 2094 2094 5 0 182 2119 1936 6 0 0 2144 2144 7 0 0 2168 2168 8 0 182 2193 2011 9 0 0 2218 2218
Fuente: Anexo H Figura H-2, Tabla H-2
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Calculamos los parámetros mencionados en 5.1, para evaluar económicamente
al proyecto:
12712=VPNB
935=VPNC
11766=VPN
14=CB
Según lo expuesto en 5.1, este proyecto es viable ya que el valor presente neto
del proyecto es mayor a cero y la relación beneficio costo es mayor a 1.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
132
5.4. RESUMEN
La evaluación económica se basó en dos aspectos:
• El valor presente neto del proyecto
• La relación entre los beneficios y los costos.
La red alimentada desde el transformador de 100 kVA de capacidad C5T172
tenía dos cambios fundamentales la reubicación del transformador hacia P5 y
la instalación del banco de capacitores de 20 kVAr igualmente en P5.
Es así que la inversión inicial total está compuesta por la inversión de la
readecuación de la red y la inversión de la instalación del banco capacitivo.
Los beneficios están basados en la reducción de la multa por bajo factor de
potencia (instalación del banco capacitivo) y por la reducción de las pérdidas en
base de la simulación realizada en el programa computacional SPARD
instalando el banco de capacitores y el transformador en P5.
Más información en 4.2.3.3 Cálculo de pérdidas con el transformador…
Luego de procesar la información se obtuvieron los siguientes resultados:
• VPN = 26396 que supera el límite (VPN > 0), determinando un visto
bueno para realizar el proyecto
• B/C = 8 que igualmente supera el límite (B/C > 1), determinando el
segundo visto bueno para realizar el proyecto.
La red alimentada desde el transformador de 75 kVA de capacidad C5T173
tenía un cambio la instalación del banco de capacitores de 15 kVAr en
C5P1621.
La inversión se basa en los costos de la instalación del banco capacitivo.
Debido a que la reducción de pérdidas no es muy significativa los beneficios
están basados en la reducción de la multa por bajo factor de potencia.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
133
Luego de procesar la información se obtuvieron los siguientes resultados:
• VPN = 12712 que supera el límite (VPN > 0), determinando un visto
bueno para realizar el proyecto
• B/C = 14 que igualmente supera el límite (B/C > 1), determinando el
segundo visto bueno para realizar el proyecto.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
134
6. CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
6.1. CONCLUSIONES
• Los alimentadores C2, C3 y C5 de la subestación Cayambe entregan el
voltaje con niveles aceptables pero con bajo factor de potencia debido a
que no existe compensación en las líneas de medio voltaje y también un
número considerable de sus consumidores especiales no compensan el
factor de potencia en sus redes eléctricas internas.
• Básicamente, los equipos que influyen en la calidad del producto
eléctrico en redes de consumidores tipo florícola, se los puede dividir en
dos tipos: los que influyen en el consumo de reactivos (motores) y los
que perturban la forma de onda sinusoidal (automatizaciones, equipos
de computación, iluminación con encendido electrónico)
• La manipulación del tap de la mayoría de los transformadores de las
florícolas provocan el incumplimiento de lo establecido en la Regulación
No. CONELEC – 004/01 respecto al nivel de voltaje.
• Como consecuencia de la implementación de sistemas de
automatización de los diferentes procesos en las industrias florícolas, se
presenta la degradación de la onda sinusoidal de voltaje, llegando a
tener una onda que supera el límite para armónicos en más del 5%
dentro del periodo de medición
• Debido a que la distorsión armónica total de corriente, depende de la
carga, este factor de evaluación de la calidad del producto eléctrico
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
135
según la NTSD no llega a ser representativo en las redes secundarias
internas de algunas industrias.
• Como consecuencia de que, la mayoría de florícolas del sector
(especialmente quienes no tienen compensación de reactivos) poseen
bajo factor de potencia permanente, aproximadamente el 100% de la
energía consumida por éstas es de mala calidad; siendo el factor de
potencia el causante de los mayores problemas.
• Como resultado del sobredimensionamiento de los transformadores de
distribución, el factor de utilización de los transformadores del
alimentador C5 está en 0,3% lo que según los estándares lo clasifica
como un alimentador subcargado.
• Otra debilidad del alimentador C5 es el bajo factor de potencia, por
causa de la escasa compensación por parte de los consumidores
especiales y la nula compensación por parte de la empresa distribuidora.
• Además de las pérdidas por circulación de corriente reactiva y pérdidas
en los transformadores, un elemento fundamental que incrementa las
pérdidas en la red del alimentador C5, es el desbalance que se tiene en
sus tres fases.
• En las industrias analizadas, existe una mala utilización de la energía
eléctrica en los periodos de post-cosecha, esto se debe a que se dejan
los cuartos fríos abiertos en forma permanente, provocando una sobre
utilización de los elementos refrigerantes.
• Para la red suministrada desde el transforador C5T172, la instalación del
banco de capacitores con la reubicación del transformador es la solución
técnica-económica más recomendable; y lo será aún más cuando se
establezcan multas por incumplimiento de lo estipulado en Regulación
No. CONELEC – 004/01 para nivel de voltaje.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
136
• Para la red alimentada desde el transformador C5T173, es aconsejable
desde el punto de vista técnico-económico, instalar el banco de
capacitores semiautomático debiéndose esperar la implementación de
las multas por incumplir con los parámetros de calidad del producto,
para posteriormente realizar alguna modificación más detallada a esta
red.
6.2. RECOMENDACIONES
• No es recomendable que la empresa distribuidora, EMELNORTE S.A.,
realice inmediatamente la compensación de reactivos en sus líneas de
distribución, lo eficaz sería que se obligue a los consumidores
especiales que incumplen con este parámetro mejorar su factor de
potencia.
• Los industriales deben separar la alimentación a las cargas no lineales,
como equipos que utilizan electrónica de potencia, de la iluminación y de
los equipos inductivos, esta es una buena alternativa para evitar que las
perturbaciones producidas por unos equipos afecten a otros.
• Es aconsejable ubicar el tap del transformador, en una posición en la
cual no se incremente el voltaje del secundario, a niveles que afecten
directamente la vida útil de equipos conectados en sus cercanías y no se
incumpla con lo estipulado en la Regulación No. CONELEC – 004/01
para voltaje.
• Después de modificar la red eléctrica, es conveniente evaluar los
parámetros eléctricos para determinar si se debe o no efectuar ajustes.
• Realizar un estudio de utilización óptima de los transformadores de
distribución del alimentador C5, con el fin de mejorar el estado actual de
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
137
la red y con la proyección de aplicar a los demás alimentadores y
subestaciones que tengan este tipo de problemas.
• Se recomienda al CONELEC establecer regulaciones que permitan a las
empresas distribuidoras, exigir a los consumidores compensar sus
redes, y en caso de desacato, la empresa distribuidora realice los
correctivos necesarios, con cargo al consumidor y cobrable en las
planillas de consumo mensual de quien incurrió en esta anormalidad.
• La empresa distribuidora debería solicitar al CONELEC la elaboración
inmediata de una nueva regulación, aplicada únicamente a los
consumidores con su respectivo anexo de compensaciones (para
manejo de multas).
• Las florícolas deberían capacitar a sus empleados para que mejoren la
utilización de la energía eléctrica y así disminuir su consumo.
• Para el manejo de multas el CONELEC debería tomar en cuenta las
Normas elaboradas por la Ente Nacional Regulador de la Electricidad de
Argentina (ENRE) estipuladas en el CONTRATO DE CONCESIÓN
SUBAXENO 3 NORMAS DE CALIDAD DEL SERVICIO PÚBLICO Y
SANCIONES.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
138
A. Anexo: equipos
A.1. MEMOBOX 30027
Figura A-1: MEMOBOX 300
Fuente: Manual Lem – Flex MEMOBOX series
El MEMOBOX 300 versión P (Figura A-1) es un analizador de redes para el
monitoreo de la calidad de la energía, capaz de obtener mediciones de hasta 3
voltajes y 4 corrientes. Las mediciones son guardadas en intervalos
programados de 10 minutos y pueden ser evaluados numéricamente en un PC
con el software CODAM BASIC o gráficamente con el CODAM PLUS.
A.1.1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Este equipo de medición posee 4 cables de medición de colores rojo sensor 1,
amarillo sensor 2, blanco sensor 3 y azul que es el neutro; además de 2 cables
de alimentación del equipo para un voltaje comprendido entre 88 V a 265 V
fase neutro. Posee 3 transformadores de corriente tipo flexible (LEM-FLEX) de
fácil colocación excitados a partir de una corriente de 6 amperios, que se
pueden setear a tres valores de sensibilidad 15, 150 y 1500 amperios.
