Ahorro de Energía en
Maquinaria e Instalaciones
Ing. Manuel Lara
Gerente de Negocios en el Área de Energía, Petróleo y Gas
Agenda
•
¿Por qué medir energía?
•
Calidad de la energía
–
Potencia y Energía
–
Voltaje y corriente
•
Mediciones
•
Características más comunes de
energía
¿Por qué medir la Energía?
Monitoreo
Control
Pruebas en
maquinaria
Emisiones Acústicas
Pruebas en
Sistemas de Control
Pruebas en Motores
Generadores de Pruebas
Pruebas de
Transmisión y Motores
Pruebas
Certificación de
Componentes
Pruebas en Convertidores
de Energía
Integración en
Redes Eléctricas
Control
Fabricación
Mecatrónica
Prototipos
Rápidos
Componentes de
Manufactura
Control de Motores (FOC)
Orientado al Campo
Diseño de Algorítmos
de Control
Control de Electrónica
Simulación HIL en
Monitoreo
Ruido, Vibración y
Dureza (NVH)
Monitoreo de Condición de
Maquinaria
Calidad de la Energía
Monitoreo de
Instalaciones y
Estructuras
Detección de Errores
Monitoreo
Ambiental
Cumplimiento de
Energía Eléctrica
¿Qué es Calidad de la Energía?
“La frecuencia relativa y severidad con que ocurren desviaciones
a partir del estándar de voltaje o corriente senoidal a 60Hz en el
suministro eléctrico de algún sistema.”
Reduce Costos de Operación y
Mantenimiento
Elimina multas de la empresa de servicio
Aumenta la vida de las máquinas al
protegerlas de fallas o desgastes excesivos
Reduce el Consumo de Energía
Máquinas corriendo sin fallas consumen
menos energía
¿En qué pensamos al
hablar de monitoreo de
Relé de Protección de Bus Grabador de Potencia del Sistema Grabador Digital de Fallas Gestión de Datos de la Subestación Grabador de Perturbaciones Detección de Arco Monitor de Calidad de la Potencia Perturbación y Calidad de la Potencia PMU
Complejidad en la Tecnología para Medición de Energía
Medidor de Consumo
Mediciones de Potencia
Calidad
Cantidad
Mediciones de Potencia
•
Digitalizaciones de las señales de
voltaje y corriente
•
Mediciones de nivel, incluyendo RMS
•
Watts, VARs, factor de potencia
•
Armónicos, sobre y bajo voltaje,
distorsiones
Métodos para Medir la Potencia
•
Recuerde
: P = V*I
•
Potencia Real = V*I*cos(Phi)
•
Es necesario medir V, I, y Phi
•
V ~ 120 VAC o 240 VAC
•
I
se puede medir indirectamente con sensores
inductivos
•
Phi se puede calcular si V e I son adquiridas
NI CompactRIO – basado en FPGA
• FPGA reconfigurable para tareas de sincronización, tiempos, disparos y control a alta velocidad
• Procesador de tiempo real para medición, análisis, conectividad y control confiables
• Módulos de E/S con acondicionamiento integrado para conexión a sensores y actuadores
ProcesadorTiempo-Real FPGA
Ambiental
•
-40 a 70
°
C en rango de temperatura
•
50g choque, 5g vibración
Bajo Consumo de Potencia
Módulos de NI para Medición de Energía
Voltaje
•
NI 9225
•
Medición de 300 Vrms
•
50 kS/s/ch
•
Aislamiento entre canales
Corriente
•
NI 9227
•
Medición de hasta 5 A
rms
•
50 kS/s/ch
Medición del Voltaje
NI 9225
“Red eléctrica”
Cable blanco
Cable negro
Medición de Corriente
NI 9239
Cables B,W,G
Cable negro pasa por la
Dona
Potencia
reactiva
[VAr]
Aparente
Potencia
Real
Potencia
=
PF
φ
)
cos(
*
Real
Potencia
=
V
I
φ
I
V
*
Aparente
Potencia
=
[VA]
[Watts]
Triángulo de Potencia
Tipos de Cargas Eléctricas
Resistiva
Inductiva
Capacitiva
Importancia del Factor de Potencia
•
Considere dos receptores con la misma potencia de 1000 W;
•
Conectados a la misma tensión de 230 V;
•
Uno con F.P. alto y el otro con uno bajo.
•
Primer receptor
Bajo Factor de Potencia
•
Mayor consumo de corriente
•
Aumento de las pérdidas en conductores (efecto Joule)
•
Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de
distribución
•
Problemas con caídas de voltaje
¿Cuánto Cuesta Tener Mala
Calidad en la Energía?
Caída de Voltaje
Incremento de Voltaje
Interrupción de Voltaje
Armónicos/ Ruido
DEMO: Análisis de la Calidad de
la Energía con NI
NI 9225: Medición de hasta 300 Vrms
NI 9227: Medición de hasta 5Arms
NI STC3 o FPGA
(en chasis)
NI STC/FPGA: Sincroniza las mediciones de los canales de voltaje y
de corriente
Módulo de LabVIEW Datalogging and
Supervisory Control
•
Desarrollo gráfico para sistemas
de monitoreo y control
distribuido
•
Datos de tendencias en tiempo
real e históricos
•
Registre datos desde la red a
bases de datos históricas
•
Monitoree y registre alarmas y
eventos
•
Conéctese con dispositivos por
OPC y que corren LabVIEW
Real-Time
•
Agregue seguridad a las
Generación de Reportes para
Microsoft Office
•
Cree y edite programáticamente
reportes en Microsoft Word y
Excel
•
Llene plantillas de reportes
•
Controle el formato y la apariencia
•
Envíe reportes por correo
electrónico y ejecute macros
•
Incluye VI Express
Conectividad a Bases de Datos
•
Inserte y seleccione datos de BDs OLE u ODBC
–
Microsoft Access, SQL Server, Oracle, etc.
•
Cree o elimine tablas
•
Guarde registros en formato XML
•
Ejecute consultas por SQL
–
Inmediatas, parametrizadas
•
Ejecute procedimientos almacenados
•
Acepte o rechace múltiples operaciones
(transacciones)
Librería EPM
EJEMPLO DE APLICACIÓN:
SMART GRID
Modelo Actual de la Red
Hoy
• Control parcial
• Pobre integración
• No optimizado
• Mantenimiento
reactivo
• Orientado a la
empresa de servicios
Smart Grid
, la Red Inteligente
Fuente: The Economist
