Acolman Estado de México 16 de Diciembre del 2013.

EMBOTELLADORA METROPOLITANA S. DE R.L. DE C.V.Av. Tecnología No. 1 FraccionamientoIndustrial Cuamantla C.P. 54730 CuautitlánIzcalli Edo. De Mex.

At´n: Ing._______________________________

“ CARTA TERMINO DE TRABAJOS ”

Por éste conducto le informamos a usted, que el trabajo encomendado a nuestra empresa SERVICIO ELECTRICO CARDOSO, relativo a MEDICION PARAMETROS ELECTRICOS TRANSFORMADOR 1,000 kVA, en instalaciones: EMBOTELLADORA METROPOLITANA S. de R.L. de C.V.

Han sido Concluidos el día 10 de Diciembre del 2013.

Sin otro particular y esperando que estos trabajos sean recibidos por usted de conformidad, quedamos a sus órdenes.

ENTREGÓ RECIBIÓIng. Sergio Cardoso Nava Ing. ________________________________

SERVICIO ELECTRICOCARDOSO

EMBOTELLADORA METROPOLITANA S. DE R.L. DE C.V.

Acolman, Estado de México, 16 de Diciembre del 2013.

EMBOTELLADORA METROPOLITANA S. DE R.L. DE C.V.Av. Tecnología No. 1 FraccionamientoIndustrial Cuamantla C.P. 54730 CuautitlánIzcalli Edo. De Mex.

Ing._________________________________

Agradeciendo a usted su amable atención, la presente se refiere al reporte correspondiente a estudio de la calidad de la energía, con la finalidad de conocer el comportamiento actual del sistema eléctrico, y observar mediante las graficas (anexas) el comportamiento de los parámetros eléctricos.

El estudio pretende tanto el conocimiento de la operación del Sistema Eléctrico así como mejorar siempre la operación en beneficio de la Instalación eléctrica, el buen funcionamiento de las cargas y su tiempo de vida útil y por lo tanto la economía de su empresa.

Adjuntamos la siguiente información para su evaluación y estudio, esperando cubrir sus requerimientos:

Metodología del monitoreo.

Análisis de graficas.

Perfiles de tensión y corriente.

Perfil de potencias.

Consumo de Energía.

Resumen y conclusiones.

SERVICIO ELECTRICO CARDOSO

METODOLOGÍA DEL MONITOREO

Para la elaboración del presente estudio, se utilizo; un analizador trifásico para calidad de la energía Fluke 435, con TC’s (sensores de corriente) de hasta 3,000 Ampers.

Dicho equipo fue instalado en salida del transformador, registrando de esta manera el total de la carga demandada durante el periodo de monitoreo.

Transformador de Distribución:

Marca: Continental Electric

Capacidad: 1000 KVA

No. De Serie: 4003-16286

Voltaje A.T.:23,000-20,000v

Voltaje B.T.:220/127v

Elevación de temperatura: 65ºC

Impedancia: 6.64%

Tipo: SUBESTACION

El periodo de medición consto de 24 hrs (09 al 10 de Diciembre 2013), el equipo se programa para tomar lecturas cada 1 minuto (mínimas, máximas y promedio), registrando un total de 1,407 lecturas por cada parámetro eléctrico.

Estas lecturas son almacenadas en la memoria interna del equipo de medición, los cuales posteriormente con ayuda de un software especializado, se descargas a la PC donde se analizan y se realiza el estudio correspondiente.

PARÁMETROS ELÉCTRICOS

Los parámetros eléctricos analizados y mostrados, son los siguientes:

Tensión entre líneas (VOLTS)

Corriente de fase (AMPER)

Potencia activa trifásica (WATTS)

Potencia aparente trifásica (VOLTS-AMPER)

Relación entre potencia activa y aparente (FACTOR DE POTENCIA “F.P.”)

Frecuencia (HZ)

Distorsión armónica total (THD)

EQUIPO DE MEDICIÓN.

Marca: Fluke

ANÁLISIS DE GRAFICAS

Las graficas adjuntas muestran los máximos, mínimos y el promedio de las mediciones realizadas. Así mismo se incluye una tabla de resumen que contiene los valores numéricos de las mediciones realizadas y algunas observaciones.

