influencia de los armónicos en la calidad de potencia del

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería

1-1-2005

Influencia de los armónicos en la calidad de potencia del sector Influencia de los armónicos en la calidad de potencia del sector

comercial en la ciudad de Bogotá D.C comercial en la ciudad de Bogotá D.C

Sandra Patricia Flórez Flórez Universidad de La Salle, Bogotá

Wilson Nodier González Peña Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Flórez Flórez, S. P., & González Peña, W. N. (2005). Influencia de los armónicos en la calidad de potencia del sector comercial en la ciudad de Bogotá D.C. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica/490

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INFLUENCIA DE LOS ARMÓNICOS EN LA CALIDAD DE POTENCIA DEL SECTOR COMERCIAL EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.

SANDRA PATRICIA FLÓREZ FLÓREZ WILSON NODIER GONZALEZ PEÑA

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ D.C. 2005



Monografía para optar al título de: Ingeniero Electricista

Director: Luis Hernando Correa Salazar

Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD DE L A SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ D.C. 2005

Nota de aceptación

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Director. Ing. Luis Hernando Correa Salazar

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Jurado: Ing. Jairo Puentes

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Jurado: Ing. Julio Cesar García

Bogotá D.C., 12 Febrero de 2005

A Dios y a cada una de las personas cuyo amor y constancia colaboraron con el inicio y culminación de éste proyecto de investigación.

Sandra.

A mi Dios, por darme la vida y la oportunidad de prepararme profesionalmente, por cada uno de los dones que el Espíritu Santo colocase en mí y por la mano amiga que encontré en el Señor Jesucristo. A mi amada Diana Victoria por su amor, confianza y apoyo el cual fue de mucho valor en los momentos difíciles. A mis padres, hermano y tía por su apoyo, compañía y esfuerzo para que yo saliera adelante. A Maria Helena por su ayuda y confianza quien fue como un ángel en mi camino para lograr mi objetivo profesional. A mi familia en general por creer en mí y ayudarme a conseguir mis objetivos.

A todos ellos con todo mi amor.

Wilson

“Más importante que el título o la posición social es la vida en santidad delante de Dios,

pues a Dios le interesa más lo que somos, que lo que hacemos”

K. Silva

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a: LUIS H. CORREA, Ingeniero Electricista y docente de la Universidad de La Salle por sus enseñanzas, valiosa colaboración y amistad. JORGE VILLATE, Ingeniero Electricista y decano de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Salle por su cooperación y confianza. JORGE MARÍN, JORGE ENRIQUE ALVAREZ, CESAR RODRÍGUEZ, JORGE ENRIQUE CELY, JUAN CARLOS FORERO, MANUEL VEGA, Ingenieros Directores de Mantenimiento por su disposición e interés en el desarrollo de éste proyecto. Personal de planta de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Salle. A todas y cada una de las personas no mencionadas y que de una u otra manera colaboraron en la ejecución de éste proyecto.

UNIVERSIDAD DE LA SALLE



RESUMEN

El trabajo realizado constituye un aporte a la línea de investigación “Suministro con Calidad de Potencia Eléctrica” adelantada por la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Salle. Debido a los pocos estudios de calidad de potencia adelantados en el sector comercial, éste proyecto de investigación está orientado a cuantificar, de manera real, la influencia de los armónicos en éste vasto sector de la ciudad de Bogotá D.C.. Inicialmente fue necesario seleccionar los establecimientos comerciales que harían parte del estudio por medio del método estadístico que permitiera tener en cuenta las características particulares del sector, permitiendo clasificarlos en tres diferentes tamaños, dependiendo de su carga y así seleccionar una muestra representativa de establecimientos comerciales que permitieran obtener resultados para las zonas en las cuales se dividió la ciudad. Posteriormente, con la debida autorización del departamento de mantenimiento en cada almacén, se realizaba un reconocimiento de las instalaciones eléctricas identificando el punto de acople común o PCC y las fuentes productoras de armónicos, permitiendo realizar una valoración de la problemática en cada establecimiento. Los equipos empleados para la recolección de la información fueron un analizador de redes marca SQUARE – D serie Power logic 2350 y una pinza medidora de armónicos marca AEMC, ambos propiedad de la Universidad de La Salle. Con la información de parámetros eléctricos capturados se realizó un análisis para cada almacén de las diferentes zonas en forma tal que permitiera conocer el cumplimiento o sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE 519. Además se realizaron simulaciones, las cuales se llevaron a cabo utilizando el software de análisis HARMONIC. Dichas simulaciones se efectuaron seleccionando el diagrama unifilar representativo en cada una de las zonas, para escenarios de carga nominal y mayor frente a un potencial aumento de ésta. Los resultados de las simulaciones efectuadas fueron analizados, encontrando porcentajes de distorsión armónica en el PCC menores a los valores medidos, excepto en la zona Chapinero, como caso particular, donde se presentó una




condición de resonancia, por lo tanto fue analizada con un escenario de carga menor.




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INTRODUCCIÓN

Teniendo en cuenta las exigencias del mercado actual, el cual está basado en la satisfacción del cliente final, las empresas tienden a modernizar sus instalaciones, convirtiéndose en focos de interés debido al incremento de los componentes de electrónica de potencia que se suman al de los equipos existentes, provocando paulatinamente un deterioro en la calidad de potencia tanto de la misma instalación como del sistema de distribución. La distorsión armónica puede causar serios problemas en los sistemas eléctricos, que van desde la pérdida de valiosa información, pérdida de producción, ineficiencia del sistema, hasta la falla catastrófica de los equipos. Es de interés, por lo tanto, cuantificar y analizar el estado actual de la calidad de la potencia de los establecimientos comerciales y en general del sector comercial de la ciudad de Bogotá D.C., con el fin de prever o corregir los daños que puedan ser causadas por los armónicos en éste tipo de instalaciones ya que no existe un conocimiento cuantitativo y cualitativo del efecto que tienen las cargas con contenido armónico en los sistemas eléctricos de estos establecimientos. El estudio contempla lo relacionado a continuación :

Zonificación de la ciudad para análisis. Considerar diferentes tamaños de carga según el establecimiento

comercial. Cuantificar las cargas productoras de armónicos en cada zona. Valorar la problemática en el sector comercial. Verificar el cumplimiento de los límites establecidos por la norma IEEE

519. Cuantificación de la distorsión armónica individual en cada zona. Simulación de dos casos de operación (nominal y carga mayor).

Para las simulaciones se realizó la tipificación de diagramas unifilares en cada zona que permitiera en forma clara comprender los resultados obtenidos en éstas.




32

Tanto la cuantificación como la corrección de los problemas ocasionados por los armónicos en las instalaciones, requieren de un estudio detallado ya que se deben tener en cuenta las características y los diferentes comportamientos de la carga, propias de la instalación eléctrica.

CONTENIDO Página INTRODUCCIÓN 31 1. LA CALIDAD DE LA ENERGIA ELÉCTRICA 32 1.1. DEFINICION DE CALIDAD DE LA ENERGÍA O POTENCIA ELÉCTRICA

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1.2. ARMÓNICOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS 32 1.2.1. Definición 1.2.2. Clasificación 1.2.3. Cuantificación de los armónicos 1.2.4. Normalización para el control y emisión de los armónicos 1.2.4.1. Norma IEEE – 519 1.2.4.1.1. Límites de distorsión de corriente 1.2.4.1.2. Límites de distorsión de voltaje 1.3. TIPOS DE CARGA

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1.3.1. Cargas lineales 1.3.2. Cargas no lineales 1.3.3. Fuentes que aportan distorsión a las ondas de tensión y corriente 1.4. EFECTO DE LOS ARMÓNICOS EN LAS INSTALACIONES 1.4.1. Otros inconvenientes ocasionados por los armónicos 1.4.1.1. En conductores 1.4.1.2. En instrumentos de medida 1.4.1.3. En iluminación 1.4.1.4. En equipos y sistemas de comunicación 1.4.1.5. En el sistema de potencia 1.4.1.6. En el conductor de neutro 1.4.1.7. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero 1.5. MEDIOS PARA LA MITIGACIÓN DE ARMÓNICOS 1.5.1. Reacondicionamiento de instalaciones 1.5.2. Uso de filtros

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1.5.2.1. Filtros Pasivos 1.5.3. Compensadores activos de armónicos 1.5.4. Inductancia Serie 1.6. SOFTWARE PARA MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN 1.6.1. Características 1.6.2. Algoritmos usuales en los programas 1.6.3. Programas comerciales 1.6.3.1. Analizador de calidad de la red eléctrica 43B 1.6.3.2. Análisis de armónicos con el software MAVO-FFT 1.6.3.3. Programa CALPOS para el análisis de armónicos 1.6.3.4. Programa SYMPOW para el análisis de armónicos 1.6.4. EL PROGRAMA HARMO DISPONIBLE EN LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE 1.6.4.1. Características 1.6.4.2. Requerimientos

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1.6.4.3. Tipos de modelamiento 1.6.4.4. Información requerida 2. CARACTERIZACIÓN DEL SECTOR COMERCIAL DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C. 2.1. GENERALIDADES 2.2. CRITERIOS TENIDOS EN CUENTA PARA LA CARACTERIZACIÓN 2.3. UBICACIÓN GEOGRÁFICA 2.4. CAPACIDAD INSTALADA 2.5. TIPO DE CARGA 2.6. CARACTERIZACIÓN POR SECTOR GEOGRÁFICO 2.6.1. Zona Centro 2.6.2. Zona Centro-Occidente 2.6.3. Zona Chapinero

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2.6.4. Zona Noroccidente 2.6.5. Zona Norte 2.6.6. Zona Occidente 2.6.7. Zona Sur 2.7. DETERMINACIÓN DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA 2.7.1. Generalidades 2.7.2. Población o universo considerado 2.7.3. Tamaños de las poblaciones por zona geográfica 2.7.4.Criterios tenidos en cuenta para la selección de la muestra/muestras 2.7.5. Aspectos estadísticos considerados 2.7.5.1. Muestreo Aleatorio Estratificado 2.7.5.2. Muestreo Aleatorio Simple 2.7.5.3. Método de asignación de Neyman 2.7.6. Muestra por zona geográfica

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2.7.6.1. Zona Centro 2.7.6.2. Zona Centro – Occidente 2.7.6.3. Zona Chapinero 2.7.6.4. Zona Noroccidente 2.7.6.5. Zona Norte 2.7.6.6. Zona Occidente 2.7.6.7. Zona Sur 3. CARACTERIZACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ARMÓNICO EN LOS ESTABLECIMIENTOS SELECCIONADOS 3.1. GENERALIDADES 3.2. ASPECTOS TENIDOS EN CUENTA 3.3. PARÁMETROS A EVALUAR EN LAS DIFERENTES MUESTRAS 3.4. TIEMPO DE MONITOREO Y PERIODO DE MUESTREO 3.5. INSPECCIÓN VISUAL DE LAS INSTALACIONES 3.6. PROGRAMA DE MEDICIONES

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3.7. CUANTIFICACIÓN DE LOS PORCENTAJES DE DISTORSIÓN Y DIAGNÓSTICO SOBRE LA CALIDAD DE POTENCIA DEBIDA A ARMÓNICOS 3.7.1. Zona Centro 3.7.1.1. Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales considerados 3.7.1.2. Análisis de la alimentación principal en los establecimientos comerciales considerados 3.7.1.3. Caracterización de los armónicos de tensión y corriente 3.7.2. Zona Centro – Occidente 3.7.2.1. Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales considerados 3.7.2.2. Análisis de la alimentación principal en los establecimientos comerciales considerados 3.7.2.3. Caracterización de los armónicos de tensión y corriente 3.7.3. Zona Chapinero 3.7.3.1. Valoración de la problemática en los establecimientos

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comerciales considerados 3.7.3.2. Análisis de la alimentación principal en los establecimientos comerciales considerados 3.7.3.3. Caracterización de los armónicos de tensión y corriente 3.7.4. Zona Noroccidente 3.7.4.1. Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales considerados 3.7.4.2. Análisis de la alimentación principal en los establecimientos comerciales considerados 3.7.4.3. Caracterización de los armónicos de tensión y corriente 3.7.5. Zona Norte 3.7.5.1. Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales considerados 3.7.5.2. Análisis de la alimentación principal en los establecimientos comerciales considerados 3.7.5.3. Caracterización de los armónicos de tensión y corriente 3.7.6. Zona Occidente

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3.7.6.1. Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales considerados 3.7.6.2. Análisis de la alimentación principal en los establecimientos comerciales considerados 3.7.6.3. Caracterización de los armónicos de tensión y corriente 3.7.7. Zona Sur 3.7.7.1. Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales considerados 3.7.7.2. Análisis de la alimentación principal en los establecimientos comerciales considerados 3.7.7.3. Caracterización de los armónicos de tensión y corriente 3.8. DIAGNÓSTICO ELABORADO SOBRE LA CALIDAD DE POTENCIA DEBIDO A ARMÓNICOS EN EL SECTOR COMERCIAL DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C. 4. SIMULACIONES - SOFTWARE DE ANÁLISIS “HARMONIC” 4.1. CONSIDERACIONES GENERALES 4.2. INFORMACIÓN NECESARIA PARA LAS SIMULACIONES

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4.3. SIMULACIONES 4.3.1. Zona Norte 4.3.1.1. Datos de entrada 4.3.1.2. Resultados de las Simulaciones CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

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LISTA DE ANEXOS Anexo A. Selección y resumen general de la muestra representativa en cada

CD

una de las zonas Anexo B. Listas resumidas de los establecimientos por zonas, antes y después

CD

del reconocimiento visual Anexo C. Método utilizado para analizar los establecimientos a los cuales se

Pág. 154

les tomaron mediciones Anexo D. Información requerida por el software “harmonic” para efectuar

CD

las simulaciones Anexo E. Resultado de las simulaciones efectuadas en el software de análisis

Pág 160

de armónicos “HARMONIC”, para cada una de las zonas




LISTA DE TABLAS

Pag. Tabla 1. Clasificación de los armónicos 33 Tabla 2. Límites de frecuencia en voltaje armónico causada por un usuario

36

Tabla 3. Límites de distorsión de corriente para sistemas de distribución 37 generales (<69 kV). Tabla 4. Límites de distorsión de corriente para sistemas de subtransmisión

37

(69 kV hasta 161 kV) Tabla 5. Límites de distorsión de corriente para sistemas de transmisión 37 generales ( >161 kV) de generación y cogeneración distribuida Tabla 6. Límites de distorsión de voltaje recomendados 38 Tabla 7. Principales fuentes armónicas 40 Tabla 8. Número de establecimientos inicialmente considerados por zona 59 Tabla 9. Número de establecimientos por zona después de reconocimiento

60

Tabla 10. Tamaño de los establecimientos comerciales según su potencia 62 Tabla 11. Población preliminar zona Centro 63 Tabla 12. Población definitiva Zona Centro 64 Tabla 13. Muestra representativa para la zona Centro 65 Tabla 14. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron 65




mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Centro Tabla 15. Muestra representativa para la zona Centro – Occidente 66 Tabla 16. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron 67 mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Centro - Occidente

Tabla 17. Muestra representativa para la zona Chapinero 67 Tabla 18. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron 68 mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Chapinero Tabla 19. Muestra representativa para la zona Noroccidente 69 Tabla 20. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron 69 mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Noroccidente Tabla 21. Muestra representativa para la zona Norte 70 Tabla 22. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron 71 mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Norte Tabla 23. Muestra representativa para la zona Occidente 72 Tabla 24. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron 72 mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Occidente Tabla 25. Muestra representativa para la zona Sur 73 Tabla 26. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron 73 mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Sur Tabla 27. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Centro 78




Tabla 28. Medidas de tendencia central zona Centro 79 Tabla 29. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Centro 80 Tabla 30. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona 81 Centro Tabla 31. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Centro 82 Tabla 32. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona 83 Centro Tabla 33. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Centro – 85 Occidente Tabla 34. Medidas de tendencia central zona Centro - Occidente 86 Tabla 35. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Centro- 87 Occidente Tabla 36. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona 88 Centro - Occidente Tabla 37. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Centro -

89

Occidente Tabla 38. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona 90 Centro - Occidente Tabla 39. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Chapinero

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Tabla 40. Medidas de tendencia central zona Chapinero 93




Tabla 41. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Chapinero

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Tabla 42. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión para la 96 zona Chapinero Tabla 43. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona 97 Chapinero Tabla 44. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona 98 Chapinero Tabla 45. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona 99 Noroccidente Tabla 46. Medidas de tendencia central zona Noroccidente 100 Tabla 47. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona 102 Noroccidente Tabla 48. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona 103 Noroccidente Tabla 49. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona 104 Noroccidente Tabla 50. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona 105 Noroccidente Tabla 51. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Norte 106 Tabla 52. Medidas de tendencia central zona Norte 107




Tabla 53. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Norte 109 Tabla 54. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión en la 110 zona Norte Tabla 55. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Norte 111 Tabla 56. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona 112 Norte Tabla 57. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Occidente

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Tabla 58. Medidas de tendencia central zona Occidente 114 Tabla 59. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Occidente

115

Tabla 60. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona 116 Occidente Tabla 61. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona 117 Occidente Tabla 62. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona 118 Occidente Tabla 63. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Sur 120 Tabla 64. Medidas de tendencia central zona Sur 121 Tabla 65. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Sur 122 Tabla 66. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona Sur

123




Tabla 67. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Sur 124 Tabla 68. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona Sur

125

Tabla 69. Características finales de las zonas estudiadas 128 Tabla 70. Porcentajes promedios de distorsión armónica presentados en las

129

zonas Tabla 71. Potencias de corto circuito asociadas a las distancias de las 133 subestaciones de potencia Tabla 72. Identificación de los nodos para el diagrama unifilar de 135 establecimientos comerciales en la zona Norte Tabla 73. Información característica del sistema eléctrico en los 136 establecimientos comerciales en la zona Norte Tabla 74. Fuente de corrientes armónicas para los establecimientos de la 138 zona Norte Tabla 75. Cargas del establecimiento comercial en la zona Norte 138 Tabla 76. Distorsión de tensión y corriente en el punto de acople común 139 (PCC), para la zona Norte Tabla 77. Resumen general de los resultados obtenidos en las simulaciones

144

para las zonas restantes




LISTA DE FIGURAS Pag. Figura 1. Frecuencia múltiplos de la frecuencia fundamental 32 Figura 2. Distorsión de la forma de onda de frecuencia fundamental 33 Figura 3. Tipo de filtros paralelo 46 Figura 4. Distribución geográfica de las zonas en la ciudad 54 Figura 5. Diagrama del sistema de potencia de alta tensión en la ciudad de

55

Bogotá D.C. Figura 6. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la 82 zona Centro Figura 7. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente de la

84

zona Centro Figura 8. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la 89 zona Centro – Occidente Figura 9. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente de la

91

zona Centro - Occidente Figura 10. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la

96

zona Chapinero Figura 11. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente de 98




la zona Chapinero Figura 12. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la

103

zona Noroccidente Figura 13. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente de

105

la zona Noroccidente Figura 14. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la

110

zona Norte Figura 15. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente

de la 112

zona Norte Figura 16. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la

117

zona Occidente Figura 17. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente de la

119

zona occidente Figura 18. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la

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zona Sur. Figura 19. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente de la

126

zona Sur




Figura 20. Distorsión demandada total presentada en las zonas 129 Figura 21. Distorsión armónica total en corriente presentada en las zonas 130 Figura 22. Distorsión armónica total en tensiones presentada en las zonas

130

Figura 23. Diagrama unifilar zona Norte 134 Figura 24. Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 3 con régimen de carga 140 nominal. Zona Norte (Potencia de cortocircuito 50 MVACC y 100 MVACC) Figura 25.Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 3 con régimen de carga 140 nominal. Zona Norte (Potencia de cortocircuito 150 MVACC y 200 MVACC)

Figura 26. Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 5 con régimen de carga 141 nominal. Zona Norte (Potencia de cortocircuito 50 MVACC y 100 MVACC) Figura 27. Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 5 con régimen de carga 141 nominal. Zona Norte (Potencia de cortocircuito 150 MVACC y 200 MVACC) Figura 28. Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 7 con régimen de carga 142 nominal. Zona Norte (Potencia de cortocircuito 50 MVACC y 100 MVACC) Figura 29. Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 7con régimen de carga 142 nominal. Zona Norte (Potencia de cortocircuito 150 MVACC y 200




MVACC)

“Ni la Universidad, ni el asesor, ni el jurado calificador son responsables de las ideas expuestas por los graduandos”.




32

1. LA CALIDAD DE LA ENERGIA ELÉCTRICA 1.1 DEFINICIÓN DE CALIDAD DE LA ENERGÍA O POTENCIA

ELÉCTRICA La calidad de la energía se puede definir como una ausencia de interrupciones, sobretensiones, deformaciones producidas por armónicos en la red y variaciones de voltaje RMS1 suministrado al usuario; esto concierne a la estabilidad de voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico. 1.2 ARMÓNICOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS Los generadores de energía eléctrica, en forma ideal, suministran a la red eléctrica formas de onda perfectamente senoidales y, en consecuencia, la corriente de carga resultante al alimentar a los consumidores también será una senoidal ideal. Sin embargo, en la práctica, las condiciones de generación, transmisión y utilización de la electricidad no son ideales, teniéndose usualmente formas de onda distorsionadas. La desviación de las formas de onda reales a partir de las ondas senoidales, se expresa en términos de la distorsión armónica de las formas de onda de la corriente y el voltaje. 1.2.1 Definición Los armónicos son voltajes o corrientes senoidales que tienen frecuencias múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (60 Hz), estas formas de ondas se combinan con la frecuencia fundamental y provocan distorsión en la forma de onda, esta distorsión armónica es provocada por las características no lineales de los aparatos o cargas conectadas (ver figuras 1 y 2). Figura 1. Frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental

1 RMS (Root Mean Square); Raíz media cuadrática.




33

Figura 2. Distorsión de la forma de onda de frecuencia fundamental

1.2.2 Clasificación Cada armónico se expresa en términos de su orden. Por ejemplo, los armónicos de orden segundo tienen frecuencias de 120 Hz, los de orden tercero de 180 Hz, y así sucesivamente como se observa en la tabla 1. Tabla 1. Clasificación de los armónicos.

ORDEN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ...... N FREC. [Hz] 60 120 180 240 300 360 420 480 540 ...... n*60

SECUENCIA + - 0 + - 0 + - 0 ...... ......

Podemos observar que hay armónicos de orden impar y par, los primeros se encuentran en las instalaciones eléctricas industriales y edificios comerciales, y los siguientes sólo existen cuando hay asimetría en la señal debida a la componente continua. Conforme se incrementa el orden, la frecuencia de los armónicos aumenta y su magnitud normalmente disminuye. Por eso, los armónicos de orden inferior, usualmente el quinto y el séptimo, tienen el mayor efecto en el sistema de potencia. Con respecto a la secuencia, ésta puede ser positiva, negativa o neutra. Tomando como ejemplo un motor asíncrono trifásico de 4 hilos, los armónicos de secuencia positiva (+) tienden a hacerlo girar en el mismo sentido que la componente fundamental. Como consecuencia provocan una sobrecorriente en el motor que hace que se caliente, reduciendo así su vida útil de funcionamiento




34

y poniendo en peligro el aislamiento de los devanados del motor. Provocan en general calentamientos en cables, motores, transformadores, etc. Los armónicos de secuencia negativa (-) hacen girar el motor en sentido contrario al de la componente fundamental, frenándolo y por ello también provocando calentamientos. Los armónicos de secuencia neutra (0), o también llamados homopolares, no tienen efecto sobre el giro del motor, pero se suman en el hilo de neutro. Ello supone que por el conductor de neutro puede circular tres veces más corriente del tercer armónico que por cualquiera de los conductores de fase. Provocan calentamientos de conductores, deterioro de la maquinaria y destrucción de los bancos de condensadores2. 1.2.3 Cuantificación de los armónicos Cuando hablamos de armónicos en un sistema es necesario estimar en qué cantidad están presentes. Para tal propósito se define el THD3 por medio de la siguiente ecuación:

Donde h1, h2, ..., hn representa el valor eficaz de los armónicos de orden 1, 2, ..., n. Está definido como la razón de la raíz media cuadrática del valor RMS de los armónicos, al valor RMS de la fundamental. Representa la distorsión total armónica con respecto a la componente fundamental. Existe un THD referido a la tensión y uno referido a la corriente, de tal manera que se puede conocer la distorsión total armónica de la tensión y la corriente, THDi y THDv. El THDi es generado por la carga, mientras que el THDv se genera por la fuente como resultado de una corriente muy distorsionada. Esto quiere decir que cuantas más cargas distorsionantes se tengan en una instalación, mayores probabilidades habrá de que se produzca una distorsión armónica de la tensión4.

2 Harmonics characteristic parameters methods of study, estimates of existing values in the network. CIGRE. 1999. 3 THD (Total Harmonic Distortion); Distorsión total armónica. 4 DEWAN, S. B., Harmonic Analysis of AC to AC frecuency converter. IEEE. 29-33

( ) ( ) ( )%100

.....

1

223

22 ×

++=

hhhh

THD n




35

Cuando una instalación eléctrica se ve afectada por numerosos armónicos es posible que la distorsión total armónica supere el 100% lo que indicaría que en esa instalación o punto de medida hay más armónicos que componente fundamental. De esta expresión se deduce también que cuando no hay armónicos el THD es igual a cero. Por lo tanto, se debe procurar que la distorsión total armónica sea lo más baja posible. Una práctica usual es tratar de que el THD de corriente en una instalación sea inferior al 10-15%, sobre todo en aquellos puntos donde ésta distorsión esté causada por equipos cuya potencia sea comparable a la potencia suministrada por los transformadores de entrada. Este dato es igualmente válido para los centros de transformación. 1.2.4 Normalización para el control y emisión de los armónicos El establecer, con criterios prácticos, los niveles permisibles de distorsión armónica, tanto del sistema eléctrico de una planta como los que pueden fluir en líneas de transmisión y distribución de una compañía eléctrica suministradora, permite especificar los parámetros adecuados que representen una relación balanceada costo/beneficio. El criterio que normalice la relación usuario/compañía suministradora, deberá tener en cuenta no solo que ésta última tiene derecho a exigir al usuario que trate de no contaminar su sistema de transmisión y distribución, sino que el usuario también tiene el derecho de exigir el suministro de un servicio con calidad. Para la distorsión armónica, la regulación colombiana decidió acogerse a la norma IEEE 519 de 1992, en cuanto a límites de factores de distorsión armónica en puntos de acople común, y decretarla de obligatorio cumplimiento5. 1.2.4.1 Norma IEEE – 519

5 GALVIS ESCOBAR , Carlos Roberto. Metodología de costos asociados al problema de calidad de la potencia. Departamento de Eléctrica y Electrónica. Universidad de los Andes p.33. Junio de 2002.




36

La máxima frecuencia armónica individual en el voltaje causada por un usuario no debe exceder los límites dados en la tabla 2, en sistemas que pueden ser caracterizados por impedancias de cortocircuito. La relación ICC/IL es la razón de la corriente de corto circuito disponible en el punto de acoplamiento común (PCC) para la máxima corriente de carga fundamental del usuario. Tabla 2. Límites de frecuencia en voltaje armónico causada por un usuario.

RELACION ICC/IL

MAXIMA FRECUENCIA INDIVIDUAL EN VOLTAJE

ARMÓNICO (%)

TIPO

10 2.5 - 3.0 Relacionado a sistemas. 20 2.0 – 2.5 1 – 2 clientes grandes. 50 1.0 – 1.5 Clientes relativamente grandes. 100 0.5 – 1.0 5 – 20 clientes tamaño mediano.

1000 0.05 – 0.1 Muchos clientes pequeños.

1.2.4.1.1 Límites de distorsión de corriente Si la distorsión armónica causada por un usuario, es limitada idealmente a un nivel aceptable en cualquier punto del sistema, éste podrá ser operado completamente sin fuertes distorsiones armónicas. Los límites de distorsión armónica establecidos por ésta norma son para establecer la máxima distorsión de corriente permisible para un usuario. Estas recomendaciones son relacionadas con el siguiente índice:

LOS USUARIOSDeberán limitar la cantidad decorrientes armónicas sobre el

sistema de potencia en general.

LAS COMPAÑÍASDeberán evitar condiciones de resonancia

en el sistema de potencia, que originenniveles de distorsión de voltaje inaceptables.

Considera que:




37

TDD I: Distorsión de la demanda total en corriente. Es la distorsión de corriente armónica en porcentaje (%) de la demanda máxima de la corriente de carga (15 ó 30 min. de demanda). Está definido como:

Los límites dados en las tablas tanto de distorsión de corriente como de voltaje, son usados como valores de diseño del sistema para casos extremos de operación normal (condiciones de duraciones no mayores de una hora). Para períodos cortos, durante condiciones de arranque o condiciones inusuales, los límites pueden ser excedidos en un 50%. La tabla enlista los límites de distorsión de corriente teniendo en cuenta el tamaño de la carga respecto al tamaño de los sistemas de potencia que la alimentan. Se recomienda que la corriente de carga (IC) sea calculada como el promedio de la corriente de demanda máxima de los últimos12 meses. Tabla 3. Límites de distorsión de corriente para sistemas de distribución

generales (<69 kV).

MÁXIMA DISTORSIÓN DE CORRIENTE ARMÓNICA EN PORCENTAJE DE LA CORRIENTE DE CARGA

ARMÓNICAS DE ORDEN INDIVIDUAL (IMPARES) ICC/IC <11 11 < h < 17 17 < h < 23 23 < h < 35 35 < h TDD I

(%) <20 4.00 2.00 1.50 0.60 0.30 5

20 < 50 7.00 3.50 2.50 1.00 0.50 8

50 < 100 10.00 4.50 4.00 1.50 0.70 12

100 < 1000 12.00 5.50 5.00 2.00 1.00 15

> 1000 15.00 7.00 6.00 2.50 1.40 20

Tabla 4. Límites de distorsión de corriente para sistemas de subtransmisión (69 kV hasta 161 kV).

