60637 ECP-VST-P-ELE-ET-008 Variadores de Frecuencia de Baja Tension

VARIADORES DE FRECUENCIA DE BAJA TENSIÓN

VICEPRESIDENCIA DE SERVICIOS Y TECNOLOGÍA CORPORATIVO DE NORMAS Y ESTÁNDARES

CÓDIGO CNE ECP-VST-P-ELE-ET-008

Elaborado 23/08/2011

Versión: 1

ECP-VST-G-GEN-FT-001 1/18

RELACIÓN DE VERSIONES

VERSIÓN DESCRIPCIÓN FECHA

1 Emisión del Documento 23/08/2011

ELABORÓ REVISO APROBÓ

HUMBERTO SUAREZ MOSQUERA GRP-VRP

LILIANA BRAVO BOHADA GRP-VRP

BEATRIZ HURTADO ARTUNDUAGA

VIT-GDD

EDGAR LUNA SANDOVAL GTD-VPR

HERMES MENESES AREVALO GTD-VPR

Grupo Extendido Especialidad

Eléctrica

REYNALDO PRADA GRATERON Líder Corporativo de Normas y

Estándares

OSCAR ALFREDO VILLADIEGO MEDINA

Vicepresidencia de Servicios y Tecnología

Este documento es propiedad de ECOPETROL no debe ser copiado, reproducido y/o circulado sin su autorización

This document is property of ECOPETROL it shall not be copied, reproduced and/or circulated without authorization





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TABLA DE CONTENIDO

Página

1. OBJETO ............................................................................................................................................................................... 4

2. ALCANCE ............................................................................................................................................................................ 4

3. GLOSARIO .......................................................................................................................................................................... 4

4. DOCUMENTOS DEROGADOS ........................................................................................................................................... 5

5. REFERENCIAS NORMATIVAS ........................................................................................................................................... 5

6. CONDICIONES GENERALES ............................................................................................................................................. 6

6.1. CONDICIONES DE SERVICIO ......................................................................................................................................... 7

6.1.1. Condiciones Normales de Servicio ............................................................................................................................ 7

6.1.2. Condiciones Inusuales de Servicio ............................................................................................................................ 7

6.2. CONDICIONES AMBIENTALES ....................................................................................................................................... 7

6.2.1. Exteriores ...................................................................................................................................................................... 7

6.2.2. Interiores ....................................................................................................................................................................... 7

7. DESARROLLO .................................................................................................................................................................... 8

7.1. REQUERIMIENTOS ELÉCTRICOS ................................................................................................................................. 8

7.1.1. Voltaje y Frecuencia ..................................................................................................................................................... 8

7.1.2. Potencias Nominales Aceptadas. ................................................................................................................................ 8

7.1.3. Aplicaciones. ................................................................................................................................................................. 9

7.2. REQUERIMIENTOS CONSTRUCTIVOS .......................................................................................................................... 9

7.3. BYPASS DE LA FUENTE DE POTENCIA DE V.F.D. ..................................................................................................... 10

7.4. REQUERIMIENTOS DE DESEMPEÑO .......................................................................................................................... 10

7.5. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA .................................................................................................................. 12

7.6. PROTECCIONES ............................................................................................................................................................ 13

7.7. ALARMAS ....................................................................................................................................................................... 14

7.8. REQUERIMIENTOS PARTICULARES PARA SELECCIÓN DE EQUIPOS ................................................................... 14

7.8.1. LEVANTAMIENTO DE POZOS .................................................................................................................................... 14

7.8.2. PLANTAS DE PROCESO, SEPARACION Y BOMBEO .............................................................................................. 15

7.9. PLACA DE DATOS Y MARQUILLAS ............................................................................................................................. 15

7.10. PRUEBAS ....................................................................................................................................................................... 15

7.11. EMPAQUE Y ENTREGA ................................................................................................................................................. 16

7.12. DOCUMENTACIÓN......................................................................................................................................................... 16

7.13. REPUESTOS ................................................................................................................................................................... 17

8. REGISTROS ...................................................................................................................................................................... 18





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9. CONTINGENCIAS.............................................................................................................................................................. 18

10. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................................................. 18

11. ANEXOS ............................................................................................................................................................................ 18





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1. OBJETO Definir las características técnicas mínimas exigidas en ECOPETROL S. A. para el diseño, fabricación, pruebas y puesta en servicio ( donde aplique) , de los Variadores de Frecuencia (V.F.D.) para aplicación en motores eléctricos de inducción de Baja Tensión hasta 600 VAC. 2. ALCANCE