El cuadro inferior muestra la ubicación y explicación del contenido de las graficas para una mayor claridad al momento de interpretarse.

EJEMPLO:

PERFIL DE TENSIÓN

Tensión (Volt)

En la anterior grafica, se muestra el comportamiento de la tensión de las 3 fases del sistema eléctrico, durante las

24 horas del monitoreo. La tensión promedio de las fases es:

Fase A (volts): 233.41/134.92 V, Fase B (volts): 233.11/134.74 V, Fase C (volts): 232.22/134.23 V.

Estos valores representan un +6.09%, +5.95%, +5.55% respectivamente, referente a la tensión nominal del

transformador (220 Volts).

Estos valores se encuentran fuera de lo recomendado (variación con una tolerancia +5%, -10%) como lo

menciona lo NOM-001-SEDE 2012 Art. 110-4 “Tensiones”. En la cual hace referencia al norma NMX-J-098-

ANCE, Tabla 1 “Tensiones Eléctricas Normalizadas”.

PERFIL DE CORRIENTE

Periodo Normal MinPeriodo Normal MaxPeriodo Normal Med

30/8 12h30/8 0h29/8 12h29/8 0h28/8 12h

L12

(V)

235

230

225

220

215

210

L1N

(V)

137

136.2

135.4

134.6

133.8

133

L2N

(V)

137

136

135

134

133

132

10h8h6h4h2h0h22h20h18h16h14h12h

L3N

(V)

137

136

135

134

133

132

Intensidad de Corriente (Amper)

Como se puede observar en las graficas de corriente, durante el periodo de monitoreo, la corriente consumida por

las 3 fases no es constante esto debido a que el sistema lo hace operar en diferentes intervalos debido a lo

requerido en el proceso, sin embargo las fases presentan el mismo comportamiento durante el tiempo de

monitoreo (24 hrs), por lo que se deduce y a continuación se expresa que el sistema eléctrico (TR-1,000 kVA) se

encuentra balanceado,

Fase A: 979.31 A, Fase B: 968.93 A, Fase C: 942.88A.

Existe un desbalanceo de 3.71%, valor que se encuentra dentro del rango recomendado, no más del 5% de

desbalanceo, la corriente en el Neutro registrada por en analizador es mínima 14 A.

Periodo Normal MinPeriodo Normal MaxPeriodo Normal Med

30/8 12h30/8 0h29/8 12h29/8 0h28/8 12h

L12

(V)

235

230

225

220

215

210

L1 (A

)

1.4

1.24

1.08

0.92

0.76

0.6

L2 (A

)

1.4

1.24

1.08

0.92

0.76

0.6

10h8h6h4h2h0h22h20h18h16h14h12h

L3 (A

)

1.4

1.24

1.08

0.92

0.76

0.6

PERFIL DE POTENCIAS

En esta grafica de perfiles de potencia, se puede observar e identificar las demandas de potencia por fase, y asi

mismo la potencia activa total trifásica.

FASE A: 125.02 kW FASE B: 121.39 kW FASE C: 118.51 kW

La potencia total trifásica; se demanda una potencia de 369.91 kW, en parámetros de potencia aparente, se

demanda un potencia trifásica de 390 kVA promedio, a un factor de potencia promedio 94%, la demanda

máxima registrada por el analizador es de 520 kVA, lo cual representa que el transformador alcanza a demandar

52% de su capacidad.

CONSUMO DE ENERGÍA

La anterior grafica, representa el consumo de energía activa (línea roja), y consumo de energía reactiva (línea azul) en 24 horas, obtenido por el equipo de medición:

Consumo de Energía Activa: 8,220 kW-h

Consumo de Energía Reactiva: 2,740 kVAR-h

Para determinar el factor de potencia, mediante los cálculos de C.F.E.

Sustituyendo los valores antes expresados, obtenemos que el factor de potencia es: 0.948, mismo obtenido por el analizador.

