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ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA

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Page 1: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

ARMÓNICOS

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

Page 2: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

FILTROS ARMÓNICOS:

FILTROS ACTIVOS

I II III

1er Ord

2do Ord

3er Ord

Page 3: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

EL TRANSFORMADOR COMO ELEMENTO MITIGADOR

M

M

h = 11, 13, 23, 25, ...

Ih h = 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, ...

Page 4: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

DISEÑO DE FILTROS:Cuando se sintoniza el condensador con el reactor:

La reactancia será:

nn

CCnLnLn X

h

XXXhX 1

1

1

111 C

LXXX CLn

11

02

1

CLfhf nn

1

1

1100

1

L

Cnn X

X

CLf

fh

21

1n

CL h

XX

Page 5: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

DISEÑO DE FILTROS:El condensador deberá soportar los picos de tensión:

Y un valor rms de tensión:

La potencia reactiva absorbida por el reactor y por el condensador:

CnCnCCCnCC IXIXVVV 111

1

2

hChLLCrms VV

1

2

1

2

1 h L

Lh

hLhL

hLhLhL hX

VIhXIVQ

1

2

11

2

11

1

h L

Lh

h L

Lh

L

L

V

V

hI

Ih

Q

Q

2

1 11

2Ch

h h ChCh

CChChC V

X

hI

h

XIVQ

2

111

2

11

1

C

Ch

hh C

Ch

C

C

I

I

hV

Vh

Q

Q

Page 6: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

FILTRO SERIE SINTONIZADO:

Determinar la potencia reactiva requerida QC, MVAr

La reactancia será:

Al orden armónico hn, el reactor será:

y la resistencia:

La reactancia característica será:

CC Q

kVX

2

2n

CL h

XX

Q

XR n

C

LXXXXX CLCnLnn

Page 7: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

FILTRO SERIE SINTONIZADO:

La potencia del filtro:

La impedancia del filtro a cualquier armónico:

La tensión a bornes del condensador:

Cn

n

Cn

n

n

CC

LCfiltro Q

h

h

X

kV

h

h

h

XX

kV

XX

kVQ .

1.

1 2

22

2

2

2

22

h

XhXjRhZ C

LF )(

h

XhXRhZ C

LF2)(

112

2

1

1

1

1

11

1

1

1

n

n

L

C

L

C

CL

C

barra

C

h

h

X

XX

X

XXj

jX

V

V

Page 8: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

FILTRO SERIE SINTONIZADO:

La tensión a bornes del condensador:

VC1, es la componente fundamental de la tensión a bornes del condensador

Vbarra1, es la componente fundamental de la tensión en la barra

VCn, es la tensión en el condensador a la frecuencia de sintonía

Vbarran, es la tensión en la barra a la frecuencia de sintonía

Xn, es la reactancia característica del filtro:

Q, es el factor de calidad del filtro definido como

jQR

Xj

XXjR

jX

V

V n

CnLn

Cn

barran

Cn

1111 / CLCnLnn XXCLXXX

R

XQ n

Page 9: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

IEEE (ANSI/IEEE 519):

Tensión de barra en el punto de acoplamiento común

Vh individual % THDV %

Menos de 69 kV 3,0 5,0

69 kV ≤ Tensión < 161 kV 1,5 2,5

Más de 161 kV 1 1,5

Page 10: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

IEC (IEC 61000-2-2), baja tensión Servicio Público:Armónicos Impares

Armónicos Pares Armónicos Múltiplos de 3

h % Vh h % Vh h % Vh

5 6 2 2 3 5

7 5 4 1 9 1,5

11 3,5 6 0,5 15 0,3

13 3 8 0,5 ≥21 0,2

17 2 10 0,5

19 1,5 ≥12 0,2

23 1,5

25 1,5

≥29 x

THDV ≤ 8 % para todos los armónicos hasta el 40

X= 0,2 + 12,5/h;Para h= 29, 31, 35, 37;Vh = 0, 63; 0,60;

0,56; 0,54 %

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

IEC (IEC 61000-2-4), Plantas Industriales:

–El THDV ≤ 8 % para clase 2 y THDV ≤ 10 % para clase 3

–La clase 2 se aplica a los PCC y a los IPC en entornos industriales en general

–La clase 3 se aplica solamente a los IPC en ambientes industriales

–PCC es el punto de acoplamiento común e IPC es el punto de acoplamiento en planta