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

.máxdem

i

IITHDITDD




38


ARMÓNICAS DE ORDEN INDIVIDUAL (IMPARES) ICC/IC <11 11 < h < 17 17 < h < 23 23 < h < 35 35 < h TDD I (%) <20 2.00 1.00 0.75 0.30 0.15 2.50

20 < 50 3.50 1.75 1.25 0.50 0.25 4.00

50 < 100 5.00 2.50 2.00 0.75 0.35 6.00

100 < 1000 6.00 2.75 2.50 1.00 0.50 7.50

> 1000 7.50 3.50 3.00 1.25 0.70 10.00

Tabla 5. Límites de distorsión de corriente para sistemas de transmisión generales ( >161 kV) de generación y cogeneración distribuida.


ARMÓNICAS DE ORDEN INDIVIDUAL (IMPARES) ICC/IC <11 11 < h < 17 17 < h < 23 23 < h < 35 35 < h TDD I (%)

< 50 2.00 1.00 0.75 0.30 0.15 2.50

> 50 3.00 1.50 1.15 0.45 0.22 3.75

1.2.4.1.2 Límites de distorsión de voltaje. Los límites de distorsión de voltaje recomendados están relacionados con el siguiente índice: THD V: Distorsión de voltaje armónico total en porcentaje del voltaje de frecuencia fundamental nominal. Está definido como:

Tabla 6. Límites de distorsión de voltaje recomendados.

1

2

2

V

nVVTHD n

∑∞

==




39

VOLTAJE DEL BARRAJE EN EL PUNTO DE

ACOPLAMIENTO COMÚN (PCC)

PORCENTAJE DE DISTORSIÓN ARMÓNICA INDIVIDUAL DE VOLTAJE

PORCENTAJE DE DISTORSIÓN ARMÓNICA

TOTAL DE VOLTAJE (THD V)

69 kV y menores 3.0 5.0 69.001 hasta 161 kV 1.5 2.5 161.001 y mayores 1.0 1.5

1.3 TIPOS DE CARGA Podemos distinguir dos tipos de carga, lineal y no lineal, las cuales serán alimentadas generalmente por sistemas de potencia. 1.3.1 Cargas lineales Las cargas lineales están compuestas por componentes pasivos, es decir, cargas Resistivas, Inductivas y Capacitivas. Si la tensión en bornes de este tipo de cargas RLC es senoidal, la corriente que fluye por estas es también senoidal, aunque desfasada con respecto a la tensión según la proporción entre sus componentes pasivos, por lo tanto, son cargas que no deforman la señal. Normalmente la energía que requieren los equipos de carga lineal es de 60 Hz de frecuencia y 220 voltios, como por ejemplo, elementos de iluminación resistivos sin balastos, calefactores eléctricos, motores sin convertidores de frecuencia. 1.3.2 Cargas no lineales Las cargas no lineales las constituyen, además de componentes pasivos, componentes activos, como los diodos, transistores, tiristores y otros elementos de electrónica de potencia. Los equipos electrónicos modernos como computadoras, variadores de frecuencia, UPS y balastos electrónicos, presentan un comportamiento de carga no lineal. Estos equipos electrónicos requieren de una energía de más eficiencia llamada “Switch mode” o Modo de interrupción, que funciona a manera de pulsaciones




40

que no tienen forma de onda senoidal. Estos modernos equipos necesitan un dispositivo electrónico que convierte la corriente alterna en corriente directa. Cuando la forma de onda alcanza su valor máximo o su valor mínimo es cuando la carga no lineal conduce, provocando la típica señal pulsante. Por lo tanto, la tensión en los bornes de estas cargas es senoidal, más la corriente que fluye por las mismas no lo es. Estos dispositivos tienen efectos secundarios que son los que ocasionan la mala calidad de energía. 1.3.3 Fuentes que aportan distorsión a las ondas de tensión y corriente Existe un gran número de dispositivos que producen distorsiones armónicas, algunos de los cuales han existido desde la implantación de los sistemas de potencia, y otros, los cuales su uso era más reducido. Las principales fuentes armónicas se relacionan a continuación. Tabla 7. Principales fuentes armónicas.

NÚM. EQUIPO CARACTERÍSTICAS DE LAS PRINCIPALES ARMÓNICAS MAGNITUDES

1

Transformador: ♦ Saturación. ♦ Energización.

Corrientes armónicas 2a, 3a, 4a, 5a y 7a 1 a 8%




41

2 Hornos y soldadoras de arco.

Voltajes armónicos

5° y 7°

2.5 a 8%

3.1

Convertidores de potencia: ♦ Conmutadores de línea

(rectificadores).

♦ Autoconmutados (inversores que usan celdas de combustible o baterías).

Corrientes armónicas: h = np ± 1

Voltajes armónicos:

h = np ± 1

Ih = 100/h

52 a 78%

3.2

Cicloconvertidores (grandes equipos, fábricas de papel para conversión directa de AC a DC).

Corrientes armónicas: h = np ± 1 5 a 9%

3.3

Controladores estáticos de VAR′s (utilizados junto con hornos de arco o de inducción).

Corrientes armónicas: h = np ± 1 2 a 4%

4

Reactores saturables (normalmente en paralelo con capacitores para compensación de reactivos en hornos de arco).

Corrientes armónicas 3a, 5a y 7a 1 a 8%

Nomenclatura: h = orden del armónico; p = número de pulsos; n = 1,2, ... Los transformadores y máquinas rotatorias modernas, trabajando en estado estable, no provocan una distorsión significativa en la red eléctrica, pero cuando hay fluctuaciones de voltaje en la red y cuando operan fuera de sus especificaciones de rango, pueden aumentar su contenido armónico con niveles de distorsión considerables. Otra carga que produce armónicos es la luz fluorescente, ya que al aplicarles un voltaje senoidal, se produce una circulación de corrientes no senoidal a través de ellas. Al ser conectadas a la red de distribución, las corrientes armónicas que




42

se generan pueden fluir a través de los conductores hacia los transformadores en el sistema de distribución6. 1.4 EFECTO DE LOS ARMÓNICOS EN LAS INSTALACIONES

EQUIPO EFECTO DE ARMÓNICOS RESULTADOS

TRANSFORMADORES

♦ Los armónicos de voltaje

causan alto voltaje y es-fuerzos en el aislamiento; normalmente esto no es un problema significativo.

♦ Calentamiento del

transformador. ♦ Reducción de la vida

útil. ♦ Incremento de las

pérdidas en el hierro y en el cobre.

♦ Esfuerzo en el aislamiento.

♦ Ruido.

MOTORES

♦ Incremento de las pérdidas. ♦ Armónicos de corriente

producen campos magnéticos rotatorios a una velocidad correspondiente a la frecuencia armónica.

♦ Calentamiento del

motor. ♦ Vibraciones mecánicas y

ruido. ♦ Impulsos de par de

torsión. ♦ Incremento de pérdidas

en el hierro y el cobre en los devanados del rotor y del estator.

♦ Reducción de eficiencia. ♦ Reducción de la vida

útil. ♦ Esfuerzos en el

aislamiento de los devanados del motor.

INTERRUPTORES (CIRCUIT BREAKERS)

♦ Las bobinas pueden no

operar apropiadamente en presencia de corrientes armónicas.

♦ Falla al pretender

interrumpir corrientes. ♦ Falla del interruptor. ♦ Disparos erróneos.

6 ENRIQUEZ HARPER, Gilberto. El ABC de la calidad de la Energía Eléctrica. 1999. p.78-83.




43


INDUCCIÓN ELECTROMECÁNICA EN

DISCOS DE RELEVADORES.

♦ Producen componentes

adicionales al par, originando un efecto de retraso de tiempo en las características de operación del relevador.

♦ Velocidad incorrecta en

el relevador. ♦ Lecturas incorrectas.

RELEVADORES DE SOBRECORRIENTE.

♦ Las armónicas producen un

par adicional sobre el disco de inducción, causando una operación indeseable, pues estos dispositivos son solamente calibrados para operar a la frecuencia fundamental.

♦ Lecturas incorrectas.

EQUIPO DE CONTROL

ELECTRÓNICO.

♦ Los controles electrónicos

son usualmente dependientes del cruce por cero y picos de voltaje para un control adecuado; sin embargo, las armónicas pueden alterar significativamente estos parámetros, afectando su operación.

CAPACITORES

(Todos, no sólo los

destinados a corregir el factor de potencia).

♦ La impedancia del capacitor

decrece al incrementarse la frecuencia, así los capacitores actúan como un sumidero a donde las armónicas convergen. Sin embargo, los capacitores no producen armónicos.

♦ El sistema de alimentación

puede entrar en resonancia con capacitores a varias frecuencias armónicas, causando grandes corrientes y voltajes.

♦ Los capacitores secos no

♦ Calentamiento de los

capacitores, debido a un incremento en las pérdidas dieléctricas.

♦ Corto circuito. ♦ Fallas de fusibles. ♦ Explosión de

capacitores.




44

disipan muy bien el calor y, por consiguiente, son más susceptibles al daño por armónicas.


♦ Ruptura del material

dieléctrico. ♦ Los capacitores usados en

computadoras son particularmente susceptibles, cuando éstas no están usualmente protegidas por fusibles o relevadores.

♦ Como regla general, los

capacitores y dispositivos de transferencia son incompatibles.

1.4.1 Otros inconvenientes ocasionados por los armónicos. 1.4.1.1 En conductores Las corrientes armónicas pueden causar calentamiento en conductores debido al incremento de la resistencia por el efecto piel, a medida que la frecuencia de la tensión o corriente aumenta, esta última tiende a circular por el exterior del conductor desaprovechando parte de la sección. Este aumento de la temperatura del cable puede deteriorar el aislamiento del mismo y llegar a generar un punto de incendio, en especial si el cable no está protegido contra el fuego. Además, en el caso de los motores, este calentamiento y deterioro del aislamiento puede provocar cortocircuitos en los devanados poniendo en riesgo la vida de éste y de la instalación. 1.4.1.2 En instrumentos de medida Los armónicos pueden generar errores en la medición, al variar los valores RMS de voltajes y corrientes. En particular, los errores en la medida de energía activa en los medidores monofásicos dependen de sus características de frecuencia y




45

linealidad. Un medidor de inducción tiene una linealidad relativamente aceptable y una reducida característica de frecuencia, particularidades que limitan su confiabilidad a casos senoidales o de mínima distorsión. Las características propias del medidor de inducción monofásico, conducen a concluir que cuando la distorsión en tensión y corriente produce flujos de potencia armónica total que sólo se dirigen de la carga hacia la fuente, el medidor sobre-registra el flujo neto total de energía activa. Cuando se presenta el caso contrario el instrumento sub-registra7. 1.4.1.3 En iluminación Las lámparas tienen una pérdida de vida útil cuando operan con voltaje distorsionado; debido, a que son sensibles al nivel y a la calidad del voltaje de operación. 1.4.1.4 En equipos y sistemas de comunicación Se presenta interferencia de comunicación y ruido eléctrico. 1.4.1.5 En el sistema de potencia La onda de tensión de la empresa de suministro eléctrico es distorsionada debido a la inyección de corrientes armónicas por parte de los usuarios, afectando así el sistema de distribución. 1.4.1.6 En el conductor de neutro En un circuito trifásico donde la mayor parte de la carga consiste en cargas no lineales, hay presencia de corrientes armónicas en el conductor neutro, y por lo tanto el neutro debe ser considerado como un conductor portador de corriente, lo cual afecta a los otros conductores de fase, disminuyendo su capacidad nominal de corriente por lo menos en un 20%8.

7 Ing. PLATA, José Gabriel. Los contadores de inducción en sistemas eléctricos con armónicos., Mundo Eléctrico Colombiano No 42 p.101-104. 8 Ing. DELGADILLO LÓPEZ, Gonzalo. ¿El neutro mayor que las fases?, Mundo eléctrico Colombiano No 26 p. 28.




46

1.4.1.7 Tensión entre neutro y tierra distinta de cero La circulación de corriente por el conductor de neutro provoca una caída de tensión entre neutro y tierra, ya que la resistencia del cable de neutro no es cero. Una tensión mínima entre neutro y tierra y por un tiempo determinado perjudica la calidad de la red y puede tener efectos que perjudiquen las redes de computadores, comunicaciones digitales, etc. 1.5 MEDIOS PARA LA MITIGACIÓN DE ARMÓNICOS El problema de la polución armónica se puede atenuar mediante alguno de los siguientes procedimientos: 1.5.1 Reacondicionamiento de instalaciones. El acondicionar el sistema eléctrico para que conviva con las componentes armónicas presentes implica una correcta elección de la tensión de alimentación de los receptores, del punto de conexión y la potencia de cortocircuito, lo que permite disminuir la tasa de armónicos generados por los receptores. Por ejemplo, es preferible conectar un receptor que produce una elevada tasa de armónicos lo más cerca posible de la fuente o del origen de la instalación, para que sea mucho más reducida la parte afectada. El aumento de la potencia de cortocircuito conduce a una disminución global de la impedancia de la instalación, originando una reducción del nivel de deformación de la tensión debido a la generación de las corrientes armónicas. Por lo tanto, esta solución implica el aumento de los niveles de protección, térmicos, etc. 1.5.2 Uso de filtros. El uso de filtros permite eliminar las componentes armónicas más representativas a niveles aceptables. 1.5.2.1 Filtros Pasivos. Las corrientes armónicas se pueden controlar de las siguientes formas:




47

♦ Usando una alta impedancia en serie para bloquear su paso (filtros serie). ♦ Derivarlas por medio de un camino de baja impedancia (filtros paralelo). Los filtros paralelos son los más utilizados, debido a que presentan dos ventajas en relación con los filtros serie, primero que todo los filtros paralelo pueden utilizarse para mejorar el factor de potencia y por otro lado no tienen que soportar el total de la corriente demandada por la carga, cosa que sí ocurre con los filtros serie, factor por el cual se hacen más costosos. Existen muchos tipos de filtros paralelos, pero los más típicos son los representados en la figura 3. Figura 3. Tipos de filtros paralelo

RLR

L

C C

ba

En donde: (a) Filtro pasa – banda. (b) Filtro pasa – altos. De los dos filtros, el más utilizado es el pasa – banda, el cual presenta una baja impedancia al armónico sintonizado; generalmente se utiliza para armónicos de bajo orden (≤11). El filtro pasa – altos, presenta una impedancia baja a frecuencias armónicas altas ( >11). Los filtros son dispositivos bastante sencillos; sin embargo, el diseño de un filtro no solo se limita a la combinación de un capacitor, un reactor y una resistencia,




48

es indispensable conocer las características técnicas de cada componente para así asegurar un correcto funcionamiento9. 1.5.3 Compensadores activos de armónicos. El compensador activo de armónicos o filtro activo, analiza cada una de las fases de manera permanente, teniendo en cuenta la forma de la corriente de carga. De este análisis se extrae el espectro armónico, que está constituido por la suma de la intensidad fundamental y la de todos y cada uno de los armónicos. El compensador genera una señal de corriente que es igual a la diferencia entre la corriente de carga y la intensidad fundamental. Esta diferencia que es la suma de las corrientes armónicas desfasada 180°, se inyecta a la carga de tal manera que la resultante será una corriente senoidal igual a la intensidad fundamental de la fuente. El compensador se intercala en paralelo entre la fuente y la carga, teniendo que dimensionarse exclusivamente para las corrientes armónicas y no para la corriente total. Por tanto, el funcionamiento del compensador activo está basado en el principio de reinyección de corriente para lo que dispone de un sistema de control digital DSP10. 1.5.4 Inductancia Serie. El uso de inductancias serie, tienen por objeto atenuar la reinyección de armónicos de los equipos generadores de corrientes deformantes. Debido a la alta tasa de distorsión armónica de determinados aparatos, algunos fabricantes pueden dotar a sus equipos de este tipo de inductancia, pero en general se espera a que se produzcan manifestaciones provocadas por los armónicos, para instalar las inductancias serie o aconsejar su uso, éstas se intercalan entre la fuente y la carga a la que se requiere reducir la tasa de distorsión armónica de corriente. La atenuación serie es una solución que se ha adoptado para proteger los bancos de condensadores, utilizados en la compensación de la energía reactiva, cuya impedancia disminuye de manera considerable como consecuencia de los

9 Ing. GARCÍA, Antonio A., Los filtros como solución a la polución armónica. Mundo Eléctrico Colombiano No 31 p.135 – 137. 10 FRANK, H. Power Factor Correction with Thyristor – Controlled Capacitors. ASEA. Vol. 44 p. 180




49

armónicos, ya que éstos circulan por el punto que menor impedancia les ofrece, pudiendo llegar a destruirlos. Este método también se utiliza frecuentemente, en algunas de las aplicaciones particulares o cargas típicas. Como por ejemplo, rectificadores trifásicos y variadores de velocidad o cuando el número de equipos a instalar es considerable y se prevé que pueda ser un punto de problemas. 1.6 SOFTWARE PARA MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN

1.6.1 Características En el desarrollo de estudios de sistemas de potencia, es necesario el uso de herramientas computacionales, las cuales permiten la evaluación de los sistemas, con un alto grado de exactitud, en condiciones que pueden no existir aún, por ejemplo, en futuros planes de expansión. Actualmente, encontramos en el mercado una gran disponibilidad de software especializado en ingeniería los cuales incluyen cálculos de cortocicuito, flujo de potencia y análisis de armónicos. En el estudio de armónicos, por ejemplo, el proceso de modelamiento y simulaciones de los sistemas, permite evaluar diferentes alternativas de solución a los problemas. La calidad del modelo implementado en el software, es directamente proporcional con la confiabilidad y minuciosa recopilación de información en campo. El modelo y las simulaciones armónicas se verifican con las mediciones en campo, éstas permiten conocer el desempeño de un sistema en un ambiente contaminado con armónicos y la exactitud de los algoritmos base de los modelos desarrollados. Algunos de los aspectos que se verifican mediante las simulaciones son: ♦ Factores de distorsión armónica en tensión y corriente. ♦ Armónicos individuales en tensión y corriente. ♦ Flujo de armónicos en el sistema y su destino final. ♦ Absorción de armónicos en corriente por parte de los filtros.




50

♦ Resonancias en el sistema. ♦ Sintonización de los filtros. ♦ Dimensionamiento de los bancos de condensadores de los filtros. ♦ Dimensionamiento en ohmios de los reactores de los filtros. ♦ Impedancia equivalente del sistema. 1.6.2 Algoritmos usuales en los programas. Los programas construyen una matriz de admitancias, o bien de impedancias, para cada punto de frecuencia que calculan, de un modo automático, efectuando un rastreo del margen de frecuencias de interés. Éste proceso es rápido si el número de nodos no es muy elevado. Los programas deben dar, no solamente las tensiones armónicas en cada nodo, sino las impedancias equivalentes en cada nodo, que vienen a ser las potencias de cortocircuito armónicas, éste parámetro indica para cada punto de la curva de frecuencia, la capacidad de circulación que dicho armónico tiene, y por tanto, el riesgo de sobretensiones de ese particular armónico, que tendrá un valor para cada frecuencia y cada punto. 1.6.3 Programas comerciales. En el mercado están disponibles diferentes dispositivos y programas para análisis de la calidad, incluyendo armónicos, algunos de ellos son: 1.6.3.1 Analizador de calidad de la red eléctrica 43B

(ABSA web.com.mx). Aspectos generales:

• Calcula la potencia trifásica en cargas equilibradas a partir de una medición monofásica.

• Mide los armónicos de potencia y captura fluctuaciones de tensión,

transitorios y corrientes de entrada.




51

• Las funciones de supervisión ayudan a realizar seguimientos de problemas intermitentes y del rendimiento del sistema eléctrico.

• Los menús utilizan terminología eléctrica común.

• Se puede cambiar entre los modos de calidad de alimentación más

utilizados con sólo pulsar una tecla.

• Registra dos parámetros seleccionables durante un período de hasta 16 días 20 memorias de mediciones para guardar y recuperar pantallas y datos con lecturas del cursor.

• El software de FlukeView puede registrar armónicos y otras lecturas a lo

largo del tiempo.

• El software de FlukeView proporciona un perfil completo de los armónicos hasta el 51º.

• Mide la resistencia, la caída de tensión de diodos, la continuidad y la

capacitancia. 1.6.3.2 Análisis de armónicos con el software MAVO-FFT. En corrientes elevadas se pretende conseguir una perfecta forma senoidal de las curvas de tensión y de corriente. Los armónicos originan pérdidas de calor adicionales en las máquinas y transformadores. Una evaluación de las redes con el analizador de energía MAVOWATT 45 permite evaluar la influencia de las instalaciones eléctricas con su entorno electromagnético. Con el procedimiento de la transformada rápida de Fourier (FFT) la onda principal y los armónicos de corriente y tensión se registran de forma ininterrumpida (tiempo real), calculadas y evaluadas siguiendo las disposiciones especificadas. La finalidad de dicha evaluación es la estimación de los armónicos que van apareciendo comparándolos con los valores máximos permitidos según las normas, así como la estimación de la forma de curva de la tensión de suministro. 1.6.3.3 Programa CALPOS para el análisis de armónicos.

( www.abb-calor-emag.de) Principales módulos:

• Análisis Flujo de Cargas (AC y DC).




52

• Análisis de contingencias. • Análisis de cortocircuitos. • Coordinación de relés de sobreintensidad. • Protecciones de distancia. • Análisis de armónicos en redes . • Arranque de motores. • Análisis de autovalores • Análisis dinámico. • Transitorios electromagnéticos. • Variadores de frecuencia. • Análisis de fiabilidad. • Planificación de mantenimientos. • Interfaz GIS y SCADA.

1.6.3.4 Programa SYMPOW para el análisis de armónicos.

(www.abb.se/pow/simpow.htm) Principales módulos:

• Flujo de cargas. • Análisis de fallas. • Análisis dinámico. • Dinámica de máquinas. • Resonancia subsíncrona. • Análisis modal. • Análisis de inyección armónica en redes.

1.6.4 EL PROGRAMA HARMO DISPONIBLE EN LA UNIVERSIDAD DE

LA SALLE 1.6.4.1 Características ♦ Este programa trabaja en lenguaje de MATLAB, por lo tanto, es necesario

tener en cuenta el nombre del archivo ejecutable llamado < harmo >. ♦ Las fuentes de armónicos de tensión o de corriente están ya programadas y

establecidas para diferentes casos en el programa (variadores, alumbrado, conversores), y además es posible introducir valores específicos de estudio para cada caso.




53

♦ Permite la visualización de reportes y la observación de gráficas de

comportamiento de la impedancia con la frecuencia en un nodo particular del sistema eléctrico.

♦ Referencia la información de los diagramas unifilares en una sola base

(sistema en p.u.). 1.6.4.2 Requerimientos ♦ Instalación del programa MATLAB. 1.6.4.3 Tipos de modelamiento El desempeño de un sistema de potencia puede ser evaluado mediante simulaciones, empleando diversas herramientas, algunas de ellas son: ♦ Análisis mediante hojas de cálculo. Se considera un buen método para

analizar sistemas sencillos donde se requieren cálculos para encontrar los puntos de resonancia. Además, son una excelente plataforma para el diseño de filtros.

♦ EMTP (Electromagnetics Transients Program). Este es el método más

detallado de modelamiento. Se puede incluir modelamiento del efecto de acoples mutuos y sistemas desbalanceados. Para sus modelos se requiere un gran volumen y detalle de los datos de entrada. Es necesario tener gran experiencia en el uso del programa si se desean resultados apropiados.

♦ Técnica del YBUS Nodal. Usada en la mayoría de los programas de flujo de

potencia, corto circuito y análisis de armónicos disponibles en el mercado, por lo tanto es comúnmente empleada. Tiene una buena exactitud si se trabaja dentro de un límite de distorsión armónica del 15% en tensión. Puede modelar sistemas de cualquier tamaño y configuración, empleando un nivel moderado de detalle para el modelamiento.

1.6.4.4 Información requerida ♦ Valores de la carga total de la instalación a estudiar.




54

♦ Números de nodos presentes en el sistema de estudio, el nombre y el nivel de tensión de cada uno.

♦ Potencia base en kVA para referenciar la información de los diagramas

unifilares en una sola base (sistema en p.u.). ♦ Capacidad de cortocircuito del sistema de potencia que alimenta el sistema

eléctrico bajo estudio. ♦ Relación X/R del sistema de potencia. ♦ Datos de las reactancias de cortocircuito de los transformadores de potencia

y su capacidad. ♦ Impedancias de circuitos de cables en Ohmios. ♦ Reactancias de los generadores o motores y su potencia en kVA. ♦ Capacidad en kVAr, de los bancos de condensadores en el sistema eléctrico

bajo estudio. ♦ Valores en kVA, de las cargas eléctricas con sus respectivos factores de

potencia. ♦ De las fuentes de corriente armónicas es necesario tener en cuenta la

potencia en kVA, el nodo en que se encuentra, el orden, la magnitud, y el ángulo.

♦ Acerca de las fuentes de voltajes armónicos presentes en el sistema, es

necesaria la ubicación del nodo, el cable que conlleva, la impedancia del cable en Ohmios y la relación X/R.

2. CARACTERIZACIÓN DEL SECTOR COMERCIAL DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.

2.1 GENERALIDADES




55

Debido a la importancia del sector comercial en el desarrollo de la economía de las ciudades y del país, es de gran interés evaluar las condiciones de la calidad de potencia en cuanto armónicos, para garantizar así un suministro de energía que supla las necesidades del sector en este aspecto, beneficiando tanto a las empresas comercializadoras como a los usuarios. El proyecto va dirigido al sector comercial de la ciudad de Bogotá y se han considerado siete zonas de análisis para la caracterización; zonas Centro, Centro Occidente, Chapinero, Norte, Noroccidente, Occidente y Sur. 2.2 CRITERIOS TENIDOS EN CUENTA PARA LA CARACTERIZACIÓN

Establecimientos de diversos tamaños.

Almacenes con uno o varios puntos de venta.

Establecimientos con diferentes actividades comerciales.

Número de niveles de cada establecimiento.

Ubicación geográfica de las subestaciones por medio de las cuales se provee el servicio de energía a la ciudad de Bogotá, D.C.

Norma NTC 2050 parágrafo 220-3 b), que establece la carga mínima de

alumbrado por metro cuadrado de superficie del suelo, carga unitaria (VA / m2), para el cálculo de la carga de diseño mínima para cada establecimiento, conociendo previamente el área, calculadas a partir de las dimensiones exteriores de las edificaciones, como lo contempla la norma.

Norma de CODENSA S.A. E.S.P., Acometidas Eléctricas y medidores,

parágrafo 7.1.5 Límites de carga, referencia para la clasificación de los establecimientos en grandes, medianos, pequeños y poco influyentes.

2.3 UBICACIÓN GEOGRÁFICA




56

Zona Centro, comprende las localidades de Candelaria, Santa Fé, Mártires, Antonio Nariño y parte de la localidad de San Cristobal.

Zona Centro – Occidente, comprende la localidad de Puente Aranda y

parte de la localidad de Teusaquillo.

Zona Norte, comprende la localidad de Usaquen y parte de Chapinero.

Zona de Chapinero, comprende parte de las localidades de Chapinero, Barrios Unidos y Teusaquillo.

Zona Noroccidente, comprende las localidades de Suba y parte de las

localidades de Engativá y Barrios Unidos.

Zona Occidente, comprende la localidad de Fontibón y parte de las localidades de Kennedy y Engativá.

Zona Sur, comprende las localidades de Usme, Rafael Uribe, Tunjuelito,

Ciudad Bolivar, Bosa y parte de las localidades de San Cristóbal, Puente Aranda, Antonio Nariño y Kennedy.

Figura 4. Distribución geográfica de las zonas en la ciudad.

Zona Norte Zona Noroccidente Zona Occidente Zona Chapinero Zona Centro Zona Centro–Occidente Zona Sur




57

Se ubicaron los establecimientos en estudio sobre el mapa de la ciudad de Bogotá, D.C. en la zona correspondiente, permitiendo posteriormente la caracterización del sector comercial en cada una de ellas. 2.4 CAPACIDAD INSTALADA El sector comercial de la ciudad de Bogotá, es alimentado por un sistema de potencia compuesto por redes de AT (230kV y 115kV) y MT (57.5kV, 11.4kV y 34.5kV) ubicadas dentro y fuera del perímetro urbano del Distrito Capital, que proveen energía al sector industrial, comercial y residencial de la ciudad, ver figura 5.

2.5 TIPO DE CARGA En el sector comercial se observa, en general, el uso frecuente de luminarias con bombillas de alta descarga, como son las de metal halide, fluorescentes y electrónicas ahorradoras de energía, además de poseer sistemas de respaldo de energía mediante el uso de UPS´s (Sistema Ininterrumpido de Potencia) y reguladores de voltajes. También se observa, en una proporción reducida, el

230 kV

115 kV

57.5 kV

11.4 kV

34.5 kV

Figura 5. Diagrama del sistema de potencia de alta tension en la ciudad de Bogotá D C




58

uso de motores con capacidades superiores a 50 hp, variadores de velocidad y cargadores de baterías. En algunos establecimientos de gran tamaño es utilizado un sistema de respaldo para iluminación de emergencia por medio de inversores de DC a AC. 2.6 CARACTERIZACIÓN POR SECTOR GEOGRÁFICO A continuación se presenta una descripción general del sector comercial por zona geográfica. 2.6.1 Zona Centro Se presenta una agrupación considerable de locales medianos y pequeños en el Centro y el barrio Ricaurte incluyendo el sector comercial de San Andresito, San José y Restrepo, con pocos establecimientos dispersos en la zona. Se ubican en esta zona las subestaciones: Concordia, San Facon, San José y Calle 1 ra. 2.6.2 Zona Centro-Occidente Zona geográficamente menor que la zona Occidente, Noroccidente y Sur, pero mayor que la del Centro y Chapinero. Las cargas se encuentran dispersas sobre la zona y como único punto de concentración se observa el San Andresito de la Carrera 38. Se observan cargas de tamaño considerable por su área como el Centro comercial Metrópolis, Carrefour Av. (cll) 19, Alkosto carrera 30, Parque de diversiones Salitre Mágico y el Centro Comercial Carrera. Se ubican las subestaciones: Centro Urbano, Gorgonzola y Veraguas. 2.6.3 Zona Chapinero Zona de poca cobertura geográfica al igual que la zona centro. Se encuentran puntos de concentración en los barrios Chapinero y Siete de Agosto. Las cargas grandes son el Centro comercial Galerías y el almacén Colsubsidio Calle 26.