ESPECTRO ARMÓNICO EN LA ONDA DE TENSIÓN

En estas graficas se observa el espectro armónico en la señal de tensión, del transformador de 1,000 kVA, se

presenta el Total de distorsión armónica THD y por componente individual en porcentaje y así poder evaluar las

componentes más significativas del sistema y determinar si cumplen con normas y referencias.

Se presenta una distorsión armónica total (THDv) de 4.04 % y por componente individual las más significativa es

la 5ª y 7ª con 1.83 % y 1.99%, en promedio respectivamente.

ESPECTRO ARMÓNICO EN LA ONDA DE CORRIENTE

%H

1 L

1N (

V)

6

4.8

3.6

2.4

1.2

0

%H

1 L

2N (

V)

6

4.8

3.6

2.4

1.2

0

THD 3 5 7 8 9 10 11

%H

1 L

3N (

V)

5

4

3

2

1

0

%H

1 L

1N

(A

)

15

12

9

6

3

0

%H

1 L

2N

(A

)

15

12

9

6

3

0

THD 3 5 7 8 9 10 11

%H

1 L

3N

(A

)

15

12

9

6

3

0

En estas graficas se observa el espectro armónico en la señal de corriente, del transformador de 1,000 kVA, se

presenta la Distorsión de Demanda Total TDD y por componente individual en porcentaje y así poder evaluar las

componentes más significativas del sistema y determinar si cumplen con normas y referencias.

Se presenta una distorsión armónica total (TDD) de 9.63 % y por componente individual las más significativa es

la 5ª con 9.33%.

PERFIL DE DISTORSIÓN ARMÓNICA PARA ONDA DE TENSIÓN

Esta grafica muestra el perfil de la distorsión armónica en onda de tensión, con un promedio de THD 4.04%.

De acuerdo a la especificación CFEL0000-45 “Perturbaciones permisibles en las formas de onda de tensión y

corriente de suministro de energía eléctrica”, la cual menciona que para el nivel de tensión (23 kV), se puede tener

un máximo de distorsión del 5%.

Por lo cual, se concluye que no hay problemas con la distorsión armónica en onda de voltaje.

THD %Orden 3Orden 5Orden 7Orden 8Orden 9Orden 10Orden 11

%H

1 L

1N (

V)

6

4.8

3.6

2.4

1.2

0

THD %Orden 3Orden 5Orden 7Orden 8Orden 9Orden 10Orden 11

%H

1 L

2N (

V)

6

4.8

3.6

2.4

1.2

0

THD %Orden 3Orden 5Orden 7Orden 8Orden 9Orden 10Orden 11

10h8h6h4h2h0h

%H

1 L

3N (

V)

5

4

3

2

1

0

PERFIL DE DISTORSIÓN ARMÓNICA PARA ONDA DE CORRIENTE

Esta grafica muestra el perfil de la distorsión armónica en onda de corriente, con un promedio de TDD 9.63%.

De acuerdo a la especificación CFEL0000-45 “Perturbaciones permisibles en las formas de onda de tensión y

corriente de suministro de energía eléctrica”, la cual menciona que se puede tener un máximo de

distorsión del 8%.

Por lo cual, se concluye QUE EXISTE CONFLICTO con la distorsión armónica en onda de corriente.

THD %Orden 3Orden 5Orden 7Orden 8Orden 9Orden 10Orden 11

%H

1 L

1N (

A)

15

12

9

6

3

0

THD %Orden 3Orden 5Orden 7Orden 8Orden 9Orden 10Orden 11

%H

1 L

2N (

A)

15

12

9

6

3

0

THD %Orden 3Orden 5Orden 7Orden 8Orden 9Orden 10Orden 11

10h8h6h4h2h0h

%H

1 L

3N (

A)

15

12

9

6

3

0

RESUMEN Y CONCLUSIONES

Estudio, realizado a sistema eléctrico, con un periodo de monitoreo de 24 hrs, registrando cada minuto lecturas de parámetros eléctricos.

Tensiones de Línea: Tensión. nominal.: 220 V

Tensión MIN. AVG. MAX. Observaciones

A-B 233.15 233.41 233.80 Fuera del alcance +5% de tolerancia

B-C 232.80 233.11 233.51 Fuera del alcance +5% de tolerancia

C-A 231.90 232.22 232.63 Fuera del alcance +5% de tolerancia

Corrientes de Línea:

Corriente MIN. AVG. MAX.