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

IEC (IEC 61000-2-4), Plantas Industriales, Clase 2:

Armónicos Impares Armónicos Pares Armónicos Múltiplos de 3

H % Vh h % Vh h % Vh

5 6 2 2 3 5

7 5 4 1 9 1,5

11 3,5 6 0,5 15 0,3

13 3 8 0,5 ≥21 0,2

17 2 10 0,5

19 1,5 ≥12 0,2

23 1,5

25 1,5

≥29 x

x = 0,2 + 12,5/h. Para h = 29, 31, 35, 37, Vh = 0,63;0,60;0,56;0,54

%

Page 13: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

IEC (IEC 61000-2-4), Plantas Industriales, Clase 3:

Armónicos Impares Armónicos Pares Armónicos Múltiplos de 3

H % Vh h % Vh h % Vh

5 8 2 3 3 6

7 7 4 1,5 9 2,5

11 5 ≥6 1 15 2

13 4,5 21 1,75

17 4 ≥27 1

19 4

23 3,5

25 3,5

≥29 y

hy /115

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

EUROPEAN NORM (EN 50160):

Suministro en baja tensión (≤ 1 kV)

Armónicos Impares Armónicos Pares Armónicos Múltiplos de 3

H % Vh h % Vh h % Vh

5 6 2 2 3 5

7 5 4 1 9 1,5

11 3,5 6…..24 0,5 15 0,5

13 3 21 0,5

17 2

19 1,5

23 1,5

25 1,5

Page 15: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

EUROPEAN NORM (EN 50160):Suministro en Media Tensión (1 kV < V ≤ 35 kV)

Armónicos Impares Armónicos Pares Armónicos Múltiplos de 3

h % Vh h % Vh h % Vh

5 6 2 2 3 5*

7 5 4 1 9 1,5

11 3,5 6…..24 0,5 15 0,5

13 3 21 0,5

17 2

19 1,5

23 1,5

25 1,5

*Dependiendo del diseño de la red el valor del 3er armónico puede ser sustancialmente más bajo.THDV ≤ 8 % incluyendo todos los armónicos hasta el 40

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

ENRE (Resol 184/00):

Orden del armónico Nivel de referencia del armónico (en % respecto de la fundamental)

MT(1 kV <V< 66

kV)

AT66 kV ≤V≤

220kV

Impares no múltiplos de 3

5 6,0 2,0

7 5,0 2,0

11 3,5 1,5

13 3,0 1,5

17 2,0 1,0

19 1,5 1,0

23 1,5 0,7

25 1,5 0,7

>25 0,2+(5/h)

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

ENRE (Resol 184/00): Orden del armónico Nivel de referencia del armónico (en % respecto de la fundamental)

MT(1 kV <V< 66

kV)

AT66 kV ≤V≤

220kV

Impares múltiplos de 3

3 5,0 1,5

9 1,5 1,0

15 0,3 0,3

21 0,2 0,2

>21 0,2 0,2

Pares

2 2,0 1,5

4 1,0 1,0

6 0,5 0,5

8 0,5 0,2

10 0,5 0,2

12 0,2 0,2

>12 0,2 0,2

Tasa de Distorsión Total 8 3

Page 18: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

ENRE (Resol 184/00) baja tensión :Impares no múltiplos de

3Impares múltiplos de 3 Pares

Orden del

armónico

Nivel de referencia (% de la

fundamental)

Orden del

armónico

Nivel de referencia (% de la

fundamental)

Orden del

armónico

Nivel de referencia (% de la

fundamental)

5 6,0 3 5,0 2 2,0

7 5,0 9 1,5 4 1,0

11 3,5 15 0,3 6 0,5

13 3,0 21 0,2 8 0,5

17 2,0 >21 0,2 10 0,5

19 1,5 12 0,2

23 1,5 >12 0,2

25 1,5

>25 0,2+0,5x25/h

Tasa de Distorsión Total 8 %

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN TENSIÓN

ENRE: Distorsión Penalizable de Armónicas (DPA)

TDT(k) es la tasa de distorsión total registrada en el intervalo de medición k (10 minutos).