59

Se encuentra una dispersión de establecimientos a lo largo de la cra. 13 desde la calle 68 hasta la calle 26. La característica principal es la concentración de un mayor número de locales en la zona, pero de tamaños pequeños. Dentro de esta zona se encuentran ubicadas las subestaciones: Calle 67 y Calle 51. 2.6.4 Zona Noroccidente Esta zona presenta una mayor cobertura geográfica al igual que la zona occidente y sur. Las cargas tienen un comportamiento disperso, parte de ésta se encuentra distribuida en forma casi paralela a la autopista norte y presenta puntos de concentración en los barrios Suba, Niza, y entre los barrios Puente Largo, Castellana y Andes Norte. En general es un área de poca constitución comercial pero con cargas de tamaño considerable. Se observa por ejemplo, como caso especial, la agrupación de seis establecimientos de gran tamaño (Cafam mundo comercial, Homecenter, Carrefour, Éxito, Centro Comercial Metrópolis y Alkosto) concentrados en el área cercana a la intersección de la Av. Calle 80 y la Av. Cra 68, los cuales se ubican tanto en la zona Noroccidente como en las zonas Occidente y Centro-Occidente. Se encuentran en la zona Noroccidente las subestaciones: Suba, Tibabuyes, Morato y Castellana. 2.6.5 Zona Norte Los establecimientos se ubican en una cantidad considerable a lo largo de la Avenida 19 entre las Calles 100 a 127 y de la Calle 134 hasta la 161. Se presenta el mismo comportamiento sobre la Avenida 15 entre las calles 72 a 127, a excepción de un punto de concentración de locales comerciales limitados al norte con la Avenida (Calle) 100, al sur con la Calle 72, al oriente con la Avenida Circunvalar y hacia el occidente con la Autopista Norte. Desde la Avenida (Calle) 153 hacia el nororiente se presenta poco movimiento comercial. Sobre la Autopista Norte, adelante de la Calle 170, se tienen tres cargas fuertes como son el Éxito del norte, Homecenter y Makro Cumará. Existen dos cargas fuera de los puntos de convergencia; Éxito del Country y el Centro Comercial Hacienda Santa Bárbara, ubicados sobre la Avenida 9 y la Avenida 7 respectivamente.




60

Por otra parte, en la zona se encuentran ubicadas las subestaciones; Torca, Usaquen y Autopista. 2.6.6 Zona Occidente Zona de gran cobertura geográfica. Existe concentración de establecimientos medianos y pequeños en los barrios Kennedy y Fontibón e igualmente dispersos por la zona. Hay un punto especial en el que se agrupan cargas grandes que colindan con la zona Noroccidente y Centro-Occidente. En esta zona se encuentra el aeropuerto el Dorado en el cual se hallan cargas que podrían ser de interés debido a la influencia que pueda presentarse por los equipos de comunicaciones y cómputo. Se presenta una dispersión de establecimientos sobre la Av. (Cll) 68 entre las Cra 68 y Av. Ciudad de Cali, de igual forma sobre la Av. 1 de mayo cerca al Centro comercial Plaza de las Américas. Se consideran algunos establecimientos comerciales dentro de la zona industrial. Se ubican las subestaciones: Bolivia, Salitre, Fontibón, La Paz y Techo. 2.6.7 Zona Sur Zona de gran cobertura geográfica con puntos de concentración de locales con tamaños medianos y pequeños en los Barrios Venecia y 20 de Julio. Los establecimientos se encuentran ubicados en forma dispersa por la zona. Las cargas representativas se hallan distanciadas unas de otras. Esta zona es básicamente residencial. Se ubican las subestaciones: Tunal, Victoria, San Carlos, Muzú, Puente Bosa, y Bosanova. 2.7 DETERMINACIÓN DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA 2.7.1 Generalidades




61

La inferencia estadística corresponde al proceso de obtener conclusiones generales acerca de los valores estadísticos de la población, denominados parámetros, partiendo de valores estimados a través de investigadores parciales o muestras11. Por población o universo se entiende el conjunto de unidades o el recuento de todos los elementos que presentan una característica común. Dependiendo del número de elementos, se clasifica en finita o infinita. La muestra es una parte de los elementos representativos de la población. Para que la muestra sea representativa y estrictamente aleatoria, los elementos deben ser seleccionados al azar; es decir, que todos los elementos de la población objetivo deben tener la misma probabilidad de ser seleccionados, de ahí que se hable de muestreo probabilístico o aleatorio. La selección de una muestra representativa permite tener en cuenta la necesidad de adaptación del proyecto a factores de tiempo, de personal y económicos. 2.7.2 Población o universo considerado El conjunto de unidades para estudio comprende todos los establecimientos pertenecientes al sector comercial de la ciudad de Bogotá, D.C.. Debido al gran número de elementos que lo conforman podemos clasificarlo como infinito y por lo tanto, por efectos prácticos, teniendo en cuenta los tres primeros criterios para la caracterización (establecimientos de diversos tamaños, almacenes con uno o varios puntos de venta y establecimientos con diferentes actividades comerciales), consideramos una población inicial total de 1280 establecimientos. Posteriormente al realizar el reconocimiento visual de éstos se obtuvo una población definitiva de 1217 establecimientos. 2.7.3 Tamaños de las poblaciones por zona geográfica Corresponde al número de establecimientos ubicados en cada zona, teniendo en cuenta su tamaño y actividad comercial, representando una fracción del universo considerado. Ver tablas 8 y 9.

11 MARTINEZ BENCARDINO, Ciro, Estadística básica aplicada. Pág. 263.




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Tabla 8. Número de establecimientos inicialmente considerados por zona.

ZONA GEOGRÁFICA

POBLACIÓN (Número de establecimientos)

Norte 309 Chapinero 191 Centro 272 Noroccidente 182 Centro Occidente 78 Occidente 176 Sur 72

TOTAL 1280

Tabla 9. Número de establecimientos por zona después de reconocimiento.

ZONA GEOGRÁFICA

POBLACIÓN (Número de establecimientos)

Norte 282 Chapinero 210 Centro 257 Noroccidente 174 Centro Occidente 71 Occidente 149 Sur 74

TOTAL 1217

2.7.4 Criterios tenidos en cuenta para la selección de la muestra/muestras

La clasificación de los establecimientos en grandes, medianos y pequeños.

Las desviaciones estándar por estrato, al ser halladas con base en datos

de diseño, permiten ser empleadas como desviación poblacional.




63

El error considerado para hallar la muestra representativa de cada zona depende de las características físicas de cada una de éstas y otros factores como son recursos humanos, tiempo y dinero.

Se consideró una distribución normal ya que hay numerosas variables

que parecen seguir una forma de variación análoga a la de la distribución normal. La distribución muestral de muchos estadígrafos, como por ejemplo la media, tiene una distribución aproximadamente normal, independientemente de la distribución de la población, cuando el tamaño de la muestra es suficientemente grande.

2.7.5 Aspectos estadísticos considerados

• Muestreo aleatorio estratificado (MAE). • Muestreo aleatorio simple (MAS). • Método de asignación de Neyman.

Entre los métodos de muestreo que existen, se aplica a la población en estudio el Muestreo Aleatorio Estratificado (MAE) y posteriormente el Muestreo Aleatorio Simple (MAS). 2.7.5.1 Muestreo Aleatorio Estratificado Se aplica en poblaciones cuyos elementos presentan características de gran variabilidad. Consiste en separar los elementos de la población en grupos, o estratos, de tal manera que cada elemento pertenezca a uno y sólo uno de los estratos y, entonces, se obtiene una Muestra Aleatoria Simple de manera independiente en cada estrato, ya que las probabilidades de selección de los elementos son todos iguales y constantes durante el proceso de selección. 2.7.5.2 Muestreo Aleatorio Simple Es usado frecuentemente en poblaciones relativamente pequeñas, cuando las características presentan poca variabilidad, lo que permite la obtención de una muestra pequeña, con el consiguiente ahorro de dinero, tiempo y recursos humanos.




64

2.7.5.3 Método de asignación de Neyman El método de Neyman es una de las técnicas utilizadas en el Muestreo Aleatorio Estratificado para hallar el tamaño de la muestra (n). Puede efectuarse el cálculo en forma independiente para cada uno de los estratos muestrales. Para la aplicación de la Asignación de Neyman se tuvieron en cuenta diferentes aspectos como la clasificación de los establecimientos por tamaños que se encontraban en la población y además aquellos que por su carga no clasificaban para tomar una muestra en ellos. 2.7.6 Muestra por zona geográfica Se realizó inicialmente una inspección visual a cada una de las zonas y establecimientos para así poder determinar el área aproximada de éstos últimos y el tipo de actividad comercial al cual pertenecían, además de corroborar su ubicación y existencia y considerar otros establecimientos para análisis. Con el área física de los establecimientos, se determinó la carga de diseño mínima de tal manera que esta carga hallada en VA/m2, se afectara por un factor de potencia de 0.9 para así obtener por último la carga de diseño mínima en kW.12 Posteriormente se tuvo en cuenta la aplicación de la norma de CODENSA S.A. E.S.P., en la cual se clasifican las acometidas eléctricas de sus usuarios según su potencia así:

• Se concederán servicios de la red secundaria o desde un armario de medidores existente para cargas instaladas iguales o menores a 35 kW así: Trifásico tetrafilar a 120/208 Voltios, para cargas con valores enteros desde 9 hasta 35 kW en zonas urbanas y veredales.

• Para cargas contratadas con valores enteros alimentadas a 120/208 Voltios mayores de 35 kW y menores de 75 kW, CODENSA S.A. E.S.P. suministrará el servicio mediante acometida subterránea en baja tensión a partir del transformador más cercano desde bornes.

12 Noma Técnica Colombiana 2050. Artículo 220 – 3 b), pag. 29




65

• Para cargas contratadas iguales o mayores a 100 kVA o kW, el servicio se

prestará de los circuitos de media tensión a 11400 Voltios,... por medio de centros de transformación de distribución. MT – BT. 13

De acuerdo con lo anterior, se tomaron estos niveles de potencia para determinar el tamaño de los establecimientos. Ver tabla 10. Tabla 10. Tamaño de los establecimientos comerciales según su potencia.

Tamaños de los Establecimientos.

Rango de Potencias

Grandes Mayores de 100 kVA Medianos Entre 35 kVA y 99 kVA Pequeños Entre 10 kVA y 34 kVA

Poco Influyentes Menores o iguales a 9 kVA

Más adelante se especificarán los establecimientos seleccionados por medio del método de Asignación de Neyman para cada una de las zonas. Cabe anotar que para la realización del muestreo por zona se tomaron diferentes porcentajes de error dependiendo de la característica de cada una de éstas y la concentración de los establecimientos geográficamente. 2.7.6.1 Zona Centro En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente, los cuales constituyen la población preliminar de esta zona. Ver tabla 11. Tabla 11. Población preliminar zona Centro.

13 Norma de Acometidas Eléctricas y medidores de CODENSA. Parágrafo 7.1.5. Límites de Carga.




66

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA CENTRO

Actividad Número de Establecimientos

Centros Comerciales 24 Almacenes de Cadena 23 Almacenes de Artículos Deportivos 2 Almacenes de Confecciones 11 Almacenes de Telefonía Celular 0 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 3 Almacenes de Calzado 4 Casinos 1 Discotiendas 7 Droguerías 20 Almacenes de Electrónica 10 Ferreterías 43 Gimnasios 1 Ópticas 8 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 16 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 27 Materiales Eléctricos 26 Materiales de Construcción 14 Mensajería 18 Almacén de Muebles Metálicos 5 Almacén de Muebles Plásticos 3 Almacén de Muebles de Madera 3 Almacén de Muebles para Oficina 3

TOTAL 272

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo una población definitiva. Ver tabla 12. Tabla 12. Población definitiva Zona Centro.




67



Centros Comerciales 25 Almacenes de Cadena 32 Almacenes de Artículos Deportivos 2 Almacenes de Confecciones 10 Almacenes de Telefonía Celular 0 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 5 Almacenes de Calzado 6 Casinos 3 Discotiendas 5 Droguerías 19 Almacenes de Electrónica 10 Ferreterías 33 Gimnasios 0 Ópticas 7 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 14 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 24 Materiales Eléctricos 25 Materiales de Construcción 11 Mensajería 14 Almacén de Muebles Metálicos 3 Almacén de Muebles Plásticos 3 Almacén de Muebles de Madera 3 Almacén de Muebles para Oficina 3

TOTAL 257

Aplicando la Asignación de Neyman y considerando un error del 13% por ser una zona con establecimientos concentrados cuyas instalaciones son generalmente antiguas y geográficamente pequeña, se obtuvo el número de establecimientos que constituirían la muestra representativa de la zona (Ver Anexo A). Los siguientes resultados se hallan sin tener en cuenta los establecimientos clasificados previamente como “poco influyentes”. Tabla 13. Muestra representativa para la zona Centro




68

Asignación de la Muestra Zona Centro # Establecimientos

Representativos Totales 18

# Establecimientos Grandes 2 # Establecimientos Medianos 4 # Establecimientos Pequeños 12

Con este resultado se procedió a determinar los 18 establecimientos de estudio, los cuales constituyen la muestra representativa de la población definitiva, relacionada en la tabla 12. Ya que éstos se seleccionaron al azar, cada establecimiento tenía la misma oportunidad de ser seleccionado, empleando el método de números aleatorios aplicando una distribución uniforme. Se seleccionaron los establecimientos relacionados en la tabla 14. Tabla 14. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron

mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Centro.

ESTABLECIMIENTOS TAMAÑO Potencia Aprox. (kW)

Ubicación - Barrio

Tensión Secundaria

(V)

Centro Comercial 2 Centro GRANDE 380.1 La Pepita 208

Centro Comercial 6 Centro GRANDE 104.0 Las Nieves 208

Centro Comercial 16 Centro MEDIANO 61.5 Ricaurte 208

Centro Comercial 17 Centro MEDIANO 54.0 Veracruz 208

Almacén de Cadena 5 Centro MEDIANO 43.8 Las Nieves 208

Almacén de Cadena 11 Centro MEDIANO 51.4 La Catedral 208

Centro Comercial 11 Centro PEQUEÑO 34.9 Veracruz 208

Centro Comercial 19 Centro PEQUEÑO 24.2 La Catedral 208

Almacén de Cadena 7 Centro PEQUEÑO 32.8 Restrepo 208

Almacén de Cadena 9 Centro PEQUEÑO 34.6 Ricaurte 208



Ubicación - Barrio

Tensión Secundaria

(V)

Almacén de Cadena 14 Centro PEQUEÑO 14.7 La Catedral 208




69


Almacén de Cadena 22 Centro PEQUEÑO 21.4 Las Nieves 208



Almacén de Artículos Deportivos 1 Centro PEQUEÑO 18.3 Veracruz 208

Librería 3 Centro PEQUEÑO 18.1 La Candelaria 208

2.7.6.2 Zona Centro – Occidente El proceso para el reconocimiento de los establecimientos y análisis para obtener la muestra representativa por el método de Neyman para esta zona fue de igual forma que en la zona Centro, por lo tanto se eliminaron la tablas resumen de los establecimientos y se adjuntaron como anexo (ver Anexo B, numeral II). Para esta zona se consideró un error del 5% por ser una zona con establecimientos dispersos, además de ser zona industrial de la ciudad y geográficamente pequeña. Los siguientes resultados se hallan sin tener en cuenta los establecimientos clasificados previamente como “poco influyentes”.

Tabla 15. Muestra representativa para la zona Centro - Occidente

Asignación de la Muestra Zona Centro - Occidente # Establecimientos






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Tabla 16. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Centro - Occidente.

ESTABLECIMIENTOS TAMAÑO Potencia.

Aprox. (kW)

Ubicación - Barrio

Tensión Secundaria

(V) Centro Comercial 1 Centro -

Occidente GRANDE 353.4 Metrópolis 208

Almacén de Cadena 1 Centro - Occidente MEDIANO 86.6 Pensilvania 208

Almacén Venta de Materiales para Construcción 1 Centro -

Occidente MEDIANO 44.0 El Ejido 208

Almacén de Cadena 6 Centro - Occidente PEQUEÑO 17.2 Centro Nariño 208

Almacén de Cadena 7 Centro - Occidente PEQUEÑO 10.1 Galán 208

2.7.6.3 Zona Chapinero

El proceso para el reconocimiento de los establecimientos y análisis para obtener la muestra representativa por el método de Neyman para esta zona fue de igual forma que en la zona Centro, por lo tanto se eliminaron la tablas resumen de los establecimientos y se adjuntan como anexo (ver Anexo B, numeral III). Para esta zona se consideró un error del 7% por ser una zona con establecimientos concentrados y geográficamente pequeña. Los siguientes resultados se hallan sin tener en cuenta los establecimientos clasificados previamente como “poco influyentes”. Tabla 17. Muestra representativa para la zona Chapinero

Asignación de la Muestra Zona Chapinero # Establecimientos






71

Tabla 18. Descripción de los establecimientos en donde se efectuaron

mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Chapinero.


Ubicación - Barrio Tensión

Secundaria (V)

Almacén de Cadena 2 Chapinero GRANDE 1399.7 Quesada 208 - 440

Almacén de Cadena 3 Chapinero GRANDE 199.4 Estrella 208 - 440

Almacén de Cadena 1 Chapinero MEDIANO 92.2 El Campín 208

Centro Comercial 1 Chapinero MEDIANO 97.6 Chapinero Norte 208

Almacén de Cadena 4 Chapinero MEDIANO 56.2 Siete de Agosto 208

Almacén de Cadena 12 Chapinero MEDIANO 76.0 Chapinero Central 208

Almacén de Cadena 16 Chapinero MEDIANO 42.6 Siete de Agosto 208

Almacén de Confecciones 1 Chapinero MEDIANO 39.7 Chapinero Central 208

Almacén de Cadena 15 Chapinero PEQUEÑO 31.4 Quesada 208

Almacén de Cadena 18 Chapinero PEQUEÑO 34.6 Chapinero Sur

Occidental 208

Almacén de Cadena 23 Chapinero PEQUEÑO 30.0 Chapinero Central 208

Almacén de Cadena 24 Chapinero PEQUEÑO 15.3 Alfonso López 208

Almacén de Cadena 25 Chapinero PEQUEÑO 10.1 Juan XXIII 208

Almacén de Cadena 26 Chapinero PEQUEÑO 22.0 San Felipe 208

Almacén de Revelado Fotográfico 2 Chapinero PEQUEÑO 13.0 La Porciuncula 208

Almacén de Cadena 13 Chapinero PEQUEÑO 34.6 Chapinero Central 208




72

Almacén Venta de Calzado 1 Chapinero PEQUEÑO 17.0 Chapinero Central 208

2.7.6.4 Zona Noroccidente El proceso para el reconocimiento de los establecimientos y análisis para obtener la muestra representativa por el método de Neyman para esta zona fue de igual forma que en la zona Centro, por lo tanto se eliminaron la tablas resumen de los establecimientos y se adjuntan como anexo (ver Anexo B, numeral IV). Para esta zona se consideró un error del 8% por ser una zona con establecimientos dispersos y geográficamente extensa. Los siguientes resultados se hallan sin tener en cuenta los establecimientos clasificados previamente como “poco influyentes”. Tabla 19. Muestra representativa para la zona Noroccidente

Asignación de la Muestra Zona Noroccidente # Establecimientos




mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Noroccidente.


Ubicación - Barrio

Tensión Secundaria

(V)

Centro Comercial 11 Noroccidente GRANDE 427.9 Suba Urbana 208

Centro Comercial 17 Noroccidente GRANDE 245.2 Mazuren 208

Almacén de Cadena 1 Noroccidente GRANDE 129.6 Villa del Prado 208




73

Almacén de Cadena 19 Noroccidente GRANDE 611.7 La Victoria Norte 208

Almacén Venta de Materiales para Construcción 9

Noroccidente GRANDE 115.8 Julio Florez 208

Centro Comercial 4 Noroccidente MEDIANO 60.0 Puente Largo 208

Centro Comercial 10 Noroccidente MEDIANO 77.2 Santa Helena 208

Centro Comercial 18 Noroccidente MEDIANO 60.1 Niza Norte 208

Almacén de Cadena 8 Noroccidente MEDIANO 9.5 La Castellana 208


Ubicación - Barrio

Tensión Secundaria

(V)

Almacén de Cadena 31 Noroccidente MEDIANO 39.9 Niza Sur 208

Almacén de Cadena 29 Noroccidente PEQUEÑO 13.5 Villa del Prado 208

Almacén de Cadena 34 Noroccidente PEQUEÑO 12.7 Quirigua 208

Almacén de Cadena 37 Noroccidente PEQUEÑO 17.7 Pasadena 208

Almacén de Cadena 43 Noroccidente PEQUEÑO 24.5 Polo Club 208

Almacén Venta de Materiales Eléctricos 2 Noroccidente PEQUEÑO 20.2 Prado Veraniego 208

2.7.6.5 Zona Norte El proceso para el reconocimiento de los establecimientos y análisis para obtener la muestra representativa por el método de Neyman para esta zona fue de igual forma que en la zona Centro, por lo tanto se eliminaron la tablas resumen de los establecimientos y se adjuntan como anexo (ver Anexo B, numeral V). Para esta zona se consideró un error del 5% por ser una zona de establecimientos concentrados a pesar de su gran tamaño geográficamente. Los siguientes resultados se hallan sin tener en cuenta los establecimientos clasificados previamente como “poco influyentes”:




74

Tabla 21. Muestra representativa para la zona Norte

Asignación de la Muestra Zona Norte # Establecimientos




mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Norte.



Secundaria (V)

Almacén de Cadena 1 Norte GRANDE 122.4 Canaima 208-440

Almacén de Cadena 2 Norte GRANDE 1532.6 Lisboa 208-440

Centro Comercial 6 Norte GRANDE 159.1 Sta. Bárbara Occidental 208

Almacén de Cadena 15 Norte MEDIANO 54.0 Santa Occidental 208

Almacén de Cadena 23 Norte MEDIANO 72.9 Rincón del Chicó 208

Almacén de Cadena 29 Norte MEDIANO 57.2 Alcacia Usaquén 208

Centro Comercial 14 Norte MEDIANO 48.5 Cedritos 208

Almacén de Cadena 24 Norte PEQUEÑO 28.6 San Antonio Noroccidental 208

Almacén de Cadena 30 Norte PEQUEÑO 15.6 Chicó Norte 208

Almacén de Cadena 31 Norte PEQUEÑO 27.2 Chicó Norte 208

Almacén de Cadena 32 Norte PEQUEÑO 27.3 San Patricio 208

Almacén de Cadena 33 Norte PEQUEÑO 24.5 Cedritos 208

Almacén de Cadena 36 Norte PEQUEÑO 14.5 Chicó 208

Almacén Venta de Muebles de Madera 13 Norte PEQUEÑO 17.5 San Patricio 208




75

Almacén Venta de Muebles de Madera 4 Norte PEQUEÑO 11.8 El Nogal 208

Casino 2 Norte PEQUEÑO 10.9 El Retiro 208

2.7.6.6 Zona Occidente El proceso para el reconocimiento de los establecimientos y análisis para obtener la muestra representativa por el método de Neyman para esta zona fue de igual forma que en la zona Centro, por lo tanto se eliminaron la tablas resumen de los establecimientos y se adjuntan como anexo (ver Anexo B, numeral VI). Para esta zona se consideró un error del 8% por ser una zona con establecimientos dispersos, además de ser zona industrial de la ciudad y geográficamente extensa. Los siguientes resultados se hallan sin tener en cuenta los establecimientos clasificados previamente como “poco influyentes”. Tabla 23. Muestra representativa para la zona Occidente

Asignación de la Muestra Zona Occidente # Establecimientos




mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Occidente.



Secundaria (V)

Almacén de Cadena 5 Occidente GRANDE 610.7 Lusitania 208 - 440

Almacén de Cadena 6 Occidente GRANDE 194.4 Las Ferias 208

Almacén de Cadena 24 Occidente GRANDE 320.3 Las Ferias 208




76

Parque de Entretenimiento y Atracción 1 Occidente GRANDE 1421.8 Hipotecho

Occidental 440

Almacén de Cadena 11 Occidente MEDIANO 63.6 La Estrada 208

Almacén de Cadena 15 Occidente MEDIANO 72.9 La Esperanza Sur 208

Almacén de Cadena 27 Occidente MEDIANO 36.9 Kennedy 208

Parque de Entretenimiento y Atracción 2 Occidente MEDIANO 86.4 Hipotecho

Occidental 208

Centro Comercial 1 Occidente PEQUEÑO 19.2 Fontibón Centro 208

Almacén de Cadena 9 Occidente PEQUEÑO 13.9 Normandía 208

Almacén de Cadena 16 Occidente PEQUEÑO 16.6 Normandía 208

Almacén de Cadena 35 Occidente PEQUEÑO 28.0 Casa Blanca 208

Gimnasio 1 Occidente PEQUEÑO 23.8 Normandía Occidental 208

Almacén Venta de Materiales para Construcción 3 Occidente PEQUEÑO 13.7 Franco 208

Almacén de Cadena 23 Occidente PEQUEÑO, 13.2 Montevideo 208

2.7.6.7 Zona Sur El proceso para el reconocimiento de los establecimientos y análisis para obtener la muestra representativa por el método de Neyman para esta zona fue de igual forma que en la zona Centro, por lo tanto se eliminaron la tablas resumen de los establecimientos y se adjuntan como anexo (ver Anexo B, numeral VII). Para esta zona se consideró un error del 13% por ser una zona con establecimientos dispersos, además de ser bastante extensa geográficamente y con una gran cantidad de carga residencial. Los siguientes resultados se hallan sin tener en cuenta los establecimientos clasificados previamente como “poco influyentes”. Tabla 25. Muestra representativa para la zona Sur

Asignación de la Muestra Zona Sur # Establecimientos 7




77

Representativos Totales # Establecimientos Grandes 2

# Establecimientos Medianos 1 # Establecimientos Pequeños 4


mediciones de corriente y tensiones armónicas de la zona Sur.



Secundaria (V)

Almacén de Cadena 1 Sur GRANDE 165.4 Venecia 208 Almacén Venta de Materiales

para Construcción 2 Sur GRANDE 173.9 La Alquería 208

Almacén de Cadena 15 Sur MEDIANO 40.8 Candelaria La Nueva 208

Centro Comercial 2 Sur PEQUEÑO 23.8 Los Molinos del Sur 208

Almacén de Cadena 7 Sur PEQUEÑO 26.4 Veinte de Julio 208 Almacén de Cadena 22 Sur PEQUEÑO 28.5 Roma 208

Almacén de Revelados Fotográficos 5 Sur PEQUEÑO 10.4 Venecia 208



SANDRA PATRICIA FLÓREZ FLÓREZ WILSON NODIER GONZALEZ PEÑA 74

3. CARACTERIZACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ARMÓNICO EN LOS ESTABLECIMIENTOS SELECCIONADOS

3.1 GENERALIDADES

Para realizar la caracterización del comportamiento armónico, se contactaron inicialmente los establecimientos seleccionados en la muestra representativa de la población definitiva de cada zona y posteriormente, previa autorización de éstos, se realizaron las mediciones.

Cada establecimiento interesado en la realización del diagnóstico recibió un formato en el cual relacionó la problemática del establecimiento comercial. Además de lo anterior, se les solicitaba el diagrama unifilar del establecimiento, encontrando que ninguno de los almacenes contaba con éste. Posteriormente se identificó el punto de acople común o PCC, sitio en el cual se podía conectar el equipo analizador de redes en la instalación eléctrica del establecimiento. Para este estudio se tomo como PCC, en la mayor parte de los casos, la acometida en baja tensión al tablero principal del establecimiento y en otros los bornes secundarios del transformador de distribución del almacén o establecimiento comercial. Para efectuar las mediciones se utilizó un analizador de redes marca SQUARE D, referencia CM-2350, de propiedad de la Universidad de La Salle. En cada uno de los sitios clasificados como establecimientos grandes y medianos el equipo monitoreaba y registraba corrientes, tensiones y porcentajes de distorsión cada 3 minutos durante un periodo de tiempo que oscilaba entre 6 a 8 horas durante un día continuamente. Para la caracterización del contenido armónico en las instalaciones se utilizó una pinza de medición de armónicos. En algunos establecimientos pequeños solamente se utilizó la pinza debido a que sus características de carga no ameritaban la captura de información con el equipo o por decisiones del almacén sólo se permitía una toma de datos por un periodo corto de tiempo. Durante el periodo en el cual el analizador se encontraba monitoreando la red, con la pinza se procedía a recorrer los tableros de distribución de cargas para identificar las cargas productoras de armónicos con el fin de efectuar mediciones directamente sobre los mismos.




Durante el proceso de medición se encontraron establecimientos en óptimas condiciones eléctricas y cumpliendo las respectivas normas de seguridad y protección, pero también se encontraron almacenes en condiciones de inseguridad y riesgo de fallas eléctricas. Después de identificar el PCC de la instalación se procedió a realizar un diagrama unifilar simplificado de las cargas y a determinar la configuración eléctrica de los establecimientos. La información que capturaba el equipo era descargada por medio del software SMS – 121, complemento del equipo Square D, y posteriormente exportadas a Excel para su análisis. Una observación importante tiene que ver con el uso masivo, en los establecimientos estudiados, de medidor electrónico y por lo tanto, el análisis de la influencia de los armónicos en éstos equipos, planteado como uno de los objetivos, es aplicable solo a medidores de inducción, según lo comentado en el capítulo 1.

3.2 ASPECTOS TENIDOS EN CUENTA

Para desarrollar las mediciones y el análisis se tomaron en cuenta aspectos como:

• Ubicación geográfica del establecimiento comercial de la muestra

representativa en la zona. • Concentración o dispersión de los establecimientos comerciales en la

zona.

• Ubicación de la subestación de energía eléctrica de alta tensión en la zona, para determinar la corriente de cortocircuito del establecimiento.

• Condiciones y estado de las instalaciones eléctricas del almacén.

• Tipo de actividad: residencial, comercial o industrial, cercana al

establecimiento.

