Las formas de monitorización, las alternativas de mejoras y los beneficios financieros asociados son algunos de los temas abordados en este artículo sobre procesos energéticos eficientes.
por Ígor Abrahão Paranhos*
La alta tecnología encontrada en los equipamientos modernos ha colaborado en el control de los procesos industriales, aumentando la productividad y la confiabilidad en diversos sectores, facilitando la elaboración de productos con un mejor nivel de acabado. Mientras tanto, la utilización de estos equipos en las líneas de producción aumenta considerablemente la susceptibilidad del sistema a las alteraciones en la calidad de la energía, debido a la microelectrónica asociada.
La aparición de cargas no-lineales ha perturbado directamente a las señales de corriente y tensión, dejando de esta forma el ambiente eléctricamente contaminado. La preocupación con los niveles de calidad de la energía eléctrica viene aumentando bastante en los últimos años, tanto para los consumidores como para las concesionarias. Este artículo se propone abordar algunos aspectos de la calidad de la energía, formas de monitorización, alternativas de mejoras y beneficios financieros asociados.
No obstante, sin una definición estándar para la calidad de la energía eléctrica (CEE), frecuentemente es visto en la literatura que los parámetros y valores de referencia relativos a la conformidad de tensión en régimen permanente y a las alteraciones en la forma de la onda de tensión están fuertemente asociados al asunto.
En otras palabras, se puede evaluar la calidad de la energía entregada a través de algunos atributos, como la disponibilidad, que es la capacidad del sistema eléctrico de suministrar energía en la cantidad deseada (consumidores) sin interrupciones; conformidad, que es la capacidad del sistema eléctrico de suministrar energía en los niveles adecuados de tensión, y exenta de distorsiones armónicas; restaurabilidad, definida por la capacidad del sistema eléctrico de restaurar rápidamente el suministro, minimizando el tiempo de interrupción; y flexibilidad, que representa la capacidad que el sistema eléctrico tiene de asimilar cambios en su estructura o configuración.
Como este asunto incorpora cuestiones político-financieras, el punto de vista de los involucrados puede variar. El consumidor, por ejemplo, tiene interés en que haya calidad en el suministro de tensión, disponibilidad, y que la energía tenga un costo bajo. El proveedor anhela una reglamentación coherente, una utilización de la corriente eléctrica con calidad y volumen de comercialización. El gobierno, a su vez, defiende la disponibilidad, la conformidad y la restaurabilidad (monitorizada por medio de índices, como DEC y FEC). Mientras, la búsqueda por una adecuada CEE es de interés de todos, ya que ella es determinante para la operación continua de las empresas (principalmente industrias), que cada vez más, utilizan equipamientos sofisticados y sensibles.
Los réditos obtenidos por el mantenimiento de una energía de calidad son muchos, y financieramente se reflejan de diversas formas. Para los usuarios, el adecuado tratamiento de la CEE, de forma a evitar altos niveles de distorsiones armónicas y bajos factores de potencia, así como otras alteraciones comúnmente encontradas, representadas en la Figura 1, conducen directamente a ventajas en la cuenta de energía, por la reducción del consumo y ausencia de multas, y también otras ventajas menos explícitas. El aumento de la vida útil de máquinas, equipamientos y motores, economías en cables y reducción de pérdidas por calentamiento también son ejemplos relevantes.
Ciertamente, otro factor crítico que causa perjuicios innecesarios sería la parada de una línea de producción, debido a una falla o la mala interpretación de datos de equipos micro-controlados, por ejemplo.
Cada vez más, las empresas están invirtiendo en sistemas de monitorización de la energía eléctrica utilizada, y valiéndose de técnicas y equipamientos para el tratamiento de las perturbaciones en las señales sinusoidales utilizadas. Además, son crecientes los ejemplos de inversiones de este tipo, que en poco tiempo se amortizan.
Figura 1 – Distorsiones más comunes en sistemas de distribución de baja tensión
Sistemas de monitorización
En medio de tantos cambios y evoluciones en el consumo de energía, así como el incremento de la importancia de la misma para el crecimiento del país y la rentabilidad de las empresas, nuevos adeptos han utilizado y valorizado sistemas de supervisión, no apenas como un insumo aislado del proceso productivo.
En el actual nivel de madurez, la administración energética se aproximó bastante de la “tecnología de la información” (TI), dejando de ser enfocado y confinado exclusivamente a los equipamientos y a las cuestiones energéticas, como tradicionalmente eran consideradas. Actualmente, no se buscan apenas los últimos avances en función de algoritmos y técnicas de optimización. El foco principal es la integración de las informaciones de producción, energía y gestión.