27 Manual Lem – Flex MEMOBOX series.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
139
Los valores medidos pueden ser descargados y analizados en un computador,
numéricamente por el software CODAM BASIC o gráficamente por el software
CODAM PLUS; el software también sirve para la programación del equipo, el
cual se acopla con el PC por intermedio de un cable de comunicación serial
conectado al puerto serial RS232 del PC.
Un aspecto muy importante es que se debe ajustar el puerto de comunicación
del PC a la misma velocidad a la cual el software está transfiriendo información.
Este analizador permite la medición de los siguientes parámetros:
Voltaje, Corriente, Potencia (P, Q, S), tanto total como por fase, Energía, Factor
de Potencia total y por fase, Tangente de Delta, Flicker (Pst y Plt) y Distorsión
Armónica tanto de voltaje como de corriente, THDV y THDI.
En lo referente a la colocación del equipo, para nuestro caso, lo instalaremos
en el secundario del transformador de distribución que corresponda únicamente
a la florícola, o en los medidores de energía.
La conexión se la realiza de la siguiente manera (Figura A-2):
• El sensor de neutro se colocará primero que es el cable azul; en este
sensor también se conectará el cable del neutro de alimentación cable
negro con terminal azul.
• Después de colocar el neutro, se conectará los otros tres sensores de
voltaje (Rojo, Amarillo, Blanco) que corresponderán a cada fase (A, B,
C), y el cable de alimentación de voltaje del equipo (cable negro terminal
negro) con el sensor Rojo. Como precaución se asegura poniendo cinta
adhesiva (tape) en los lagartos. Después de la conexión de la
alimentación del equipo el LED indicador de estado (Power) deberá
estar encendido al igual que los LEDs de canales de medición de voltaje
(UL1, UL2, UL3)
• A continuación se procede a colocar los transformadores de corriente en
cada una de las bajantes del transformador (trifásico). Luego de realizar
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
140
la conexión se deberán encenderse los LEDs de canales de medición de
corriente (IL1, IL2, IL3). Estos transductores (LEM-FLEX) tienen una flecha
en el conector, la cual debe apuntar en la dirección del flujo de corriente,
es decir, del transformador al medidor de energía del consumidor.
Además los transformadores de corriente se deben colocar únicamente
en cables aislados y cada transformador de corriente se debe conectar a
la fase correspondiente donde se conectaron los sensores de voltaje. Si
el sensor Rojo de voltaje se conectó a la fase A, el transformador de
corriente se deberá conectar a la bajante del transformador de la misma
fase A. Por facilidad de conexión se suele conectar el analizador de
calidad junto al medidor de energía.
Figura A-2: Conexión del MEMOBOX300
Elaborador por: Andrés Bedón
Los LEDs de canales de medición, además de indicarnos que la conexión está
efectuada, informan del estado de cada fase. Si un LED se encuentra en un
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
141
estado intermitente lento, quiere decir que el canal posee un bajo nivel de
señal; si se encuentran en un estado de intermitencia rápida existe una
sobrecarga en el canal de medición; y si se encuentra encendido continuo está
a rangos nominales.
A.2. TOPAS 1000 28
Este equipo Analizador de Parámetros de Calidad es el más completo de los
tres (Figura A-3).
Figura A-3: TOPAS 1000
Fuente: Lem Norma GbmH, Power Quality Analiser TOPAS 1000 Operating Instruccions
Construido para trabajar bajo condiciones severas o lluviosas de tiempo debido
a su nivel de aislamiento (IP65). Con una memoria de más de 2 Gb permite
gran capacidad de adquisición de datos.
A.2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES
El TOPAS 1000 puede ser conectado a un voltaje alterno con frecuencia entre
45 – 65 Hz, nivel de voltaje 100 – 240 V usando el cable de alimentación, el
28 LEM Norma GbmH, Power Quality Analiser TOPAS 1000 Operating Instruccions.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
142
cual será introducido en la parte superior del equipo justo en el conector de
entrada de alimentación (Figura A-4).
Posee 8 canales en las partes laterales a los cuales irán conectados los
sensores de voltaje y los transformadores de corriente, en el lado izquierdo
(ch1…ch3) los sensores de voltaje y en lado derecho (ch5…ch7) los de
corriente, el canal 4 se recomienda usar como canal de control para
disparadores (trigger) externos. En la parte superior del equipo también se
encuentran tanto el puerto serial RS232 como el puerto de Ethernet que se
pueden habilitar para comunicarse con una computadora personal, y las
entradas y salidas digitales.
Figura A-4: Partes del equipo TOPAS 1000
1 Conexión de alimentación 2 Conmutador ON/OFF 3 LED de Poder 4 CH1 al CH 8 5 LED de Canal 6 Conector de Ethernet 7 COM 1 - puerto serial (RS232) 8 Entradas y salidas digitales
Fuente: Lem Norma GbmH, Power Quality Analiser TOPAS 1000 Operating Instruccions
Elaborado por: Andrés Bedón
El TOPAS tiene un led indicador del estado de la alimentación llamado LED de
Poder y 8 leds que indican el estado de las entradas de los canales de
medición llamados LED de Canal; el Led de Poder y los Leds de Canal se
encuentran ubicados en la parte frontal del analizador.
Si el Led de Canal se encuentra iluminado por cortos periodos, significa que se
tiene una carga muy baja, es decir no se tiene señal para medir, en cambio si
se encuentra apagado por corto tiempo significa que hay una sobrecarga; un
encendido permanente, nos indica que los sensores han sido conectados
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
143
correctamente y que los niveles en la entrada son adecuados; y si se encuentra
en un parpadeo rápido indica que el sensor no se encuentra conectado.
Al igual de los otros dos equipos se deberá instalar primero el neutro, después
los demás sensores de voltaje y por último los transformadores de corriente
(Lem-Flex) con la flecha en la dirección de la corriente.
El TOPAS 1000 puede detectar fuentes de disturbios; efectuar medidas de
voltaje, corriente y análisis de potencia; medidas de carga y energía; análisis de
transitorios y señal de voltaje; análisis de la calidad de la energía de acuerdo
con la norma EN 50160 (Armónicos, interarmónicos, flicker, variaciones de
voltaje, desbalence y frecuencia).
A continuación se presenta la conexión del TOPAS 1000 en la florícola
Rosadex S.A. (Figura A-5).
Figura A-5: Instalación del analizador de redes TOPAS 1000
Fuente: Lem Norma GbmH, Power Quality Analiser TOPAS 1000 Operating Instruccions
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
144
A.3. VERIFICACIÓN DEL ESTADO DEL EQUIPO
Debido a uso externo y a la manipulación de los analizadores de redes, estos
se deterioran físicamente; las partes más vulnerables son las pinzas para medir
voltaje y los transductores de corriente.
Un esfuerzo muy grande sobre los cables que se conectan a las pinzas de
voltaje o a los transductores de corriente puede llegar a romper la continuidad
de los cables que ocasionaría fallas en el momento de realizar la medición.
Por tal motivo antes de empezar un ciclo de mediciones los equipos tienen que
realizar mediciones experimentales, esto es colocar a la misma fase las tres
pinzas de corriente y de voltaje de dos equipos, durante uno periodo de tiempo
de uno hasta tres días, y después comparar los registros de cada fase de cada
equipo.