TDT es el nivel de distorsión total de referencia definido en las Tablas anteriores.

Vi (k) es el valor de la tensión armónica i en el intervalo de medición k.

Vi es el Nivel de Referencia de la tensión armónica i definido en las Tablas anteriores.

DPAk se calcula para cada intervalo k del periodo de medición, registrándose la energía suministrada E(k) durante cada intervalo k.

Por cada DPA mayor que cero:

0 < DPAk 1 2 * DPA2k*U$S/kWh

1 < DPAk 2*U$S/kWh

40

2 i

iik V

V(k)V0,Max

3

1

TDT

TDTTDT(k)0,MaxDPA

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEEE (ANSI/IEEE 519):

ICC/Icarga Ih/IL, % - (120 V – 69kV)

h<11 11≤h<17

17≤h<23

23≤h<35

h≥35 TDD %

<20 4,0 2,0 1,5 0,5 0,3 5,0

20-50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0

50-100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0

100-1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0

>1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0

Los armónicos pares están limitados a un 25 % de los impares

No se permiten distorsiones de corrientes que resulten en una componente de DC

ICC, corriente de cortocircuito en el punto de acoplamiento común

Icarga, demanda de corriente máxima de carga en el punto de acoplamiento común

a frecuencia fundamental

Page 21: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEEE (ANSI/IEEE 519):

ICC/Icarga Ih/IL, % - (69001 V – 161kV)

h<11 11≤h<17

17≤h<23

23≤h<35

h≥35 TDD %

<20 2,0 1,0 0,75 0,3 0,15 2,5

20-50 3,5 1,75 1,25 0,5 0,25 4,0

50-100 5,0 2,25 2,0 0,75 0,35 6,0

100-1000 6,0 2,75 2,5 1,0 0,5 7,5

>1000 7,5 3,5 3,0 1,25 0,7 10

Los armónicos pares están limitados a un 25 % de los impares

No se permiten distorsiones de corrientes que resulten en una componente de DC

ICC, corriente de cortocircuito en el punto de acoplamiento común

Icarga, demanda de corriente máxima de carga en el punto de acoplamiento común

a frecuencia fundamental

Page 22: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-2, EQUIPOS DE MENOS DE 16A):

Clase A: Equipos trifásicos balanceados, Electrodomésticos que no se incluyan en la Clase D, Herramientas no portátiles, dimmers para lámparas incandescentes, equipos de audio. Los equipos que no se incluyan en otra Clase caerán aquí.

Clase B: Herramientas portátiles, soldadoras de arco no equipadas profesionalmente. Las magnitudes son las mismas que las correspondientes a la Clase A multiplicadas por 1,5.

Clase C: Equipos de iluminación.

Clase D: Equipos de menos de 600W de los siguientes tipos: Computadoras Personales y monitores y TV.

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MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-2, EQUIPOS DE MENOS DE 16A), Clase A:

Orden armónicoh

Corriente armónica máxima permisible [A]

Impares

3 2,30

5 1,14

7 0,77

9 0,40

11 0,33

13 0,21

15≤h≤39 0,15*(15/h)

Pares

2 1,08

4 0,43

6 0,30

8≤h≤40 0,23*(8/h)

Page 24: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-2, EQUIPOS DE MENOS DE 16A), Clase C:

Orden armónicoh

Corriente armónica máxima permisible expresada en por ciento de la corriente de entrada a frecuencia fundamental

[%]

2 2,0

3 30.λ*

5 10,0

7 7,0

9 5,0

11≤h≤39Solo impares

3,0

* λ es el factor de potencia del circuito

Page 25: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-2, EQUIPOS DE MENOS DE 16A), Clase D:

Orden armónicoH

Máxima corriente armónica permisible por Watt [mA/W]

Máxima corriente armónica permisible [A]

3 3,4 2,30

5 1,9 1,14

7 1,0 0,77

9 0,5 0,44

11 0,35 0,33

13≤h≤39Solo impares

3,85/h Como en la tabla para Clase A

Page 26: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVA

LÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-4, EQUIPOS DE MAS DE 16A):

Para equipos monofásicos, RSCE = SCC / (3 SEQU)

Para los trifásicos, RSCE = SCC / SEQU

SEQU, Potencia aparente nominal del equipo

SCC, Valor de la potencia de cortocircuito donde se conecta el equipo

Distorsión Armónica Parcial Ponderada:

