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Martes, 22 Octubre 2019 09:47

Precisión en la cadena de medida para una correcta eficiencia energética

PRO18 Articulo 6 foto 0Con demasiada frecuencia, cuando un usuario se enfrenta a la selección de los equipos de medida, de entre las diferentes soluciones disponibles en el mercado, este se centra únicamente en la precisión del dispositivo de medida (PMD), olvidando tener en cuenta la precisión de los sensores asociados

 

 

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PRECISIÓN DE LA CADENA DE MEDIDA: 

Cualquier Sistema de Eficiencia Energética, que bien tenga por objeto obtener una gran reducción de consumos, o bien tenga objetivos más modestos, debe SIEMPRE comenzar por determinar los consumos actuales (mediante la instalación de Equipos de medida), para poder así valorar las acciones posteriormente implantadas: este es el primer paso en cualquier acción relacionada con la Eficiencia Energética. Esta medida debe ser, además, adecuada a nuestras necesidades, en relación a precisión y continuidad.

Es importante recordar que la precisión de la medida real tomada está, inexorablemente, asociada a la cadena general de medida, es decir, a la precisión del PMD, pero también a la de sus sensores asociados.

Esto es especialmente importante en grandes Proyectos de Eficiencia Energética, ya que la desviación se hace mayor cuanto mayor sea el tamaño de la instalación. 

1º/ DEFINIR LA PRECISIÓN DEL DISPOSITIVO DE MEDIDA:

La Norma IEC que rige los PMD’s es la IEC 61557-12: En esta norma podemos ver que la precisión de la medida del dispositivo depende principalmente del Factor de Potencia del punto donde se está midiendo, y del nivel de corriente frente a la corriente nominal del dispositivo: 

 

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2º/ DEFINIR LA PRECISIÓN DEL SENSOR: 

La Norma IEC que rige los transformadores de medida es la IEC 61869-2:

La tensión se mide directamente para redes trifásicas convencionales, pero si se está utilizando un transformador reductor de tensión, también se debe tener en cuenta su precisión. 

Los valores nominales de la corriente en el secundario de los transformadores de corriente son bien 1A o 5A. 

Las clases de precisión disponibles de los transformadores de corriente son las siguientes: 

- 0.1 - 0.5S - 0.2 - 1 - 0.2S - 3 - 0.5 - 5

 

Para transformadores de clase “S”, la norma requiere una precisión equivalente a su clase, y que además esta se mantenga desde el 20% al 120% de la corriente nominal del primario del transformador. 

 

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Es decir, estos transformadores mantienen la clase en un intervalo mayor:

 

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Para garantizar una correcta precisión en la medida, durante una ventana ó intervalo de consumo de corriente que probablemente varíe a lo largo del tiempo, es recomendable emplear un transformador de clase “S”. 

Sin embargo, hay que tener en cuenta que estos transformadores tienen un mayor impacto económico debido al material magnético utilizado.

 3º/ OBTENER LA PRECISIÓN DE NUESTRA CADENA DE MEDIDA: 

Para obtener la precisión global de la cadena de medida, se debe tener en cuenta la precisión de cada elemento por separado: PMD, transformador de corriente y transformador de tensión. 

El cálculo se basa en la fórmula dada en el Apéndice D de IEC 61557-12 “Clase de rendimiento general del sistema”, teniendo en cuenta la clase del PMD, del sensor de tensión y del sensor de corriente que conforman la cadena de medición:

 

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 Y finalmente esta se redondea al valor entero por defecto más cercano. 

ADVERTENCIA: Esta fórmula solo es válida para un factor de potencia igual a 1 y no tiene en cuenta los errores de fase. Además, la fórmula solo tiene valor estadístico y no garantiza de forma absoluta la precisión (Ver más abajo).

Ejemplo: En esta imagen podemos ver como 2 elementos que tienen ambos una Clase 0,5 (PMD y Sensor), al ser conectados, la cadena de medida global no es Clase 1:

 

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Sin embargo, existen una serie de factores que además afectan a la cadena de medida y a la determinación de la clase, como son:

Influencia del error de fase de los sensores de corriente: Este error es introducido por el sensor de corriente, y afecta directamente a las mediciones de potencia y energía cuando el factor de potencia es menor que 1.

Por ejemplo: El factor de potencia de una instalación (PF) es 0.5, pero el error de fase del sensor de corriente es 0.3°. En este caso, PF = 0.5 corresponde a φ = 60 ° para un sistema sinusoidal, lo que significa que un error de 0.3 ° corresponderá a un PF = 0.495 (cos [60 °+ 0,3 °]). 

El error de fase es, en comparación con el error debido a la medida de la corriente, pequeña, pero debe tenerse en cuenta si se desea una elevada precisión de medida. 

Para minimizar el error de fase, recomendamos utilizar sensores de clase 0.2S y 0,5S.

Influencia de la longitud del cable: Al definir la potencia del sensor de corriente requerida para que la cadena de medición global funcione correctamente, también es necesario tener en cuenta la carga de los cables.

 

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Por ejemplo, si un sensor de corriente tiene un secundario a 5A, la longitud del cable entre el PMD y el sensor es de 1 metro, y la sección del cable es de 2.5 mm2, las entradas al PMD consumen 0.1 VA, al aplicar la fórmula, las pérdidas en el cable serán de 0,36 VA y la potencia de salida requerida para el sensor de corriente debe ser mayor que 0,46 VA. 

Una potencia de salida más baja no dañaría el sensor de corriente pero reduciría la precisión de la medida. 

Debemos tener en cuenta el consumo de cable al elegir un sensor de corriente, para no disminuir la precisión del Cadena de medición general. 

NUEVOS EQUIPOS DE MEDIDA

DISPONIBLES: Con el avance de la tecnología, se han desarrollado equipos de medida capaces de proporcionar valores de precisión muy superiores a los que estamos acostumbrados (Tanto en valor de clase como en intervalo de medida), y que aseguran una medida segura, fiable y real, independientemente del nivel de carga, o del Factor de Potencia de la Instalación.

Contáctenos para poder asesorarle en el sistema más apropiado para su Instalación.

RESUMEN:

En una solución PMD convencional + transformador de corriente, se debe tener en cuenta lo siguiente en relación a la precisión de la medida, la potencia y la energía:

  • La clase y el rango de precisión del dispositivo de medición (PMD)
  • La clase y el rango de precisión de los sensores asociados
  • La clase de la cadena de medida general (Global)
  • La influencia del error de fase
  • La influencia de la longitud del cable

Estos parámetros tienen un impacto directo en el error de medición del consumo de energía.

 

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