3.3 PARÁMETROS A EVALUAR EN LAS DIFERENTES MUESTRAS

Los parámetros tenidos en cuenta para los establecimientos grandes, medianos y pequeños fueron:




• Frecuencia (Hz) • Temperatura de los conductores con carga normal de trabajo (Temp.) • Corrientes de fase (IA, IB, IC) • Corriente de neutro (IN) • Tensión entre fases (VAB, VBC, VCA) • Tensión entre fase y neutro (VAN, VBN, VCN)

• Distorsión armónica total de corriente en las fases (THD IA, THD IB,

THD IC) • Caracterización del contenido armónico individual en corrientes y

tensiones (Armónicos 2, 3, 4, ... , 25) • Distorsión armónica total de tensión (THD VAB, THD VBC, THD VCA) • Distorsión armónica demandada total de corriente (TDD IA, TDD IB,

TDD IC) • Potencias activa (kW) • Potencia reactiva (kVAr) • Potencia aparente (kVA) • Factor de potencia (Fact. Pot.)

Para los establecimientos pequeños, en donde por su carga o disposición del almacén se realizaba una sola toma de muestra con la pinza, los parámetros a evaluar fueron:

• Corrientes de fase • Corriente de neutro • Tensión entre fases • Distorsión armónica total de corriente (THD I) • Distorsión armónica total de tensión (THD V) • Caracterización del contenido armónico individual en corrientes y

tensiones

3.4 TIEMPO DE MONITOREO Y PERIODO DE MUESTREO

Como se mencionó anteriormente se tomó un periodo de muestreo o captura de información en los establecimientos grandes y medianos de 3 minutos durante 6 a 8 horas de un día, teniendo en cuenta poder capturar información con diferentes regímenes de carga en el almacén. Por lo general se iniciaba la toma de datos en horas de la mañana; sin embargo, para algunos se iniciaba en la




tarde para concluir en horas de la noche debido a su movimiento comercial en ese periodo de tiempo, contando con la previa autorización del establecimiento. En algunos establecimientos clasificados como pequeños solamente se realizaba una sola captura de los parámetros mencionados en el numeral 3.3

3.5 INSPECCIÓN VISUAL DE LAS INSTALACIONES

La inspección consistía en reconocer la acometida principal de las instalaciones identificando cada una de las fases, además del conductor de neutro y tierra. A continuación se identificaban cada uno de los tableros y el tipo de cargas que lo conformaban. Durante el desarrollo de esta investigación se encontró que la mayoría de los establecimientos grandes y medianos estaban provistos de una correcta y segura instalación eléctrica debido a reformas y mantenimiento de las mismas, con elementos de protección y maniobra nuevos y certificados. En algunos casos se observaron instalaciones en pésimas condiciones de seguridad y deterioro de sus equipos convirtiéndose en un sistema peligroso, además de la falta de control de plagas y roedores, los cuales se encontraban fosilizados dentro de la instalación (30% de los establecimientos de la muestra aproximadamente). Algunas subestaciones (5% de la muestra) eran conocidas como “el cuarto” en donde se encontraba, además de los equipos eléctricos, sillas, bicicletas, colchones, ropa, casilleros y uno que otro objeto diferente al reconocido por norma para la subestación eléctrica de un lugar. Los establecimientos grandes y algunos medianos contaban con sistemas de emergencia con transferencia automática además de contar con un sistema de respaldo por inversores el cual, al identificar la ausencia de energía, mantenía el establecimiento iluminado mientras entraba en servicio la planta eléctrica evitando posibles hurtos de mercancía en ellos, especialmente en horas nocturnas. 3.6 PROGRAMA DE MEDICIONES El programa de mediciones que se elaboró estuvo basado en la aprobación previa que el establecimiento comercial daba, ya que se necesitaba coordinar




con la persona de mantenimiento de éste y ubicar un día para el monitoreo, demorándose la respuesta en la mayoría de los almacenes. En la medida en que el establecimiento daba su aprobación y permiso se procedía a coordinar el día de acuerdo a la disposición de tiempo de la persona de mantenimiento y así preparar las condiciones en que se realizaría la medición. Este procedimiento se realizó para los establecimientos grandes y medianos. Para los almacenes pequeños se realizó de diferente manera pues la mayoría requerían de una sola toma de datos, reduciendo el tiempo de permanencia en estos solamente a 1 hora aproximadamente, realizando varias mediciones en un solo día. 3.7 CUANTIFICACIÓN DE LOS PORCENTAJES DE DISTORSIÓN Y

DIAGNÓSTICO SOBRE LA CALIDAD DE POTENCIA DEBIDA A ARMÓNICOS.

3.7.1 Zona Centro

3.7.1.1 Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales considerados.

La problemática y cargas comunes de los establecimientos de la zona se relaciona en la tabla 27. Tabla 27. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Centro.

VALORACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Y CARGAS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA

PROBLEMAS FRECUENTES PRESENTADOS

TOTAL DE RESPUESTAS SI (%) NO (%) NS / NR (%)

Parpadeo o apagón en algunas luminarias 18 6 33,33 12 66,67 0 0,00 Calentamiento excesivo de motores y transformadores 7 1 5,56 6 33,33 11 61,11Vibración excesiva de motores eléctricos 7 1 5,56 6 33,33 11 61,11Falso disparo de interruptores 17 3 16,67 14 77,78 1 5,56

Daño de bancos de condensadores 10 0,00 10 55,56 8 44,44Errores en la facturación de energía 13 1 5,56 12 66,67 5 27,78




Daños de tarjetas electrónicas sin razón aparente 18 2 11,11 16 88,89 0,00 Daños frecuentes en aislamientos de cables 17 3 16,67 14 77,78 1 5,56 Interferencia telefónica 17 5 27,78 12 66,67 1 5,56

CARGAS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA

TOTAL DE RESPUESTAS SI (%) NO (%) NS / NR (%)

Variadores de velocidad 6 0,00 6 33,33 12 66,67Rectificadores industriales 4 0,00 4 22,22 14 77,78Convertidores de AC a DC 8 2 11,11 6 33,33 10 55,56Inversores 4 0,00 4 22,22 14 77,78Cargadores de baterías 7 4 22,22 3 16,67 11 61,11UPS´s 14 9 50,00 5 27,78 4 22,22Hornos de arco 7 0,00 7 38,89 11 61,11Equipos de soldadura (arco) 8 0,00 8 44,44 10 55,56Luminarias Sodio alta presión 18 5 27,78 13 72,22 0,00 Vapor de mercurio 18 5 27,78 13 72,22 0,00 Metal - Halide 17 8 44,44 9 50,00 1 5,56 Alumbrado fluorescente (Con balasto tradicional) 18 17 94,44 1 5,56 0,00 (Con balasto electrónico) 18 14 77,78 4 22,22 0,00

3.7.1.2 Análisis de la alimentación principal en los establecimientos

comerciales considerados. Con respecto a los resultados obtenidos con las mediciones efectuadas, en la tabla 28 se muestra en forma resumida, los porcentajes de distorsión de corrientes y tensiones, además de otros parámetros tomados por el equipo en la zona. Tabla 28. Medidas de tendencia central zona Centro

Unidad Promedi

o Valor

Máximo Valor

Mínimo Desviación

Estándar Moda Mediana

Frecuencia Hz 60.01 60.17 59.92 0.00 60.02 60.01 Temp C 32.69 36.13 24.56 0.23 #N/A 34.09 IA A 185.58 461.00 12.20 5.30 #N/A 231.00 IB A 183.04 453.00 1.50 4.46 #N/A 242.00 IC A 185.56 502.00 1.20 3.34 #N/A 224.00 IN A 57.07 188.00 5.00 3.29 #N/A 14.00 TDDIA % 9.50 23.60 2.21 0.67 #N/A 8.66 TDDIB % 9.84 29.50 2.38 2.47 #N/A 9.10 TDDIC % 8.30 20.80 2.59 0.19 #N/A 6.49 THDIA % 10.12 23.60 3.50 0.64 #N/A 9.05 THDIB % 10.46 29.50 3.20 2.56 #N/A 9.40 THDIC % 8.90 20.80 3.70 0.22 #N/A 6.60




THDVAB % 3.45 6.00 2.00 0.04 #N/A 3.60 THDVBC % 3.37 5.40 2.10 0.04 #N/A 3.80 THDVCA % 3.39 5.00 2.00 0.03 #N/A 3.70 VAB V 209.87 219.00 197.00 0.59 #N/A 209.50 VBC V 210.28 219.00 199.00 0.63 #N/A 209.50 VCA V 210.07 218.00 198.00 0.64 #N/A 209.00 VAN V 120.76 126.00 115.00 0.43 #N/A 121.00 VBN V 121.24 127.00 117.33 0.44 #N/A 120.50 VCN V 122.00 126.00 117.00 0.46 #N/A 122.33 P. Activa A kW 22.21 49.00 7.00 0.60 #N/A 27.50 P. Activa B kW 22.25 50.00 4.00 0.65 #N/A 28.00 P. Activa C kW 22.78 58.00 4.00 0.05 #N/A 26.00 P. Activa T kW 67.20 151.00 18.00 1.37 #N/A 82.00 P. Reactiva A kVAr -4.58 5.00 -27.00 0.70 #N/A -5.33 P. Reactiva B kVAr -6.78 4.00 -26.00 0.25 #N/A -5.00 P. Reactiva C kVAr -6.00 5.00 -28.00 0.43 #N/A -4.33 P. Reactiva T kVAr -17.29 14.00 -80.00 1.11 #N/A -15.00 P. Aparente A kVA 22.97 56.00 7.00 0.60 #N/A 28.50 P. Aparente B kVA 23.61 55.00 5.00 0.53 #N/A 30.00 P. Aparente C kVA 23.79 61.00 5.00 0.47 #N/A 28.00 P. Aparente T kVA 70.15 166.00 21.00 2.51 #N/A 88.00 Fac. Pot. cos ϕ 0.95 1.00 0.86 0.01 #N/A 0.94

#N/A: No aplica ésta función al parámetro medido. Los casos de sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE – 519 (ver tabla 3), se presentaron en el centro comercial 6 centro, en las fases A y C el cual no debería sobrepasar el 8% de distorsión. También en el centro comercial 2 en la fase B el cual no debería sobrepasar el 12% de distorsión y el almacén de cadena 7 centro, en la fase A en el cual no debería sobrepasar el 15 % de distorsión. Los dos primeros corresponden a la clasificación de tamaño “GRANDE” y el otro a la clasificación “PEQUEÑO”. Para la clasificación “MEDIANO” no se presentó ningún sobrepaso del límite de distorsión máxima permitida por la norma, (ver Anexo C). Estos establecimientos se encuentran ubicados en dos sectores de la zona donde se observa una gran agrupación de establecimientos como lo es el centro de la ciudad y el barrio La Pepita comúnmente llamado San José, en donde la ubicación de las subestaciones de alimentación de potencia para el primero es retirada, pero para el segundo se tiene una distancia de 400 m aproximadamente, en un nivel de tensión de 57.5 kV, destacando de este lugar la presencia de talleres de mecánica y ornamentación conjuntamente con el establecimiento comercial.




3.7.1.3 Caracterización de los armónicos de tensión y corriente A continuación se presenta un resumen sobre la caracterización de los armónicos de tensión y corriente en las instalaciones eléctricas de los usuarios de la zona Centro, además de su porcentaje de presencia, considerando la clasificación establecida por tamaño para el análisis (ver tablas 29 y 31). Asimismo se muestra un resumen de los espectros armónicos más altos y el rango de valor que se presentó para corriente y tensión (ver tablas 30 y 32). Por último, se presentan en forma gráfica los porcentajes de presencia descritos en las tablas para corriente y tensión, apreciando mejor el contenido armónico en los diferentes tamaños. (ver figura 6 y 7) Tabla 29. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Centro

GRANDES MEDIANOS PEQUEÑOS ORDEN DE

ARMÓNICOS CONSIDERADO

S

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)

Orden de Armónicos Presentes

Presencia (%)

2 X 40 X 5.8 X 33 3 X 100 X 88 X 33 4 X 20 X 5.8 0 5 X 100 X 100 X 100 6 X 20 X 5.8 0 7 X 100 X 100 X 100 GRANDES MEDIANOS PEQUEÑOS

ORDEN DE ARMÓNICOS

CONSIDERADOS

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)


Presencia (%)

8 X 20 X 5.8 0 9 X 40 X 41 X 33

10 X 20 X 5.8 0 11 X 60 X 100 X 100 12 X 20 X 5.8 0 13 X 80 X 70 X 66 14 X 20 X 5.8 0 15 X 20 X 82 X 66 16 X 20 X 5.8 0




17 X 40 X 59 0 18 X 20 X 11 0 19 X 40 X 76 X 33 20 X 20 X 23 0 21 X 20 X 58 0 22 X 20 X 29 0 23 X 20 X 64 0 24 X 20 X 5.8 0 25 X 20 X 52 X 100 26 X 20 X 5.8 0 27 X 20 X 18 X 100 28 X 20 X 5.8 0 29 X 20 X 12 0 30 X 20 X 5.8 0 31 X 20 X 29.4 X 100

Tabla 30. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona Centro

GRANDES MEDIANOS PEQUEÑOS

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

5 2.1 - 7.6 5 1.9 - 4.0 5 3.6 - 3.8

7 0 - 0.9 7 0.13 - 0.44 7 0.31 - 0.38

Figura 6. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la

zona Centro




0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) FrecuenciaGRANDESMEDIANOSPEQUEÑOS

Tabla 31. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Centro


ORDEN DE ARMÓNICOS

CONSIDERADOS

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 20 X 100 X 75 3 X 100 X 100 X 100 4 X 3.3 X 22 X 25 5 X 100 X 100 X 96 6 X 3.3 0 X 12 7 X 90 X 100 X 100 8 X 3.3 0 X 6.2 9 X 83 X 100 X 75

10 0 0 X 15 11 X 70 X 100 X 81 12 X 3.3 0 X 12 13 X 43 X 66 X 62 14 0 X 5.5 0 15 X 30 X 77 X 43 16 0 X 38 X 15 17 X 26 X 61 X 40 18 0 X 50 X 3.1 19 X 16 X 83 X 18





ORDEN DE ARMÓNICOS

CONSIDERADOS

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)


Presencia (%)

20 0 X 33 0 21 X 10 X 72 X 15 22 0 X 66 X 9.3 23 X 10 X 94 X 28 24 0 X 27 X 3.1 25 X 6.6 X 61 X 22 26 0 X 5.5 0 27 0 X 33 0 28 0 0 0 29 0 X 22 X 3.1 30 0 X 11 0 31 0 X 38 X 9.3

Tabla 32. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona Centro


ARMÓNICO PRESENTE CON

MAYOR VALOR DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE CON MAYOR VALOR

DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

3 1.6 - 31.2 3 0.7 - 16.9 3 0.7 - 32.3

5 0.9 - 16.7 5 1.5 - 8.2 5 1 - 11.5




Figura 7. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de corriente de la

zona Centro

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

ORDEN

(%) Frecuencias

GRANDESMEDIANOSPEQUEÑOS




3.7.2 Zona Centro - Occidente

3.7.2.1 Valoración de la problemática en los establecimientos comerciales

considerados.

La problemática y cargas comunes de los establecimientos de la zona se relaciona en la tabla 33. Tabla 33. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Centro –

Occidente.



TOTAL DE RESPUESTAS SI (%) N

O (%) NS / NR (%)

Parpadeo o apagón en algunas luminarias 5 0.00 5 100.00 0.00 Calentamiento excesivo de motores y transformadores 5 0.00 5 100.00 0.00

Vibración excesiva de motores eléctricos 5 1 20.00 3 60.00 1 20.00

Falso disparo de interruptores 5 2 40.00 3 60.00 0.00

Daño de bancos de condensadores 5 0.00 3 60.00 2 40.00

Errores en la facturación de energía 5 0.00 1 20.00 4 80.00

Daños de tarjetas electrónicas sin razón aparente 5 0.00 5 100.00 0.00

Daños frecuentes en aislamientos de cables 5 0.00 5 100.00 0.00

Interferencia telefónica 5 0.00 4 80.00 1 20.00

CARGAS DE ELECTRÓNICA DE

POTENCIA TOTAL DE

RESPUESTAS SI (%) NO (%) NS / NR (%)

Variadores de velocidad 5 0.00 3 60.00 2 40.00

Rectificadores industriales 5 0.00 5 100.00 0.00

Convertidores de AC a DC 5 2 40.00 3 60.00 0.00

Inversores 5 0.00 4 80.00 1 20.00

Cargadores de baterías 5 1 20.00 3 60.00 1 20.00

UPS´s 5 5 100.00 0.00 0.00

Hornos de arco 5 0.00 5 100.00 0.00

Equipos de soldadura (arco) 5 0.00 4 80.00 1 20.00

Luminarias

Sodio alta presión 5 2 40.00 3 60.00 0.00

Vapor de mercurio 5 2 40.00 3 60.00 0.00

Metal - Halide 5 4 80.00 1 20.00 0.00

Alumbrado fluorescente

(Con balasto tradicional) 5 3 60.00 2 40.00 0.00

(Con balasto electrónico) 5 4 80.00 1 20.00 0.00





comerciales considerados. Con respecto a los resultados obtenidos con las mediciones efectuadas, en la tabla 34 se muestra en forma resumida, los porcentajes de distorsión de corrientes y tensiones, además de otros parámetros tomados por el equipo en la zona. Tabla 34. Medidas de tendencia central zona Centro - Occidente.

Unidad Promedio Valor

Máximo Valor

Mínimo Desviación

Estándar Moda Mediana Frecuencia Hz 60.01 60.08 59.85 0.01 #N/A 60.01 Temp C 31.10 36.24 23.13 0.57 #N/A 32.53 IA A 127.42 487.00 40.00 18.13 #N/A 147.50 IB A 223.24 520.00 31.70 11.40 #N/A 165.50 IC A 124.97 478.00 24.20 11.01 #N/A 108.10 IN A 53.15 191.00 26.00 2.24 #N/A 39.50 TDDIA % 8.34 24.60 3.04 0.84 #N/A 9.81 TDDIB % 8.27 19.50 2.51 0.24 #N/A 9.26 TDDIC % 8.38 21.20 2.07 0.34 #N/A 10.31 THDIA % 8.90 25.80 3.30 0.68 #N/A 10.10 THDIB % 8.82 19.50 2.70 0.16 #N/A 10.40 THDIC % 9.19 21.40 2.60 0.57 #N/A 11.60 THDVAB % 2.94 4.50 2.10 0.04 #N/A 2.90 THDVBC % 3.04 5.00 1.90 0.06 #N/A 2.80 THDVCA % 2.88 4.50 2.00 0.05 #N/A 2.70 VAB V 205.86 217.00 198.00 0.53 #N/A 206.50 VBC V 206.23 216.00 198.00 0.56 #N/A 208.00 VCA V 207.27 218.00 199.00 0.60 #N/A 209.00 VAN V 118.75 126.00 113.00 0.34 #N/A 120.00 VBN V 118.81 125.00 114.00 0.38 #N/A 119.00 VCN V 120.04 125.00 116.00 0.45 #N/A 121.00 P. Activa A kW 17.54 57.00 5.00 1.98 #N/A 17.00 P. Activa B kW 29.52 62.00 6.00 1.38 #N/A 26.00 P. Activa C kW 17.46 56.00 8.00 1.11 #N/A 20.00 P. Activa T kW 64.41 174.00 19.00 5.13 #N/A 61.00 P. Reactiva A kVAr -5.58 2.00 -15.00 0.40 #N/A -2.50 P. Reactiva B kVAr -7.27 7.00 -12.00 0.54 #N/A -8.00 P. Reactiva C kVAr -4.80 5.00 -11.00 0.66 #N/A -3.00 P. Reactiva T kVAr -17.59 13.00 -36.00 1.25 #N/A -14.00 P. Aparente A kVA 18.63 58.00 5.00 2.09 #N/A 17.50 P. Aparente B kVA 30.49 62.00 6.00 1.31 #N/A 27.50 P. Aparente C kVA 18.26 56.00 8.00 1.12 #N/A 21.00 P. Aparente T kVA 67.22 176.00 19.00 4.98 #N/A 63.00




Fac. Pot. cos ϕ 0.96 1.00 0.91 0.00 #N/A 0.97 #N/A: No aplica ésta función al parámetro medido. Los casos de sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE – 519 (ver tabla 3), se presentaron en el centro comercial 1 centro-occidente, en la fase B, el cual no debería sobrepasar el 12% de distorsión, perteneciendo a la clasificación de tamaño “GRANDE, y en el almacén venta de materiales para la construcción 1 centro-occidente en las fases A y C las cuales no deberían sobrepasar el 15 % de distorsión, perteneciendo a la clasificación de tamaño “MEDIANO”. Para la clasificación “PEQUEÑO” no se presentó ningún sobrepaso del límite de distorsión máxima permitida por la norma, (ver Anexo C). Estos establecimientos se encuentran ubicado en el barrio Metrópolis siendo éste un sector de la zona el cual presenta gran agrupación de establecimientos de tamaño grande los cuales colindan con la zona occidente y noroccidente. Las subestaciones más cercanas para esta parte de la zona son Morato, Castellana y Salitre. Las dos primeras se consideraron a una distancia del establecimiento aproximadamente de 900 m y 1200 m respectivamente. La última se considera a una distancia aproximada de 2000 m, siendo ésta la que mayor corriente de corto circuito presenta de las tres (25 kA). 3.7.2.3 Caracterización de los armónicos de tensión y corriente A continuación se presenta un resumen sobre la caracterización de los armónicos de tensión y corriente en las instalaciones eléctricas de los usuarios de la zona Centro - Occidente, además de su porcentaje de presencia, considerando la clasificación establecida por tamaño para el análisis.(ver tablas 35 y 37) Asimismo se muestra un resumen de los espectros armónicos más altos y el rango de valor que se presentó para corriente y tensión (ver tablas 36 y 38). Por último, se presentan en forma gráfica los porcentajes de presencia descritos en las tablas para corriente y tensión, apreciando mejor el contenido armónico en los diferentes tamaños. (ver Figuras 8 y 9) Tabla 35. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Centro-

Occidente






S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 0 X 22 X 8.3 3 X 44 X 100 X 100 4 0 X 22 0 5 X 100 X 100 X 100 GRANDES MEDIANOS PEQUEÑOS

ORDEN DE ARMÓNICOS

CONSIDERADOS


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

6 0 X 22 0 7 X 100 X 100 X 100 8 0 X 11 0 9 0 X 100 0

10 0 X 22 0 11 X 89 X 100 X 92 12 0 X 22 0 13 X 33 X 100 X 8.3 14 0 X 22 0 15 0 X 66 0 16 0 X 22 0 17 X 67 X 22 0 18 0 X 22 0 19 X 78 X 22 0 20 0 X 22 0 21 0 X 22 X 8.3 22 0 X 22 X 83 23 X 67 X 33 0 24 0 X 22 0 25 X 78 X 22 0 26 0 X 22 0 27 0 X 22 0 28 0 X 22 0 29 0 X 22 0 30 0 X 22 0 31 0 X 22 0




Tabla 36. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona Centro

- Occidente

GRANDES MEDIANOS PEQUEÑOS ARMÓNICO

PRESENTE CON MAYOR VALOR DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE CON MAYOR VALOR DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


INTERVALO DE VARIACIÓN

(%)

5 2.1 - 2.7 3 0.8 - 3.2 3 0 - 0.3 7 0.9 - 1.2 5 3.4 - 18.5 5 1.5 - 2.3 11 0.1 - 0.3 7 0.8 - 1.1 7 0.3 - 0.7

Figura 8. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la zona Centro – Occidente

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Frecuencias


Tabla 37. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Centro -

Occidente



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 66 X 33 X 33 3 X 100 X 88 X 100 4 0 0 X 33 5 X 100 X 100 X 100




6 0 0 X 33 7 X 100 X 100 X 100 8 0 0 X 33 9 X 100 X 100 X 100

10 0 0 X 33 11 X 100 X 100 X 100 12 0 0 X 33 13 X 100 X 77 X 100 14 0 0 X 33 15 0 X 55 X 100 16 0 0 X 33



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

17 X 100 0 X 100 18 0 0 X 33 19 X 100 0 X 66 20 0 0 X 33 21 X 33 0 X 66 22 0 0 X 33 23 X 100 0 X 100 24 0 0 X 33 25 X 100 X 11 X 100 26 0 0 0 27 0 X 11 0 28 0 0 0 29 0 0 0 30 0 0 0

31 0 0 0

Tabla 38. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona

Centro - Occidente







INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

3 6.6 - 7.7 3 3.4 - 19.7 3 4 - 7.5

5 6.3 - 7.2 5 2.6 - 5.2 5 3.6 - 3.9


zona Centro – Occidente

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Frecuencias





3.7.3 Zona Chapinero


considerados.

La problemática y cargas comunes de los establecimientos de la zona se relaciona en la tabla 39. Tabla 39. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Chapinero.




O (%) NS / NR (%)

Parpadeo o apagón en algunas luminarias 17 6 35.29 11 64.71 0 0.00

Calentamiento excesivo de motores y transformadores 17 0.00 13 76.47 4 23.53

Vibración excesiva de motores eléctricos 17 0.00 15 88.24 2 11.76

Falso disparo de interruptores 17 6 35.29 10 58.82 1 5.88


Errores en la facturación de energía 17 2 11.76 8 47.06 7 41.18

Daños de tarjetas electrónicas sin razón aparente 17 1 5.88 14 82.35 2 11.76

Daños frecuentes en aislamientos de cables 17 2 11.76 13 76.47 2 11.76

Interferencia telefónica 17 3 17.65 14 82.35 0 0.00


POTENCIA TOTAL DE


Variadores de velocidad 17 2 11.76 11 64.71 4 23.53

Rectificadores industriales 17 0.00 8 47.06 9 52.94

Convertidores de AC a DC 17 2 11.76 8 47.06 7 41.18




Inversores 17 1 5.88 9 52.94 7 41.18

Cargadores de baterías 17 6 35.29 8 47.06 3 17.65

UPS´s 17 14 82.35 2 11.76 1 5.88

Hornos de arco 17 0.00 4 23.53 13 76.47


Luminarias

Sodio alta presión 17 7 41.18 10 58.82 0 0.00

Vapor de mercurio 17 2 11.76 15 88.24 0 0.00

Metal - Halide 17 8 47.06 9 52.94 0 0.00


(Con balasto tradicional) 17 16 94.12 1 5.88 0 0.00

(Con balasto electrónico) 17 12 70.59 5 29.41 0 0.00


comerciales considerados. Con respecto a los resultados obtenidos con las mediciones efectuadas, en la tabla 40 se muestra en forma resumida, los porcentajes de distorsión de corrientes y tensiones, además de otros parámetros tomados por el equipo en la zona. Tabla 40. Medidas de tendencia central zona Chapinero.


Máximo Valor

Mínimo Desviación

Estándar Moda Mediana Frecuencia Hz 60.01 60.14 59.92 0.00 #N/A 60.01 Temp C 33.03 38.77 22.19 0.75 #N/A 32.88 IA A 164.95 528.00 8.44 10.52 #N/A 65.00 IB A 157.22 500.00 0.08 4.55 #N/A 66.00 IC A 165.62 503.00 2.40 8.99 #N/A 80.00 IN A 54.46 372.00 6.00 12.12 #N/A 34.00 TDDIA % 10.61 58.52 0.93 0.86 #N/A 14.14 TDDIB % 11.01 51.07 1.02 1.16 #N/A 9.10 TDDIC % 9.37 32.80 1.41 0.77 #N/A 8.62 THDIA % 11.42 78.30 2.00 1.17 #N/A 14.60 THDIB % 12.08 73.60 1.80 2.05 #N/A 9.40 THDIC % 10.13 34.70 2.00 0.73 #N/A 9.45 THDVAB % 4.07 7.70 2.80 0.02 #N/A 3.80 THDVBC % 3.98 5.60 2.60 0.05 #N/A 4.00 THDVCA % 3.99 7.70 2.80 0.04 #N/A 4.00 VAB V 209.99 221.00 197.00 0.16 #N/A 210.00 VBC V 210.40 221.00 199.00 0.21 #N/A 210.50




VCA V 209.79 220.00 198.00 0.14 #N/A 210.00 VAN V 120.55 127.00 109.00 0.44 #N/A 120.00 VBN V 121.18 128.00 111.00 0.41 #N/A 120.00 VCN V 122.21 127.00 116.00 0.51 #N/A 122.00 P. Activa A kW 21.73 58.00 3.00 0.89 #N/A 13.00 P. Activa B kW 20.23 54.00 3.00 0.78 #N/A 12.33 P. Activa C kW 21.66 55.00 4.00 0.87 #N/A 11.33 P. Activa T kW 63.41 166.00 11.00 3.54 #N/A 36.83 P. Reactiva A kVAr -3.43 34.40 -28.00 1.87 #N/A -2.67 P. Reactiva B kVAr -1.84 15.00 -29.00 0.28 #N/A -1.00 P. Reactiva C kVAr -2.84 8.00 -29.00 0.43 #N/A -2.00 P. Reactiva T kVAr -8.07 22.00 -85.00 1.68 #N/A -2.00 P. Aparente A kVA 22.54 71.00 3.00 0.89 #N/A 13.33 P. Aparente B kVA 21.52 61.00 3.00 0.74 #N/A 12.67 P. Aparente C kVA 22.37 62.00 4.00 0.99 #N/A 12.00 P. Aparente T kVA 65.63 187.00 11.00 4.15 #N/A 37.67 Fac. Pot. cos ϕ 0.97 1.00 0.86 0.00 #N/A 0.99

#N/A: No aplica ésta función al parámetro medido. Los casos de sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE – 519 (ver tabla 3), se presentaron en el almacén de confecciones 1 chapinero, en las fases A, B y C los cuales no deberían sobrepasar el 15% de distorsión. También en el almacén de cadena 1 chapinero, en las tres fases los cuales no deberían sobrepasar el 12% de distorsión y el almacén de cadena 16 chapinero, en la fase B en el cual no debería sobrepasar el 15 % de distorsión. Todos estos almacenes corresponden a la clasificación de tamaño “MEDIANO”. El sobrepaso del límite de tensión (ver tabla 6), se presentó en el almacén de cadena 2, entre las fases AB el cual no debería sobrepasar el 5% de distorsión correspondiendo a la clasificación de tamaño “GRANDE”. Para las otras dos clasificaciones de tamaños no se presentó ningún sobrepaso del límite de distorsión máxima permitida por la norma, (ver Anexo C). Lo notorio para esta zona es que la mayor parte de ella es de tipo comercial y además presenta una gran concentración de establecimientos de distinta actividad. Los casos mencionados anteriormente son establecimientos ubicados en dos sectores de la zona donde se observa una gran agrupación de establecimientos siendo estos la cra 13 entre calles 63 y 53, y el barrio 7 de Agosto, en donde las subestaciones de potencia, Calle 51 y Calle 67, se encuentran a una distancia aproximada de 300 m y 1000 m respectivamente, con un nivel de tensión de 115 kV cada una.




