Desbalances de corrientes y de cargas, así como falta de regulación de Tensión del sistema eléctrico y pérdidas severas en calor en tablero principal (contactor) y breaker secundarios por desajustes de sus bornes, entre otras anomalías se encuentran en estudios realizados en el año 2014 mediante una auditoría energética y normativa al Hospital Cañaveralejo (bajo la dirección del Ing. Helmer Hernández), previa sensibilización, ante la necesidad de mejora de su sistema fotovoltaico con su sistema eléctrico.
Con lo anterior se propusieron mejoras al sistema eléctrico existente (para el ahorro o eficiencia energética del sistema, y mejora de la confiabilidad y seguridad operativa en el uso de la energía), incluyendo en su sistema fotovoltaico. Auditoría que permitió la implementación de un programa de gestión energética integral y una capacitación del personal para operación segura, confiable y eficiente del sistema fotovoltaico,
con base en normatividades de obligatorio cumplimiento nacional (RETIE)
RÉSUMEN DEL ESTUDIO O AUDITORÍA ELÉCTRICA DESARROLLADO:
Se desarrolla el Estudio de Calidad de Energía para el Hospital Cañaveralejo teniendo en cuenta que éste se fundamenta en hacer una valoración de las variables eléctricas que determinan la calidad del suministro energético por parte de un operador de red, determina igualmente la manera como esta energía es aprovechada por el usuario, en cuanto a la energía activa aprovechada efectivamente.
En este sentido monitorea variables como potencia, voltaje, corriente, factor de potencia, armónicos, distribución de las cargas en los barrajes (balanceo de cargas) y los transitorios de voltaje que se presentan en el sistema. También se desarrolla la Inspección Termográfica del tablero general y los tableros principales de distribución.
En general, se vigila el comportamiento de los parámetros eléctricos a través de pruebas no destructivas con equipos como Analizador de Redes, Termógrafo y Telurómetro y así generar un informe que permita saber cual es la calidad de la energía que se esta consumiendo en la Planta, identificando cuales son los problemas que se encuentran en la Red de Distribución eléctrica, que lo provoca y cuales son las soluciones que eliminará o reducirá aquellos problemas.
Posterior a un análisis muy detallado y soportado de lo anterior, se obtienen los siguientes resultados:
AUDITORÍA NORMATIVA - Resumen :
· Se requiere actualización de los planos eléctricos de los edificios del Hospital Canaveralejo, realizando estos cuadros de carga y diagramas unifilares. · No se inspecciona el sistema de puesta a tierra debido a que no hay cámaras de Inspección, según artículo 15° del RETIE [5] página 46, los electrodos deben ir por encima del suelo a 30 cm. y deben ser fácilmente inspeccionables.
Se realiza inspección de la celda de baja tensión encontrando:
Tablero sin señalización de Riesgo Eléctrico.
Reja de seguridad sin hilo de protección de tierra
Tablero con sus puertas de acceso sin hilo de protección de tierra.
Tablero con barrajes de Neutro y Tierra sin identificación.
NO se evidencia puesta a tierra del Neutro del sistema
Tablero sin Diagrama Unifilar ni Diagramas de Conexión.
NO tiene plenamente identificados sus circuitos alimentadores
Tablero sin Dispositivos de Protección de Sobretensión DPS
Equipo de Medida en el Tablero sobre base de madera (inflamable).
Los armarios y gabinetes no contienen información de los niveles de tensión,
energía incidente y potencia instalada.
Las celdas y gabinetes no tienen bloqueos mecánicos que impida su manipulación
por personal no autorizado.
No tiene cámaras de Inspección de Tierras inspeccionables.
Y OTRAS INCONFORMIDADES DESDE EL PUNTO DE
VISTA DE LA SALUD OCUPACIONAL FRENTE AL RIESGO ELECTRICO.
ESTUDIO TERMOGRÁFICO - Resumen :
La termografía infrarroja es una técnica que permite ver la temperatura de una superficie con precisión sin tener que tener ningún contacto con ella. Gracias a la Física podemos convertir las mediciones de la radiación infrarroja en mediciones de temperatura, esto es posible midiendo la radiación emitida en la porción infrarroja del espectro electromagnético desde la superficie del objeto, convirtiendo estas ediciones en señales eléctricas.
Con lo anterior, se pueden detectar puntos calientes causados por aprietes deficientes o puntas de cable cristalizadas, excesos de carga, desbalanceos, etc., permitiendo tomar decisiones preventivas o predictivas para evitar posibles fallas.
Resultado: Se presentan pérdidas severas en bornes por desajustes:
ESTUDIO DE CALIDAD DE ENERGÍA - Resúmen.
