Procedimiento para la evaluación de la calidad de la energía en industrias con cargas eléctricas variables no lineales

Abstract

En este documento se propone un procedimiento para la evaluación de calidad de la energía en industrias donde predominan cargas eléctricas variables no lineales. La investigación se origina por el incremento de los problemas de calidad de la energía en los sistemas eléctricos industriales y a la falta de una herramienta para el análisis de estos problemas, que consideren las características de las cargas eléctricas variables no lineales, y factores relacionados como la puesta a tierra y el análisis termográfico. El procedimiento consta de nueve pasos secuenciales que van desde el diagnóstico del sistema hasta las propuestas de soluciones, incluyendo aspectos normativos, técnicos y organizacionales, además contempla la posibilidad de mejora continua. En vía su obtención se identificaron los requerimientos para la evaluación de la calidad de la energía en sistemas eléctricos industriales, posteriormente, se describió el procedimiento y finalmente, se validó en una industria. La industria objeto de estudio se caracteriza por el predominio de grandes máquinas herramientas e iluminación LED con características no lineales y variables. La industria presentaba daños en tarjetas electrónicas, desconfiguración de procesos, disparos inesperados de protecciones eléctricas, quema de cables de tierra y bajo factor de potencia. Como resultado, se identificó que las causas de las afectaciones eran las variaciones en la tensión y la frecuencia, altos niveles de armónicos de tensión y corriente, así como, empalmes defectuosos en las barras de puesta a tierra, oxidación en los tornillos de conexión y estructuras sin aterrizar. Como soluciones, se propuso la instalación de UPS, la revisión del sistema de puesta a tierra y la instalación de filtros activos. En el caso de estudio se demostró la viabilidad del procedimiento como herramienta efectiva para la evaluación de calidad de la energía en industrias donde predominan cargas eléctricas variables no lineales.

This document proposes a procedure for the evaluation of power quality in industries where nonlinear variable electrical loads predominate. The research originates from the increase in power quality problems in industrial electrical systems and the lack of a tool for the analysis of these problems, which considers the characteristics of non-linear variable electrical loads, and related factors such as the grounding and thermographic analysis. The procedure consists of nine sequential steps that go from the diagnosis of the system to the proposals for solutions, including regulatory, technical and organizational aspects, and also contemplates the possibility of continuous improvement. On the way to obtaining it, the requirements for the evaluation of the quality of energy in industrial electrical systems were identified, later, the procedure was described and finally, it was validated in an industry. The industry under study is characterized by the predominance of large machine tools and LED lighting with non-linear and variable characteristics. The industry presented damage to electronic cards, misconfiguration of processes, unexpected tripping of electrical protections, burning of ground cables and low power factor. As a result, it was identified that the causes of the effects were variations in voltage and frequency, high levels of voltage and current harmonics, as well as defective splices in the grounding bars, oxidation in the connection screws and ungrounded structures. As solutions, the installation of UPS, the review of the grounding system and the installation of active filters were proposed. In the case study, the viability of the procedure was demonstrated as an effective tool for the evaluation of energy quality in industries where non-linear variable electrical loads predominate.