3.7.1.4 Caracterización de los armónicos de tensión y corriente A continuación se presenta un resumen sobre la caracterización de los armónicos de tensión y corriente, en las instalaciones eléctricas de los usuarios de la zona Chapinero, además de su porcentaje de presencia, considerando la clasificación establecida por tamaño para el análisis.(ver tablas 41 y 43). Asimismo se muestra un resumen de los espectros armónicos mas altos y el rango de valor que se presentó para corriente y tensión (ver tablas 42 y 44). Por último se presenta en forma gráfica los porcentajes de presencia descritos en las tablas para corriente y tensión, apreciando mejor el contenido armónico en los diferentes tamaños. (ver Figuras 10 y 11) Tabla 41. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Chapinero



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 20 X 41 X 60 3 X 100 X 100 X 100 4 X 20 X 41 X 60 5 X 100 X 100 X 100 6 X 20 X 41 X 60 7 X 100 X 91 X 100 8 X 20 X 41 X 60 9 X 80 X 66 X 100

10 X 20 X 41 X 60 11 X 100 X 100 X 100 12 X 20 X 58 X 60




13 X 80 X 91 X 80 14 X 20 X 41 X 60 15 X 80 X 75 X 80 16 X 20 X 41 X 60 17 X 20 X 75 X 60 18 X 20 X 41 X 60 19 X 60 X 66 X 60 20 X 20 X 41 X 60 21 X 80 X 50 X 60 22 X 20 X 41 X 60 23 X 40 X 58 X 60 24 X 20 X 41 X 60 25 X 20 X 41 X 60 26 X 20 X 41 X 60 27 X 20 X 41 X 60 28 X 20 X 41 X 60 29 X 20 X 41 X 60 30 X 20 X 41 X 60 31 X 20 X 41 X 60

Tabla 42. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión para la zona

Chapinero




INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN


(%)

5 3.2 - 17.3 5 3 - 20.3 2 13.5 - 15.3

7 0.5 - 11.6 7 0.7 - 1.8 3 2.85 - 17.7

5 2.7 - 22.8




Figura 10. Diagrama de frecuencias relativas en distorsión de tensión de la zona Chapinero

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Frecuencias


Tabla 43. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Chapinero



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 66 X 62 X 46 3 X 83 X 94 X 100 4 0 X 21 X 6.6 5 X 100 X 100 X 100 6 0 X 24 X 6.6 7 X 100 X 100 X 100 8 0 X 10 0 9 X 83 X 73 X 100




10 0 0 0 11 X 100 X 89 X 100 12 0 X 11 0 13 X 83 X 89 X 66 14 0 X 2.7 X 6.6 15 X 83 X 57 X 40 16 0 X 11 X 6.6 17 X 33 X 67 X 40 18 X 16 X 16 0 19 X 50 X 48 X 46 20 0 X 11 X 6.6 21 X 83 X 40 X 26 22 X 33 X 5.4 0 23 X 50 X 57 X 26 24 X 33 X 5.4 0 25 X 33 X 43 X 33 26 X 16 0 0 27 0 X 5.4 X 6.6 28 0 0 0 29 X 16 X 11 X 6.6 30 0 X 2.7 0 31 X 33 X 8.1 X 6.6


Chapinero




INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN


(%)

5 1.2 - 8.0 3 1.1 - 36.8 3 4.9 - 25

11 0.9 - 3.9 5 2.3 - 25.8 7 1.3 - 5.5

7 0.6 - 23.7





zona Chapinero

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

ORDEN

(%) Frecuencias


3.7.4 Zona Noroccidente


considerados.

La problemática y cargas comunes de los establecimientos de la zona se relaciona en la tabla 45. Tabla 45. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Noroccidente.







O (%) NS / NR (%)

Parpadeo o apagón en algunas luminarias 15 4 25.00 11 68.75 0.00

Calentamiento excesivo de motores y transformadores 15 0.00 15 93.75 0.00


Falso disparo de interruptores 15 2 12.50 12 75.00 1 6.25


Errores en la facturación de energía 15 1 6.25 9 56.25 5 31.25

Daños de tarjetas electrónicas sin razón aparente 15 0.00 14 87.50 1 6.25

Daños frecuentes en aislamientos de cables 15 1 6.25 14 87.50 0.00

Interferencia telefónica 15 3 18.75 12 75.00 0.00


POTENCIA TOTAL DE

RESPUESTAS SI (%) NO (%) NS /

NR (%)

Variadores de velocidad 15 4 25.00 11 68.75 0.00



Inversores 15 3 18.75 10 62.50 2 12.50

Cargadores de baterías 15 5 31.25 10 62.50 0.00

UPS´s 15 11 68.75 4 25.00 0.00

Hornos de arco 15 0.00 15 93.75 0.00

Equipos de soldadura (arco) 15 0.00 15 93.75 0.00

Luminarias



Metal - Halide 15 11 68.75 4 25.00 0.00





comerciales considerados. Con respecto a los resultados obtenidos con las mediciones efectuadas, en la tabla 46 se muestran, en forma resumida, los porcentajes de distorsión de corrientes y tensiones, además de otros parámetros tomados por el equipo en la zona. Tabla 46. Medidas de tendencia central zona Noroccidente.





Máximo Valor

Mínimo Desviación

Estándar Moda Mediana Frecuencia Hz 60.01 60.09 59.81 0.00 60.01 60.01 Temp C 33.04 43.35 22.02 0.43 #N/A 33.65 IA A 227.63 519.00 8.20 8.05 #N/A 222.50 IB A 231.87 624.00 8.00 12.56 #N/A #N/A IC A 232.37 539.00 8.80 11.29 #N/A 253.50 IN A 72.94 807.00 14.00 15.70 #N/A 56.00 TDDIA % 8.95 28.87 2.06 0.32 #N/A 7.60 TDDIB % 9.58 44.80 0.92 0.79 #N/A 7.77 TDDIC % 9.52 24.90 2.03 0.26 #N/A 7.40 THDIA % 9.66 32.30 2.50 0.30 #N/A 8.00 THDIB % 10.41 44.80 2.90 0.72 #N/A 7.90 THDIC % 10.32 26.20 2.10 0.23 #N/A 8.10 THDVAB % 4.13 6.40 2.70 0.02 #N/A 4.10 THDVBC % 4.17 6.50 2.70 0.03 #N/A 3.90 THDVCA % 4.18 6.70 2.70 0.05 #N/A 3.90 VAB V 210.95 223.00 195.00 0.13 #N/A 211.00 VBC V 210.94 222.00 197.00 0.10 #N/A 211.00 VCA V 210.65 224.00 197.00 0.09 #N/A 210.00 VAN V 121.55 128.00 112.00 0.32 #N/A 121.00 VBN V 121.96 128.00 112.00 0.36 #N/A 122.00 VCN V 121.71 127.00 115.00 0.31 #N/A 121.00 P. Activa A kW 31.18 59.00 10.00 1.06 #N/A 33.00 P. Activa B kW 31.34 61.00 -28.00 1.45 #N/A 33.67 P. Activa C kW 31.36 61.00 -23.00 1.21 #N/A 32.00 P. Activa T kW 93.88 182.00 26.00 3.82 #N/A 100.00 P. Reactiva A kVAr -0.50 30.00 -20.00 1.77 #N/A -2.00 P. Reactiva B kVAr -0.82 68.00 -19.00 1.67 #N/A -5.00 P. Reactiva C kVAr -1.19 31.00 -21.00 1.21 #N/A -3.00 P. Reactiva T kVAr -2.44 93.00 -56.00 3.79 #N/A -9.00 P. Aparente A kVA 32.18 62.00 10.00 1.06 #N/A 34.00 P. Aparente B kVA 32.62 74.00 6.00 1.49 #N/A 34.00 P. Aparente C kVA 32.72 64.00 5.00 1.40 #N/A 33.00 P. Aparente T kVA 97.09 190.00 27.00 3.79 #N/A 103.83 Fac. Pot. cos ϕ 0.97 1.00 0.53 0.02 #N/A 0.98

#N/A: No aplica ésta función al parámetro medido. Los casos de sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE – 519 (ver tabla 3), fueron el centro comercial 17 noroccidente, subestación # 2, en la fase A el cual no debería sobrepasar el 12% de distorsión. También en el centro comercial 11 noroccidente, en la fase B el cual no debería sobrepasar el 15% de distorsión, en el almacén de cadena 1 noroccidente, en la fase B en el cual no debería sobrepasar el 8% de distorsión, en el almacén venta de artículos para la construcción 9 noroccidente circuito 1, en las tres fases las cuales no deberían sobrepasar del 12%, el almacén de cadena 37 noroccidente, el cual no debería




sobrepasar el 15% en las fases A y B, y el 12 % en la fase C y por último el almacén de cadena 29 noroccidente el cual no debería sobrepasar el 8% en las tres fases. Los sobrepasos del límite de tensión (ver tabla 6), se presentaron en el almacén de cadena 29 noroccidente, entre las fases AB, BC y CA y en el almacén de cadena 43 noroccidente entre las fases AB, BC y CA los cuales no deberían sobrepasar el 5% de distorsión. Ambos corresponden a la clasificación de tamaño PEQUEÑO. Para las otras dos clasificaciones de tamaño no se presentó ningún sobrepaso del límite de distorsión máxima permitida por la norma, (ver Anexo C). Estos establecimientos se encuentran ubicados en sectores de la zona en donde se presenta una gran agrupación de establecimientos en diferentes lugares de la zona como el sector de Suba centro, Metrópolis y Pasadena. 3.7.4.3 Caracterización de los armónicos de tensión y corriente A continuación se presenta un resumen sobre la caracterización de los armónicos de tensión y corriente en las instalaciones eléctricas de los usuarios de la zona Noroccidente, además de su porcentaje de presencia, considerando la clasificación establecida por tamaño para el análisis (ver tablas 47 y 49). Asimismo se muestra un resumen de los espectros armónicos más altos y el rango de valor que se presentó para corriente y tensión (ver tablas 48 y 50). Por último se presenta en forma gráfica los porcentajes de presencia descritos en las tablas para corriente y tensión, apreciando mejor el contenido armónico en los diferentes tamaños (ver Figuras 12 y 13). Tabla 47. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Noroccidente





ORDEN DE ARMÓNICOS

CONSIDERADOS


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 16 X 22 X 57 3 X 62 X 100 X 85 4 X 12 X 22 X 57 5 X 100 X 100 X 100 6 X 12 X 22 X 57 7 X 100 X 100 X 100 8 X 12 X 22 X 57 9 X 50 X 44 X 85 10 X 12 X 22 X 57 11 X 100 X 100 X 85 12 X 12 X 88 X 57 13 X 62 X 100 X 71 14 X 12 X 22 X 57 15 X 16 X 55 X 57 16 X 12 X 55 X 57 17 X 20 X 88 X 57 18 X 12 X 33 X 57 19 X 12 X 22 X 57 20 X 12 X 22 X 57 21 X 12 X 22 X 57 22 X 12 X 22 X 57 23 X 16 X 22 X 57 24 X 12 X 22 X 57 25 X 12 X 22 X 57 26 X 12 X 22 X 57 27 X 12 X 22 X 57 28 X 12 X 22 X 57 29 X 12 X 22 X 57 30 X 12 X 22 X 57 31 X 12 X 22 X 57




Tabla 48. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona Noroccidente




(%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

5 3.0 - 4.5 5 3.8 - 17.7 5 3.5 - 18.6

7 0.8 - 1.2 7 0.8 - 1.05 7 0.7 - 18


zona Noroccidente

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%)Frecuencia





Tabla 49. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Noroccidente



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 51 X 27 X 20 3 X 100 X 100 X 100 4 X 21 X 3 0 5 X 100 X 100 X 100 6 X 12 X 3 0 7 X 9 X 100 X 86 8 X 12 0 X 6 9 X 75 X 85 X 46 10 X 18 0 X 6 11 X 60 X 94 X 66 12 X 6 X 18 X 6 13 X 69 X 85 X 60 14 X 12 X 9 0 15 X 51 X 57 X 13 16 X 12 X 18 0 17 X 42 X 45 0 18 X 18 X 6 0 19 X 42 X 21 0 20 X 15 X 3 0 21 X 18 X 18 0 22 X 9 0 0 23 X 18 X 18 0 24 X 3 0 0 25 X 9 X 6 0 26 X 3 0 0 27 X 3 0 0 28 X 3 0 0 29 X 6 0 0 30 X 3 0 0 31 X 6 0 0





Noroccidente



INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

3 0.8 - 20.6 3 1.3 - 23.9 3 6.8 - 16.8

5 0.8 - 21.7 5 1.7 - 19.9 5 0.6 - 11.5

7 2.3 - 3.9 7 2.5 - 23


zona Noroccidente

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Frecuencia





3.7.5 Zona Norte


considerados.

La problemática y cargas comunes de los establecimientos de la zona se relaciona en la tabla 51. Tabla 51. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Norte.




O (%) NS / NR (%)

Parpadeo o apagón en algunas luminarias 16 0.00 16 100.00 0.00 Calentamiento excesivo de motores y transformadores 16 0.00 16 100.00 0.00

Vibración excesiva de motores eléctricos 16 1 6.25 15 93.75 0.00





Daños frecuentes en aislamientos de cables 16 1 6.25 15 93.75 0.00

Interferencia telefónica 16 0.00 16 100.00 0.00


POTENCIA TOTAL DE


Variadores de velocidad 16 2 12.50 14 87.50 0.00


Convertidores de AC a DC 16 0.00 16 100.00 0.00

Inversores 16 2 12.50 14 87.50 0.00


UPS´s 16 14 87.50 2 12.50 0.00

Hornos de arco 16 0.00 11 68.75 5 31.25


Luminarias



Metal - Halide 16 16 100.00 0.00 0.00



(Con balasto electrónico) 16 16 100.00 0.00 0.00





comerciales considerados. Con respecto a los resultados obtenidos con las mediciones efectuadas, en la tabla 52 se muestra en forma resumida, los porcentajes de distorsión de corrientes y tensiones, además de otros parámetros tomados por el equipo en la zona. Tabla 52. Medidas de tendencia central zona Norte.


Máximo Valor

Mínimo Desviación

Estándar Moda Mediana Frecuencia Hz 60.01 60.10 59.92 0.00 #N/A 60.01 Temp C 31.38 34.31 22.02 0.24 #N/A 32.05 IA A 159.54 448.00 16.00 11.52 #N/A 211.00 IB A 157.16 436.00 4.70 2.86 #N/A 186.00 IC A 136.00 407.00 0.12 2.89 #N/A 169.00 IN A 84.56 266.00 14.00 2.02 #N/A 84.25 TDDIA % 8.18 23.35 2.00 1.15 #N/A 7.41 TDDIB % 10.15 53.80 1.70 5.80 #N/A 7.72 TDDIC % 10.07 68.30 0.53 5.40 #N/A 7.38 THDIA % 9.00 27.30 2.00 1.22 #N/A 8.13 THDIB % 11.48 59.44 1.70 5.92 #N/A 8.45 THDIC % 11.41 69.50 1.20 6.28 #N/A 8.14 THDVAB % 3.78 6.40 2.50 0.05 #N/A 3.88 THDVBC % 3.69 6.50 2.60 0.06 #N/A 3.73 THDVCA % 3.75 6.70 2.60 0.06 #N/A 3.70 VAB V 211.45 223.00 205.40 0.12 #N/A 210.50 VBC V 211.80 222.00 204.20 0.04 #N/A 211.75 VCA V 211.26 224.00 202.80 0.03 #N/A 211.25 VAN V 121.94 129.00 117.60 0.01 #N/A 121.50 VBN V 122.27 128.00 118.60 0.07 #N/A 122.00 VCN V 121.98 129.00 1.00 3.39 #N/A 122.00 P. Activa A kW 24.88 54.00 1.60 0.48 #N/A 27.75 P. Activa B kW 22.19 54.00 1.00 0.84 #N/A 23.50 P. Activa C kW 21.47 50.00 0.00 0.41 #N/A 24.75 P. Activa T kW 68.38 158.00 3.00 1.56 #N/A 76.25 P. Reactiva A kVAr -1.05 14.00 -14.00 1.17 #N/A -0.75 P. Reactiva B kVAr 6.49 28.00 -15.00 0.47 #N/A 8.75 P. Reactiva C kVAr -1.87 14.00 -16.00 1.50 #N/A -0.50 P. Reactiva T kVAr 3.61 43.00 -45.00 3.32 #N/A 8.50 P. Aparente A kVA 25.18 54.00 2.00 0.49 #N/A 28.00 P. Aparente B kVA 24.78 55.00 1.00 0.20 #N/A 27.00




P. Aparente C kVA 21.87 51.00 -0.17 0.42 #N/A 24.75 P. Aparente T kVA 69.40 159.00 3.00 1.30 #N/A 77.13 Fac. Pot. cos ϕ 0.98 1.00 0.89 0.01 #N/A 0.99

#N/A: No aplica ésta función al parámetro medido. Los casos de sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE – 519 (ver tabla 3), se presentaron en el centro comercial 6 norte, en la fase B el cual no debería sobrepasar el 15% de distorsión, también en el centro comercial 14 norte en la fase B y C el cual no debería sobrepasar el 15% de distorsión y en el almacén de cadena 14 norte, en la fase A y C el cual no debería sobrepasar el 12 % de distorsión. El primero corresponde a la clasificación de tamaño “GRANDE” y los otros a la clasificación “MEDIANO”. Para la clasificación “PEQUEÑO” no se presentó ningún sobrepaso del límite de distorsión máxima permitida por la norma, (ver Anexo C). Los sobrepasos del límite de tensión (ver tabla 6), se presentaron en el almacén de cadena 14 noroccidente, y en el almacén de cadena 21 noroccidente ambos entre las fases AB, BC y CA los cuales no deberían sobrepasar el 5% de distorsión. Ambos corresponden a la clasificación de tamaño MEDIANO. Para la clasificación “PEQUEÑO” no se presentó ningún sobrepaso del límite de distorsión máxima permitida por la norma, (ver Anexo C). Estos establecimientos se encuentran ubicados en sectores de la zona donde se observa agrupación de establecimientos a excepción del almacén de cadena 14 norte, que se encuentra ubicado en un sector de la zona residencial. La ubicación de las subestaciones de alimentación de potencia que son Autopista y Usaquén se encuentran a una distancia de 1500 m aproximadamente del sector tomado. 3.7.5.3 Caracterización de los armónicos de tensión y corriente A continuación se presenta un resumen sobre la caracterización de los armónicos de tensión y corriente en las instalaciones eléctricas de los usuarios de la zona norte, además de su porcentaje de presencia, considerando la clasificación establecida por tamaño para el análisis.(ver tablas 53 y 55) Asimismo se muestra un resumen de los espectros armónicos más altos y el rango de valor que se presentó para corriente y tensión (ver tablas 54 y 56).




Por último se presenta en forma grafica los porcentajes de presencia descritos en las tablas para corriente y tensión, apreciando mejor el contenido armónico en los diferentes tamaños (ver figuras 14 y 15). Tabla 53. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Norte



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 27 X 17 0 3 X 100 X 92 X 100 4 X 27 X 25 0 5 X 100 X 100 X 100 6 X 27 X 25 0 7 X 91 X 100 X 100 8 X 27 X 25 0 9 X 82 X 75 X 75 10 X 27 X 25 0 11 X 100 X 92 X 100 12 X 27 X 25 0 13 X 100 X 82 X 100 14 X 27 X 25 0 15 X 64 X 50 X 75 16 X 27 X 25 0 17 X 27 X 50 X 75 18 X 27 X 25 0 19 X 27 X 42 X 75 20 X 27 X 25 0 21 X 27 X 25 X 25 22 X 27 X 25 0




23 X 36 X 33 X 50 24 X 27 X 25 0 25 X 27 X 25 X 50 26 X 27 X 25 0 27 X 27 X 25 X 0 28 X 27 X 25 0 29 X 27 X 25 X 0 30 X 27 X 25 0 31 X 27 X 25 X 0

Tabla 54. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión en la zona

Norte




INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


INTERVALO DE VARIACIÓN (%)

5 2.9 - 15.8 5 3.2 - 20.4 3 0.2 - 1.0

7 0.7 - 0.8 7 0.7 - 11.0 5 4.0 - 5.5

7 1.0 - 1.2


zona Norte




0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Presencia


Tabla 55. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Norte



S

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)

Orden de Armónico

s Presentes

Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 58 X 28 X 24 3 X 100 X 100 X 100 4 X 42 X 5.6 X 14 5 X 100 X 100 X 100 6 X 33 X 5.6 X 17 7 X 100 X 100 X 96 8 X 25 X 5.6 X 17 9 X 100 X 89 X 83




10 X 25 X 5.5 X 10 11 X 100 X 100 X 83 12 X 25 X 11 X 10 13 X 100 X 94 X 76 14 X 25 X 5.5 X 10 15 X 92 X 56 X 62 16 X 33 X 11 X 14 17 X 92 X 67 X 52 18 X 33 X 17 X 17 19 X 83 X 33 X 48 20 X 33 X 17 X 14 21 X 50 X 17 X 55 22 X 33 X 11 X 10 23 X 42 X 33 X 62 24 X 33 X 5.5 X 10 25 X 33 X 22 X 48 26 X 33 X 5.5 0 27 X 42 X 11 0 28 X 33 X 5.5 0 29 X 33 X 11 0 30 X 33 X 5.5 0 31 X 33 X 11 0

Tabla 56. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona Norte





DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

3 10 - 28 3 1.5 - 6.1 3 3.4 - 20.4

5 1.3 - 10.7 5 1.3 - 9.9 5 1.2 - 23.1

7 1.1 - 11.4 7 1.5 - 20





zona Norte

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Presencia


3.7.6 Zona Occidente


considerados.

La problemática y cargas comunes de los establecimientos de la zona se relaciona en la tabla 57. Tabla 57. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Occidente.




O (%) NS / NR (%)




Parpadeo o apagón en algunas luminarias 15 7 46.67 8 53.33 0.00 Calentamiento excesivo de motores y transformadores 15 0.00 15 100.00 0.00





Daños de tarjetas electrónicas sin razón aparente 15 1 6.67 13 86.67 1 6.67

Daños frecuentes en aislamientos de cables 15 1 6.67 13 86.67 1 6.67

Interferencia telefónica 15 2 13.33 10 66.67 3 20.00


POTENCIA TOTAL DE



Rectificadores industriales 15 0.00 13 86.67 2 13.33


Inversores 15 0.00 13 86.67 2 13.33


UPS´s 15 13 86.67 2 13.33 0.00

Hornos de arco 15 0.00 15 100.00 0.00

Equipos de soldadura (arco) 15 1 6.67 14 93.33 0.00

Luminarias



Metal - Halide 15 8 53.33 7 46.67 0.00





comerciales considerados. Con respecto a los resultados obtenidos con las mediciones efectuadas, en la tabla 58 se muestra en forma resumida, los porcentajes de distorsión de corrientes y tensiones, además de otros parámetros tomados por el equipo en la zona. Tabla 58. Medidas de tendencia central zona Occidente.

Unidad PromedioValor

MáximoValor

MínimoDesviación Estándar Moda Mediana

Frecuencia Hz 60.01 60.10 59.92 0.00 #N/A 60.01




Temp C 30.97 41.64 23.29 0.28 #N/A 31.53 IA A 151.94 579.00 15.00 1.08 #N/A 133.00 IB A 155.36 607.00 2.80 3.58 #N/A 131.00 IC A 160.05 553.00 16.20 4.65 #N/A 160.00 IN A 64.16 531.00 8.00 11.56 #N/A 41.50 TDDIA % 7.53 23.70 1.65 0.35 #N/A 6.30 TDDIB % 7.12 21.48 2.24 0.48 #N/A 6.11 TDDIC % 6.96 33.10 2.49 0.09 #N/A 6.20 THDIA % 8.19 23.70 2.40 0.13 #N/A 6.80 THDIB % 7.85 23.90 2.80 0.50 #N/A 6.63 THDIC % 7.64 33.10 2.60 0.13 #N/A 6.73 THDVAB % 2.60 4.60 1.10 0.01 #N/A 2.75 THDVBC % 2.66 4.70 1.30 0.03 #N/A 2.60 THDVCA % 2.67 6.00 1.10 0.03 #N/A 2.65 VAB V 210.22 222.00 203.00 0.15 #N/A 210.00 VBC V 209.70 220.00 203.00 0.14 #N/A 210.00 VCA V 209.37 221.00 201.00 0.14 #N/A 209.00 VAN V 121.15 128.00 117.00 0.48 121.00 121.00 VBN V 121.29 128.00 117.00 0.50 #N/A 121.50 VCN V 120.97 127.00 117.00 0.48 121.00 120.50 P. Activa A kW 24.35 63.00 -8.00 2.10 #N/A 30.00 P. Activa B kW 24.09 66.00 4.00 0.86 #N/A 28.00 P. Activa C kW 26.71 61.00 4.00 0.98 #N/A 31.50 P. Activa T kW 75.09 190.00 11.00 3.72 #N/A 89.75 P. Reactiva A kVAr -4.65 17.00 -27.00 0.92 #N/A -3.50 P. Reactiva B kVAr -8.87 19.00 -31.00 0.80 #N/A -4.50 P. Reactiva C kVAr -4.32 19.00 -26.00 0.85 #N/A -4.50 P. Reactiva T kVAr -17.82 52.00 -80.00 2.47 #N/A -16.50 P. Aparente A kVA 26.09 69.00 3.00 1.59 #N/A 31.00 P. Aparente B kVA 27.73 72.00 4.00 0.87 #N/A 34.50 P. Aparente C kVA 27.56 66.00 4.00 1.12 #N/A 32.50 P. Aparente T kVA 79.53 207.00 14.00 3.77 #N/A 96.00 Fac. Pot. cos ϕ 0.94 1.00 0.79 0.00 #N/A 0.95

#N/A: No aplica ésta función al parámetro medido. Los casos de sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE – 519 (ver tabla 3), se presentaron en el almacén de cadena 6 occidente, en la fase A el cual no debería sobrepasar el 15% de distorsión, también en el almacén de cadena 24 occidente en la fase A y C el cual no debería sobrepasar el 12% de distorsión y en el parque de entretenimiento y atracción 2 Occidente, en la fase B el cual no debería sobrepasar el 12 % de distorsión. Los dos primeros corresponden a la clasificación de tamaño “GRANDE” y el otro a la clasificación “MEDIANO” (ver Anexo C).




Estos establecimientos se encuentran ubicados en sectores de la zona donde se observa la agrupación de establecimientos de gran tamaño y actividad económica. La ubicación de las subestaciones de potencia que son Salitre y Techo se encuentran a una distancia de 1500 m aproximadamente del sector tomado. 3.7.6.3 Caracterización de los armónicos de tensión y corriente A continuación se presenta un resumen sobre la caracterización de los armónicos de tensión y corriente en las instalaciones eléctricas de los usuarios de la zona occidente, además de su porcentaje de presencia, considerando la clasificación establecida por tamaño para el análisis (ver tablas 59 y 61). Asimismo se muestra un resumen de los espectros armónicos más altos y el rango de valor que se presentó para corriente y tensión (ver tablas 60 y 62). Por último se presenta en forma gráfica los porcentajes de presencia descritos en las tablas para corrientes y voltajes, apreciando mejor el contenido armónico en los diferentes tamaños (ver figuras 16 y 17). Tabla 59. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Occidente



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 14 X 11 X 50 3 X 57 X 100 X 50 4 X 14 X 11 X 50 5 X 100 X 100 X 100 6 X 14 X 11 X 50 7 X 100 X 100 X 100 8 X 14 X 11 X 50 9 X 100 X 61 X 100

10 X 29 X 11 X 50 GRANDES MEDIANOS PEQUEÑOS

ORDEN DE ARMÓNICOS

CONSIDERADO


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)




S

11 X 57 X 94 X 100 12 X 14 X 11 X 50 13 X 14 X 72 X 100 14 X 14 X 11 X 50 15 X 29 X 44 X 50 16 X 14 X 17 X 50 17 X 14 X 33 X 50 18 X 14 X 11 X 50 19 X 14 X 33 X 50 20 X 14 X 11 X 50 21 X 29 X 17 X 50 22 X 14 X 11 X 50 23 X 29 X 22 X 50 24 X 14 X 11 X 50 25 X 14 X 33 X 50 26 0 X 11 X 50 27 0 X 22 X 50 28 0 X 11 X 50 29 0 X 17 X 50 30 0 X 11 X 50 31 0 X 28 X 50

Tabla 60. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona Occidente




ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)



5 2.2 - 2.6 5 2.2 - 3.7 5 0 - 2.7

7 0.9 - 1.1 7 0.7 - 1.0 7 0 - 1.3





zona Occidente

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Presencia


Tabla 61. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Occidente



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 16 X 61 X 40 3 X 81 X 100 X 100 4 X 9 X 11 X 6.7 5 X 100 X 100 X 100 6 X 6 X 17 X 13 7 X 100 X 100 X 100 8 X 3 X 5.5 X 6.7 9 X 63 X 67 X 80 10 X 3 0 X 6.7 11 X 94 X 100 X 100 12 0 X 5.5 0 13 X 88 X 56 X 87 14 X 31 X 5.5 X 6.7 15 X 44 X 50 X 67 16 0 X 11 0




17 X 69 X 56 X 73 18 X 31 X 5.5 X 6.7



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

19 X 47 X 5.5 X 53 20 X 31 X 11 0 21 X 6 X 28 X 33 22 X 9 X 17 0 23 X 28 X 22 X 27 24 X 6 X 5.5 0 25 X 19 X 28 X 6.7 26 0 X 5.5 0 27 0 X 39 0 28 0 X 17 0 29 0 X 17 0 30 0 0 0 31 0 X 11 0


Occidente




INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

5 6.6 - 7.7 3 1.1 - 36.8 3 0.7 - 32.3

7 6.3 - 7.2 5 2.3 - 25.8 5 1 - 11.5





zona occidente

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Presencia





3.7.7 Zona Sur


considerados.