Si los resultados obtenidos, para cada fase de cada equipo, están dentro del
error intrínseco del equipo se puede afirmar que no se presenta ninguna
novedad y que dichos equipos estarían aptos para ser instalados.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
145
B. Anexo: límites de la distorsión armónica
individual
Tabla B-1: Tolerancia distorsión armónica individual de voltaje
Orden de la Armónica
Tolerancia (Vi’) (% respecto al voltaje nominal del punto de medició n)
V > 40 kV V ≤ 40 kV
2 1,50 2,00
3 1,50 5,00
4 1,00 1,00
5 2,00 6,00
6 0,50 0,50
7 2,00 5,00
8 0,20 0,50
9 1,00 1,50
10 0,20 0,50
11 1,50 3,50
12 0,50 0,50
13 1,50 3,00
14 0,50 0,50
15 0,30 0,30
16 0,50 0,50
17 1,00 2,00
18 0,50 0,50
19 1,00 1,50
20 0,50 0,50
21 0,20 0,20
22 0,50 0,50
23 0,70 1,50
24 0,50 0,50
25 0,70 1,50
26 0,50 0,50
27 0,20 0,20
28 0,50 0,50
29 0,62 1,32
30 0,50 0,50
31 0,58 1,25
32 0,50 0,50
33 0,20 0,20
34 0,50 0,50
35 0,53 1,13
36 0,50 0,50
37 0,51 1,08
38 0,50 0,50
39 0,20 0,20
40 0,50 0,50
Fuente: Regulación No. CONELEC 004/01
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
146
Tabla B-2: Tolerancia distorsión armónica individual de corriente
Orden de la Armónica
Tolerancia (Ii’) (% respecto al voltaje nominal del punto de medició n)
P>10kW 1kV < V ≤ 40 kV
P>50kW V > 40 kV
2 10,00 10,00
3 16,60 7,50
4 2,50 3,80
5 12,00 6,00
6 1,00 1,50
7 8,50 5,10
8 0,80 0,50
9 2,20 2,20
10 0,80 0,50
11 4,30 2,90
12 0,40 0,20
13 3,00 2,20
14 0,30 0,50
15 0,60 0,80
16 0,30 0,50
17 2,70 1,80
18 0,30 0,50
19 1,90 1,70
20 0,30 0,50
21 0,40 0,40
22 0,30 0,50
23 1,60 1,10
24 0,30 0,50
25 1,60 1,10
26 0,30 0,50
27 0,30 0,40
28 0,30 0,50
29 0,20 0,40
30 0,30 0,50
31 0,20 0,40
32 0,30 0,50
33 0,30 0,40
34 0,30 0,50
35 0,20 0,40
36 0,30 0,50
37 0,20 0,40
38 0,30 0,50
39 0,30 0,40
40 0,30 0,50
Fuente: Normas técnicas del servicio de distribución –NTSD– Resolución CNEE No.- 09-99.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
147
C. Anexo: ejemplo de cronograma semanal
para la instalación de los equipos
analizadores de redes
Tabla C-1: Cronograma semanal para la ubicación de los analizadores de parámetros de calidad
UNIDAD DE CALIDAD DE ENERGIA
Mes: JUNIO 2006
Semana: del 13 al 21 de junio 2006
Subestación: CAYAMBE
Alimentador: C2, C5 ZONA DE CAYAMBE
1 Memo Box 2E: Medida de un consumidor de MV
C5 Poste: C5P99 Transform No. C5T22 Potencia: 125 kVA
Pan. Norte km 1 1/2 Tipo: Trifásico Privado
14/06/2006 13:00 Med. # T45933 Id. 141443 GARDAEXPORT S.A.
2 Memo Box 3E: Medida de un consumidor de MV
C5 Poste: C5P136 Transform No. C5T29 Potencia: 50 kVA
Sector Nápoles Tipo: Trifásico Privado
14/06/2006 12:30 Med. # T45056 Id. 86104 FLORECAL
3 Memo Box 4E: Medida de un consumidor de MV
C2 Poste: C2P1590 Transform No. C2T169 Potencia: 125 kVA
Panamericana Sur Tipo: Trifásico Privado
14/06/2006 14:30 Med. # T4-5837 Id. 146847 QUALITY SERVICES
4 TOPAS 1000 Medida de un consumidor de MV
C5 Poste: C5P1617 Transform No. C5T172 Potencia: 100 kVA
14/06/2006 12:00 Tipo: Trifásico Privado
Panamericana Norte Med. # T45021 Id. 115232 ROSADEX
Fuente: Unidad de Calidad de Energía EMELNORTE S.A.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
148
D. ANEXO: tabla de coeficientes C
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
149
Tabla D-1: Tabla de coeficientes c
Antes de Potencia del condensador (en kVAr) a instalar por k W de carga,
compensar para compensar el cos phi de origen hasta un valor deseado
tg phi 0,75 0,59 0,48 0,46 0,43 0,4 0,36 0,33 0,29 0,25 0,2 0,14 0 cos phi 0,8 0,86 0,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1
2,29 0,4 1,557 1,691 1,805 1,832 1,861 1,895 1,924 1,959 1,998 2,037 2,085 2,146 2,2882,22 0,41 1,474 1,625 1,742 1,769 1,798 1,831 1,840 1,896 1,935 1,973 2,021 2,082 2,2252,16 0,42 1,413 1,561 1,681 1,709 1,738 1,771 1,800 1,836 1,874 1,913 1,961 2,022 2,164
2,1 0,43 1,356 1,499 1,624 1,651 1,680 1,713 1,742 1,778 1,816 1,855 1,903 1,964 2,1072,04 0,44 1,290 1,441 1,558 1,585 1,614 1,647 1,677 1,712 1,751 1,790 1,837 1,899 2,0411,98 0,45 1,230 1,384 1,501 1,532 1,561 1,592 1,628 1,659 1,695 1,737 1,784 1,846 1,9881,93 0,46 1,179 1,330 1,446 1,473 1,502 1,533 1,567 1,600 1,636 1,677 1,725 1,786 1,9291,88 0,47 1,130 1,278 1,397 1,425 1,454 1,485 1,519 1,532 1,588 1,629 1,677 1,758 1,8811,83 0,48 1,076 1,228 1,297 1,370 1,400 1,430 1,464 1,497 1,534 1,575 1,623 1,684 1,8261,78 0,49 1,030 1,179 1,248 1,326 1,355 1,386 1,420 1,453 1,489 1,530 1,578 1,639 1,7821,73 0,5 0,982 1,232 1,202 1,276 1,303 1,337 1,369 1,403 1,441 1,481 1,529 1,590 1,7321,69 0,51 0,936 1,087 1,160 1,230 1,257 1,291 1,323 1,357 1,395 1,435 1,483 1,544 1,6861,64 0,52 0,894 1,043 1,116 1,188 1,215 1,249 1,281 1,315 1,353 1,393 1,441 1,502 1,644
1,6 0,53 0,850 1,000 1,075 1,144 1,171 1,205 1,237 1,271 1,309 1,349 1,397 1,458 1,6001,56 0,54 0,809 0,959 1,035 1,103 1,130 1,164 1,196 1,230 1,268 1,308 1,356 1,417 1,5591,52 0,55 0,769 0,918 0,996 1,063 1,090 1,124 1,156 1,190 1,228 1,268 1,316 1,377 1,5191,48 0,56 0,730 0,879 0,958 1,024 1,051 1,085 1,117 1,151 1,189 1,229 1,277 1,338 1,4801,44 0,57 0,692 0,841 0,921 0,986 1,013 1,047 1,079 1,113 1,151 1,191 1,239 1,300 1,442
1,4 0,58 0,665 0,805 0,884 0,949 0,976 1,010 1,042 1,076 1,114 1,154 1,202 1,263 1,4051,37 0,59 0,618 0,768 0,849 0,912 0,939 0,973 1,005 1,039 1,077 1,117 1,165 1,226 1,3681,33 0,6 0,584 0,733 0,815 0,878 0,905 0,939 0,971 1,005 1,043 1,083 1,131 1,192 1,334
1,3 0,61 0,549 0,699 0,781 0,843 0,870 0,904 0,936 0,970 1,008 1,048 1,096 1,157 1,2991,27 0,62 0,515 0,665 0,749 0,809 0,836 0,870 0,902 0,936 0,974 1,014 1,062 1,123 1,2651,23 0,63 0,483 0,633 0,716 0,777 0,804 0,838 0,870 0,904 0,942 0,982 1,030 1,091 1,233