40

14

2

1h

h

I

IhPWHD

Page 27: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVALÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-4, EQUIPOS DE MAS DE 16A) para SEQU ≤ SCC/33 :

Orden armónico

h

Corriente armónica admisibleIh/I1 [%]

Orden armónico

h

Corriente armónica admisibleIh/I1 [%]

3 21,6 21 ≤0,6

5 10,7 23 0,9

7 7,2 25 0,8

9 3,8 27 ≤0,6

11 3,1 29 0,7

13 2 31 0,7

15 0,7 ≥33 ≤0,6

17 1,2

19 1,1 pares ≤8/h o ≤0,6

Page 28: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVALÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-4, EQUIPOS DE MAS DE 16A) para RSCE ≥ 33 , monofásicos o trifásicos no balanceados:

RSCE

Mínimo

Factores de distorsión de

corriente armónica [%]

Corriente armónica individual admisibleIh/I1 [%]

THD PWHD I3 I5 I7 I9 I11 I13

66 25 25 23 11 8 6 5 4

120 29 29 25 12 10 7 6 5

175 33 33 29 14 11 8 7 6

250 39 39 34 18 12 10 8 7

350 46 46 40 24 15 12 9 8

450 51 51 40 30 20 14 12 10

600 57 57 40 30 20 14 12 10

Nota 1: los valores relativos de los armónicos pares no deberán exceder 16/h%

Nota 2: Se permite una interpolación lineal entres sucesivos RSCE

Nota 3: En caso de equipos trifásicos no balanceados estos valores se aplican a cada fase.

Page 29: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVALÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

IEC (IEC 61000-3-4, EQUIPOS DE MAS DE 16A) para RSCE ≥ 33 , trifásicos balanceados:

RSCE

Mínimo

Factores de distorsión de corriente armónica

[%]

Corriente armónica individual admisible

Ih/I1 [%]

THD PWHD I5 I7 I11 I13

66 16 25 14 11 10 8

120 18 29 16 12 11 8

175 25 33 20 14 12 8

250 35 39 30 18 13 8

350 48 46 40 25 15 10

450 58 51 50 35 20 15

600 70 57 60 40 25 18

Nota 1: los valores relativos de los armónicos pares no deberán exceder 16/h %

Nota 2: Se permite una interpolación lineal entres sucesivos RSCE

Page 30: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVALÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

ENRE (Resol. 99/97) :

Orden armónico

h

UsuariosT1

Intensidad armónica máxima

[A]

Usuarios T2 y T3 en BT y MTIntensidad

armónica máxima como % de

corriente contratada

Usuarios T3 en AT

Intensidad armónica máxima

como % de corriente

contratada

Impares no múltiplos de 3

5 2,28 12,0 6,0

7 1,54 8,5 5,1

11 0,66 4,3 2,9

13 0,42 3,0 2,2

17 0,26 2,7 1,8

19 0,24 1,9 1,7

23 0,20 1,6 1,1

25 0,18 1,6 1,1

>25 4,5/h 0,2+0,8x25/h 0,4

Page 31: ARMÓNICOS MITIGACIÓN Y NORMATIVA. FILTROS ARMÓNICOS: FILTROS ACTIVOS IIIIII 1er Ord 2do Ord 3er Ord

MITIGACIÓN Y NORMATIVALÍMITES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA EN CORRIENTES

ENRE (Resol. 99/97) :Orden

armónicoh

UsuariosT1

Intensidad armónica máxima

[A]

Usuarios T2 y T3 en BT y MTIntensidad

armónica máxima como % de

corriente contratada

Usuarios T3 en AT

Intensidad armónica máxima

como % de corriente

contratada

Impares múltiplos de 3

3 4,60 16,6 7,5

9 0,80 2,2 2,2

15 0,30 0,6 0,8

21 0,21 0,4 0,4

>21 4,5/h 0,3 0,4

Pares

2 2,16 10,0 10,0

4 0,86 2,5 3,8

6 0,60 1,0 1,5

8 0,46 0,8 0,5

10 0,37 0,8 0,5

12 0,31 0,4 0,5

>12 3,68/h 0,3 0,5

TDTI [%] 20,0 12,0