Determinación de la calidad de la energía del sistema eléctrico de potencia en la Sociedad de Lucha contra el Cáncer - SOLCA

Se investigó los conceptos de la calidad de la energía eléctrica, ya que los niveles de perturbación aceptados internacionalmente nos sirvieron de base para comparar los con los medidos en la Sociedad de Lucha contra el Cáncer SOLCA. Las perturbaciones están clasificadas en siete parámetros que son: transitorio, variaciones de corta duración, variaciones de larga duración, desbalance de tensión, distorsión de la forma de la señal, fluctuaciones y variaciones de frecuencia en la red. De la misma manera se investigó la normalización que existe en nuestro país llegando a encontrar que el ente encargado es el CONELEC y los parámetros de calidad que se controlan son: calidad del servicio técnico, calidad del servicio comercial y calidad del producto; este último parámetro es el que nos servirá de referencia para el desarrollo del proyecto. En la calidad del producto se controla el nivel de voltaje, perturbaciones y factor de potencia. Luego se buscó información de normas en otros países llegando a determinarse que los niveles admisibles son prácticamente iguales, esto tiene una razón debido a que todos ellos, incluido el Ecuador, lo que han hecho a la final es adherirse a la normativa internacional y ponerla como un reglamento en cada uno de sus países. Para la determinación de la calidad de la energía en la sociedad de lucha contra el cáncer SOLCA se realizó el levantamiento del sistema eléctrico desde la acometida en media tensión pasando por las subestaciones hasta llegar a los tableros principales. Para ello se investigó el número del alimentador al cual está conectado, el sistema de protección en media tensión, el sistema de medición en media tensión, los números y códigos de los contadores de energía, las características técnicas de cada uno de los transformadores, el sistema de protección en media tensión, los calibres de cada una de las acometidas desde los bushings de baja tensión hacia los tableros principales, los tableros principales verificando el calibre protecciones y nombre de los circuitos que alimentan. Con anterioridad a la fecha de aprobación del presente proyecto se realizaron monitoreos para auscultar el sistema y tener una idea clara de los puntos que en un futuro se debían analizar y así fue; luego de la aprobación del tema se coordinó con el departamento encargado del sistema eléctrico de SOLCA y basándonos en los datos previos se llegó a determinar que los puntos críticos del sistema que se monitorearán son: transformador principal TR1, transformador principal TR2, transformador principal TR3, transformador principal TR4, tablero principal T1GE, tablero principal T1G, tablero principal T2G1 y tablero principal T2G2. Luego se procedió a la instalación del equipo de medición de parámetros de calidad de la energía. El mismo se encargó de grabar en su memoria no volátil toda la información de los parámetros eléctricos voltaje, corriente, flicker, etc., durante el tiempo de siete días con lapsos de diez minutos. Después de transcurrido los días de monitoreo se procedió a la desinstalación del equipo y a la descarga de los datos grabados en la memoria del computador haciendo uso del puerto RS-232. Los datos que el equipo transmitía eran en formato de texto y en una sola columna, debido a lo cual debieron ser ordenados en una matriz y en formato Excel. Ya concluido el ordenamiento se procedió al análisis de los datos para la cuantificación de los niveles encontrados, para esto se debía descontar el 5% de las mediciones excedidas ya que estas no contaban para el resumen general, según la norma del CONELEC. Estos datos están ilustrados en un diagrama que se denomina curva de duración. Con esta información se procedió a verificar que parámetros de la calidad de la energía no cumplían con la norma, llegando de esta manera a determinar los tipos de perturbaciones y los niveles en que se encontraban. Este procedimiento se utilizó en cada uno de los puntos monitoreados. Se llegó a la conclusión que en el sistema eléctrico de potencia de SOLCA las perturbaciones que se presentan son: bajo factor de potencia, altos niveles de distorsión armónica total de corriente, caída de tensión y flicker. En base a los datos recolectados se realizó las propuestas de mitigación para el sistema eléctrico de potencia de SOLCA. Se investigó alternativas para ver la más adecuada al sistema y se concluyó que el sistema compuesto de un filtro activo con elementos al estado sólido son la mejor alternativa, ya que los beneficios que se encontraron se enmarcaban dentro todos los problemas que se hallaron. El mismo elimina por completo la distorsión armónica, mejora el factor de potencia que a su vez hace que la corriente disminuya notablemente llegando a mejorar la caída de tensión; su respuesta es en un máximo de dos ciclos y a la final esto repercute en que la regulación de tensión que se mejora con la subsiguiente desaparición del efecto flicker. Debido a los altos costos que implican estos sistemas se concluyó que los mismos serán ubicados solamente uno en cada una de las subestaciones. Luego se procedió con el cálculo de los filtros para cada una de las subestaciones. Se investigó los precios de los elementos del sistema para determinar el costo total al cual ascendería cada una de las propuestas. También se determinó que el beneficio obtenido es en el área técnica de protección de la vida útil de los equipos médicos, debido a que el costo de estos equipos de tratamiento superan los cuatrocientos mil dólares el más barato y a tres millones y medio de dólares el más caro. El tema de la auditoría energética es de gran importancia y actualidad, debido a que los efectos del uso y del abuso de la misma la estamos sufriendo ya. Pasó de ser una utopía a una triste realidad. En el mundo entero se están discutiendo la manera de llegar a disminuir el consumo de la energía. Para ello se están discutiendo sobre posibles normas de eficiencia que deben cumplir las edificaciones. Una de las herramientas para determinar los niveles de eficiencia es la llamada auditoría energética. La