La problemática y cargas comunes de los establecimientos de la zona se relaciona en la tabla 63. Tabla 63. Valoración de la problemática y cargas comunes Zona Sur.




O (%) NS / NR (%)

Parpadeo o apagón en algunas luminarias 7 2 28.57 5 71.43 0.00 Calentamiento excesivo de motores y transformadores 7 0.00 7 100.00 0.00


Falso disparo de interruptores 7 0.00 7 100.00 0.00




Daños frecuentes en aislamientos de cables 7 0.00 7 100.00 0.00

Interferencia telefónica 7 0.00 7 100.00 0.00


POTENCIA TOTAL DE




Convertidores de AC a DC 7 0.00 7 100.00 0.00

Inversores 7 0.00 7 100.00 0.00


UPS´s 7 7 100.00 0.00 0.00

Hornos de arco 7 0.00 7 100.00 0.00

Equipos de soldadura (arco) 7 0.00 7 100.00 0.00

Luminarias



Metal - Halide 7 3 42.86 4 57.14 0.00








comerciales considerados. Con respecto a los resultados obtenidos con las mediciones efectuadas, en la tabla 64 se muestra en forma resumida, los porcentajes de distorsión de corrientes y tensiones, además de otros parámetros tomados por el equipo en la zona. Tabla 64. Medidas de tendencia central zona Sur.


Máximo Valor

Mínimo Desviación

Estándar Moda Mediana Frecuencia Hz 60.01 60.09 59.93 0.01 #N/A 60.01 Temp C 32.05 36.19 22.02 0.95 #N/A 34.09 IA A 204.10 461.00 0.05 14.17 #N/A 232.50 IB A 197.21 453.00 9.00 16.51 #N/A 203.00 IC A 200.64 451.00 2.40 17.67 #N/A 216.00 IN A 44.51 252.00 7.00 13.24 #N/A 37.00 TDDIA % 7.42 58.52 0.88 0.15 #N/A 4.63 TDDIB % 9.36 51.07 1.48 0.57 #N/A 5.81 TDDIC % 7.70 19.90 0.58 0.54 #N/A 5.55 THDIA % 8.37 78.30 3.10 0.65 #N/A 5.30 THDIB % 11.04 73.60 3.40 1.46 #N/A 8.05 THDIC % 8.58 22.00 2.10 0.37 #N/A 6.20 THDVAB % 3.71 7.70 2.00 0.09 #N/A 4.00 THDVBC % 3.59 6.50 2.00 0.09 #N/A 3.90 THDVCA % 3.62 7.70 2.00 0.10 #N/A 3.70 VAB V 214.15 223.00 202.00 0.51 #N/A 215.00 VBC V 214.60 223.00 203.00 0.57 #N/A 215.50 VCA V 214.23 224.00 203.00 0.52 #N/A 214.50 VAN V 123.52 126.00 119.67 0.46 #N/A 124.00 VBN V 123.80 128.00 120.67 0.43 #N/A 124.00 VCN V 123.98 129.00 120.00 0.51 #N/A 124.50 P. Activa A kW 25.93 49.00 -42.00 3.56 #N/A 28.00 P. Activa B kW 25.04 50.00 -42.00 3.69 #N/A 25.00 P. Activa C kW 25.76 50.00 -38.00 2.32 #N/A 26.50 P. Activa T kW 76.67 148.00 -123.00 9.83 #N/A 79.20 P. Reactiva A kVAr -2.49 11.00 -27.00 1.37 #N/A -2.00 P. Reactiva B kVAr 0.01 13.00 -26.00 1.31 #N/A 2.00




P. Reactiva C kVAr -1.55 8.00 -28.00 1.16 #N/A -2.00 P. Reactiva T kVAr -3.91 27.00 -80.00 3.82 #N/A -4.00 P. Aparente A kVA 27.43 56.00 12.00 1.46 #N/A 28.50 P. Aparente B kVA 26.41 55.00 9.00 1.68 #N/A 25.50 P. Aparente C kVA 26.97 55.00 13.00 1.68 #N/A 27.00 P. Aparente T kVA 80.40 166.00 32.00 4.66 #N/A 80.25 Fac. Pot. cos ϕ 0.98 1.00 0.88 0.00 #N/A 1.00

#N/A: No aplica ésta función al parámetro medido. Los casos de sobrepaso de los límites establecidos en la norma IEEE – 519 (ver tabla 3), se presentaron en el almacén de cadena 7 sur, en las fases A y C el cual no debería sobrepasar el 12% de distorsión y en el almacén de cadena 22 sur en la fase B la cual no debería sobrepasar el 15% de distorsión (ver Anexo C). Estos establecimientos se encuentran ubicados en sectores de la zona donde se observa agrupación de establecimientos de gran tamaño y actividad económica como es el barrio 20 de Julio y el barrio Roma. La ubicación de las subestaciones de alimentación de potencia que son San Carlos y Bosa Nova se encuentran a una distancia de 1000 m aproximadamente del sector tomado. 3.7.7.3 Caracterización de los armónicos de tensión y corriente A continuación se presenta un resumen sobre la caracterización de los armónicos de tensión y corriente en las instalaciones eléctricas de los usuarios de la zona Sur, además de su porcentaje de presencia, considerando la clasificación establecida por tamaño para el análisis (ver tablas 65 y 67). Asimismo se muestra un resumen de los espectros armónicos más altos y el rango de valor que se presentó para corriente y tensión (ver tablas 66 y 68). Por último se presenta en forma gráfica los porcentajes de presencia descritos en las tablas para corriente y voltaje, apreciando mejor el contenido armónico en los diferentes tamaños (ver figuras 18 y 19). Tabla 65. Caracterización de los armónicos de tensión en la zona Sur


ARMÓNICOS Orden de

Armónicos Presencia

(%) Orden de


(%) Orden de


(%)




CONSIDERADOS

Presentes Presentes Presentes

2 0 0 X 40 3 X 100 X 100 X 80 4 0 0 X 60 5 X 100 X 100 X 100 6 0 0 X 60 7 X 100 X 100 X 100 8 0 0 X 60 9 X 17 X 33 X 100

10 0 0 X 60 11 X 100 X 100 X 80



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

12 0 0 X 60 13 X 83 X 67 X 80 14 0 0 X 60 15 X 67 X 100 X 80 16 0 0 X 60 17 X 67 X 67 X 60 18 0 0 X 60 19 X 83 X 100 X 60 20 0 0 X 60 21 X 67 X 67 X 60 22 0 0 X 60 23 X 50 X 67 X 60 24 0 0 X 60 25 X 33 X 33 X 60 26 0 0 X 60 27 0 0 X 60 28 0 0 X 60 29 0 0 X 60 30 0 0 X 60 31 0 0 X 60




Tabla 66. Intervalos de armónicos de mayor presencia en tensión zona Sur.




INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

5 2.7 - 3.3 5 3.1 - 3.4 3 2.6 - 17.2

7 0.4 - 0.7 7 0.4 - 0.6 5 3.9 - 22.8


zona Sur.

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Presencia


Tabla 67. Caracterización de los armónicos de corriente en la zona Sur.



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

2 X 47 0 X 25 3 X 100 X 100 X 100 4 X 20 0 0 5 X 100 X 100 X 100




6 X 13 0 X 17 7 X 100 X 100 X 100 8 X 13 0 X 17 9 X 87 X 33 X 100

10 0 0 0 11 X 87 X 100 X 92 12 0 0 0 13 X 80 X 67 X 83 14 0 0 X 8.3 15 X 87 X 100 X 33 16 X 13 0 X 17 17 X 33 X 67 X 33 18 X 20 0 X 17



S


Presencia (%)


Presencia (%)


Presencia (%)

19 X 33 X 67 X 50 20 X 13 0 X 17 21 X 27 X 67 X 50 22 X 20 0 X 8 23 X 20 X 67 X 42 24 X 6.7 0 X 8 25 X 13 0 X 50 26 0 0 0 27 0 0 0 28 0 0 0 29 X 13 0 X 8 30 0 0 0 31 X 13 0 X 17

Tabla 68. Intervalos de armónicos de mayor presencia en corriente zona Sur







INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

ARMÓNICO PRESENTE

CON MAYOR VALOR DE

DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)


DE DISTORSIÓN

INTERVALO DE

VARIACIÓN (%)

3 2.0 - 11.6 5 3.3 - 3.4 3 8.3 - 16.2

5 2.4 - 9.3 7 0.4 - 0.6 5 3.8 - 18.2

7 3.7 - 4.4 7 4.7 - 16.6


zona Sur

0

20

40

60

80

100

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ORDEN

(%) Presencia


3.8 DIAGNÓSTICO ELABORADO SOBRE LA CALIDAD DE POTENCIA

DEBIDO A ARMÓNICOS EN EL SECTOR COMERCIAL DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.




Cualitativamente se observó que la presencia de armónicos de corriente y tensión ocasiona una problemática en general, poco severa en los establecimientos comerciales de la ciudad de Bogotá (ver tablas valoración de la problemática y cargas de electrónica de potencia). Sin embargo, los porcentajes más altos de respuestas afirmativas a la encuesta realizada, se encuentran en el tópico concerniente al parpadeo o apagón en luminarias, de las zonas Centro, Chapinero, Noroccidente, Occidente y Sur. No obstante, se debe tener en cuenta, que los armónicos no son la única causa de éste tipo de daños, existiendo otros como son las sobretensiones o subtensiones transitorias provenientes de la fuente de alimentación de energía y la vida útil de las luminarias. En la zona Centro – Occidente se presentó un porcentaje significativo de respuestas afirmativas en el tópico referido a la vibración de motores. Se debe tener en cuenta, que muchas veces los armónicos no son la única causa de éste tipo de daños, también se presentan otros como son el mal acoplamiento mecánico de motores a sus bases y ejes de transmisión de potencia, y la falta de mantenimiento. Para la zonas Chapinero y Norte se presentó un número mayor de respuestas afirmativas en el tópico definido como falso disparo de interruptores, observándose dentro del estudio realizado, que existía un mal dimensionamiento de interruptores en los circuitos para algunas instalaciones dando como consecuencia el disparo de éstos por sobrecarga. Como se observa en la tablas (Medidas de Tendencia Central), en cada una de las zonas, las condiciones de operación en la parte eléctrica de los establecimientos comerciales, se encuentra en un estado similar de cargabilidad. Al comparar los rangos de variación de porcentajes de tensión y de corriente, en todas las zonas, se puede observar que las distorsiones de tensión tienen una dispersión menor alrededor del promedio comparado con la distorsión de corriente, indicando con esto que el sistema de potencia es fuerte. También se observa que los valores promedios de tensión no sobrepasan los límites recomendados por la norma de CODENSA S.A. E.S.P.14, igualmente las variaciones de frecuencia y factor de potencia no son significativas y cumplen con la regulación y normas para Colombia (60 ± 0.2 Hz) y con la Resolución CREG 070/98 (0.9), respectivamente. Considerando un régimen de carga normal (50% – 80% de la carga) para todos los establecimientos comerciales de la muestra, se observaron los niveles más

14 Norma de Acometidas Eléctricas y medidores de CODENSA. Parágrafo 7.1.4.Tensiones de suministro




altos de distorsión en los centros comerciales con cuentas de usuarios variables, es decir, con actividad comercial para cada local del establecimiento diferente, en las zonas Centro, Centro – Occidente, Noroccidente y Norte. Mientras que en las zonas Chapinero, Occidente y Sur, predominaron los niveles más altos de distorsión en los almacenes de cadena cuya actividad comercial es única pero contiene diferentes características de carga como sistemas de refrigeración, iluminación, sistema de agua (potable y lluvias) y sistemas de cómputo, entre otras. Cabe anotar que el comportamiento armónico individual para cada una de las zonas estuvo destacado por los ordenes armónicos 3, 5, 7, 9 y 11, tanto para distorsión de corriente como de tensión. También se presentaron armónicos de orden par pero con magnitudes menores a las magnitudes de los armónicos impares mencionados anteriormente. En la zonas Chapinero, Noroccidente y Norte se puede observar que los valores picos del rango de comportamiento de los espectros armónicos (ver tablas 42, 48 y 54 respectivamente) dependiendo de sus tamaños, son elevados con respecto a lo establecido en la norma IEEE 519 (ver tabla 6). Se puede contemplar la posibilidad de que estas zonas presenten un comportamiento deficiente de calidad en su sistema de potencia, de acuerdo a los datos tomados. A continuación se presenta un cuadro resumen con las características finales de las zonas estudiadas (ver tabla 69) y el resumen de la distorsión armónica total y demandada promedio, presentada para cada zona de la ciudad de Bogotá D.C. (ver tabla 70).




Tabla 70. Porcentajes promedios de distorsión armónica presentados en las

zonas.

Promedio ZONA Unidad TDDIA TDDIB TDDIC THDIA THDIB THDIC THDVAB THDVBC THDVCA

CENTRO % 9.50 9.84 8.30 10.12 10.46 8.90 3.45 3.37 3.39

CENTRO-OCCIDENTE % 8.30 8.27 8.38 8.90 8.82 9.19 2.94 3.04 2.88

CHAPINERO % 10.61 11.01 9.37 11.42 12.08 10.13 4.07 3.98 3.99

NOROCCIDENTE % 8.95 9.58 9.52 9.66 10.41 10.32 4.13 4.17 4.18

NORTE % 8.18 10.15 10.07 9.00 11.48 11.41 3.78 3.69 3.75

OCCIDENTE % 7.53 7.12 6.96 8.19 7.85 7.64 2.60 2.66 2.67

SUR % 7.42 9.36 7.70 8.37 11.04 8.58 3.71 3.59 3.62




Figura 20. Distorsión demandada total presentada en las zonas

TDD PROMEDIO PRESENTADO EN CADA ZONA

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

CENTRO CENTRO-OCCIDENTE

CHAPINERO NOROCCIDENTE NORTE OCCIDENTE SUR

ZONAS

% TDDIA

TDDIB

TDDIC

Se puede observar en la gráfica que la distorsión armónica demandada se presenta de manera similar en las siete zonas de la ciudad. Sin embargo es notorio que la zona Chapinero tiene una mayor tendencia a generar distorsión armónica (11%) debido a que en ella se agrupa una proporción mayor de establecimientos comerciales seguida de las zonas norte y centro.

Figura 21. Distorsión armónica total en corriente presentada en las zonas.




THD I PROMEDIO PRESENTADO EN CADA ZONA

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00


CHAPINERO NOROCCIDENTE NORTE OCCIDENTE SURZONAS

% THDIA

THDIB

THDIC

La gráfica ilustra que la distorsión armónica de corriente para los establecimientos comerciales de la ciudad de Bogotá no es mayor al 12%, considerando que es un valor conservativo, es decir, se presenta la distorsión armónica que producen los usuarios y adicionalmente la que el sistema pueda tener debido a otros usuarios que inyecten armónicos a la red.

Figura 22. Distorsión armónica total en tensiones presentada en las zonas.

THD V PROMEDIO PRESENTADO EN CADA ZONA

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50


CHAPINERO NOROCCIDENTE NORTE OCCIDENTE SURZONAS

% THDVABTHDVBCTHDVCA

La figura 22 muestra la distorsión armónica presentada en las tensiones de los establecimientos comerciales, en los cuales se capturó información de acuerdo a la muestra de cada zona establecida en el capitulo 2. Se puede observar que ésta se encuentra por debajo del límite establecido por la norma (ver tabla 6), destacándosen las zonas Noroccidente, Chapinero y Norte con un 4.18%, 4.07% 3.78% respectivamente.




131

4. SIMULACIONES - SOFTWARE DE ANÁLISIS “HARMONIC”

4.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Para efectuar el proceso de simulación de la problemática de los armónicos en los establecimientos comerciales de las diferentes zonas, se procedió a seleccionar el diagrama unifilar representativo para cada una de éstas; es decir, aquel en el que se involucraran las cargas comunes de la zona, eligiendo el diagrama de uno de los establecimientos, identificando además para la realización de las simulaciones, los nodos e impedancias con sus respectivas fuentes de corriente armónica, la potencia base de acuerdo a las características particulares de cada zona y la carga del establecimiento, la cual se obtuvo de la sumatoria de todas las cargas conectadas al almacén, incluyendo las cargas fuente de armónicos. En la tipificación de los diagramas se tuvo en cuenta el listado de la capacidad de cortocircuito en los barajes de 115 y 57.5 kV de las subestaciones de las zonas comerciales. Los criterios tenidos en cuenta para la selección del establecimiento de cada zona, fueron la mayor distorsión amónica o que se tuviera una mayor cantidad de elementos eléctricos conectados a su sistema. Las instalaciones eléctricas de los establecimientos comerciales de las muestras fueron sometidos a diversas simulaciones con el propósito de obtener conclusiones importantes de aplicación general para el universo de los establecimientos comerciales de la ciudad de Bogotá D.C.. Para cada una de las zonas se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones:

1. La variación de la carga de las fuentes armónicas en el tiempo y la variación de la capacidad de cortocircuito del sistema de distribución. Éste último aspecto refleja la fortaleza del sistema de potencia en relación con la capacidad total del almacén en consideración.

2. Se consideraron dos escenarios de carga para las fuentes armónicas de corriente en cada una de las zonas:

• Carga nominal (100% carga entregada por la fuente armónica) • Carga mayor (190% carga nominal de la fuente armónica)




132

Por lo tanto, para el escenario de carga mayor se presentaba un aumento en la carga total del establecimiento, con el objetivo de observar el comportamiento armónico frente a un potencial aumento de carga.

3. Para cada uno de éstos escenarios se variaba de manera ascendente la capacidad de cortocircuito del sistema.

4. En las simulaciones se obtuvieron resultados de porcentajes de tensión y

corriente armónicas y gráficas del comportamiento de la respuesta de frecuencia (Impedancia vs Frecuencia) en los nodos con bancos de condensadores, ya que en estos nodos es factible que se presenten condiciones de resonancia.

4.2 INFORMACIÓN NECESARIA PARA LAS SIMULACIONES

El siguiente procedimiento se utilizó para cada una de la siete zonas analizadas en este estudio. La información inicial correspondiente a cada uno de los diagramas unifilares se puede consultar en el anexo D. A continuación se describen los pasos a seguir:

1. Diagrama unifilar: Se elabora para facilitar la comprensión de los datos especificados a continuación.

2. Identificación de los nodos: A cada nodo se le asigna un nombre con el

cual se puedan identificar los equipos o el nivel de tensión que tiene asociado, con el objetivo de reconocer de una manera fácil los puntos de conexión en el diagrama del establecimiento. El objetivo final de este paso es poder obtener, al final de la simulación, los datos del camino de las corrientes armónicas.

3. Información característica del sistema: Permite determinar los

elementos conectados en el establecimiento con sus respectivas características e impedancias según sea el caso.

4. Fuentes de corrientes armónicas: Consiste en reunir la información de las

potencias y del espectro de corrientes armónicas para cada una de las fuentes de inyección presentes en el establecimiento, precisando el punto al cual están conectadas estas.




133

5. Carga del establecimiento: Se obtiene sumando las cargas conectadas al sistema eléctrico del establecimiento, por ejemplo: motores, fuentes de corrientes armónicas, entre otras.

6. Potencias de corto circuito: Se establecen para verificar que tan fuerte se

encuentra el sistema de potencia que alimenta a los establecimientos de las zonas, al encontrarse estos a diferentes distancias de la subestación a la cual se encuentran conectada. En la tabla 70 se establece la variación de la potencia de corto circuito con respecto a la ubicación del establecimiento.

Tabla 71. Potencias de corto circuito asociadas a las distancias de las subestaciones de potencia.

Distancia a la S/E (km) 1.0 1.5 2.0 2.5

Potencia (MVAcc)* 50 100 150 200

* La capacidad de cortocircuito en MVA resulta de una tipificación considerando las

características del circuito y la capacidad de cortocircuito en la subestación de potencia.

Al completar lo anterior se pueden insertar los datos en el software, escogiendo una potencia base que puede ser los kVA de uno de los transformadores de potencia descritos en el diagrama unifilar. 4.3 SIMULACIONES A continuación se detallará el proceso para efectuar las simulaciones con resultados en la zona Norte puesto que dicho proceso se repite para las seis zonas restantes. Sin embargo los resultados obtenidos y los diagramas unifilares representativos se podrán consultar en el CD que se adjunta con este proyecto, Anexo E. 4.3.1 Zona Norte 4.3.1.1 Datos de entrada




134

Diagrama unifilar. Ver la siguiente hoja.




135

Tabla 72. Identificación de los Nodos para el diagrama unifilar de establecimientos comerciales en la zona Norte

Nodo Nombre Tensión (kV)

1 PCC 11.4

2 Isc1 0.440

3 Tgd1 0.440

4 Isc2 0.208

5 Tgd2 0.208

6 Isc3 0.208

7 Tgd3 0.208

8 TI2 0.440

9 TR4 0.208

10 TI3 0.440

11 TI1 0.440

12 TM2 0.440

13 M2 0.440

14 Tventi 0.440

15 M1 0.440

16 M3 0.440

17 M4 0.440

18 M5 0.440

19 TR5 0.208

20 Tregula 0.208

21 Tdatos 0.208

22 Ilusa 0.208

23 Tomasot 0.208

24 IL1P 0.208

25 Isotano 0.208

26 Tocci 0.208

27 IL2PIO 0.208

28 Tbanc 0.208

29 Tgs2 0.208

30 Tsis2 0.208

31 Tgs1 0.208

32 Tsis1 0.208

33 Tpan 0.208

34 Tmon 0.208

35 Tocci1 0.208

36 Isalon 0.208

37 IL1PO 0.208




136

38 Cafet 0.208

39 Tmon2 0.208


40 Isotari 0.208

41 Tpan2 0.208

42 Tmonta 0.208

43 IL2PI 0.208

44 Tlibre 0.208

Tabla 73. Información característica del sistema eléctrico en los

establecimientos comerciales en la zona Norte

Del Nodo al Nodo Identificación Características

0-1 sistema Potencia(MVAcc) X/R=30

1-2 transf 1 Potencia 300 kVA X=5.65%





2-3 cable 1 R+jX= 0.00089 + j 0.00228

3-18 cable 2 R+jX= 0.01263 + j 0.00771

3-10 cable 3 R+jX= 0.01684 + j 0.01028

3-11 cable 4 R+jX= 0.02105 + j 0.01285

3-12 cable 5 R+jX= 0.0063 + j 0.00976

12-13 cable 6 R+jX= 0.0021 + j 0.00244

14-15 cable 7 R+jX= 0.00315 + j 0.00366

3-14 cable 8 R+jX= 0.01062 +j 0.01434

14-16 cable 9 R+jX= 0.0021 + j 0.00244

14-17 cable 10 R+jX= 0.00315 + j 0.00366

14-18 cable 11 R+jX= 0.0021 + j 0.00244

4-5 cable 12 R+jX= 0.001335 + j 0.00342

5-20 cable 13 R+jX= 0.0147 + j 0.01708

20-21 cable 14 R+jX= 0.0042 + j 0.00488

5-22 cable 15 R+jX= 0.0189 +j 0.02196

5-23 cable 16 R+jX= 0.03674 + j 0.02761

5-24 cable 17 R+jX= 0.06315 + j 0.3855

5-25 cable 18 R+jX= 0.02672 + j 0.02008

5-26 cable 19 R+jX= 0.0084 + j 0.00976

5-27 cable 20 R+jX= 0.01684 + j 0.01028




137

5-28 cable 21 R+jX= 0.02105 + j 0.01285

5-29 cable 22 R+jX= 0.0147 + j 0.01708

29-30 cable 23 R+jX= 0.0021 + j 0.00244

5-31 cable 24 R+jX= 0.00533 + j 0.0027

31-32 cable 25 R+jX= 0.00533 +j 0.0027


5-33 cable 26 R+jX= 0.03006 + j 0.02259

5-34 cable 27 R+jX= 0.00533 + j 0.0027

6-7 cable 28 R+jX= 0.0147 + j 0.01708

7-35 cable 29 R+jX= 0.0477 + j 0.04482

7-36 cable 30 R+jX= 0.0063 + j 0.00976

7-37 cable 31 R+jX= 0.0147 + j 0.01708

7-38 cable 32 R+jX= 0.03674 + j 0.02761

7-39 cable 33 R+jX= 0.00533 + j 0.0027

7-40 cable 34 R+jX= 0.0084 + j 0.00976

7-41 cable 35 R+jX= 0.0267 + j 0.02008

7-42 cable 36 R+jX= 0.01263 + j 0.00771

7-43 cable 37 R+jX= 0.01263 + j 0.00771

7-44 cable 38 R+jX= 0.01263 + j 0.00771

0-15 motor 1 Potencia 12 kVA X=25%





0-8 carga 1 Potencia 8 kVA fp=0.9


















138










0-3 capacitor 1 68 kVAr



Tabla 74. Fuente de corrientes armónicas para los establecimientos de la zona

Norte

Orden 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

UPS1 de 10 kVA en el nodo 21 (%) 1.2 49 15.5 1.1 3 1.3 0.1 0.4 0.1 0.1 0.1 0.3

UPS2 de 42 kVA en el nodo 30 (%) 28.8 7.9 3 3.6 5.3 0.9 0.4 0.4 0.2 0.2 0.1 0.2

UPS3 de 6 kVA en el nodo 32 (%) 78 54 28.8 9.1 6.1 8.5 7.4 4.4 2.6 0.4 1.3 1.5

Tabla 75. Cargas del establecimiento comercial en la zona Norte

Identificación S (kVA)

motor 1 12

motor 2 13

motor 3 12

motor 4 13

motor 5 5

carga 1 8

carga 2 26

carga 3 15

carga 4 20

carga 5 128




139

carga 6 78

carga 7 12

carga 8 11

carga 9 26

carga 10 34

carga 11 19


carga 12 10

carga 13 26

carga 14 9

carga 15 24

carga 16 105

carga 17 15

carga 18 24

carga 19 9

carga 20 26

carga 21 25

carga 22 10

carga 23 19

UPS1 10

UPS2 42

UPS3 6

Total 792

La carga del establecimiento es 792 kVA, con factor de potencia de 0.9 en atraso. 4.3.1.2 Resultados de las Simulaciones

Tabla 76. Distorsión de tensión y corriente en el punto de acople común (PCC), para la zona Norte.

PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN (PCC) NOMINAL MAYOR CARGA

CARGA (kVA) 792 844 ZONA Potencia de corto

circuito (MVA) THD V

(%) THD I(%)

THD V (%)

THD I (%)

50 0,329 3,361 0,622 5,946 100 0,210 3,674 0,397 6,505 150 0,159 3,912 0,300 6,928

NORTE

200 0,126 4,036 0,239 7,151




140

Figura 24. Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 3 con régimen de carga nominal.

Zona Norte (Potencia de cortocircuito 50 MVACC y 100 MVACC, respectivamente)






141








142



Figura 29. Resonancia Vs Frecuencia en el nodo 7con régimen de carga nominal.





143

En los resultados gráficos de las simulaciones efectuadas en los nodos donde se presentan bancos de condensadores, se observa: Al variar la potencia de cortocircuito en forma ascendente, la frecuencia de resonancia en los nodos 3 y 5 permanece constante, sin embargo el valor de la impedancia en esa misma frecuencia para los casos de 50 y 150 MVAcc está por debajo del valor de los casos de 100 y 200 MVAcc, a excepción del nodo 7 cuyo valor de impedancia es casi el mismo en todos los casos para esa misma frecuencia. También se observa que cuando la potencia de cortocircuito disminuye se presentan picos adyacentes, debido a bancos de condensadores ubicados en otros nodos. Como se indicó inicialmente, el procedimiento anterior se realizó para las seis zonas restantes, observando en las gráficas de frecuencia de resonancia que al aumentar la potencia de cortocircuito para un mismo valor de carga de fuente armónica, la magnitud del pico de la curva de resonancia varia poco y se mueve levemente a la derecha en la escala de frecuencia, es decir que la frecuencia de resonancia aumenta. Sin embargo, al variar el valor de ésta carga para una misma potencia de cortocircuito no se presentan variaciones en la frecuencia ni en la amplitud.




144

Al predecir el aumento en la magnitud de los porcentajes de corriente y tensión se debe tener en cuenta la frecuencia de resonancia, ya que establecimientos con condiciones de operación que permitan que ésta frecuencia de resonancia se presente cerca de las frecuencias de los armónicos de orden impar (300, 420, 660 y 780 Hz) presentarán alto contenido armónico en éstos ordenes; es decir, 5, 7, 11, 13. De las simulaciones efectuadas se encontraron casos de resonancia en la zona Chapinero a una frecuencia de 660 Hz, provocando en el PCC una distorsión de 6.16%. Además en la zona Norte las gráficas de resonancia para una potencia de corto circuito de 200 MVAcc, alcanzan un valor muy cercano a las frecuencia en las cuales se produce el efecto de resonancia (ver Anexo E). Los reportes de los resultados emitidos por el programa empleado para las simulaciones podrán ser consultados en el CD de anexos. Tabla 77. Resumen general de los resultados obtenidos en las simulaciones

para las zonas restantes .*


CARGA (kVA) 85 90

VALORES MEDIDOS**

ZONA Potencia de corto circuito (MVA)

THD V(%)

THD I(%)

THD V(%)

THD I (%)

THD V (%)

THD I(%)

50 0.015 2.4102 0.031 4.398 100 0.008 2.332 0.016 4.405 150 0.005 2.334 0.010 4.408

CENTRO

200 0.004 2.334 0.008 4.409

3.42 8.69


CARGA (kVA) 296.4 334

VALORES MEDIDOS**


THD V(%)

THD I(%)

THD V(%)

THD I (%)

THD V (%)

THD I(%)

CENTRO- 50 0.040 2.197 0.077 3.714 2.71 10.05




145

100 0.020 2.209 0.039 3.733 150 0.014 2.212 0.026 3.740

OCCIDENTE

200 0.010 2.214 0.019 3.743


CARGA (kVA) 683 985

VALORES MEDIDOS**


THD V(%)

THD I(%)

THD V(%)

THD I (%)

THD V (%)

THD I(%)

50 6.1611 52.6 11.707 69.40 100 1.5315 27.9 2.91 36.80 150 1.25 30.9 2.37 40.84

CHAPINERO***

200 1.134 35.19 2.155 46.36

4.8 10.01


CARGA (kVA) 355.8 405

VALORES MEDIDOS**


THD V(%)

THD I(%)

THD V(%)

THD I (%)

THD V (%)

THD I(%)

50 0.239 4.929 0.452 8.198 100 0.122 4.85 0.232 8.068 150 0.085 4.931 0.161 8.202

NOROCCIDENTE

200 0.065 5.005 0.124 8.325

5.10 11.54


CARGA (kVA) 792 844

VALORES MEDIDOS**


THD V(%)

THD I(%)

THD V(%)

THD I (%)

THD V (%)

THD I(%)

50 0,329 3,361 0,622 5,946 100 0,210 3,674 0,397 6,505 150 0,159 3,912 0,300 6,928

NORTE

200 0,126 4,036 0,239 7,151

1.73 9.4


CARGA (kVA) 419,3 479

VALORES MEDIDOS**


THD V(%)

THD I(%)

THD V(%)

THD I (%)

THD V (%)

THD I(%)

50 0,612 6 1,160 9,954 100 0,20 4,987 0,38 8,274 150 0,170 5,343 0,323 8,870

OCCIDENTE

200 0,195 6,493 0,370 10,788

3.61 13.87




146


CARGA (kVA) 196 218

VALORES MEDIDOS**


THD V(%)

THD I(%)

THD V(%)

THD I (%)

THD V (%)

THD I(%)

50 0.167 9.515 0.321 16.396 100 0.084 9.553 0.161 16.462 150 0.056 9.566 0.108 16.484

SUR

200 0.042 9.572 0.081 16.496

2.64 10.5

* Los valores simulados cuantifican solo el aporte del establecimiento comercial. Los

valores medidos cuantifican los aportes simultáneos del establecimiento comercial y del sistema de distribución.

