Edificio Inteligente, Sistemas de Potencia

Electrobarras – White Paper

ELECTROBARRAS

  1. Características Generales

El desarrollo de edificaciones de alto desempeño (HPBs – High Performance Buildings), desde Data Centers y Centros de Manufactura, hasta altos edificios y hospitales, requiere de un suministro de energía eléctrica eficiente, flexible e inteligente. El arreglo de conductores rectangulares o pletinas conocido como “Fases Pareadas”, en el sistema denominado Electrobarra, ha reportado excelentes resultados en la distribución de corriente alterna trifásica hasta un máximo de 600 voltios.

Las barras rectangulares son preferibles a los conductores cilíndricos en la conducción de corriente trifásica, debido a que se acercan más los centros de cada conductor; se minimiza la reactancia debido al efecto de proximidad, lo que minimiza las pérdidas de potencia. El arreglo más elemental de estas pletinas, para que conduzcan corrientes desfasadas 120 grados, se observa en la Figura 1:

Figura 1. Arreglo básico de electrobarras para un sistema trifásico balanceado.

Sin embargo dicho arreglo produce ciertos inconvenientes. En primer lugar se establece una condición de desbalance en la caída de tensión debido a que la pletina B es la más afectada y beneficiada por el efecto de proximidad (tiene menos pérdidas de potencia). El segundo efecto indeseado es que no hay cancelación del campo magnético, lo que produce el efecto pelicular: se concentra o se restringe la corriente en una zona del conductor, no hay uniformidad en el uso del material conductor, lo que puede generar un aumento perjudicial de la temperatura en la región donde se presenta dicha concentración de corriente.

Para minimizar el campo magnético y el efecto de proximidad, en el arreglo de fases pareadas se utilizan dos barras por cada fase. En la Figura 2 se puede observar esta configuración. La fase C se empareja con la fase A. La fase A se empareja con la fase B, y la fase B se empareja con la fase C:

Figura 2. Dos barras por cada fase en el arreglo de fases pareadas.

Las electrobarras se agrupan en pares, de modo que la corriente en cada par es casi igual en magnitud, pero opuesta en dirección, circunstancia que disminuye al mínimo la reactancia y, en consecuencia, las pérdidas de potencia. Las Figuras 3 y 4 ofrecen una idea de cómo se logra esto cuando se trata de un sistema trifásico balanceado, expresando matemáticamente cada fasor como la suma de dos vectores, o dividiendo físicamente cada corriente en dos subcorrientes de igual magnitud, para parear dichas subcorrientes con aquellas de otras fases, de acuerdo a lo comentado en la Figura 2:

Figura 3. Cada fasor de corriente es representado como la suma de dos vectores.

Figura 4. Cada corriente es dividida en dos. Luego, se reagrupan para establecer el sistema de fases pareadas.

Uno de los resultados fundamentales de implementar el sistema de fases pareadas es que se obtiene la mínima impedancia posible, lo que permite la máxima eficiencia en la transmisión de potencia. Otras grandes ventajas de esta configuración son: Caída de tensión baja y balanceada, aún en condición de carga desbalanceada; máximo aprovechamiento del material conductor, debido a que la corriente en cada barra es uniforme y la temperatura en cada barra es igual.

En las próximas secciones se detalla con mayor precisión cada uno de los efectos beneficiosos del sistema de fases pareadas de las electrobarras.

  1. Pérdidas ocasionadas por el efecto pelicular y el efecto de proximidad en un sistema de electrobarras
  2. Cálculo de Impedancias en un sistema trifásico de electrobarras.
  3. Cálculo de eficiencia de potencia transmitida en un sistema de electrobarras de fases pareadas.

En construcción…

Escrito por Prof. Larry Francis Obando – Technical Specialist – Educational Content Writer – Twitter: @dademuch

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¿Que es un sistema de automatización de edificios (BAS)?

Un sistema de automatización de edificios es la herramienta o plataforma de alta tecnología que expande y mejora las capacidades de los responsables de las operaciones de un edificio.

El sistema de automatización de edificios (Building Intelligent System – BAS) es un término general (que también se conoce como sistema de gestión de edificios, BMS) que se utiliza para referirse a una amplia gama de sistemas computarizados de control de edificios, desde controladores especiales y estaciones remotas independientes, a sistemas más grandes como la computadora central.
Un BAS comprende varios subsistemas que están conectados en varias formas hasta formar un sistema completo. El sistema tiene que ser diseñado y fabricado alrededor del propio edificio para servir a los sistemas de servicios para los cuales está destinado. En consecuencia, aunque los componentes utilizados pueden ser idénticos, no hay dos sistemas iguales aunque se apliquen a edificios idénticos, con servicios idénticos y usos idénticos.

Los servicios que ofrece un BAS incluyen sistemas HVAC, sistemas eléctricos, sistemas de iluminación, sistemas contra incendios, sistemas de seguridad y sistemas de ascensores. En naves industriales, también pueden incluir los sistemas de aire comprimido, vapor y agua caliente utilizados para el proceso de fabricación.

Un BAS puede ser usado para monitorear, controlar y administrar todos o solo algunos de estos servicios, dependiendo del uso del edificio y la forma en que el edificio es gestionado, el costo de operación del edificio o el nivel de sofisticación de los servicios.

Para comprender mejor los posibles impactos y beneficios de un BAS, puede ser útil analizar las necesidades de la operación y la administración del edificio que aborda un BAS. Las funciones típicas proporcionadas por los sistemas de automatización de edificios incluyen:

• instalación, gestión y funciones de control;
• funciones de gestión de la energía (control de supervisión);
• funciones de gestión de riesgos;
• funciones de procesamiento de información;
• funciones de gestión de instalaciones;
• Monitoreo y diagnóstico de desempeño;
• manejo de mantenimiento.

Típica Network Architecture de un BAS

Fuente: Intelligent Buildings and Building Automation, 2010 Edition

Revisión literaria hecha por:

Prof. Larry Francis Obando – Technical Specialist – Educational Content Writer

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