1,2 0,64 0,450 0,601 0,685 0,744 0,771 0,805 0,837 0,871 0,909 0,949 0,997 1,058 1,2001,17 0,65 0,419 0,569 0,654 0,713 0,740 0,774 0,806 0,840 0,878 0,918 0,966 1,007 1,1691,14 0,66 0,388 0,538 0,624 0,682 0,709 0,743 0,775 0,809 0,847 0,887 0,935 0,996 1,1381,11 0,67 0,358 0,508 0,595 0,652 0,679 0,713 0,745 0,779 0,817 0,857 0,905 0,966 1,1081,08 0,68 0,329 0,478 0,565 0,623 0,650 0,684 0,716 0,750 0,788 0,828 0,876 0,937 1,0791,05 0,69 0,299 0,449 0,536 0,593 0,620 0,654 0,686 0,720 0,758 0,798 0,840 0,907 1,0491,02 0,7 0,270 0,420 0,508 0,564 0,591 0,625 0,657 0,691 0,729 0,769 0,811 0,878 1,0200,99 0,71 0,242 0,392 0,479 0,536 0,563 0,597 0,629 0,663 0,701 0,741 0,783 0,850 0,9920,96 0,72 0,213 0,364 0,452 0,507 0,534 0,568 0,600 0,634 0,672 0,712 0,754 0,821 0,9630,94 0,73 0,186 0,336 0,425 0,480 0,507 0,541 0,573 0,607 0,645 0,685 0,727 0,794 0,9360,91 0,74 0,159 0,309 0,398 0,453 0,480 0,514 0,546 0,580 0,618 0,658 0,700 0,767 0,9090,88 0,75 0,132 0,282 0,371 0,426 0,453 0,487 0,519 0,553 0,591 0,631 0,673 0,740 0,8820,86 0,76 0,105 0,255 0,345 0,399 0,426 0,460 0,492 0,526 0,564 0,604 0,652 0,713 0,8550,83 0,77 0,079 0,229 0,319 0,373 0,400 0,434 0,466 0,500 0,538 0,578 0,620 0,687 0,829
0,8 0,78 0,053 0,202 0,292 0,347 0,374 0,408 0,440 0,474 0,512 0,552 0,594 0,661 0,8030,78 0,79 0,026 0,176 0,266 0,320 0,347 0,381 0,413 0,447 0,485 0,525 0,567 0,634 0,7760,75 0,8 0,150 0,240 0,294 0,321 0,355 0,387 0,421 0,459 0,499 0,541 0,608 0,7500,72 0,81 0,124 0,214 0,268 0,295 0,329 0,361 0,395 0,433 0,473 0,515 0,582 0,724
0,7 0,82 0,090 0,188 0,242 0,269 0,303 0,335 0,369 0,407 0,447 0,489 0,556 0,6980,67 0,83 0,072 0,162 0,216 0,243 0,277 0,309 0,343 0,381 0,421 0,463 0,530 0,6720,65 0,84 0,046 0,136 0,190 0,217 0,251 0,283 0,317 0,355 0,395 0,437 0,504 0,6450,62 0,85 0,020 0,109 0,164 0,191 0,225 0,257 0,291 0,329 0,369 0,417 0,478 0,6200,59 0,86 0,083 0,140 0,167 0,198 0,230 0,264 0,301 0,343 0,390 0,450 0,5930,57 0,87 0,054 0,114 0,141 0,172 0,204 0,238 0,275 0,317 0,364 0,424 0,5670,54 0,88 0,028 0,085 0,112 0,143 0,175 0,209 0,246 0,288 0,335 0,395 0,5380,51 0,89 0,059 0,086 0,117 0,149 0,183 0,230 0,262 0,309 0,369 0,5120,48 0,9 0,031 0,058 0,089 0,121 0,155 0,192 0,234 0,281 0,341 0,484
Fuente: SCHNEIDER ELECTRIC, “Manual y catálogo del electricista”, Capítulo 2, página 9.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
150
E. Anexo: tablas para el análisis técnico –
C5T172
E.1. Proceso para reubicación de C5T172
Tabla E-1: Proceso para reubicación del transformador trifásico C5T172
ACCIÓN OBSERVACIONES
Apertura seccionadores En el poste CP51616
Destendido 90 metros de conductor 2 ACSR Línea de alto voltaje
Destendido 80 metros de conductor 2/0 ACS Red de bajo voltaje
Desarmada de estructuras P, DR4 Del poste C5P1618
Desarmada tensor farol y acometida Del poste C5P1618
Desmontaje de 3 seccionadores Del poste C5P1617
Desmontaje de 3 pararrayos Del poste C5P1617
Desmontaje transformador 3f C5T172 Instalado en pórtico entre los postes C5P1617 y C5P1619
Extracción poste de 11 metros C5P1618 Para reubicación
Desarmada de estructura DR1 Del poste C5P1617
Desarmada estructura DR2 Del poste C5P1617
Desarmada de 4 estructuras DRR1 Del poste P5
Armada tensor farol para alta En el poste C5P1617
Armada de estructura RC En el poste C5P1619
Armada tensor a tierra AT En el poste C5P1619
Desarmada luminaria Del poste P5
Extracción de poste P5 Poste de 9 metros
Armada de 4 estructuras DRR1 En el poste C5P1617
Excavación de huecos – terreno normal Para la erección de los postes de 11m.
Erección de 2 postes de 11 metros (denominados P5 y C5P1618) Ubicación anterior del poste P5 de 9 metros
Montaje de luminaria En el poste P5 (11m)
Armada estructura P En el poste P5 (11m)
Armada estructura DR4 En el poste P5 (11m)
Armada tensor farol para alta En el poste P5 (11m)
Montaje de transformador trifásico C5T172 Instalación en pórtico en los postes P5 y C5P1618 (11m)
Montaje de 3 pararrayos En el poste P5
Montaje de 3 seccionadores En el poste P5
Puesta a tierra En el poste P5
Armada estructura DR4 En el poste C5P1618 reubicado
Anclaje en terreno normal Para cada tensor
Tendido 180 metros de conductor 2 ACSR Línea de alto voltaje
Tendido 80 metros de conductor 2/0 ACS Red de bajo voltaje
Cierre de seccionadores En el poste C5P1616
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
151
E.2. Materiales y presupuestos para reubicación de C5T172
Tabla E-2: Materiales postes
ITEM CANTIDAD V UNITARIO TOTAL Abrazadera doble para pie amigo de 3/16 X 1 1/2" co n perno 1,00 3,32 3,32
Aislador de retención Ansi 54-2 2,00 2,32 4,64 Anclaje de hormigón 3,00 2,98 8,94
Arandela cuadrada De 2 X 2 16,00 0,37 5,92 Grapa mordaza 3 pernos para cable tensor de 3/8" 2,00 2,47 4,94
Guardacabo de 1/2" 2,00 0,66 1,32 Hierro ángulo L de 1/4"X3"X3"X2m 2,00 26,00 52,00
Metros cable de acero para tensor de 3/8 30,00 0,65 19,50 Perno de ojo de 5/8" X 12" con tuercas y arandelas 3,00 3,53 10,59
Perno galvanizado de 1/2" X 2" con tuerca y arandel a 4,00 0,44 1,76 Perno rosca corrida de 5/8" X 16" con tuercas y ara ndela 1,00 3,34 3,34
Pletina para pie amigo de 3/16" X 1 1/2" X 28" 4,00 2,03 8,12 Poste de hormigón de 11 m X 500 Kg. 1,00 128,60 128,60
Tensor farol de 2 X 15m plancha tol de 1/8 X 12 X 2 6 1,00 13,78 13,78 Varilla de anclaje de 5/8" X 1,5m con tuerca y aran dela 2,00 6,69 13,38
Subtotal: 280,15
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla E-3: Mano de Obra Postes
ITEM CANTIDAD V UNITARIO TOTAL Anclaje de terreno normal 3,00 19,46 58,38 Armada de estructura DR4 2,00 4,28 8,56