Este documento define las características técnicas mínimas exigidas en ECOPETROL S. A. para el diseño, fabricación, pruebas y puesta en servicio ( donde aplique) , de los Variadores de Frecuencia (V.F.D.) para aplicación en motores eléctricos de inducción de Baja Tensión hasta 600 VAC. Cualquier omisión de estas Especificaciones, en la descripción de algún componente o de algún requerimiento, no exonera al proveedor de su responsabilidad de entregar el equipo completo en todos sus aspectos técnicos y en operación satisfactoria bajo los criterios de seguridad y confiabilidad. Esta especificación se complementa con la Hoja de Datos de Variadores de Frecuencia (V.F.D.) (ECP-CNE-P-ELE-HD-XXX) que define las características particulares del equipo requerido, la cual deberá anexarse sin excepción alguna a la documentación de los procesos de compra en caso de reposición de equipos o a las memorias de cálculo de los proyectos que requieran ingeniería básica y/o detallada. Estas especificaciones mínimas tienen el carácter de norma interna para Ecopetrol S.A y por lo tanto, deben ser observadas en todas y cada una de las circunstancias que tengan que ver con variadores de frecuencia (V.F.D.). Cualquier omisión de estas especificaciones, en la descripción de algún componente o de requerimientos, no exonerará al proveedor de la responsabilidad de entregar el equipo completo en perfecto funcionamiento y operación.

3. GLOSARIO

• Contactos Fail Safe: Contactos a prueba de averías.

• DDP: Delivery Duty Paid - Entrega en destino convenido, sin descargada de los medios de transporte, con todos los derechos pagados – (incluye la responsabilidad, riesgos y el pago de todos los trámites aduaneros e impuestos).

• IGBT`s: Insulated Gate Bipolar Transistor - Transistor bipolar de puerta aislada dispositivo semiconductor aplicado como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia.

• Nivel isoceráunico: es la densidad anual promedio de rayos a tierra, en rayos

• Operación “Jogging”: Cierre del circuito repetido por acciones momentáneas, para arrancar un motor a partir del reposo con el fin de dar movimientos muy pequeños a la maquina.

• Pluviosidad: presencia y abundancia de precipitación vertical (lluvia) en un lugar determinado.

• Presión barométrica: presión atmosférica, es la presión que ejerce la atmósfera en un punto determinado.

• PWM: Pulse Width Modulation: Modulación de ancho de pulso, Técnica utilizada para generar ondas sinusoidales

a partir de pulsos de CC.

• Set point: Punto de ajuste o posición de ajuste.





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• Shut down. Parada de emergencia.

• Temperatura bulbo seco: es la temperatura ambiente de un recinto.

• Temperatura de bulbo húmedo: es la temperatura en equilibrio alcanzada por una superficie de evaporación, ocurre cuando la velocidad de calor transferido a la superficie por convección es igual al calor perdido por evaporación.

• THD Total Harmonic Distortion: Distorsión de armónicos total, cantidad de armónicos que el equipo introduce, que no estaban en la señal original.

• V.F.D: (Variable Frecuency Drive ó AFD - Adjustable Frecuency Drive): El variador de frecuencia es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de la señal de alimentación del motor.

4. DOCUMENTOS DEROGADOS

• GCB-ELEC-ES-017 Especificación técnica VFD Rev. 1

• VIT – DPY- E-105 Especificación técnica Variadores de frecuencia de Baja tensión ( VFD) V1

5. REFERENCIAS NORMATIVAS Los V.F.D. y sus componentes estarán de acuerdo con la última versión de las siguientes normas:

• Normas Principales de Referencia: � NEMA ICS 7 Adjustable-Speed Drives. � NEMA 61800-2 (Assimilated IEC 61800-2- ) Adjustable Speed Electrical Power Drive Systems-Part 2. � NEMA ICS 7.1 Safety Standars for Construction and Guide for Selection, Installation, and Operation of

Adjustable-Speed Drive Systems. � ANSI/IEEE 519 Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power

Systems.

• Normas Complementarias:

� ANSI/IEEE 597 Practice and Requirements for General Purpose Thyristor DC Drives. � ANSI/NFPA 70 National Electrical Code.

� NEMA ICS 1 Industrial Control and Systems General Requirements.

� NEMA ICS 6 Industrial Control and Systems Enclosures.

� NEMA MG 1 Motors and Generators.

� NEMA 250 Enclosures for Electrical Equipment (1000 volts maximum).





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� IEC 61800-3 EMC Immunity and Emission. � IEEE 1531: Guide for application and specification of harmonic Filters � UL 508C Standard for Power Conversion Equipment. � ECOPETROL ECP-VST-P-ELE-ET-004 Especificación Centros de Control de Motores. � ECOPETROL ECP-VST-P-ELE-ET-006 Especificación Motores De Inducción, Baja Tensión.

Los equipos y materiales terminados deberán ser listados, certificados, aceptados y marcados por un laboratorio de pruebas internacionalmente reconocido, tal como:

• Underwriter’ s Laboratories, Inc. (UL)

• Factory Mutual Engineering Corp. (FM)

• Marcado CE 6. CONDICIONES GENERALES A menos que se indique expresamente algo diferente en los requerimientos particulares ,los variadores de frecuencia deberán ser aptos para trabajar de forma continua en ambientes de alta contaminación con presencia permanente de partículas de polvo en suspensión y sustancias corrosivas como sulfuros, anhídrido sulfuroso (SO2) y/o hidrógeno sulfuroso (H2S) propias de la industria del petróleo.