** Estos valores corresponden a una configuración real y se toman para todos los casos de MVAcc.

*** Esta zona fue un caso muy particular en donde se presentó una condición de resonancia.

Se observa en la tabla 77 que los valores medidos de distorsión de tensión y corriente sobrepasan los valores nominales calculados, lo que significa que el sistema de distribución contribuye con la distorsión en la corriente de la carga comercial al presentarle a los usuarios una onda de tensión distorsionada, exceptuando la zona Chapinero en la cual, los valores calculados de distorsión sobrepasan los valores medidos. Al observar éste comportamiento se realizó una simulación reduciendo el valor de la carga de la fuente armónica de 300 kVA a 30 kVA, presentándose una disminución del 10% en la distorsión de tensión y un 17.9% en la de corriente (ver Anexo E, Caso II ). Por lo tanto, es recomendable para establecimientos con características de carga y configuración eléctrica similar a la presentada en ésta zona, realizar un estudio más detallado en busca del mejor método para la mitigación de los altos niveles de distorsión de tensión y corriente que se pueden presentar. La distorsión del sistema de potencia debida, en gran proporción al aporte de los sistemas alimentados por él, no se modeló en el programa porque se pretendía observar las inyecciones de corriente hacia el sistema de distribución por parte de los establecimientos comerciales ya que lo contemplado en la norma IEEE 519 es limitar la distorsión armónica que se inyecta al sistema por parte de los usuarios. Ante el aumento de las potencias de cortocircuito para una misma carga, los niveles de distorsión de tensión tienden a disminuir y los niveles de distorsión de corriente a aumentar en el PCC.




147

Para una misma potencia de cortocircuito y ante el aumento de la carga de las fuentes armónicas, los porcentajes de distorsión de tensión y de corriente aumentan en el PCC. Bajo las condiciones descritas anteriormente; es decir, con frecuencias de resonancia lejos de las frecuencias de orden impar (5, 7,11 y 13) se obtuvieron porcentajes de distorsión de tensión en el PCC bajos, variando desde 0.004% hasta 0.612% para establecimientos individuales en las diferentes zonas.




147

CONCLUSIONES

Se observó que la presencia de armónicos de corriente y tensión ocasionan una problemática en general, poco severa en los establecimientos comerciales de la ciudad de Bogotá D.C. lo cual se determinó mediante una encuesta realizada en los almacenes a los cuales se les realizó medición de porcentajes de distorsión en corriente y tensión.

Cabe destacar que la distorsión armónica demandada en las siete zonas presenta un comportamiento similar, sin embargo es notorio que la zona Chapinero tiene mayor tendencia a generar distorsión armónica, de acuerdo a las mediciones capturadas, seguida de las zonas Norte y Centro.

Dentro de las simulaciones realizadas se encontró un solo caso de resonancia correspondiente a la zona Chapinero para los dos escenarios de carga simulados, lo cual conllevó a realizar un caso de carga menor obteniendo resultados de reducción de la distorsión armónica en el PCC para tensión, en un 10%.

Ante aumentos de la carga en la fuente armónica se obtuvieron porcentajes de distorsión mayores en el PCC; sin embargo, ante el aumento de cargas lineales en el establecimiento los porcentajes de distorsión disminuyen, lo cual se observa en los reportes del analizador de redes.

De los 93 establecimientos seleccionados para la muestra representativa para medición, el 23.65% sobrepasaron el límite establecido en corriente por la norma IEEE 519 y el 5.37% sobrepasaron el límite establecido en tensión.

De los 93 establecimientos seleccionados para la muestra representativa los casos de sobrepaso en corriente y tensión se presentaron en un 11.8% para los establecimientos clasificados como grandes, 9.5% para los clasificados como medianos y 7.5% para los clasificados como pequeños, en la ciudad de Bogotá D.C..

En cuanto a distorsión armónica de tensión se destacan las zonas Noroccidente, Chapinero y Norte con un valor inferior al 4.18%.




148

Los armónicos característicos para corriente y tensión presentados en los establecimientos comerciales medidos de la ciudad de Bogotá D.C. fueron el 3, 5, 7 y 11.

La magnitud de los armónicos característicos para tensión , presentados en los establecimientos comerciales clasificados por su carga como “Grandes”, fueron 5.1%, 1.6% y 0.2% para el 5, 7 y 11, respectivamente y en corriente 10.8%, 7.7%, 4.6% y 2.4% para el 3, 5, 7 y 11, respectivamente.

La magnitud de los armónicos característicos para tensión , presentados en los establecimientos comerciales clasificados por su carga como “Medianos”, fueron 2%, 7.8% y 1.5% para el 3, 5 y 7, respectivamente y en corriente 12.4%, 8.1% y 7.9% para el 3, 5 y 7, respectivamente.

La magnitud de los armónicos característicos para tensión , presentados en los establecimientos comerciales clasificados por su carga como “Pequeños”, fueron 5.4%, 7% y 2.4% para el 3, 5 y 7, respectivamente y en corriente 12.8%, 7% y 10.7% para el 3, 5 y 7 respectivamente.

Los valores medidos de distorsión armónica en corriente y tensión son mayores que los obtenidos en los diferentes escenarios que se simularon, debido a que éstos últimos no consideran el aporte del sistema de distribución.

Ante el aumento de las potencias de cortocircuito para una misma carga, los niveles de distorsión de tensión tienden a disminuir y los niveles de distorsión de corriente a aumentar en el PCC.

Para una misma potencia de cortocircuito y ante el aumento de la carga de las fuentes armónicas, los porcentajes de distorsión de tensión y de corriente aumentan en el PCC.




149

Los problemas frecuentes presentados en los establecimientos, de acuerdo a la encuesta realizada, son el parpadeo o apagón en luminarias, vibración de motores y falso disparo de interruptores. No obstante, se debe tener en cuenta, que los armónicos no son la única causa de éste tipo de daños, existiendo otros como son las sobretensiones o subtensiones transitorias provenientes de la fuente de alimentación de energía y la vida útil de las luminarias.

Dentro de las mediciones efectuadas, la zona Occidente presentó menor distorsión armónica de corriente y tensión con valores máximos de 8.1% y 2.6% respectivamente.

Al comparar los rangos de variación de porcentajes de distorsión de tensión y corriente para todas las zonas, se pudo observar que las distorsiones de tensión tienen una dispersión menor alrededor del promedio, comparado con lo presentado en la distorsión de corriente, indicando con esto que el sistema es fuerte, a pesar de los casos mencionados anteriormente los cuales son muy puntuales.

Se observa que los valores promedios de tensión no sobrepasan los límites de regulación recomendados por la norma de CODENSA S.A. ESP, igualmente las variaciones de frecuencia y factor de potencia no son significativas y cumplen con la regulación y normas para Colombia.

En todos los establecimientos clasificados por tamaño, como grandes y medianos, se observa el uso masivo de medidores electrónicos los cuales no se ven alterados bajo ambientes con polución armónica.

En el sector comercial se observa, en general el uso frecuente de luminarias de alta descarga, como lo son las de Metal Halide, fluorescentes, y electrónicas ahorradoras de energía, además de poseer sistemas de respaldo de energía mediante el uso de UPS´s y reguladores de voltaje.

En algunos establecimientos de tamaño pequeño no se presentaron porcentajes de distorsión por encima de los límites establecidos por la norma IEEE 519, debido a su baja cargabilidad y configuración eléctrica.




150

La ciudad de Bogotá D.C. se caracteriza por la diversidad y tamaños de

carga de tipo industrial, residencial y comercial, siendo ésta última menos predominante para las zonas Centro – Occidente y Sur, las cuales se caracterizan por su actividad industrial y residencial, respectivamente.

El sector comercial de la ciudad de Bogotá D.C., presenta poca variación de carga, lo cual se concluye del comportamiento observado entre el THD y TDD para cada zona.




150

RECOMENDACIONES

Debido a la particularidad en el comportamiento armónico de la zona Chapinero es recomendable un estudio más detallado para establecer las causas y soluciones que mejoren el estado actual de la calidad de potencia.

Se debe promover el interés por parte de los usuarios sobre la influencia de los armónicos en la calidad de la potencia y los equipos conectados a los sistemas de distribución.

El desarrollo de éste proyecto proporciona información básica que permite el adelanto de nuevas investigaciones en el sector comercial, por lo tanto se recomienda considerarlo para plantear posibles soluciones a las zonas cuyos valores de distorsión armónica en corriente y tensión son críticos.

Durante el proceso de mediciones se encontraron almacenes comerciales en óptimas condiciones eléctricas y cumpliendo las respectivas normas de seguridad, pero se ve la necesidad de realizar inspecciones periódicas por parte de la entidad competente para dar cumplimiento de éstas ya que en algunos casos se observó un total desconocimiento.

Se recomienda a los establecimientos comerciales adquirir para sus

instalaciones eléctricas, equipos de monitoreo de armónicos y otras características eléctricas (Analizador de Redes), para así llevar un control estadístico y prever problemas relacionados con la calidad de potencia eléctrica.

Ya que los armónicos ocasionan pérdidas por calentamiento y disminución

de la vida útil de los transformadores, es importante tener en cuenta en su construcción el factor k, el cual considera éstas condiciones.

Adicionalmente, es de gran importancia dar capacitación al personal de

mantenimiento sobre las normas mínimas de seguridad que se deben tener en cuenta para la manipulación de los equipos eléctricos en las subestaciones.




BIBLIOGRAFIA CORREA, Luis H., Diagnóstico sobre el deterioro de la calidad de la potencia eléctrica en la industria de Bogotá debido a problemas de armónicos. Proyecto de investigación, Universidad de La Salle. – 2002. DEWAN, S. B., Harmonic Analysis of AC to AC frecuency converter. IEEE. 29-33 DELGADILLO LÓPEZ, Gonzalo. ¿El neutro mayor que las fases?, Mundo eléctrico Colombiano No 26 p. 28 año 1997. ENRIQUEZ HARPER, Gilberto. El ABC de la calidad de la Energía Eléctrica. 1999. p.78-83 ed. Limusa. FRANK, H. Power Factor Correction with Thyristor – Controlled Capacitors. ASEA. Vol. 44 p. 180 GALVIS ESCOBAR , Carlos Roberto. Metodología de costos asociados al problema de calidad de la potencia. Departamento de Eléctrica y Electrónica. Universidad de los Andes p.33. Junio de 2002 GARCÍA, Antonio A., Los filtros como solución a la polución armónica. Mundo Eléctrico Colombiano No 31 p.135 – 137 año 1998. Harmonics characteristic parameters methods of study, estimates of existing values in the network. CIGRE. 1999 MARTINEZ BENCARDINO, Ciro, Estadística y muestreo, décimo primera edición, editorial ECOE Ediciones Bogotá 2002. MARTINEZ BENCARDINO, Ciro, Estadística básica aplicada, segunda edición, ECOE Ediciones Bogotá .




Norma Técnica Colombiana 2050. Artículo 220 – 3 b) Norma de Acometidas Eléctricas y medidores de CODENSA. Parágrafo 7.1.5. Límites de Carga Norma de Acometidas Eléctricas y medidores de CODENSA. Parágrafo 7.1.4.Tensiones de suministro PLATA, José Gabriel. Los contadores de inducción en sistemas eléctricos con armónicos, Mundo Eléctrico Colombiano No 42, p.101-104, año 2001. REVISTA MUNDO ELÉCTRICO COLOMBIANO, Armónicos. Vol 14 Nº 40, pag 165, año 2000. REVISTA MUNDO ELÉCTRICO COLOMBIANO, Armónicos. Vol 12 Nº 31, pag 133, año 1998.




ANEXOS




Anexo A

SELECCIÓN Y RESUMEN GENERAL DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA EN CADA UNA DE LAS ZONAS

1 SELECCIÓN DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA

En éste anexo se explican los pasos a seguir para obtener la muestra representativa en la zona Occidente. El procedimiento señalado es aplicado a las demás zonas de estudio. 1.1 LISTA POBLACIÓN DEFINITIVA Corresponde al listado de los establecimientos obtenidos posteriormente, al reconocimiento realizado en la zona.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA CENTRO-OCCIDENTE


Centros Comerciales 7 Almacenes de Cadena 15 Almacenes Deportivos 0

Amásense de Confecciones 0 Almacenes de Telefonía Celular 1

Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 1 Almacenes de Calzado 4

Casinos 0 Discotiendas 2 Droguerías 5

Almacenes de Electrónica 0 Ferreterías 5 Gimnasios 1

Ópticas 0 Parques de Recreación 1 Almacenes de Alimentos 0 Almacenes de Lámparas 0

Librerías 1 Materiales Eléctricos 4

Materiales de Construcción 2 Mensajeria 11

Muebles Metálicos 4 Muebles Plásticos 1

Muebles de Madera 4 Muebles para Oficina 2

TOTAL 71




1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ESTABLECIMIENTOS

Los establecimientos listados anteriormente se clasificaron de acuerdo a su tamaño, según el área y carga por metro cuadrado, en cuatro grupos o estratos:

• Grandes • Medianos • Pequeños • Poco influyentes

Los almacenes clasificados como poco influyentes constituyen un grupo de cincuenta y dos (52) de los setenta y uno (71) listados, los cuales no se tuvieron en cuenta para la selección de la muestra, ya que los valores de carga y área en éstos presentan valores muy por debajo de los considerados para los establecimientos clasificados como pequeños, por lo tanto cualquier conclusión dada para éstos últimos aplicaría también a los poco influyentes. 1.3 TAMAÑO DE LA POBLACIÓN O UNIVERSO Es el marco muestral o marco de referencia, que contiene todas las unidades perfectamente identificadas y actualizadas, de la cual se selecciona la muestra. Por lo tanto el tamaño de la población para la zona Occidente es igual a: N = 71 - 52 N = 19 1.4 TAMAÑO DE LOS ESTRATOS O GRUPOS El tamaño del estrato corresponde al número de establecimientos con características similares de área y carga por metro cuadrado, los cuales hacen parte de la población. Por lo tanto, el tamaño del ESTRATO I, es decir, el número de establecimientos clasificados como GRANDES es N1 = 4. Para el ESTRATO II o establecimientos MEDIANOS es N2 = 7 y el ESTRATO III o establecimientos PEQUEÑOS es N3 = 8.




1.5 PROPORCIÓN DE UNIDADES EN CADA UNO DE LOS ESTRATOS

POBLACIONALES (Wn) Estrato I

%2121.01941

1 ====NN

W

Estrato II

%3737.01972

2 ====NN

W

Estrato III

%4242.01983

3 ====NN

W

1.6 POTENCIAS PROMEDIO Estrato I

7.9194

8.3678)(

1

11 === ∑

NwP

X

Estrato II

6.717

2.501)(

2

22 === ∑

NwP

X

Estrato III




2.208

6.161)(

3

33 === ∑

NwP

X

Siendo

)(wPn∑ La sumatoria de la potencia activa de los establecimientos pertenecientes al estrato n, calculado a partir de los datos de área y carga por metro cuadrado, teniendo en cuenta las normas NTC 2050. Artículo 220 – 3 b) y Norma de Acometidas Eléctricas y medidores de CODENSA, subtema Límites de carga. 1.7 HALLANDO LA MEDIA TOTAL

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 1.2282.2042.06.7137.07.91921.0

332211

=×+×+×==×+×+×=

st

st

XXWXWXWX

1.8 ERROR HA CONSIDERAR PARA LA ZONA Para esta zona se consideró un error del 5% por ser una zona con establecimientos dispersos, además de ser zona industrial de la ciudad y geográficamente pequeña. Éste valor fue establecido por los investigadores. 1.9 ERROR DE MUESTREO

405.111.22805.0

05.0

=×=×=

EE

XE st

1.10 CÁLCULO DE LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR Se halla la desviación estándar para cada uno de los estratos a partir de los valores de potencia activa de cada establecimiento, obteniendo respectivamente para cada estrato:

10.10781 =d




66.152 =d

98.73 =d

1.11 SUMATORIA DEL NÚMERO DE ESTABLECIMIENTOS DE CADA

ESTRATO POR SU RESPECTIVA DESVIACIÓN ESTÁNDAR. Aplicando la siguiente relación:

87.4485

98.7866.15710.10784

3131

332211

∑∑∑

=×

×+×+×=×

×+×+×=×

−− dN

dN

dNdNdNdN

ii

ii

1.12 LÍMITE PARA EL ERROR DE MUESTREO POBLACIONAL Aplicando la siguiente relación:

( ) 6.324405.11

4

22

===ED

1.13 NÚMERO DE ESTABLECIMIENTOS TOTALES APTOS PARA LA

MUESTRA SEGÚN EL LÍMITE PARA EL ERROR DE MUESTREO POBLACIONAL.

Establecido mediante la siguiente relación:

6.117686.32)19(

2

22

=×

×=×

DNDN




1.14CÁLCULO DE LA VARIANZA (S2) Se halla la varianza para cada uno de los estratos a partir de los valores de potencia activa de los establecimientos, para la zona en cuestión se obtuvieron los siguientes resultados.

3.1162302)1(2 =S

2.245)2(

2 =S

7.63)3(2 =S

1.15 SUMATORIA DEL NÚMERO DE ESTABLECIMIENTOS DE CADA ESTRATO POR SU RESPECTIVA VARIANZA

2.4651435

7.6382.24573.116230242

3131

2

233

222

211

2

=×

×+×+×=×

×+×+×=×

∑∑∑

−− SN

SN

SNSNSNSN

ii

ii

1.16 HALLANDO EL TAMAÑO DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA

PARA LA ZONA MEDIANTE LA ASIGNACIÓN DE NEYMAN

( )

32.42.46514356.11768

)87.4485( 2

23131

2

23131

=+

=

×+×

×=

−−

−−

∑∑

n

n

SNDNdN

n




1.17 DETERMINANDO EL TAMAÑO DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA PARA CADA ESTRATO.

Estrato I

191.021.032.4

1

1

11

≈=×=

×=

nn

Wnn

Estrato II

26.137.032.4

2

2

22

≈=×=

×=

nn

Wnn

Estrato III

28.142.032.4

2

3

33

≈=×=

×=

nn

Wnn

2. RESUMEN GENERAL DE LOS RESULTADOS DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA PARA LAS ZONAS 2.1 ZONA CENTRO

n (Zona) 18.17

Asignación de la muestra

n1 (Grande) 2 n2 (Mediano) 4 N3 (Pequeño) 12




2.2 ZONA CENTRO OCCIDENTE

n (Zona) 4.32


n1 (Grande) 1 n2 (Mediano) 2 n3 (Pequeño) 2

2.3 ZONA CHAPINERO

n (Zona) 16.59



2.4 ZONA NOROCCIDENTE

n (Zona) 15.73



2.5 ZONA NORTE

n (Zona) 16.65






2.6 ZONA OCCIDENTE

n (Zona) 15.42



2.7 ZONA SUR

n (Zona) 7.38






Anexo B

LISTAS RESUMIDAS DE LOS ESTABLECIMIENTOS POR ZONAS, ANTES Y DESPUÉS DEL RECONOCIMIENTO VISUAL

Inicialmente se tomó una cantidad de establecimientos en bruto y se prosiguió a realizar una inspección visual para identificar los establecimientos y clasificarlos por tamaños dentro de la muestra. Además se eliminaron aquellos que ya no existían o no cumplían con las características para clasificarlos. Las siguientes tablas resumen la población tomada para el análisis de este estudio por zonas: I. Zona Centro En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente, los cuales constituyen la población preliminar de esta zona. Ver tabla 1. Tabla 1. Población preliminar zona Centro.


Actividad Número de

Establecimientos Centros Comerciales 24 Almacenes de Cadena 23 Almacenes de Artículos Deportivos 2 Almacenes de Confecciones 11 Almacenes de Telefonía Celular 0 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 3 Almacenes de Calzado 4 Casinos 1 Discotiendas 7 Droguerías 20 Almacenes de Electrónica 10 Ferreterías 43




Gimnasios 1 Ópticas 8


Establecimientos Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 16 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 27 Materiales Eléctricos 26 Materiales de Construcción 14 Mensajería 18 Almacén de Muebles Metálicos 5 Almacén de Muebles Plásticos 3 Almacén de Muebles de Madera 3 Almacén de Muebles para Oficina 3

TOTAL 272

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo una población definitiva. Ver tabla 2. Tabla 2. Población definitiva Zona Centro.



Establecimientos Centros Comerciales 25 Almacenes de Cadena 32 Almacenes de Artículos Deportivos 2 Almacenes de Confecciones 10 Almacenes de Telefonía Celular 0 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 5 Almacenes de Calzado 6 Casinos 3 Discotiendas 5 Droguerías 19 Almacenes de Electrónica 10 Ferreterías 33




Gimnasios 0 Ópticas 7 Parques de Recreación 0


Establecimientos Almacenes de Alimentos 14 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 24 Materiales Eléctricos 25 Materiales de Construcción 11 Mensajería 14 Almacén de Muebles Metálicos 3 Almacén de Muebles Plásticos 3 Almacén de Muebles de Madera 3 Almacén de Muebles para Oficina 3

TOTAL 257

II. Zona Centro – Occidente

En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente, los cuales constituyen la población preliminar de esta zona.

Tabla 3. Población preliminar Zona Centro - Occidente.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA CENTRO-OCCIDENTE


Establecimientos Centros Comerciales 6 Almacenes de Cadena 15 Almacenes de Artículos Deportivos 0 Almacenes de Confecciones 0 Almacenes de Telefonía Celular 1 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 1 Almacenes de Calzado 4




Casinos 0 Discotiendas 2 Droguerías 7 Almacenes de Electrónica 0


Establecimientos Ferreterías 5 Gimnasios 1 Ópticas 0 Parques de Recreación 1 Almacenes de Alimentos 1 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 1 Materiales Eléctricos 5 Materiales de Construcción 3 Mensajería 12 Almacén de Muebles Metálicos 5 Almacén de Muebles Plásticos 1 Almacén de Muebles de Madera 5 Almacén de Muebles para Oficina 2

TOTAL 78

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo la población definitiva. Ver tabla 4. Tabla 4. Población definitiva Zona Centro – Occidente.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA CENTRO-OCCIDENTE. Establecimientos tomados para la

muestra, después del reconocimiento.


Establecimientos Centros Comerciales 7 Almacenes de Cadena 15 Almacenes de Artículos Deportivos 0 Almacenes de Confecciones 0 Almacenes de Telefonía Celular 1




Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 1 Almacenes de Calzado 4 Casinos 0 Discotiendas 2 Droguerías 5 Almacenes de Electrónica 0


Establecimientos Ferreterías 5 Gimnasios 1 Ópticas 0 Parques de Recreación 1 Almacenes de Alimentos 0 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 1 Materiales Eléctricos 4 Materiales de Construcción 2 Mensajería 11 Almacén de Muebles Metálicos 4 Almacén de Muebles Plásticos 1 Almacén de Muebles de Madera 4 Almacén de Muebles para Oficina 2

TOTAL 71

III. Zona Chapinero

En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente, los cuales constituyen la población preliminar de esta zona. Ver tabla 5. Tabla 5. Población preliminar Zona Chapinero.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA CHAPINERO


Establecimientos Centros Comerciales 7 Almacenes de Cadena 23




Almacenes de Artículos Deportivos 3 Almacenes de Confecciones 7 Almacenes de Telefonía Celular 2 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 5 Almacenes de Calzado 12 Casinos 1


Establecimientos Discotiendas 5 Droguerías 16 Almacenes de Electrónica 3 Ferreterías 4 Gimnasios 0 Ópticas 11 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 15 Almacenes de Lámparas 3 Librerías 18 Materiales Eléctricos 9 Materiales de Construcción 2 Mensajería 24 Almacén de Muebles Metálicos 7 Almacén de Muebles Plásticos 4 Almacén de Muebles de Madera 5 Almacén de Muebles para Oficina 5

TOTAL 191

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo una población definitiva. Ver tabla 6. Tabla 6. Población definitiva Zona Chapinero.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA CHAPINERO





Establecimientos Centros Comerciales 10 Almacenes de Cadena 32 Almacenes de Artículos Deportivos 3 Almacenes de Confecciones 16 Almacenes de Telefonía Celular 1 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 10


Establecimientos Almacenes de Calzado 15 Casinos 2 Discotiendas 5 Droguerías 17 Almacenes de Electrónica 3 Ferreterías 4 Gimnasios 1 Ópticas 9 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 15 Almacenes de Lámparas 4 Librerías 15 Materiales Eléctricos 8 Materiales de Construcción 3 Mensajería 23 Almacén de Muebles Metálicos 3 Almacén de Muebles Plásticos 4 Almacén de Muebles de Madera 4 Almacén de Muebles para Oficina 3

TOTAL 210

IV. Zona Noroccidente En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente los cuales constituyen la población preliminar de esta zona. Ver tabla 7.

Tabla 7. Población preliminar Zona Noroccidente.




RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA NOROCCIDENTE


Establecimientos Centros Comerciales 20 Almacenes de Cadena 42 Almacenes de Artículos Deportivos 1


Establecimientos Almacenes de Confecciones 1 Almacenes de Telefonía Celular 1 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 10 Almacenes de Calzado 2 Casinos 1 Discotiendas 5 Droguerías 23 Almacenes de Electrónica 0 Ferreterías 4 Gimnasios 2 Ópticas 3 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 16 Almacenes de Lámparas 2 Librerías 6 Materiales Eléctricos 4 Materiales de Construcción 14 Mensajería 13 Almacén de Muebles Metálicos 0 Almacén de Muebles Plásticos 0 Almacén de Muebles de Madera 10 Almacén de Muebles para Oficina 2

TOTAL 182

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo una población definitiva. Ver tabla 8. Tabla 8. Población definitiva Zona Noroccidente




RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA NOROCCIDENTE


Establecimientos Centros Comerciales 18 Almacenes de Cadena 45 Almacenes de Artículos Deportivos 1


Establecimientos Almacenes de Confecciones 1 Almacenes de Telefonía Celular 1 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 12 Almacenes de Calzado 2 Casinos 1 Discotiendas 5 Droguerías 21 Almacenes de Electrónica 0 Ferreterías 4 Gimnasios 2 Ópticas 3 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 16 Almacenes de Lámparas 1 Librerías 5 Materiales Eléctricos 3 Materiales de Construcción 13 Mensajería 12 Almacén de Muebles Metálicos 0 Almacén de Muebles Plásticos 0 Almacén de Muebles de Madera 6 Almacén de Muebles para Oficina 2

TOTAL 174

V. Zona Norte




En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente los cuales constituyen la población preliminar de esta zona. Ver tabla 9. Tabla 9. Población preliminar zona Norte

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA NORTE


Establecimientos Centros Comerciales 25 Almacenes de Cadena 36 Almacenes de Artículos Deportivos 2 Almacenes de Confecciones 10 Almacenes de Telefonía Celular 7 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 7 Almacenes de Calzado 13 Casinos 3 Discotiendas 6 Almacenes de Electrónica 0 Droguerías 24 Ferreterías 2 Gimnasios 14 Ópticas 20 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 39 Almacenes de Lámparas 4 Librerías 25 Materiales Eléctricos 4 Materiales de Construcción 18




Mensajería 27 Almacén de Muebles de Madera 14 Almacén de Muebles Metálicos 0 Almacén de Muebles Plásticos 0 Almacén de Muebles para Oficina 9

TOTAL 309

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo una población definitiva. Tabla 10. Población definitiva Zona Norte.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA NORTE.


Establecimientos Centros Comerciales 26 Almacenes de Cadena 36 Almacenes de Artículos Deportivos 2 Almacenes de Confecciones 11 Almacenes de Telefonía Celular 6 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 8 Almacenes de Calzado 10 Casinos 2 Discotiendas 5 Almacenes de Electrónica 0 Droguerías 23 Ferreterías 2 Gimnasios 12 Ópticas 19 Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 37 Almacenes de Lámparas 3 Librerías 21 Materiales Eléctricos 2 Materiales de Construcción 13




Mensajería 22 Almacén de Muebles de Madera 13 Almacén de Muebles Metálicos 0 Almacén de Muebles Plásticos 0 Almacén de Muebles para Oficina 9

TOTAL 282

VI. Zona Occidente En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente los cuales constituyen la población preliminar de esta zona. Ver tabla 11.