Armada de estructura DRR1 4,00 3,53 14,12 Armada de estructura trif. P 1,00 10,44 10,44
Armada de estructura trif. RC 1,00 17,41 17,41 Armada de tensor a tierra AT 1,00 7,25 7,25
Armada de tensor farol At 2,00 7,91 15,82 Desarmada de acometida 1,00 2,17 2,17
Desarmada de estructura DR1 1,00 3,22 3,22 Desarmada de estructura DR2 1,00 3,39 3,39 Desarmada de estructura DR4 1,00 4,28 4,28
Desarmada de estructura DRR1 4,00 3,53 14,12 Desarmada de estructura P 1,00 10,44 10,44
Erección de poste de hormigón fácil acceso 2,00 24,51 49,02 Excavación de huecos - terreno normal 2,00 16,26 32,52 Extracción de poste de hormigón c/g 2,00 22,50 45,00 Transporte poste de hormigón (1-10) 1,00 49,61 49,61
Transporte 2,80 4,20
Subtotal: 349,95
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
152
Tabla E-4: Materiales Conductores
ITEM CANTIDAD V UNITARIO TOTAL
Aislador de suspensión Ansi 52-1 6" 6,00 8,80 52,80 Conector ranura paralela F-108 2/0 1,00 3,84 3,84
Grapa de retención tipo distribución NGK-012 3,00 8,05 24,15 Metros conductor de aluminio ACSR # 2 100 0,83 83,00
Subtotal: 163,79
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla E-5: Mano de Obra Conductores
ITEM CANTIDAD V UNITARIO TOTAL Destendido de conductor aluminio ACSR n 4-2 90 0,04 3,33
Destendido de conductor n. 1/0-2/0 80 0,05 3,76 Tendido de conductor ACSR n. 4-2 180 0,10 17,10
Tendido de conductor ASC n. 1/0-2/0 80 0,12 9,52 Transporte 1,64 2,46
Subtotal: 36,17
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla E-6: Materiales Transformadores
ITEM CANTIDAD V UNITARIO TOTAL Conector pu para varilla copperweld 1,00 0,77 0,77
Metros de conductor de cobre cableado desnudo TW # 2 10,00 2,29 22,90 Varilla copperweld 5/8"x6' 1,00 6,28 6,28
Subtotal: 29,95
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla E-7: Mano de obra Transformadores
ITEM CANTIDAD V UNITARIO TOTAL
Apertura de seccionamiento 1,00 0 0 Desmontaje de pararrayos 3,00 10,44 31,32
Desmontaje de seccionador 3,00 9,67 29,01 Desmontaje de transf. 3f 100 kVA 1,00 135,01 135,01
Montaje de pararrayo 3,00 10,44 31,32 Montaje de seccionador 3,00 9,67 29,01
Montaje de transf. 3f 100 kVA 1,00 135,01 135,01 Puesta a tierra 1,00 4,75 4,75
Transporte 0,30 0,45
Subtotal: 395,88
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla E-8: Mano de Obra Alumbrado
ITEM CANTIDAD V UNITARIO TOTAL
Desmontaje de luminaria HG-125w 1,00 5,58 5,58 Montaje de luminaria vapor merc. 125-175w 1,00 5,58 5,58
Subtotal: 11,16
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
153
E.3. Levantamiento de carga para red de C5T172
Tabla E-9: Listado de carga para la red eléctrica alimentada por C5T172
# Equipos Descripción W unitario kW. total Poste Ubicación
4 compresor 3730 14,92 5 Exterior Post-cosecha
2 ventilador 187 0,37 5 Exterior Post-cosecha
4 ventilador 124 0,50 5 Exterior Post-cosecha
2 ventilador 280 0,56 5 Exterior Post-cosecha
20 Focos 160 3,20 5 Cuarto frío Post-cosecha
20 difusores 37 0,75 5 Cuarto frío Post-cosecha
6 difusores 300 1,80 5 Cuarto frío Post-cosecha
2 compresor 8952 17,90 6 Exterior Post-cosecha
3 ventilador 560 1,68 6 Exterior Post-cosecha
1 ventilador 373 0,37 6 Exterior Post-cosecha
8 difusores 47 0,37 6 Cuarto frío Post-cosecha
12 Focos 160 1,92 6 Cuarto frío Post-cosecha
31 Focos 250 7,75 6 Interior Post-cosecha
7 CPU 200 1,40 6 Interior Post-cosecha
7 monitor 80 0,56 6 Interior Post-cosecha
6 impresora 60 0,36 6 Interior Post-cosecha
24 fluorescentes 24 0,58 6 Interior Post-cosecha
1 compresor 3730 3,73 7 Exterior Post-cosecha
2 ventilador 373 0,75 7 Exterior Post-cosecha
8 difusores 47 0,37 7 Cuarto frío Post-cosecha
4 Focos 160 0,64 7 Cuarto frío Post-cosecha
7 CPU 200 1,40 4 Oficina
7 monitor 80 0,56 4 Oficina
3 Laptop 120 0,36 4 Oficina
2 impresora 60 0,12 4 Oficina
1 copiadora 120 0,12 4 Oficina
20 fluorescentes 40 0,80 4 Oficina
9 luminarias 125 1,13 VP Iluminación externa
Total kW 64,96
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
154
E.4. Materiales y presupuestos del banco de capaci tores
Tabla E-10: Sistema automático, con equipos 100% Schneider Electric France (C5T172)
CANT. DESCRIPCION P/Unitario P/TOTAL
1 Armario de Fuerza y Control de 120 x 50 x 30 cm 278,65 278,65
1 Juego de Barras Principales 68,54 68,54
1 Canaleta Ranurada, Terminales de Conexionado y Cables 60,00 60,00
1 Regulador Varimétrico Digital 380,45 380,45
1 Breakers y Contactores 299,00 299,00
1 Capacitor de 10 kVAr. 118,00 118,00
2 Capacitor de 5 kVAr 79,00 158,00
1 Instalación y puesta en marcha 250,00 250,00
1 Estudios 322,53 322,53
SUBTOTAL 1.935,17
12% IVA 232,22
Total 2.167
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
155
F. Anexo: tablas para el análisis técnico –
C5T173
En este anexo se presentan todas las tablas el análisis técnico para la red
alimentada por el transformador trifásico denominado C5T173 perteneciente a
la florícola ROSADEX S.A.
F.1. Levantamiento de carga para red de C5T173
Tabla F-1: Listado de carga para el transformador C5T173
# Equipos Descripción W unitario kW. total Poste Ubicación
2 bomba 5595 11,19 6 Cuarto de bombeo
1 bomba 7460 7,46 16 Cuarto de bombeo
1 bomba 3730 3,73 26 Cuarto de bombeo
1 varios 2238 2,24 23 Cocina
26 luminarias 125 3,25 VP Iluminación externa
1 b-fumigación 5595 5,60 34 Bloque de cultivo
1 b-fumigación 5595 5,60 22 Bloque de cultivo
1 b-fumigación 3730 3,73 21 Bloque de cultivo
1 b-fumigación 2238 2,24 31 Bloque de cultivo Total kW. 45,04 C5T173
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
156
F.2. Materiales y presupuesto para banco de capaci tores
Tabla F-2: Banco semiautomático (C5T173)