auditoría energética evalúa el valor total de la energía para la organización, industria, empresa, etc., y determina los consumos específicos de energía en relación con los parámetros adecuados e identifica el potencial de conservación de energía y las oportunidades de ahorro. Existen diferentes clasificaciones de los tipos de auditoría: unos los clasifican de acuerdo a la exactitud de los cuales se desprenden tres niveles, el primero al 40% el segundo al 20% y el tercero al 10%. Otra clasificación lo divide en cuatro: sencillo, preliminar, específico para cada sistema y el completo. En cualquiera de los tipos de auditoría se deben realizar los mismos pasos para llegar a determinar la eficiencia. Como primer paso se debe realizar la recopilación de todos los datos necesarios, ya sea acudiendo a solicitar una copia de las facturas por cancelación de consumo de las diferentes fuentes de energía, hasta llegar a realizar las mediciones de los parámetros que sean necesarios. Con los datos recopilados se hace necesario que los mismos sean ordenados para tener una mejor visualización de la realidad encontrada. Luego estos datos deberán ser presentados en un gráfico de flujo de energía, el cual nos provee una imagen clara de cómo está distribuido el consumo de las diferentes fuentes de energía en la empresa, esto será de mucha utilidad para decidir sobre que puntos necesitan más análisis, que máquinas y procesos son los que consumen más energía. Después del desglose del consumo de energía, deben determinarse los consumos de energía específicos e identificarse las oportunidades para la conservación de energía mediante comparación con puntos de referencia, experiencia y conocimiento de las buenas prácticas. El proyecto está enfocado en la realización de una auditoría energética en el sistema de iluminación ya que está demostrado que en esta área es en donde más se puede llegar a mejorar. Se buscó información respecto a normas regulatorias sobre la auditoría energética en sistemas de iluminación, de lo cual se desprende que a nivel nacional no existe ninguna norma y a nivel internacional se encontraron las normas mexicanas y las normas europeas. En las mismas claramente están especificados los niveles de densidad de potencia para alumbrado por metro cuadrado máximos permitidos. Con estos antecedentes se realizó la auditoría del sistema de iluminación de SOLCA. En primera instancia se hizo el levantamiento de todo el sistema de iluminación tomando en cuenta todos los ambientes de cada una de las plantas que conforman el hospital. Se les asignó una numeración a cada uno de los ambientes, se anotó la actividad que se realiza en la misma, se contó la cantidad de luminarias existentes en el lugar con sus características de potencia, difusor, etc. Para la medición del nivel de iluminación se utilizó un luxómetro digital y las mismas fueron efectuadas pasadas las siete de la noche para que la luz del día no influya en el registro final. Estos datos recolectados en trabajo de campo se los plasmó en siete planos para una mejor visualización. Con estos se realizó un diagnóstico del sistema de iluminación actual mediante la cuantificación de la densidad de potencia para alumbrado máximo en cada uno de los ambientes, llegando a determinarse que los niveles estaban por encima del límite en más de la mitad de los ambientes del hospital. Se realizó la distribución del flujo de energía en iluminación y el resultado fue que las luminarias fluorescentes 2x40W representaban el 65% del consumo total. De la misma manera se verificó que el 75% de los ambientes no tienen un nivel de iluminación adecuado; con lo cual se procedió a realizar tres propuestas para el mejoramiento del sistema de iluminación. El primero consiste en cambiar todas las luminarias 2x40W por luminarias 3x17W los resultados obtenidos concluyeron que habría un ahorro económico debido al menor consumo de energía y estos dineros a la final costearían el gasto que significa comprar las luminarias 3x17W. La segunda propuesta hace referencia al cambio de todos los focos incandescentes por focos ahorradores, que a la final consumen cinco veces menos energía e iluminan igual. El análisis costo beneficio ratificó que es una alternativa válida y así mismo el dinero ahorrado costearía el gasto de comprar focos ahorradores. En la tercera propuesta se buscó mejorar el nivel de iluminación del hospital, para lo cual se realizó un cálculo luminotécnico para cada uno de los ambientes. Al final de estos cálculos se cuantificó la cantidad de equipos y luminarias que se necesitarían para mejorar el nivel de iluminación. Se hizo el análisis del costo beneficio para el hospital y una vez más se vio que la alternativa mejoraba los niveles de iluminación y a su vez disminuía el consumo de energía, que a la final este dinero ahorrado costearía el gasto de comprar más equipos y luminarias. Se indicaron algunas recomendaciones para mejorar la eficiencia del sistema de iluminación de SOLCA. En las conclusiones y recomendaciones se ve que el beneficio principal que se obtendrá con las propuestas de mitigación de las perturbaciones es la protección técnica del equipo y la tranquilidad de saber que el mismo trabaja satisfactoriamente y que no habrán fallas inesperadas. Otro beneficio es la disminución de la corriente que circularán por los conductores con lo cual precautelamos también la vida útil de los mismos ya que evitamos calentamientos innecesarios y también la reducción de pérdidas por el efecto Joule. En el campo de la auditoría energética se hizo la relación de las tres propuestas frente a la situación actual pero teniendo como parámetro la cantidad de emisiones de dióxido de carbono al ambiente y se pudo calcular que dejaríamos de emitir aproximadamente sesenta toneladas de CO2 al ambiente; con lo cual además de los beneficios expuestos adicionaríamos este, que significaría nuestro de arena en pro de disminuir la contaminación ambiental. En todo el desarrollo del proyecto se realizaron doce anexos en los cuales encontraremos desde tablas, gráficos y planos, que han sido de gran ayuda al momento de realizar el análisis y luego la posterior toma de decisiones