top of page
Buscar

Ojo al desbalance !! tiene su costo

El sistema trifásico ideal está conformado por tres tensiones alternas de igual amplitud y frecuencia que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120° eléctricos, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las tensiones monofásicas se corresponde a un fase.


Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado, ó balanceado, cuando sus tensiones tienen magnitudes iguales y están desfasadas 120º; caso contrario se dice que el sistema tiene Desbalance de Tensión (y/o Desbalance de Corriente).


Al diseñar un sistema eléctrico, se busca el minimo desbalance posible entre las fases (el balance cero es prácticamente imposible), sin embargo a medida que la operación del sistema avanza, se incorporan ó desincoporan cargas (principalmente monofásicas), y/ó cambia la simultaneidad de operación de las mismas, el sistema pierde dicho balance.


Es por ello que el desbalance no debe subestimarse, y mas bien atenderlo tan pronto como es posible. Es necesario hacer revisiones frecuentes para validar que se mantiene el mínimo desbalance y así mantener un sistema eficiente y óptimo, y evitar perdidas de energía y de dinero.


A continuación presentamos diferentes aspectos relacionados al desbalance de tensión y corriente, que ayudan a la comprensión del concepto, la regulación existente, cómo medirlo y cómo mejorarlo:


1. Sistema trifásico balanceado y desbalanceado.

2. Normatividad (Código de RED), Medición y Recomendación.

3. Causas y efectos del desbalance de tensión.

4. Causas y efectos del desbalance de corriente.

5. Cómo mejorar el desbalance?



1. Sistema trifásico balanceado y desbalanceado


Un sistema trifásico está balanceado cuando:


  1. Los fasores de la fundamental de las fases (tensión o corriente) tienen igual magnitud, y

  2. Los ángulos de desfasaje entre las fases son iguales a 120 grados eléctricos.



Un sistema trifásico está desbalanceado cuando:


  1. Los fasores de la fundamental de las fases (tensión o corriente) no tienen igual magnitud, y/o

  2. Los ángulos de desfasaje entre las fases no son iguales a 120 grados eléctricos.



2. Normativa, Medición y Recomendación


NORMATIVA: La normativa internacional IEC 61000-4-30, la recomendación IEEE 1159 2019 y Código de RED (en su referencia a la Especificación CFE L0000-45) especifican el método de las “Componentes Simétricas (Teorema de FORTESCUE)” para la determinación del desbalance (tensión y corriente). Esto requiere conocer las magnitudes y ángulos de desfasajes del fasor de cada fase del sistema trifásico. Bajo ciertas condiciones del sistema trifásico, el método de la “Desviación Máxima del Promedio” (mencionado por NEMA e IEEE) podría utilizarse.


El Código de Red, haciendo referencia a la Especificación CFE L0000-45, establece en la Tabla 3.8.E el Desbalance Máximo de Corriente permitido. La Tabla 6 (CFE L0000-45) muestra el Desbalance Máximo de Tensión exigido por CFE.




MEDICIÓN: En la determinación del desbalance se debe usar instrumentación normalizada (IEC 61000-4-30) Clase A o Clase S (antes Clase B). El instrumento debe registrar los 6 parámetros requeridos (3 magnitudes y 3 desfases) y realizar el cálculo del desbalance (Componentes Simétricas).


RECOMENDACIÓN: A la gerencia de planta, se recomienda el uso de instrumentación fija (monitores) que registre el desbalance, y otros parámetros, con la finalidad de detectar cualquier desviación a tiempo. Luego, con la periodicidad que el sistema de gestión especifique, contratar una medición externa (auditoria) con instrumento Clase A, para registrar los parámetros eléctricos, y constatar la calidad de energía actual con las conclusiones y recomendaciones a que diese lugar.



3. Causas y efectos del desbalance de tensión


CAUSAS DEL DESBALANCE DE TENSIÓN:

  • El proveedor de energía entrega en el PCC un voltaje desbalanceado.

  • Ajustes de los Tap´s del transformador en posiciones desiguales.

  • Problemas en el banco de capacitores (capacitores defectuosos).

  • Desbalance de corriente proveniente de las cargas.

  • Asimetrías en la red de suministro (líneas de transmisión / distribución, no transpuestas).

  • Otras.


EFECTOS DEL DESBALANCE DE TENSIÓN:

  • Desbalance de corriente.

  • Incremento de las pérdidas en motores asíncronos.

  • Corrientes desbalanceadas en el estator de los motores asíncronos (inducción). Un pequeño desbalance de voltaje resultará en un mayor desbalance de corriente y como consecuencia un incremento de temperatura afectando la vida útil del motor. Según la normativa NEMA MG-1 14.36, el desbalance de voltaje originará un desbalance de corriente del 6 al 10 % en motores asíncronos.

  • Según se establece en la recomendación IEEE 1159-2019, un desbalance de 3,5 % en tensión puede resultar hasta un 25 % de aumento de la temperatura en algunos motores.



4. Causas y efectos del desbalance de corriente


CAUSAS DEL DESBALANCE DE CORRIENTE:

  • Cargas monofásicas no equilibradas en el sistema.

  • Desbalance de tensión.

  • Líneas (conductores) con impedancias diferentes.

  • Equipos trifásicos con diferencia en las impedancias de sus fases.

  • Otras.


EFECTOS DEL DESBALANCE DE CORRIENTE:

  • Activación inesperada de protecciones trifásicas

  • Calentamiento irregular en transformadores, conductores y terminales de conexión.

  • Aumento de las pérdidas debido al calentamiento.

  • Incumplimiento de normativa que regula a los centros de carga, p.e. el Código de RED, y CFE (L0000-45), en México.

  • Ineficiencia en el consumo energético (la Demanda Máxima se calcula en base a la fase con el mayor consumo de corriente)

  • Aumento de la corriente por el conductor neutro.



5. Cómo mejorar el Desbalance ?


Como hemos visto, eliminar el desbalance es prácicamente imposible, por lo que buscamos es disminuirlo al mínimo valor posible, y así mantener nuestro sistema en la más alta eficiencia. Las siguientes son recomendaciones para lograrlo:

  • Estudiar el sistema, con mediciones en puntos específicos de la red, y termografía si es posible.

  • Conocer las especificaciones de cada carga, la variabilidad, y la forma como operan dentro del sistema (simultaneidad de las cargas)

  • Evaluar los puntos de conexión de las cargas conectadas en dos fases y las monofásicas

  • Definir el reacomodo o separación de las cargas perturbadoras para obtener un mejor balance de cargas

  • Verificar mediante mediciones el efecto de los cambios.

  • Evaluar las cargas trifásicas en busca de diferencias en sus fases.



Finalmente, el Desbalance de Tensión y/o de Corriente es una de los requerimientos de sistema que al ser mitigado mejoramos la calidad de la energía que usamos. Un ingeniero con conocimiento teórico y experiencia práctica, es pilar fundamental para optimizar el desbalance. Se recomienda incluir éste en la auditoria energética.


Ramón A Martínez Carrillo

Ingeniero Electricista

23-03-2021



Visita nuestra pagina, y/ó escríbenos con tus datos y comentarios,

para apoyarte en la mejora de tu sistema ¡!


soporte@konverter.com.mx



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Referencias


  1. IEEE 1159-2019, Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality.

  2. IEC 61000-4-30 2003, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-30: Testing and measurement techniques - Power quality measurement methods.

  3. CFE L0000-45, Desviaciones permisibles en las formas de onda de tensión y corriente en el suministro y consumo de energía eléctrica.






1770 visualizaciones0 comentarios

Entradas Recientes

Ver todo

Commentaires


bottom of page