CANT. DESCRIPCION P/Unitario P/TOTAL
1 Armario de Fuerza y Control de 60 x 40 x 20 cm 114,00 114,00
1 Breakers y Contactores 118,00 118,00
2 Capacitor de 10 kVAr. 75,00 150,00
1 Timer digital 85,00 85,00
1 Instalación y puesta en marcha 250,00 250,00
1 Estudios 143,40 143,40
SUBTOTAL 860,40
12% IVA 103,25
Total 963,65
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
157
G. Anexo: consumidores especiales con
bajo factor de potencia S/E Cayambe
Tabla G-1: Consumidores especiales con bajo factor de potencia
ID MEDIDOR CONSUMIDOR TRAFO PF
138774 T4-5021 ROSADEX S.A. C5T172 0,84
115232 T4-06877 ROSADEX S.A. C5T173 0,72
109786 T4-5005 ROSA PRIMA C2T285 0,87
109801 T4-5387 ROSA PRIMA C2T84 0,91
110394 T4-5924 CORTEZ FERNANDO ING C2T236 0,90
111158 T4-R6416 ROSAS DE LA MONTAÑA ROSAMONT S.A. C5T174 0,90
112505 T4-R6413 FLORES DEL RIO S.A. FLORIVER C5T35 0,87
113850 T4-5666 CASTILLO DE GUACHALA C2T259 0,71
113853 T4-5903 FLORES ECUATORIANAS DE CALIDAD S.A. C5T27 0,91
114690 T4-5023 FLORES ECUATORIANAS DE CALIDAD S.A. C5T28 0,88
116550 M3-6765 JARAMILLO GRANDA ROBERTO ANTONIO C2T101 0,83
118332 T4-5438 LINDA FLOR C3T20 0,89
118358 T4-5669 FLORES DE NAPOLES FLORNAPOL S.A. C5T19 0,85
118730 M3-6775 PROANO VITERI GERMAN GONZALO C2T422 0,82
120636 T4-5674 FLORES DEL RIO S.A. FLORIVER C5T32 0,82
121865 T4-5715 AGRIFEG S.A. C3T14 0,88
123580 T4-6745 MENDES NESTOR TOMAS C5T10 0,86
124784 T4-5683 FLORELOY S.A. C2T258 0,91
126155 T4-5820 FLORICOLA SAN JORGE C3T19 0,82
142934 T4-05009 DULAC'S - CADENA EDUARDO C2T40 0,89
147676 T4-7017 COMPANIA FLOREXPO C4T58 0,89
149579 M3-E6241 HONEYROSE CIA. LTDA C4T85 0,84
151993 T4-6091 FLORICOLA RILINAR S.A. C2T297 0,85
152002 T405768 VORBECK PACHANO GONZALO MANUEL C2T249 0,83
156908 T4-6173 EMIHANA CIA. LTDA. C2T167 0,86
161096 T4-6283 EMAPAC C5T171 0,91
161180 T4-5753 HOJAVERDE S.A. C2T228 0,90
161252 T4-05424 VINUEZA MONTENEGRO CARLOS JULIO C2T15 0,82
162137 T4-6774 TAPIA JARAMILLA CECILIA C2T85 0,83
162578 T4-5263 AGROINDUSTRIAL TERRAFRUT S.A. C2T293 0,89
169561 T4-06864 VIZCAINO USHINIA JORGE OSWALDO C2T63 0,82
170227 T4-06298 FAINSTEIN RUBEN C5T25 0,79
173265 T4-06558 INPROLAC S.A. C2T5 0,83
174237 T4-06309 ROSAS DE LA MONTAÑA ROSAMONT S.A. C2T228 0,82
174360 M3-6800 POZO FERNANDEZ VICENTE ANIBAL C2T24 0,90
174366 T4-05825 BARRIGA VILLEVICENCIO CARMEN- INLANDES C2T229 0,84
174367 T4-06571 BARRIGA VILLAVICENCIO CARMEN- INLANDES C2T230 0,87
175935 T4-05726 FALCONFARMS DE ECUADOR FINCA MARIABONI C2T263 0,83
175937 T3-05009 FALCONFARMS DE ECUADOR S.A.-FINCAJUANI
C2T251 0,89
176861 T4-05050 FONDO DE CESANTIA EMPL. Y TRABAJ.
UNIDOS C2T233 0,84
177421 M3-6836 RODRIGUEZ ESPINOZA GALO ENRIQUE C4T121 0,89
178667 T4-06346 SANDOVAL CARDENAS VICTOR EMILIO C2T128 0,77
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
158
181534 T4-5388 INROSES S.A. C4T72 0,76
183125 T4-06411 FLORENTINA FLOWERS S.A. C2T297 0,90
199023 T4-5262 CONSORCIO ALIMEC S.A. C5T204 0,86
201586 T4-6606 GOMEZ DE LA TORRE TEODORO MARCELO C2T641 0,91
201587 T4-6609 GUERRA ORTEGA ANDRES FABIAN C3T49 0,86
201590 T4-6605 AGROINDUSTRIA LACTEA STO DOMINGO S.A. C4T166 0,82
203567 T4-6733 DIFIORI CIA. LTDA C3T5 0,90
203568 T4-6799 DIFIORI CIA. LTDA. C3T6 0,86
205004 T4-6687 BUSTOS GUERRA ALEX XAVIER C5T271 0,91
208476 T4-6880 ALKAVAT CIA LTDA C4T184 0,87
208490 T4-6879 ALKAVAT CIA LTDA C4T185 0,90
209017 T4-6884 FALCONFARMS DEL ECUADOR S.A. C2T260 0,75
210730 T4-6604 TERRAROSES CIA. LTDA. C3T13 0,85
211889 B3-11488 ERAZO CORRALES LUIS FERNANDO C2T623 0,77
213274 T4-7011 FLORICOLA FLORELOY S.A. C2T700 0,84
213729 T4-7014 FLORICOLA PRODUCNORTE C5T284 0,87
216418 T4-6957 CACHIPUENDO VARGAS FAUSTO OSWALDO C1T10 0,85
85927 T4-6730 HOSPITAL RAUL MALDONADO MEJIA C1T46 0,90
85931 T4-6878 PRODUCTOS LACTEOS GONZALEZ CIA LTDA C5T3 0,90
85990 T4-05083 COMPANIA FLOREXPO C4T76 0,90
86014 T4-6532 PLAN FLOR -PETER GRAETZER C2T297 0,85
86103 T4-R5035 INVERSIONES PONTE TRESA CIA. LTDA C5T161 0,82
88579 T4-R6295 FLORICOLA LAS MARIAS FLORMARE S.A. C2T255 0,84
91905 T4-05081 AGROINDUSTRIA FLORESMA C2T296 0,88
108052 T4-06597 AGRICOLA TABACUNDO AGRITAB CIA LTDA C3T68 0,87
111161 T4-5421 SUNSET VALLEY FLOWERS C3T48 0,90
111162 T4-5422 SUNSET VALLEY FLOWERS C3T50 0,83
112507 M3-6851 JARDINES DE GRANOBLES CIA. LTDA. C3T345 0,73
115237 T4-5436 ROSEN PAVILLON C3T29 0,90
118317 T4-5095 NIMROSEL C3T72 0,86
118359 M3-E5694R FLORICOLA LA FLORESTA C3T166 0,86
118733 T4-5098 BELLARO S.A. C3T223 0,83
118982 T4-5099 ROSANDES CIA. LTDA. C3T197 0,69
111111 T4-5439 ROSANDES CIA. LTDA. C3T197 0,90
123039 T4-5818 CHARLES FLOWERS C3T66 0,85
123041 T4-5817 CHARLES FLOWERS C3T67 0,79
123579 T4-6818 LOPEZ ZANAY LUIS ENRIQUE C3T157 0,86
126185 T3-05004 FORESTAL MANABI C3T169 0,82
128817 T4-05390 DENMAR S.A. C3T93 0,71
135938 T4-5914 AGRICOLA TABACUNDO AGRITAB CIA LTDA C3T24 0,85
140763 T4-5722 AGRISANJOSE C3T164 0,87
141450 T4-06294 ECUATORIAN FLOWERS C3T236 0,84
142054 M3-0E6234
POLESANA FRANCO C3T165 0,90
149025 T4-7013 ARBUSTA CIA LTDA C3T153 0,82
151508 T4-6088 ESTAR LATIN FARMS CIA LTDA C3T499 0,68
152023 T4-05038 ROSE CONNECTION CIA LTDA C3T501 0,84
159768 T4-5929 IMPRESFERGUE CIA. LTDA. C3T497 0,88
160736 T4-5264 MAGNOLIA SOCIEDAD CIVIL COMERCIAL C3T70 0,84
161340 T4-06310 FLORES VERDES S.A. FLORDES C5T202 0,91
163200 T4-6297 ECUATORIAN FLOWERS C3T235 0,87
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
159
164254 M3-6861 MOLOLEM GARDENS S.A. C3T339 0,83
166797 T4-6306 GOLDEN LAND CIA LTDA C3T359 0,87
166798 T4-6307 GOLDEN LAND CIA LTDA C3T358 0,82
166799 T4-6305 GOLDEN LAND CIA LTDA C3T357 0,89
167979 T4-6319 ROYAL FLOWERS S.A. C3T362 0,92
167990 T4-6314 MOROCHO CHASI VICTOR EUGENIO C3T363 0,56
169917 T4-5728 FLORALWORLD S.A. C3T202 0,82
171796 T4-5672 EXXIDE S.A. C3T137 0,85
171799 T4-5093 EXXIDE S.A. C3T136 0,90
178635 T4-6578 AUTOPLAZA PUSUQUI S.A. C2T27 0,91
180928 T4-06419 JARRIN NARANJO FAUSTO ALFONSO C3T387 0,84
181293 M3-6763 ENERGY FLOWER CIA. LTDA. C3T244 0,91
182552 T4-5042 AGROSERVICIOS ANDINOS CAMACHO C.LTDA C3T203 0,79
182553 T4-5011 AGROSERVICIOS ANDINOS CAMACHO C.LTDA C3T205 0,88
183438 M3-6798 BELLARO S.A. C3T229 0,91
183439 M3-6808 BELLARO S.A. C3T227 0,90
187462 T4-06398 SISAPAMBA ROSAS Y ROSAS SOCD. COL. CIV C3T390 0,84
189505 T4-6575 FALCONFARMS DE ECUADOR S.A. C3T366 0,79
190881 T4-6576 KING FLOWERS S.A. C3T426 0,89
194701 T4-5659 CERESFARMS CIA. LTDA. C3T32 0,85
196140 T4-6577 JOYGARDENS S.A. C3T185 0,92
196141 T4-5004 JOYGARDENS S.A. C3T185 0,84
196618 T4-06601 GALAPAGOS FLORES GALAFLOR S.A. C3T488 0,88
196620 T4-06594 INDUSTRIAL INSTRUMENTATION ING. C3T485 0,90
198760 T4-R6602 ECUAGARDEN C3T493 0,86
202844 T4-6707 FLORES VERDES S.A. FLORDES C3T51 0,87
203780 T4-6816 FLORES Y FRUTAS FLORIFRUT S.A. C3T51 0,85
205316 B3-11460 NIKITA FLOWERS C3T50 0,90
210180 T4-5084 FLOREXCELENT S A C3T39 0,79
210642 T4-7006 TRIANGLE GRP CIA LTDA C3T553 0,89
210674 M3-6865 ORELLANA CARRION MANUEL DE JESUS C5T281 0,88
210731 T4-06415 TERRAROSES CIA. LTDA. C3T30 0,91
212092 M3-E6233 RUBY FLOWERS (REASCOS RODRIGUEZ EDI
RU C3T343 0,79
212094 T4-6871 AGRICOLA AGRONATURA S.A. C3T93 0,92
212096 T4-5676 AGRICOLA AGRONATURA S.A. C3T44 0,89
213321 T4-7012 PICASSO ROSES CIA LTDA C3T554 0,89
213959 T4-5665 AGROFLORA S.A. C3T134 0,91
215290 T4-5854 AAASACORPORATION S.A. C3T571 0,87
217027 T4-6301 HYPERBLOSSOM S.A. C3T53 0,89
85936 T4-R6057 AGROFLORA C3T135 0,90
85989 T4-6047 NERITA FLOWERS C3T149 0,82
86033 T4-06560 ROSINVAR S.A C3T140 0,88
86108 M3-R6807 JARDINES DE GRANOBLES CIA.LTDA. C3T344 0,86
88573 T4-6607 EMPRESA ESPIGA C3T69 0,83
91116 T4-6296 BECQY FLOWERS C3T51 0,87
Fuente: Unidad de Pérdidas EMELNORTE S.A.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
160
H. Anexo: datos históricos para estudio
económico
H.1. Datos históricos para C5T172
Figura H-1: Históricos de consumo, tendencia polinómica y ecuación (C5T172)
Históricos de consumo
y = (0,1173x6 - 4,797x5 + 76,129x4 - 587,28x3 + 2246,2x2 - 3844,4x + 5273,9)*Cr
2700
2800
2900
3000
3100
3200
3300
3400
mes
$
H.C.