Una deficiente calidad de la energía en un sistema eléctrico conlleva a unas
perturbaciones en el suministro eléctrico generando unas alteraciones en el buen
funcionamiento de los equipos, estos son algunos fenómenos que indica la
existencia de los diferentes agentes perturbadores en el sistema:
- Sobrecalentamiento de equipos de potencia como Transformadores, Motores y conductores por incremento de la corriente eficaz (Irms). - Sobrecarga en los conductores del neutro debido a la suma de los armónicos de rango 3 generadas por las cargas monofásicas y por desequilibrios en el sistema.
- Sobrecarga, vibraciones y envejecimiento prematuro de los alternadores, - Transformadores, motores y condensadores de compensación de energía reactiva. - Deformación de la forma de onda de la tensión de alimentación ocasionando perturbación destructiva a los equipos receptores sensibles. - Perturbaciones de las redes de comunicación o de las líneas telefónicas. - Equipos de datos que se cuelgan (apagan) perdiendo información valiosa - Parpadeos de pantallas e iluminarías, ocasionando dolor de cabeza y ardor en la vista de los operarios que están trabajando en esa área. La siguiente Tabla es el resumen de los parámetros evaluados en el Estudio de calidad de la energía en este primer Hospital verde de Colombia:
CONCLUSIONES GENERALES DE LA AUDITORÍA ELÉCTRICA
• Se recomienda cambiar el Transformador actual, ya que este está presentando una
sobrecarga, en los momentos en que se presentan arranques de equipos robustos, la sobrecarga se presenta en un 16% de todo el tiempo de la inspección, en el monitoreo se presentaron corrientes que sobrepasan la corriente nominal (197 Amp) que afectan la regulación del Transformador y por ende el buen comportamiento del sistema eléctrico del Hospital.
• La Frecuencia Fundamental se encuentra dentro de los parámetros establecidos por
la CREG.
• La Regulación de Tensión del sistema de distribución en baja tensión durante el
periodo de monitoreo no está dentro de los límites recomendados por la Norma
ANSI C84.1-1989. Incumpliendo con los valores inferiores, debido a los constantes
huecos que se detectaron en el tiempo de monitoreo.
• Aunque el transformador está entregando la tensión apropiada, se observa varios
eventos de tipo Huecos e interrupciones, en este caso se detectaron ciento doce
(112) eventos, de los cuales 100 afectaron el buen funcionamiento de los equipos
eléctricos y electrónicos de la clínica, reduciendo la vida útil de estos equipos. Estos
eventos fueron ocasionados dentro de las instalaciones eléctricas de la clínica, el
causante principal es la operación del Transformador, puesto que en ocasiones el
transformador trabaja en sobrecarga; cuando la carga del transformador supera la
corriente nominal, se forma un hueco en la tensión, esto con el fin de suministrar la
corriente necesaria para el arranque de los equipos.
• Los Desbalances de Tensión registrados a frecuencia fundamental (60Hz) se
encuentran dentro de los parámetros establecidos por la Norma IEEE 141-1993.
Este desbalance actual aunque está dentro de la norma, evidencia un posible
problema del Transformador, sugerimos efectuar un mantenimiento general del Transformador, realizar:
- Efectuar un estudio del Nivel de aislamiento del Transformador (Índices de Polarización).
- Realizar un análisis fisicoquímico y de cromatografía al aceite del Transformador.
En la inspección se detectó que la onda de tensión presenta ruido electromagnético, además se observa que la fase L3 presenta un valor de voltaje mayor que las otras dos fases, estos dos fenómenos pueden estar relacionados, por lo cual se recomienda realizar estos estudios lo más pronto posible.
• El valor máximo de Desbalance en Tensión es de 1,56% y un promedio de 0,76%,
recordando que el límite de desbalance no debe sobrepasar el 2%, los desbalances
por encima del uno por ciento (1%) se presentaron en varias oportunidades, por experiencia esto no es usual por lo cual sugerimos hacer un estudio más exhaustivo,
como se indicó en el anterior ítem.
• El Tap del Transformador donde se está tomando la energía de la Clínica está bien
ajustado, lo que nos permite tener una Tensión adecuada para los equipos eléctricos
y electrónicos que se utilizan en la Clínica.
• La Tensión entre Neutro-Tierra se encuentra en una magnitud dentro de lo Normal.
• El sistema presento Desbalances de Corrientes, teniendo en cuenta que en la tabla
No. 8 se encontró, que el Máximo desbalance de corriente es de 54,07% y un
Promedio de 27,37%. Este desbalance es causado por la combinación de cargas
Monofásicas, Bifásicas y Trifásicas que se manejan en el la Clínica.