A 890.41 979.31 1021.35

B 877.86 968.93 1011.64

C 852.99 942.88 985.10

La corriente nominal del transformador es de 2,624.31 A, de acuerdo al estudio y el análisis realizado, la corriente promedio demandada es de 964 A, se registro un pico de corriente 1,310 A.

El transformador opera a un 40%promedio de su capacidad, si se requiere aumentar carga se tiene disponible 400 kVA, para que el transformador opere al 80% de su capacidad.

Pot. Activa MIN. AVG. MAX.

Pot. Trifasica 351.18 364.87 379.01

Factor de Potencia MIN. AVG. MAX.

Total 0.92 0.94 0.95

CALIDAD DE LA ENERGÍA

1) DISTORSIÓN ARMÓNICA TENSIÓN.

Para determinar la banda de tolerancia que se tiene para una demanda de distorsión armónica, se establece

primero la tensión de acometida, la cual corresponde a una media tensión de 23,000 V.

Por lo que la norma IEEE 519 “practicas recomendadas y requerimientos para el control de armónicas en

sistemas eléctricos de potencia”.

Y la especificación CFE L0000-45 “Perturbaciones permisibles en las formas de onda de tensión y corriente de

suministro de energía eléctrica”.

Establecen lo siguiente:

Para una Tensión de 23,000 V. La distorsión máxima permitida para ondas de tensión es hasta un 15.0% y para

distorsión armónica individual 5.0%

Distorsión Armónica individual Distorsión Armónica Total Observación

5ª

1.99% 4.89%Cumple de acuerdo a normas y

especificaciones

2) Distorsión Armónica Corriente.

Para la distorsión armónica en onda de corriente, se debe conocer un parámetro SCR relación de corto circuito ,

que es la relación entre la corriente de corto circuito, y la corriente consumida promedio por el transformador, con

este parámetro se establece la banda de tolerancia para distorsión armónica en señal de corriente.

La corriente de corto circuito del transformador de 1,000 kVA es de 39.57 kA y la corriente promedio demandada

del transformado 964 A. Por lo que el SCR es de: 41.06:

SCRH<11

TDD Observaciones3ª 5ª 7ª 11ª

41.06 0.9% 9.33% 2.46% 0.98% 9.63%No cumple de acuerdo a normas y

especificaciones

Para los limites de distorsión con norma IEEE 519: TDD 8 % y h<11- 7 %

Para limites de distorsión con norma CFE L0000-45: TDD 6% y h<11- 7 %

OBSERVACIONES

1) La tensión de salida suministrada por el transformador, sobre pasa la banda de tolerancia permitida por la

norma, la cual menciona que la banda de tolerancia será de +5% -10%, se registraron tensiones del

+6.09% respecto a la tensión nominal (220 Volts).

2) La distorsión armónica en onda de corriente, se encuentra fuera de la banda de tolerancia expresada en las normas y referencias.

Las armónicas pueden llegar a causar un funcionamiento incorrecto de muchos equipos, que han sido diseñados para operar en condiciones normales.

En conductores eléctricos, las pérdidas son mayores por efecto JOULE, dado por la frecuencia armónica.

Barras de Neutros, Estas barras pueden llegar a sobrecargase por el efecto de cancelación de las componentes armónicas de secuencia positiva y negativa entre los conductores neutros que sirven diferentes cargas.

Motores Eléctricos, Fundamentalmente, las armónicas producen los siguientes efectos en las máquinas de corriente alterna: un aumento en sus pérdidas y la disminución en el torque generado.

RECOMENDACIONES

1) Realizar cambio de posición, del “Cambiador de Derivaciones”, para regular la tensión de suministro a

los valores más cercanos posibles al nominal.

2) Instalar Filtro de Armónicas para evitar posibles fallas en el sistema eléctrico, generado por las corrientes

armónicas.

Cordialmente

Ing. Sergio Cardoso Nava.