Polinómica (H.C.)
H.C. 3160 2944 3186 3307 3220 3053 2953 2974 3052 3060 2953 2994
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Cr: Tasa de crecimiento 1,25%
Fuente: Dirección Comercial EMELNOORTE S.A.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla H-1: Consumos históricos en dólares para el año 2006 (C5T172)
Fecha fp Bfp Consumo Ene-06 0,83 265,68 3160 Feb-06 0,82 251,08 2944 Mar-06 0,79 277,46 3186 Abr-06 0,80 303,11 3307 May-06 0,82 274,65 3220 Jun-06 0,82 241,27 3053 Jul-06 0,80 270,39 2953
Ago-06 0,82 267,30 2974 Sep-06 0,84 240,23 3052 Oct-06 0,79 270,08 3060 Nov-06 0,80 261,75 2953 Dic-06 0,82 265,68 2994
Fuente: Dirección Comercial EMELNOORTE S.A.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
161
H.2. Datos históricos para C5T173
Figura H-2: Históricos de consumo, tendencia polinómica y ecuación (C5T173)
Histórico de consumo
y = -1,5588x4 + 43,019x3 - 392,08x2 + 1290,4x - 292,24
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
mes
$
H.C.
Polinómica (H.C.)
H.C. 632,88 1086,5 1070 948,35 626,71 658,76 728,2 596,05 589,58 515,72 1320,2 609,42
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Fuente: Dirección Comercial EMELNOORTE S.A.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
Tabla H-2: Consumos históricos en dólares para el año 2006 (C5T172)
Fecha fp Bfp Consumo Ene-06 0,72 118,53 632,88 Feb-06 0,73 175,7 1086,48 Mar-06 0,73 153,5 1069,99 Abr-06 0,71 184,27 948,35 May-06 0,77 133,24 626,71 Jun-06 0,71 86,724 658,76 Jul-06 0,72 127,46 728,2 Ago-06 0,73 84,924 596,05 Sep-06 0,71 119,16 589,58 Oct-06 0,72 92,232 515,72 Nov-06 0,75 182,79 1320,21 Dic-06 0,69 135,54 609,42
Fuente: Dirección Comercial EMELNOORTE S.A.
Elaborado por: M. Andrés Bedón Huaca
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
162
I. Anexo: algoritmos SPARD 29
I.1. Algoritmo del flujo balanceado secundario
En un sistema radial, se pueden acumular las cargas que fluyen por la primera
sección y totalizarlas como P + jQ, donde P + jQ es la suma de las cargas de
los demás nodos más las pérdidas en las secciones aguas abajo.
Bajo esas condiciones se tiene:
( )IjXRVV RRSS ++∠=∠ δδ
RRV
jQPI
δ−∠−=
Reemplazando obtenemos:
( )RR
RRSS V
jQPjXRVV
δδδ
−∠−++∠=∠
( ) ( )RQXPjXQRPVVV RRSRS −+++=−∠ 2δδ
Separando la parte real e imaginaria:
( ) XQRPVVV RRSRS ++=− 2cos δδ
( ) RQXPsenVV RSRS −=− δδ
Elevando al cuadrado se obtiene:
( ) ( )22222 cos XQRPVVV RRSRS ++=− δδ
( ) ( )2222 RQXPsenVV RSRS −=− δδ
29 Help de SPARD® mp
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
163
Sumando las dos ecuaciones se tiene:
( ) ( )22222 RQXPXQRPVVV RRS −+++=
Después de expandir y simplificar la ecuación anterior se obtiene:
( )[ ] ( )( )2222224 2 QPXRVXQRPVV SRR +++−++ Ecuación 1
Se resuelve para VR. Después de calcular este valor, VR se convierte en VS y
se resuelve la ecuación para la siguiente sección. Este procedimiento se realiza
hasta recorrer todas las secciones.
Las pérdidas en las secciones no son conocidas con anterioridad, para ello se
emplea el siguiente procedimiento:
1. Se dan los voltajes en 1.0 p.u.
2. Para el cálculo de las pérdidas en las secciones se procede de la siguiente
manera:
2
22
Ri
iiiLOSS
V
QPRP
+=
2
22
Ri
iiiLOSS
V
QPXQ
+=
donde:
• Ri = resistencia de la sección i.
• Xi = reactancia de la sección i.
• Pi, Qi = cargas acumuladas que fluyen por la sección i.
3. Resolver la Ecuación 1.
4. Si las pérdidas calculadas con los nuevos voltajes difieren menos que un
error permitido comparado con la iteración anterior, entonces calcule flujos y
finalice.
5. De lo contrario repita los pasos 2, 3 y 4
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
164
I.2. Algoritmo del flujo de carga desbalanceado sec undario
El algoritmo que se emplea para calcular el flujo de carga desbalanceado es
análogo al flujo de carga balanceado, sólo que en este caso los cálculos se
hacen por fase.
Las impedancias propias y mutuas son calculadas de acuerdo al código que se
especificó para cada sección teniendo en cuenta el conductor de tierra,
utilizando modelos de CARSON. SPARD® mp Distribución para el cálculo del
Flujo de Carga Desbalanceado tiene presente los acoples magnéticos entre
fases y la diferencia angular (o fasorial) entre las corrientes de fase. El modelo
que se emplea es el siguiente:
Figura I-1: Modelo empleado
Fuente: Help de SPARD® mp
=
g
c
b
a
gggcgbga
cgcccbca
bgbcbbba
agacabaa
gg
cc
bb
aa
I
I
I
I
zzzz
zzzz
zzzz
zzzz
V
V
V
V
'
'
'
'
Ec. 1
La matriz [ ]zr
es de dimensión (n+1)*(n+1), donde n es el número de
conductores que componen la línea. Se realiza la reducción de Kron al sistema
matricial de la Ec. 1 de la siguiente manera:
En la Figura I-1 observamos:
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
165
cbag IIII −−−=
Ec. 2
( ) ( )'''' gaagggaaVVVVV −=−=∆
Ec. 3
Resolviendo la primera y la cuarta ecuación del sistema de la Ec. 1 y luego
restándolas se obtiene:
gagcacbabaaaaaIzIzIzIzV +++='
gggcgcbgbagaggIzIzIzIzV +++='
( ) ( ) ( ) ( ) gggagcgcacbgbabagaaa IzzIzzIzzIzzV −+−+−+−=∆
Ec. 4
Se reemplaza la Ec. 2 en la Ec. 4 y con giig zz = se obtiene el siguiente
resultado:
( ) ( ) ( ) cggagcgacbggagbgabaggagaa IzzzzIzzzzIzzzV +−−++−−++−=∆ 2
Si repetimos las operaciones anteriores para las fases b y c, se obtendrán los
siguientes resultados:
Impedancias Propias:
ggigiiii zzzz +−= 2
Ec. 5
Impedancias Mutuas:
ggigkgikik zzzzz +−−=
Ec. 6
En forma matricial se tiene:
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
166
longituddeUnidad
voltios
I
I
I
zzz
zzz
zzz
V
V
V
c
b
a
cccbca
babbba
acabaa
c
b
a
=
Ec. 7
V = Vector de fasores de caída de voltaje de fases en el tramo
I = Vector de fasores de corriente en el tramo
Z = Matriz de impedancias del tramo
Las componentes de esta matriz son complejas y tienen en cuenta la
disposición geométrica de los conductores.
MODELO DE LA CARGA
El Flujo Desbalanceado de SPARD® mp Distribución supone una carga
independiente del voltaje (o tipo kVA).
Este modelo es utilizado para calcular las inyecciones de corriente en los nodos
del sistema y utilizar el algoritmo de Gauss-Seidel para la solución de los
voltajes por fase. Este algoritmo es el más robusto y adecuado porque permite
trabajar las corrientes y voltajes fasorialmente en coordenadas cartesianas.
Algoritmo:
1. Asigne voltajes iniciales en las fases de todos los nodos del sistema. Aquí
debe tenerse presente la diferencia angular entre los voltajes en la subestación.
Hasta el momento SPARD® mp Distribución suponía un balance trifásico en los
fasores de voltaje en la subestación; esto originaba que debido a condiciones
geométricas de las estructuras un sistema balanceado no diera los mismos
resultados en un flujo desbalanceado que en el balanceado. Por la razón
anterior se ha adicionado a SPARD® mp Distribución una pantalla en la cual se
introduce los ángulos de voltaje en la subestación.