• El Desbalance por encima 10% se presentó todo el tiempo de la medición, lo que
indica que el sistema requiere un balanceo de cargas de carácter urgente. Este
desbalance se presenta en todas las 24 horas del día.
FIGURA #10
• Como se puede apreciar en la figura No.10 se tiene picos bruscos de aumento de corrientes, lo que indica que la Planta tiene equipos de alto consumo energéticos, en el momento de su arranque sobrepasa la capacidad del Transformador, lo que ocasiona que la regulación de tensión se vea afectada.
• El Neutro presenta corrientes altas debido al desbalance que se tiene en el sistema.
• El Transformador tiene una corriente nominal de 197 Amp, lo que indica que el
Totalizador de la clínica debe ser de 200 Amp ajustable, el cual debe ajustarse a
160 Amp, para que el transformador solo se cargue al 85%. Actualmente se cuenta
con un Totalizador de 600 Amp, lo que indica que el transformador no cuenta con
una protección apropiada.
Figura #3:
• Se recomienda realizar un estudio del Sistema de Puesta a Tierra, aunque en el tablero se observa una cola de la puesta a tierra, en la figura No. 3 se puede ver que la onda de tensión presenta ruido electromagnético, es posible que esta
distorsión sea causada por una deficiencia en la Puesta a Tierra de la Clínica.
• La Distorsión Armónica Total de Corriente THD-I no sobrepaso los límites
establecidos por la norma antes descrita, lo que indica que aunque hay presencia de
armónicos en la clínica, estos no son nocivos para el buen funcionamiento de los
equipos eléctricos y electrónicos.
• La distorsión actual es en gran parte por el desbalance que se tiene en el sistema
eléctrico, incrementando el porcentaje del armónico H3. También se encontró que el
porcentaje del armónico H5 esta alto, esto es debido al ruido electromagnético y los
eventos tipo huecos que se presenta en el sistema eléctrico de la clínica. Por lo
tanto es indispensable realizar los siguientes trabajos:
Realizar un balance de cargas de todos los circuitos de la clínica, recordando que el máximo desbalance permitido es del 10%.
Realizar un estudio del sistema de puesta a tierra de la clínica y actuar según los resultados.
Cambiar el Transformador actual del 75 KVA por uno de 150 KVA
• Los armónicos individuales más representativos en este estudio corresponden al H3,
H5, H7.
• La Distorsión Armónica Total de Tensión no sobrepasa los límites establecidos por la
norma IEEE 519, la cual nos indica que el THDT≤ 5%.
• El Factor de Potencia de la Clínica, cumple con lo prestablecido en la Norma,
encontrando que el Factor de Potencia presenta un promedio de FP=0,97.
• El Transformador:
Cargabilidad máxima: porcentaje 118%, magnitud 88,10 KVA.
Cargabilidad promedio: porcentaje 34%, magnitud 25,34 KVA.
Disponibilidad: El Transformador está sobrecargado por lo cual se recomienda cambio
del Transformador por uno de 150 KVA.
Recomendamos que el transformador no se cargue más del 85%, esto con el fin de protegerlo de las corrientes por armónicos.
• Para protección de los equipos eléctricos y electrónicos de la Clínica debe instalarse
un TVSS o equipos similares con el fin de dar protección de Sobre-Voltajes; La zona
donde está construida la edificación tiene un nivel ceráunico alto, lo que indica que
en el año se presentan varias tormentas, al impactar o presentarse un rayo cerca de
la línea de energía que alimentan la Clínica hace que el voltaje se eleve provocando
daños o destrucción de equipos, por lo que se recomienda este tipo de protecciones.
Revaluar la Matriz de Riesgo del Centro Hospitalario que nos permita precisar el Tipo
de Apantallamiento que requeriría la Edificación al igual que definir la Selectividad y
Coordinación de Protecciones del Sistema Eléctrico.
• Se efectuó un estudio de Energía donde los valores tomados son una aproximación
de consumo ya que solo se tiene el dato de 120 Horas solamente, es posible que
cada día tenga alguna variación de consumo, por lo tanto en los cálculos anteriores
se tomó los valores medidos de un día como si fueran iguales. Tomando la tarifa de
consumo eléctrico que tiene en Promedio en la zona industrial encontramos que
aproximadamente se estaría pagando en forma global una facturación de $6'000.000.
Auditoría al sistema eléctrico con sistema Fotovoltaico PRIMER HOSPITAL VERDE DE COLOMBIA (CAÑAVERALEJO)
" El resultado del Estudio que se hizo fué muy importante, vital para continuar con los proyectos de optimización energética en el Hospital Cañaveralejo. Muy cumplido el
servicio y la parte técnica muy buena "
Ing, Lina Guerao
Profesional responsable de Gestión Ambiental
Red de Salud de Ladera, Cali- Colombia
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