Cuando se habla de “calidad de energía” vale el mismo concepto. Una empresa moderna no acepta más soluciones aisladas, propuestas por uno u otro departamento. Todos los sectores deben compartir informaciones e interactuar con ellas de forma simple y rápida. Se confirma cada vez más la tendencia de que los pasos tecnológicos se dirijan en su mayor parte hacia el área de software, a partir de una plataforma de hardware multifuncional.
En la última década, con la aparición de los medidores electrónicos basados en sistemas digitales, se posibilitó que los equipamientos de administración pasasen a ofrecer la monitorización de todas las magnitudes en tiempo real para múltiples usuarios, permitiendo generalizar todavía más estas informaciones y asociar a la cuestión energética los factores de la calidad de energía.
La tendencia para los próximos años es que la evolución de los sistemas de administración de energía sea tan grande e integradora como lo fue en la última década. Por esta razón, las empresas hoy no pretenden apenas acompañar tensión y corriente en tiempo real, sino también el número de veces y la frecuencia con que ocurrieron las interrupciones en el suministro de energía, así como analizar las tensiones entregadas por la concesionaria y las corrientes consumidas, en busca de regímenes transitorios, armónicas y variaciones en la amplitud de las señales eléctricas.
De forma general, lo que un consumidor desea es comprar energía barata y que atienda a sus requisitos mínimos en función de oscilaciones e interrupciones. Aún más, actualmente, con la aparición del “consumidor libre” y del interés de las concesionarias en retener a sus clientes, la cuestión de la calidad de energía viene siendo fuertemente impulsada.
Con la evolución de la electrónica y del poder computacional de los micro-controladores actuales, fueron surgiendo sistemas de monitorización de energía cada vez más sofisticados, los cuales proporcionan informaciones y herramientas avanzadas (Tabla 1). Recursos como comunicación de datos sin cable, almacenamiento de informaciones en banco de datos y visualización remota vía internet, alerta de eventos por e-mail o a través de mensajes de teléfono celular, pueden ser citados como aspectos modernos que auxilian en la administración del negocio. Mientras tanto, todos colaboran para el ajuste del costo del sistema.
Tabla 1: Evolución de los recursos computacionales
En el mercado son encontrados sistemas de costo elevado, así como otros más accesibles. Se pueden encontrar equipos importados o nacionales, de las diversas empresas del ramo, que proyectaron sus productos. Algunos son portátiles, otros de panel; pueden presentar las formas de onda de las diferentes fases de tensión y corriente localmente (en display gráfico) o por medio de un software, o también suministrar los principales parámetros de performance ya calculados, los cuales servirán de base para análisis y toma de decisiones.
Es interesante observar que “lo que se mide, se mejora”. Es importante tener conocimiento de la salud de la red eléctrica, para poder corregir problemas presentes, o también para prevenir que ocurran fallas en los momentos críticos. Hablando de disponibilidad, se puede observar en la Tabla 2 que en algunos sectores la falta de energía es casi inaceptable.
Si el sistema ofrece algún tipo de almacenamiento de datos, sea en el banco de datos de un software de supervisión, sea por memoria de masa interna (data logger), es posible verificar el historial de consumo, y analizar informaciones importantes, como la baja eficiencia de determinados equipos, utilización de energía en horario de punta y fuera de punta, estacionalidad y períodos críticos de demanda de energía, los cuales pueden ayudar en el reencuadramiento tarifario, o reubicación de horarios de operación.
Tabla 2: Ejemplo de confiabilidad para algunos sectores
Más allá de las economías más explícitas, recién citadas, la monitorización de la energía puede servir de base para la implantación de programas de economía de energía, o proyectos de eficiencia energética.
Ciertamente muchas informaciones para estos análisis constan en la cuenta de energía, e informaciones más detalladas pueden solicitarse a la concesionaria de energía, mientras tanto, los sistemas especializados poseen herramientas avanzadas de análisis de datos, lo que significa practicidad e integración de las informaciones. Además, si estuviera siendo utilizada alguna fuente de energía alternativa, independiente de la concesionaria, como generadores y paneles fotovoltaicos, entre otros, la información continua siendo considerada.
Nota: La segunda parte de este artículo analizará la corriente armónica y las soluciones para algunos tipos de alteraciones eléctricas.
*Ingeniero de Desarrollo de Full Gauge Controls.
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