Tabla 11. Población preliminar zona Occidente.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA OCCIDENTE


Establecimientos Centros Comerciales 8 Almacenes de Cadena 39 Almacenes de Artículos Deportivos 1 Almacenes de Confecciones 3 Almacenes de Telefonía Celular 0 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 7 Almacenes de Calzado 1 Casinos 0 Discotiendas 5 Droguerías 15 Almacenes de Electrónica 0 Ferreterías 6 Gimnasios 1 Ópticas 1 Parques de Recreación 2 Almacenes de Alimentos 9 Almacenes de Lámparas 2 Librerías 8




Materiales Eléctricos 4 Materiales de Construcción 10 Mensajeria 42 Almacén de Muebles Metálicos 1 Almacén de Muebles Plásticos 2 Almacén de Muebles de Madera 5 Almacén de Muebles para Oficina 4

TOTAL 176

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo una población definitiva. Ver tabla 12. Tabla 12. Población definitiva Zona Occidente.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA OCCIDENTE


Establecimientos Centros Comerciales 9 Almacenes de Cadena 37 Almacenes de Artículos Deportivos 1 Almacenes de Confecciones 3 Almacenes de Telefonía Celular 0 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 9 Almacenes de Calzado 1 Casinos 0 Discotiendas 5 Droguerías 11 Almacenes de Electrónica 0 Ferreterías 5 Gimnasios 1 Ópticas 0 Parques de Recreación 2 Almacenes de Alimentos 6




Almacenes de Lámparas 1 Librerías 7 Materiales Eléctricos 2 Materiales de Construcción 9 Mensajería 32 Almacén de Muebles Metálicos 1 Almacén de Muebles Plásticos 0 Almacén de Muebles de Madera 5 Almacén de Muebles para Oficina 2

TOTAL 149

VII. Zona Sur En la siguiente tabla se describe el número de establecimientos por actividad comercial que se tuvieron en cuenta inicialmente los cuales constituyen la población preliminar de esta zona. Ver tabla 13.

Tabla 13. Población preliminar zona Sur.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA SUR


Establecimientos Centros Comerciales 2 Almacenes de Cadena 23 Almacenes de Artículos Deportivos 0 Almacenes de Confecciones 1 Almacenes de Telefonía Celular 1 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 3 Almacenes de Calzado 1 Casinos 0 Discotiendas 1 Droguerías 11 Almacenes de Electrónica 0 Ferreterías 4 Gimnasios 0 Ópticas 0 Parques de Recreación 0




Almacenes de Alimentos 0 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 2 Materiales Eléctricos 1 Materiales de Construcción 10 Mensajería 9 Almacén de Muebles Metálicos 0 Almacén de Muebles Plásticos 0 Almacén de Muebles de Madera 2 Almacén de Muebles para Oficina 1

TOTAL 72

Después de tener el listado anterior y realizar el reconocimiento visual de la zona en cada uno de los establecimientos, se obtuvo una población definitiva. Ver tabla 14. Tabla 14. Población definitiva Zona Sur.

RESUMEN DE LOS ESTABLECIMIENTOS EN LA ZONA SUR


Establecimientos Centros Comerciales 2 Almacenes de Cadena 24 Almacenes de Artículos Deportivos 0 Almacenes de Confecciones 1 Almacenes de Telefonía Celular 1 Almacenes de Video y Revelados Fotográficos 5 Almacenes de Calzado 1 Casinos 0 Discotiendas 1 Droguerías 11 Almacenes de Electrónica 0 Ferreterías 4 Gimnasios 0 Ópticas 0




Parques de Recreación 0 Almacenes de Alimentos 0 Almacenes de Lámparas 0 Librerías 2 Materiales Eléctricos 1 Materiales de Construcción 10 Mensajería 9 Almacén de Muebles Metálicos 0 Almacén de Muebles Plásticos 0 Almacén de Muebles de Madera 2 Almacén de Muebles para Oficina 0

TOTAL 74




154

Anexo C

MÉTODO UTILIZADO PARA ANALIZAR LOS ESTABLECIMIENTOS A LOS CUALES SE LES TOMARÓN MEDICIONES

En este anexo se describe el procedimiento realizado para analizar cada uno de los casos en donde se capturó información con en equipo Power Logic, y así determinar los establecimientos, que de acuerdo a la Norma IEEE – 519, sobrepasaron el límite de distorsión en tensión y/o corriente. Se procederá a explicar un solo caso del estudio como ejemplo, ya que este mismo análisis se realizó a cada uno de los establecimientos. La información y resultados de los casos que no aparecen en esta ilustración, se podrá consultar en el CD que se adjunta con el proyecto.

1. Proceso para ingresar a los archivos analizados

Ingrese el CD en la unidad reproductora y haga doble click en el link <Ver Anexo C>. Dentro de éste encontrará una forma práctica de consultar cada uno de los archivos analizados en los establecimientos para cada una de las zonas estudiadas en este proyecto. Por ejemplo, puede ingresar al hipervínculo <Establecimientos Grandes> en la zona Noroccidente.




155

Allí encontrar los hipervínculos que enlazan los archivos con el análisis de los establecimientos a los cuales desea observar la información o si desea consultar otra zona puede hacer doble click en <Volver a la página principal>. Por ejemplo, haciendo doble click en el hipervínculo <Circuito 1> del “Almacén Venta de Materiales para Construcción 9 noroccidente”.




156

Allí encontrará la información correspondiente, distribuida en varias hojas las cuales puede consultar .

2. Análisis de los establecimientos de la muestra

Como se mencionó anteriormente cada archivo contiene ocho hojas con diferente información organizada de la siguiente forma: La imagen anterior muestra la información capturada por el equipo Power Logic, la cual se encuentra marcada con el nombre del establecimiento en cuestión. En ésta se encuentra un listado de los parámetros de la red como corrientes, tensiones, potencias, temperatura de los conductores, thd´s entre otros, con su respectiva hora y fecha en la cual fue capturada la información. La siguiente imagen muestra la hoja identificada con “Resumen de Datos”. Allí se presenta la información, de forma estadística, de la distorsión armónica del circuito o establecimiento, así como las corrientes de fase y tensiones entre fases. En este análisis se aprecia mejor el valor promedio, máximo, mínimo, la desviación estándar la cual nos indica la medida de la dispersión de los valores respecto a la media (valor promedio), la moda que devuelve el valor que se repite con más frecuencia en una matriz o rango de datos y la mediana que da el número que se encuentra en medio de un conjunto de datos. Esta observación de datos permite tener una idea del comportamiento de la carga del establecimiento en un periodo de tiempo.




157

La siguiente imagen muestra la hoja donde se encuentra los valores de coeficiente de asimetría y de correlación de la muestra tomada. El primero caracteriza el grado de desigualdad de una distribución con respecto a su media o valor promedio. La asimetría positiva indica una distribución particular que se extiende hacia valores más positivos. La asimetría negativa indica una distribución particular que se extiende hacia valores más negativos. El segundo devuelve el grado de similitud entre los rangos de celdas que se definen. El uso de estas herramientas permitió determinar la relación que existía entre cada una de las fases para los parámetros más importantes en el estudio como tensiones, corrientes y sus respectivas distorsiones armónicas tomadas en la muestra. Los valores del coeficiente de correlación se pueden observar hacia el final de la información señalada en la hoja “Coef. de Correlación”.




158

Las gráficas desempeñan un papel importante a la hora de comprender la información, por lo tanto, en cada uno de los archivos de análisis de datos, se encuentra una hoja identificada con el nombre de “Gráficas”, en la cual se muestra el comportamiento a través del tiempo de los datos adquiridos en la muestra, como se indica en la siguiente imagen. Allí se observa la conducta que presentaron los parámetros de corrientes, tensiones, THD de tensión, THD de corriente en las tres fases con sus respectivas magnitudes. Además, se presenta la ilustración de la corriente y del THD de corriente en una misma gráfica para cada una de las fases y así percatarse del comportamiento que presenta la distorsión armónica frente a los cambios de carga en el sistema. Por último se encuentra las gráficas del TDD vs THD, las cuales muestran el comportamiento armónico real en cada una de las fases, además de ser el valor que la norma IEEE – 519 establece como límite de distorsión armónica para un usuario.




159

En la hoja “Diagnóstico”, se encuentra los datos del establecimiento, la fecha y hora de inicio y fin de la captura, el lugar de la instalación donde fue conectado el equipo, el número de registros que se recopilaron y un resumen estadístico de todos los parámetros que el equipo capturo en el establecimiento. Además, se determina si el establecimiento cumple o no con los límites establecidos en la norma IEEE – 519, teniendo en cuenta la Icc de la subestación más cercana a este, que también se especifica en esta hoja y por último algunas observaciones destacables sobre la información capturada en el establecimiento.




160

En las hojas con el nombre “Análisis TDD, THDIA” se encuentra el procedimiento para obtener las gráficas de TDD vs THD. En éstas se observa los datos que se capturaron con el equipo, los cuales se organizaron en grupos de 5 registros aplicando la formula indicada por la norma IEEE - 519. Este mismo análisis se realizó para las fases B y C.




Anexo D

INFORMACIÓN REQUERIDA POR EL SOFTWARE “HARMONIC” PARA EFECTUAR LAS SIMULACIONES

En este anexo se encuentra toda la información de nodos, impedancias, potencias, etc., que se recogieron de los diagramas unifilares característicos para cada una de la zonas estudiadas en este proyecto.

3.1.1 Zona Centro

3.1.1.1 Datos de entrada

1. Diagrama unifilar. Ver Anexo E en CD adjunto.

Tabla 1. Identificación de Nodos Zona Centro

Nodo Nombre Tensión (kV) 1 PCC 11.4 2 Isc 0.208 3 Tgd 0.208 4 CD1 0.208 5 CD2 0.208 6 CD3 0.208 7 CD4 0.208 8 CD5 0.208 9 CD7 0.208 10 CD8 0.208 11 CD6 0.208 12 TU 0.208 13 CD9 0.208 14 CC 0.208




Tabla 2. Información Característica del Sistema Zona Centro

Del Nodo al Nodo Identificación Características 0-1 sistema Potencia(MVAcc) X/R=30 1-2 transf 1 Potencia 300 kVA X=5.08% 2-3 cable1 R+jX= 0.000333 + j0.00045 3-4 cable 2 R+jX= 0.01066 + j0.0054 3-5 cable 3 R+jX= 0.01599 + j 0.0081 3-6 cable 4 R+jX= 0.007995 + j0.00405 3-7 cable 5 R+jX= 0.001066 + j0.0054 3-8 cable 6 R+jX= 0.01599 + j0.0081

3-11 cable 7 R+jX= 0.02132 + j0.0108 3-9 cable 8 R+jX= 0.01263 + j0.00408

3-10 cable 9 R+jX= 0.00842 + j0.00272 3-13 cable 10 R+jX= 0.0105 + j0.00625 11-12 cable 11 R+jX= 0.003731 + j0.00189 13-14 cable 12 R+jX= 0.00105 + j0.00122 0-14 motor 1 Potencia 19 kVA X=25% 0-4 carga 1 Potencia 7 kVA fp=0.9 0-5 carga 2 Potencia 10 kVA fp=0.9 0-6 carga 3 Potencia 10 kVA fp=0.9 0-7 carga 4 Potencia 9 kVA fp=0.9 0-8 carga 5 Potencia 4 kVA fp=0.9 0-9 carga 6 Potencia 6 kVA fp=0.9


Tabla 3. Fuente de Corrientes Armónicas zona Centro

Orden 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Fuente armónica de 5 kVA en el nodo 12 (%) 36.4 17 5.3 2.6 3.8 2.5 1.3 1.4 1.3 0.4 0.4




Tabla 4. Cargas del Establecimiento zona Centro

Identificación S (kVA) carga 1 7 carga 2 10 carga 3 10 carga 4 9 carga 5 4 carga 6 6 carga 7 15 motor 1 19 fuente armónica 5

Total 85

La carga del establecimiento es 85 kVA con factor de potencia de 0.9 en atraso.

3.1.2 Zona Centro – Occidente


1. Diagrama unifilar.

Ver Anexo E en CD adjunto. Tabla 5. Identificación de Nodos zona Centro - Occidente


1 PCC 11.4

2 Isc1 0.208

3 Isc2 0.208

4 Tgd1 0.208

5 Tgd2 0.208

6 TR1-1 0.208




7 TR1-2 0.208

8 T1 0.208

9 TR1-3 0.208


10 TR2-1 0.208

11 TR2-2 0.208

12 TM1 0.208

13 T2 0.208

Tabla 6. Información Característica del Sistema zona Centro – Occidente

Del Nodo al Nodo Identificación Características 0-1 sistema Potencia(MVAcc) X/R=30


1-3 transf 2 Potencia 500 kVA X=4.44% 2-4 cable 1 R+jX= 0.000445 + j0.00114

3-5 cable 2 R+jX= 0.000623 + j0.001596

4-6 cable 3 R+jX= 0.00334 + j0.00251


4-9 cable 6 R+jX= 0.0042 + j0.00488

5-10 cable 7 R+jX= 0.0084 + j0.005

5-11 cable 8 R+jX= 0.00708 + j0.00488

11-12 cable 9 R+jX= 0.00315 + j0.001875

11-13 cable 10 R+jX= 0.0021 + j0.00125



0-10 carga 3 Potencia 21.4 kVA fp=0.9 0-13 carga 4 Potencia 75 kVA fp=0.9

0-12 carga 3 Potencia 65 kVA X=25%

Tabla 7. Fuente de Corrientes Armónicas zona Centro – Occidente




Orden 3 5 7 9 11 13 15

Fuente armónica de 42 kVA en el nodo 8 (%) 15.8 1.5 1.2 0.3 0.7 0.2 0.1

Tabla 8. Cargas del Establecimiento zona Centro – Occidente

Identificación S (kVA) carga 1 44

carga 2 49

carga 3 21.4

carga 4 75

motor 1 65

fuente armónica 42

Total 296.4

La carga del establecimiento es 296.4 kVA con factor de potencia de 0.9 en atraso .

3.1.3 Zona Chapinero


Diagrama unifilar. Ver Anexo E en CD adjunto.

Tabla 9. Identificación de Nodos zona Chapinero


1 PCC 11.4

2 Isc1 0.208

3 Isc2 0.208

4 Tgd1 0.208

5 Tgd2 0.208

6 TL2-1 0.208




7 TL2-2 0.208

8 TL2-3 0.208

9 TL2-4 0.208

10 TL2-18 0.208


11 TL2-17 0.208

12 TI1 0.208

13 TL2-16 0.208

14 TL1-10 0.208

15 TL1-11 0.208

16 TI2 0.208

17 TL1-2 0.208

18 TI3 0.208

19 TL1-13 0.208

20 TLCCP 0.208

21 UPS 0.208

22 TM1 0.208

23 TM3 0.208

Tabla 10. Información Característica del Sistema zona Chapinero

Del Nodo al Nodo Identificación Características 0-1 sistema Potencia(MVAcc) X/R=30 1-2 transf 1 Potencia 800 kVA X=5.15%


2-4 cable 1 R+jX= 0.00168 + j0.001

3-5 cable 2 R+jX= 0.0021 + j0.00125

5-9 cable 3 R+jX= 0.01599 + j0.00444

5-8 cable 4 R+jX= 0.01684 + j0.01028

5-7 cable 5 R+jX= 0.01684 + j0.01028





5-11 cable 8 R+jX= 0.0105 + j0.0122

5-13 cable 9 R+jX= 0.01855 + j0.01743

11-12 cable 10 R+jX= 0.00334 + j0.00251

8-23 cable 11 R+jX= 0.00421 + j0.00257

Del Nodo al Nodo Identificación Características 7-22 cable 12 R+jX= 0.00421 + j0.00257 4-14 cable 13 R+jX= 0.0147 + j0.01708

4-15 cable 14 R+jX= 0.0147 + j0.01708

4-17 cable 15 R+jX= 0.0105 + j0.006425


15-16 cable 18 R+jX= 0.00105 + j0.00122

14-21 cable 19 R+jX= 0.0021 + j0.00244

4-20 cable 20 R+jX= 0.01855 + j0.001743




0-7 carga 2 Potencia 21 kVA fp=0.9 0-8 carga 3 Potencia 4 kVA fp=0.9



0-11 carga 6 Potencia 29 kVA fp=0.9 0-13 carga 7 Potencia 12 kVA fp=0.9











Tabla 11. Fuente de Corrientes Armónicas zona Chapinero

Orden 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Inversores de 10.8 kVA en el

nodo 18 (%) 4.9 5.6 1.3 0.3 0.5 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 Inversores de 14.4 kVA en el

nodo 16 (%) 1.4 5.2 3.7 0.1 0.6 0.2 0.1 0.2 0.1 0 0.1 0Inversores de 10.8 kVA en el

nodo 12 (%) 4.4 5.6 1.2 0.4 0.4 0.1 0.3 0.3 0.2 0.2 0.5 0.3UPS de 300

kVA en el nodo 21 (%) 34.1 14 4.4 5.8 8 3.5 0.4 0.9 0.7 0.2 0.4 0.2

Tabla 12. Cargas del Establecimiento zona Chapinero

Identificación S (kVA) motor 1 54 motor 2 54 carga 1 15 carga 2 21 carga 3 4 carga 4 9 carga 5 33 carga 6 29 carga 7 12 carga 8 16 carga 9 36 carga 10 31 carga 11 9




carga 12 24 inversores 1 10.8 inversores 2 14.4 inversores 3 10.8 ups 300

Total 683

La carga del establecimiento es 683 kVA con factor de potencia de 0.9 en atraso. 3.1.4 Zona Noroccidente



Tabla 13. Identificación de Nodos zona Noroccidente

Nodo Nombre Tensión (kV) 1 PCC 11.4 2 Isc 0.208 3 Tg 0.208 4 Tgd 0.208 5 TL-8 0.208 6 TL-5 0.208 7 TL-4 0.208 8 TL-11 0.208 9 TL-6 0.208 10 TL-3 0.208 11 Tasc 0.208 12 T1 0.208 13 TL-12 0.208 14 TL-7 0.208 15 TL15 0.208 16 TL-2 0.208 17 T2 0.208 18 TL-13 0.208




19 T3 0.208 20 EqAire 0.208 21 T4 0.208 22 TUPS 0.208 23 Tinv 0.208 24 T5 0.208

Tabla 14. Información Característica del Sistema zona Noroccidente

Del Nodo al Nodo Identificación Características 0-1 sistema Potencia(MVAcc) X/R=30 1-2 transf 1 Potencia 800 kVA X=5.15% 2-3 cable 1 R+jX= 0.00105 + j 0.000625 3-4 cable 2 R+jX= 0.00105 + j 0.000625 4-5 cable 3 R+jX= 0.00315 + j 0.00366 4-6 cable 4 R+jX= 0.0053 + j 0.00498 4-7 cable 5 R+jX= 0.00334 + j 0.00251 7-22 cable 6 R+jX= 0.00167 + j 0.001255 4-8 cable 7 R+jX= 0.00315 + j 0.00366 4-9 cable 8 R+jX= 0.0021 + j 0.00244 4-10 cable 9 R+jX= 0.00533 + j 0.0027 4-11 cable 10 R+jX= 0.00334 + j 0.001255

11-12 cable 11 R+jX= 0.00334 + j 0.001255 4-13 cable 12 R+jX= 0.00848 + j 0.00263 4-14 cable 13 R+jX= 0.00533 + j 0.0027 4-15 cable 14 R+jX= 0.00533 + j 0.0027 4-16 cable 15 R+jX= 0.00533 + j 0.0027

16-17 cable 16 R+jX= 0.002665 + j 0.00135 4-18 cable 17 R+jX= 0.00533 + j 0.0027


20-21 cable 20 R+jX= 0.00167 + j 0.001255




4-23 cable 21 R+jX= 0.0405 + j 0.00789

23-24 cable 22 R+jX= 0.00675 + j 0.001315







0-8 carga 3 Potencia 8.4 kVA fp=0.9


0-10 carga 5 Potencia 2 kVA fp=0.9 Del Nodo al Nodo Identificación Características





Tabla 15. Fuente de Corrientes Armónicas zona Noroccidente

Orden 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 UPS de 48 kVA en el

nodo 22 (%) 11.2 8.1 8 2.5 4.4 3.6 1.3 0.9 1.2 0.4 0.4 0.4 Inversores de 6.4

kVA en el nodo 24 (%) 3.5 14 8.9 2 1.2 0.9 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

Tabla 16. Cargas del Establecimiento zona Noroccidente


motor 1 30

motor 2 15

motor 3 19 motor 4 68

carga 1 85




carga 2 40

carga 3 8.4

carga 4 18

carga 5 2

carga 6 6

carga 7 5 carga 8 5

inversores 3 6.4

ups 48

Total 355.8

La carga del establecimiento es 355.8 kVA con factor de potencia de 0.9 en atraso.

3.1.5 Zona Occidente



Tabla 17. Identificación de Nodos zona Occidente

Nodo Nombre Tensión (kV) 1 PCC 11.4 2 Isc1 0.208 3 Isc2 0.208 4 Tgd1 0.208 5 Tgd2 0.208 6 TUPS1 0.208 7 T1 0.208 8 TUPS2 0.208 9 T2 0.208

10 Tcom 0.208 11 Ileme 0.208 12 TM1 0.208 13 M1 0.208 14 Avif 0.208




15 Autoser 0.208 16 Tbat 0.208 17 Circom 0.208 18 Ilum1 0.208 19 Icom 0.208 20 Ilum2 0.208 21 Ibodeg 0.208 22 Isalon 0.208 23 TM2 0.208 24 M2 0.208 25 Ijugue 0.208 26 Tperife 0.208 27 Ilucom 0.208 28 TUPS3 0.208 29 T3 0.208

Tabla 18. Información Característica del Sistema zona Occidente

Del Nodo al Nodo Identificación Características 0-1 sistema Potencia(MVAcc) X/R=30 1-2 transf 1 Potencia 300 kVA X=2.32% 1-3 transf 2 Potencia 500 kVA X=6.06% 2-4 cable 1 R+jX= 0.000445 + j 0.00056 3-5 cable 2 R+jX= 0.000445 + j 0.00056 4-6 cable 3 R+jX= 0.002665 + j 0.00135 6-7 cable 4 R+jX= 0.01599 + j 0.0081 4-8 cable 5 R+jX= 0.002665 + j 0.00135 8-9 cable 6 R+jX= 0.01599 + j 0.0081 4-10 cable 7 R+jX= 0.01696 + j 0.00534 4-11 cable 8 R+jX= 0.08528 + j 0.0432 4-12 cable 9 R+jX= 0.01503 + j 0.011295 12-13 cable 10 R+jX= 0.00167 + j 0.001255 4-14 cable 11 R+jX= 0.1066 + j 0.54 4-15 cable 12 R+jX= 0.0848 + j 0.0267 4-16 cable 13 R+jX= 0.29025 + j 0.056545 4-17 cable 14 R+jX= 0.045305 + j 0.022355




5-18 cable 15 R+jX= 0.00842 + j 0.00514 5-19 cable 16 R+jX= 0.02526 + j 0.01542 5-20 cable 17 R+jX= 0.03368 + j 0.02056 5-21 cable 18 R+jX= 0.0421 + j 0.0257 5-22 cable 19 R+jX= 0.05052 + j 0.03084 5-23 cable 20 R+jX= 0.02672 + j 0.02008

23-24 cable 21 R+jX= 0.00334 + j 0.00251

5-25 cable 22 R+jX= 0.08528 + j 0.0432

5-23 cable 23 R+jX= 0.001263 + j 0.000771

5-27 cable 24 R+jX= 0.03368 + j 0.02056

5-28 cable 25 R+jX= 0.00167 + j 0.001285

28-29 cable 26 R+jX= 0.01169 + j 0.008785



0-10 carga 1 Potencia 7 kVA X=25% Del Nodo al Nodo Identificación Características

0-11 carga 2 Potencia 25 kVA X=25%



0-16 carga 5 Potencia 1.3 kVA fp=0.9











Tabla 19. Fuente de Corrientes Armónicas zona Occidente

Orden 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25




UPS1 de 18 kVA en el nodo 7 (%) 41.2 9.8 8 7.4 7.1 2.6 3 2 1 1.6 1.6 1 UPS2 de 12 kVA en el nodo 9 (%) 30.2 11.3 8.2 6.2 4.8 2.3 1.8 2 1.5 1.1 1.1 0.8UPS3 de 36 kVA en el nodo 29 (%) 0.4 23.7 12.3 0.2 9.3 5.6 0.2 5.4 3.7 0.1 4.5 1.6

Tabla 20. Cargas del Establecimiento zona Occidente

Identificación S (kVA) motor 1 4

motor 2 150

carga 1 7

carga 2 25 carga 3 10

carga 4 8

Identificación S (kVA) carga 5 1.3 carga 6 3

carga 7 25

carga 8 1

carga 9 33

carga 10 28

carga 11 10

carga 12 13

carga 13 20

carga 14 15 ups1 18

ups2 12

ups3 36

Total 419.3

La carga del establecimiento es 419.3 kVA con factor de potencia de 0.9 en atraso.




3.1.6 Zona Sur



Tabla 21. Identificación de Nodos zona Sur

Nodo Nombre Tensión (kV) 1 PCC 11.4 2 Isc 0.208 3 Tgd1 0.208 4 Tgd2 0.208 5 Tbanc 0.208 6 Td1 0.208 7 Td2 0.208

Nodo Nombre Tensión (kV) 8 Tflu 0.208 9 Tferre 0.208 10 TM1 0.208 11 M1 0.208 12 TMH1 0.208 13 TAlflu 0.208 14 Tcorte 0.208 15 Taviso 0.208 16 Tdecora 0.208 17 Tomas 0.208 18 TMH2 0.208 19 TUPS1 0.208 20 T1 0.208 21 TUPS2 0.208 22 T2 0.208

Tabla 22. Información Característica del Sistema zona Sur




Del Nodo al Nodo Identificación Características 0-1 sistema Potencia(MVAcc) X/R=30 1-2 transf 1 Potencia 450 kVA X=5.25% 2-3 cable 1 R+jX= 0.000445 + j 0.00056 3-4 cable 2 R+jX= 0.000445 + j 0.00056 3-5 cable 3 R+jX= 0.0042 + j 0.0025 4-6 cable 4 R+jX= 0.00105 + j 0.000625 4-7 cable 5 R+jX= 0.00105 + j 0.000625 6-8 cable 6 R+jX= 0.009594 + j 0.00261 6-9 cable 7 R+jX= 0.00842 + j 0.00514 6-10 cable 8 R+jX= 0.01335 + j 0.01004

10-11 cable 9 R+jX= 0.00167 + j 0.001255 6-12 cable 10 R+jX= 0.00533 + j 0.0027 6-13 cable 11 R+jX= 0.00533 + j 0.0027 7-14 cable 12 R+jX= 0.01599 + j 0.0081 7-15 cable 13 R+jX= 0.00842 + j 0.00514 7-16 cable 14 R+jX= 0.01599 + j 0.0027 7-17 cable 15 R+jX= 0.002665 + j 0.000725

Del Nodo al Nodo Identificación Características 7-18 cable 16 R+jX= 0.00842 + j 0.00514 7-19 cable 17 R+jX= 0.081 +j 0.000828


21-22 cable 20 R+jX= 0.0135 + j 0.00138















Tabla 23. Fuente de Corrientes Armónicas zona Sur

Orden 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 UPS1 de 12 kVA en

el nodo 20 (%) 67.5 43 22 13 7.5 3.7 2.1 2.3 1.8 1 0.8 0.6UPS2 de 12 kVA en

el nodo 22 (%) 61.2 45 28 13 4.6 2.5 2.5 2.2 1.4 1.3 0.7 0.8

Tabla 24. Cargas del Establecimiento zona Sur


carga 1 50 carga 2 10 carga 3 15 carga 4 10 carga 5 5 carga 6 20


carga 7 8 carga 8 18 carga 9 5 carga 10 13 motor 1 42

Total 196

La carga del establecimiento es 196 kVA con factor de potencia de 0.9 en atraso.




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Anexo E

RESULTADO DE LAS SIMULACIONES EFECTUADAS EN EL SOFTWARE DE ANÁLISIS DE ARMÓNICOS “HARMONIC”, PARA CADA UNA DE

LAS ZONAS

Este anexo describe el procedimiento que se deberá seguir para llegar a consultar los resultados obtenidos en las simulaciones y así poder observar los cambios del THD que se presentan en el punto de conexión común (PCC), al variar la distancia del establecimiento a la subestación de potencia, lo cual se representa en la potencia de corto circuito, y el valor de carga de la fuente armónica. Se procederá a explicar un solo caso de carga y potencia de corto circuito del resultado de las simulaciones como ejemplo, ya que este mismo análisis se realizó a cada una de las zonas. La información y resultados de los casos que no aparecen en esta ilustración, se podrá consultar en el CD que se adjunta con el proyecto.

1. Procedimiento para ingresar a la ventana <Ver Anexo E>. Ingrese el CD en la unidad reproductora y haga doble click en el link <Ver Anexo E>. Dentro de éste encontrará una forma práctica de consultar los archivos que contienen los resultados de las simulaciones realizadas, teniendo en cuenta los diagramas unifilares característicos, en cada una de las zonas. Allí se encontrará dos casos, lo cual se debe a que en la zona Chapinero se obtuvo, bajo una condición de carga normal, valores de distorsión armónica muy altos de tensión y corriente. De igual forma se podrá consultar por separado cualquiera de los dos casos. La ilustración siguiente muestra el despliegue principal con el caso I, en el cual se ubican las zonas que presentaron una distorsión armónica baja y una respuesta de la frecuencia lejos de la frecuencia de resonancia y el caso II, el cual presenta la zona cuyos valores resultaron bastante altos. Para esta última se realizó un caso especial reduciendo la carga de las fuentes armónicas en un 10%. En cada una de las zonas y de los casos se podrá consultar los diagramas unifilares típicos, haciendo doble click en el hipervínculo nombrado con la palabra “Plano”, además de la información de los resultados obtenidos.




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A manera de ejemplo se seleccionará el informe entregado por el software en la zona Noroccidente para una potencia de 150 MVAcc.

Inmediatamente se abrirá la ventana con el repote de las simulaciones para esta zona.




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Allí se halla la identificación del archivo, la fecha de realización de la simulación y una breve explicación del caso que se está simulando. Posteriormente se encuentra la información de entrada, es decir, los datos que caracterizan a la instalación que se va a simular, la cual se puede consultar en el anexo D . Por último el reporte muestra la información de salida o resultados de las simulación. Dentro de la información de salida se encuentra:

• Porcentajes de distorsión de tensiones en cada uno de los nodos de la instalación.

• Porcentajes de distorsión de corriente para las ramas que conforman el sistema simulado.

• Corrientes armónicas individuales que están circulando por el pcc del sistema.

• Y la gráfica de respuesta de la frecuencia, mostrada en la siguiente ilustración.

influencia de los armónicos en la calidad de potencia del

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