2. Calcular las corrientes inyectadas en los nodos para cada una de las fases
así:
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
167
iaigaib
iaiaia Vy
V
jQPI −
−=
*
ibigbib
ibibib Vy
V
jQPI −
−=
*
icigcic
icicic Vy
V
jQPI −
−=
*
donde:
• Iia, Iib, Iic = fasores de corrientes inyectadas en las fases a, b, c del nodo i
• Pia, Pib, Pic =cargas activas por fase en el nodo i
• Qia, Qib, Qic =cargas reactivas por fase en el nodo i
• yiga, yigb, yigc =Admitancias a tierra (Shunt) por fase que están
conectadas al nodo i
• Via, Vib, Vic =Voltajes por fase en el nodo i
3. Calcule las corrientes (por fase) que fluyen por las líneas.
4. Calcule las caídas de voltaje (por fase) desde la subestación hasta el final
del circuito.
5. Calcule los voltajes nodales y por fase en cada fase de cada nodo de
acuerdo a las caídas calculadas en 4.
6. Si la variación en voltajes es muy pequeña, calcule pérdidas, flujos y salga.
De lo contrario repita los pasos 2 a 6.
En el caso de los Autotransformadores, la conexión Estrella-Delta-Estrella hace
que se presente un circuito T en la secuencia. Como los datos de entrada se
dan por secuencias, el flujo desbalanceado efectúa una transformación inversa
para hallar así la matriz Zabc de la "sección" Autotransformador.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
168
J. Anexo: bibliografía
• Marco Legal y Regulatorio del Sector Eléctrico Ecuatoriano: Ley de
Régimen del Sector Eléctrico Ecuatoriano, Reglamento del Suministro
de Electricidad, Regulación No. CONELEC – 004/01.
• NORMAS TÉCNICAS DEL SERVICIO DE DISTRIBUCIÓN – NTSD –
REGULACIÓN CNEE No. -09-99 DE GUATEMALA.
• BALCELLS, Joseph, “Calidad y Uso Racional de la Energía”, Segunda
Edición, Circutor S.A., Barcelona – España, Julio 2001.
• Oraganización Latinoamericana de Energía OLADE, “Manual
Latinoamericano y del Caribe para el Control de Pérdidas Eléctricas”,
Volumen 1, Quito – Ecuador, 1993.
• Westinghouse Electric Corporation, “Electric Utility Engineering
Reference Book Volume 3: Distribution System”, Pennsylnania – EEUU,
1985.
• OTORONGO, SILVA, “Programa de reducción de pérdidas técnicas en
el sistema de distribución de la Empresa Eléctrica Ambato S.A.”, Quito –
Ecuador, diciembre 1996.
• Schneider Electric, www.schneider–electric.com.
• Reproducción del Cuaderno Técnico nº 141 de Schneider Electric.
• Reproducción del Cuaderno Técnico nº 151 de Schneider Electric.
• Reproducción del Cuaderno Técnico nº 152 de Schneider Electric.
• Reproducción del Cuaderno Técnico nº 155 de Schneider Electric.
• Reproducción del Cuaderno Técnico nº 176 de Schneider Electric.
• Reproducción del Cuaderno Técnico nº 183 de Schneider Electric.
• Reproducción del Cuaderno Técnico nº 203 de Schneider Electric.
• Schneider Electric, “Manual y Catálogo del Electricista”.
• Schneider Electric, “Manual Técnico Práctico”, Tomo E.
• Schneider Electric, “Detención y Filtrado de Armónicos”, Guía 5.
• Empresa Eléctrica Regional Norte S.A., “Normas para la construcción de
líneas y redes de distribución – EMELNORTE S.A.”.
ESTUDIO DEL NIVEL DE VOLTAJE, PERTURBACIONES Y FACTOR DE POTENCIA EN INDUSTRIAS FLORÍCOLAS DEL CANTÓN CAYAMBE – EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A.
ESCUELA POLITÈCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
169
K. Anexo: planos
170
N
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
EMELNORTE S.A.
ROSADEX S.A. - CAYAMBE
UNIFILAR C5T172CALIDAD DE ENERGÍA
DISTRIBUCIÓN
2007 - 01 - 08
A. BEDÓN
11
C5T172 Trafo 3f 100 kVA13,8kV / 220V 127V Multitap: ±5% pasos de 2,5%
200/5 medMedidor de energía
0,28kW
C1-P5 CUARTOS FRÍOS COMPRESOR 1 ROSADEX S.A. C5T172
V1-C1P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 1 C1 ROSADEX S.A. C5T172
V2-C1P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 2 C1 ROSADEX S.A. C5T172
0,19kW
C2-P5 CUARTOS FRÍOS COMPRESOR 2 ROSADEX S.A. C5T172
V1-C2P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 1 C2ROSADEX S.A. C5T172
V2-C2P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 2 C2 ROSADEX S.A. C5T172
GRUPO 1 GRUPO 2
0,28kW 0,19kW 0,12kW
C1-P5 CUARTOS FRÍOS COMPRESOR 1 ROSADEX S.A. C5T172
V1-C1P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 1 C1 ROSADEX S.A. C5T172
V2-C1P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 2 C1 ROSADEX S.A. C5T172
C2-P5 CUARTOS FRÍOS COMPRESOR 2 ROSADEX S.A. C5T172
V1-C2P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 1 C2ROSADEX S.A. C5T172
V2-C2P5 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 2 C2 ROSADEX S.A. C5T172
GRUPO 3 GRUPO 4
0,12kW 0,12kW 0,12kW
INTERIOR CUARTO FRÍO 1
0,56kW8,95kW
C1-P6 CUARTOS FRÍOS COMPRESOR 1ROSADEX S.A. C5T172
V1-C1P6 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 1 C1 ROSADEX S.A. C5T172
V2-C1P6 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 2 C1ROSADEX S.A. C5T172
C2-P6 CUARTOS FRÍOS COMPRESOR 2ROSADEX S.A. C5T172
V1-C2P6 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 1 C2ROSADEX S.A. C5T172
V2-C2P6 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 2 C2ROSADEX S.A. C5T172
GRUPO 5 GRUPO 6
0,37kW
INTERIOR CUARTO FRÍO 2
P5 P6
0,56kW8,95kW
0,56kW
EDIFICIO POST-COSECHA
PA
3,73kW
C1-P7 CUARTOS FRÍOS COMPRESOR 1 ROSADEX S.A. C5T172
V1-C1P7 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 1 C1 ROSADEX S.A. C5T172
V2-C1P7 CUARTOS FRÍOS VENTILADOR 2 C1 ROSADEX S.A. C5T172
GRUPO 7
V
P7
OFICINAS
P4
INTERIOR CUARTO FRÍO 3
CÓDIGO DEL CONDUCTOR
BANCO DE CAPACITORES
NODO ELÉCTRICO
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
(MUESTRA MARCA DE POLARIZACIÓN)CT RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN
C 0,37kWV
0,37kW3,73kW 3,73kW 3,73kW
V V V V V V V V V V V V
3,73kW
C C C C C C
MOTOR
BREAKER
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN CONFIGURACIÓN
CÓDIGOFASE - kVAVOLTAJERANGO TAP
CONFIGURACIÓN DEL TRANSFORMADOR
20kVAr
181
EMELNORTE S.A.
ROSADEX S.A. - CAYAMBE
UNIFILAR C5T173CALIDAD DE ENERGÍA
DISTRIBUCIÓN
2007 - 01 - 08
A. BEDÓN
12
C5T173Trafo 3f 75 kVA13,8kV / 220V 127V Multitap: ±5% pasos de 2,5%
200/5 medMedidor de energía
Bf1-P21 NAVES Bomba fumigación 1 ROSADEX S.A. C5T173
P17
P30
CÓDIGO DEL CONDUCTOR
BANCO DE CAPACITORES
NODO ELÉCTRICO
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
(MUESTRA MARCA DE POLARIZACIÓN)CT RELACIÓN DE
TRANSFORMACIÓN
3,73kW
Bf
MOTOR
BREAKER
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN CONFIGURACIÓN
CÓDIGOFASE - kVAVOLTAJERANGO TAP
CONFIGURACIÓN DEL TRANSFORMADOR
15kVAr
PB
P21 P14
B1-P16 CUARTOS BOMBEO Bomba 1 ROSADEX S.A. C5T173
7,5kW
Bf
P16
B1-P6 CUARTOS BOMBEO Bomba 1 ROSADEX S.A. C5T173
5,6kW
Bf
P6
B2-P6 CUARTOS BOMBEO Bomba 2ROSADEX S.A. C5T173
5,6kW
Bf
P22
P23
B1-P26 NAVES Bomba 1 ROSADEX S.A. C5T173
3,73kW
Bf
P26
Bf1-P31 NAVES Bomba fumigación 1 ROSADEX S.A. C5T173
2,2kW
Bf
P31
Bf1-P34 NAVES Bomba fumigación 1 ROSADEX S.A. C5T173
5,6kW
Bf
P34
Bf1-P22 NAVES Bomba fumigación 1 ROSADEX S.A. C5T173
5,6kW
Bf