• Sin excepción, los variadores de frecuencia (VFD) deberán ser localizados en áreas no clasificadas, al interior de las subestaciones eléctricas o en áreas exteriores ventiladas, bajo techo con ambientes libres de vapores combustibles o explosivos.

• Todo proyecto que se genere y que involucre la adquisición de V.F.D., ya sea como equipos nuevos o reposición de los mismos, debe considerar éstas normas en su ingeniería básica o detallada.

• El diligenciamiento de la hoja de datos deberá contar con la aprobación de un ingeniero electricista de ECOPETROL S.A.

• Para selección de tecnología por parte Ecopetrol S.A. se deberá tener en cuenta:

� Calcular la relación I corto circuito versus Corriente de carga en el punto de acople común, de acuerdo a las recomendaciones de la IEEE 519. El punto de acople común será:

� La entrada al variador, siempre que el variador sea alimentados con transformador de potencia que no esté

dimensionado con factor K para armónicos, en sistemas dedicados. � La entrada al transformador de potencia, siempre que el variador sea alimentados con transformador de

potencia que esté dimensionado con factor K para armónicos, en sistemas dedicados. � La salida de los alimentadores de los centros de distribución de carga o centros de transformación

(subestaciones)

� La entrada del variador, en montajes tipo CCM.





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Cualquier variación sustancial a lo definido en esta especificación solo será aceptable si está soportada por normas internacionales aceptadas y cuenta con la aprobación del Corporativo de Normas y Estándares.

En caso de conflicto entre los documentos que hacen parte de esta especificación cualquier inconsistencia se resolverá asignando la siguiente prioridad a los documentos:

• Hoja de Datos (Data Sheet).

• Diagrama Unifilar.

• La Presente Especificación. 6.1. CONDICIONES DE SERVICIO 6.1.1. Condiciones Normales de Servicio

Se consideran condiciones normales de servicio las siguientes:

• Temperatura ambiente en rango de 0ºC a 40ºC. ,

• Altitud sobre el nivel del mar menor a 1000 metros.

• Operación a condiciones nominales (rated) de voltaje, velocidad, y frecuencia.

• Instalación en áreas interiores o exteriores en presencia de humedad, químicos y vapores corrosivos o atmosferas salinas (Severy Duty).

• Instalación en áreas en las que no se interfiera con la ventilación.

6.1.2. Condiciones Inusuales de Servicio

Como condiciones inusuales de servicio se consideran las siguientes:

• Operación con motores diferentes a motores de inducción tipo jaula de ardilla.

• Exposición a atmósferas propicias a formación de hongos.

• Proliferación de insectos, bichos o alimañas.

• Condiciones de polvo o suciedad cuya acumulación pueden interferir con la ventilación normal.

• Exigencias inusuales de bajo nivel de ruido.

• Condiciones de ventilación deficientes.

• Operación cercana a fuentes de alta emisión de calor (calderas, turbinas, líneas de proceso calientes).

• Otras condiciones inusuales definidas en la norma Nema MG-1

6.2. CONDICIONES AMBIENTALES

6.2.1. Exteriores

Las condiciones ambientales del sitio de instalación se definen en la Hoja de datos adjunta a esta especificación.

6.2.2. Interiores

• En ambiente de aire acondicionado:

� Temperatura: 25±2 °C � Humedad relativa: 45%

• En caso de falla del aire acondicionado: � Temperatura: 40 °C � Humedad relativa: 95%





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7. DESARROLLO 7.1. REQUERIMIENTOS ELÉCTRICOS 7.1.1. Voltaje y Frecuencia A menos que se indique lo contrario en los Requerimientos Particulares, los variadores de frecuencia (VFD) serán diseñados para operar con una tensión de entrada de 60 Hz. Los Variadores de velocidad ( VFD) deberán operar satisfactoriamente en las siguientes condiciones: Variaciones en la tensión de entrada de +/- 10% de la tensión nominal a la frecuencia nominal. Variaciones en la frecuencia de entrada de +/- 5% de la frecuencia nominal a tensión nominal. Combinaciones de variaciones de tensión y frecuencia hasta de +/- 10%. Los variadores de frecuencia (VFD) deberán operar satisfactoriamente a carga nominal bajo las condiciones de voltaje, frecuencia y número de fases definidas en los Requerimientos Particulares o data Sheet. A continuación se indican los voltajes nominales aceptados de acuerdo con la potencia del motor y el voltaje nominal del sistema eléctrico al que será conectado el motor:

POTENCIA DEL MOTOR VOLTAJE DEL SISTEMA VOLTAJE DEL MOTOR OBSERVACIONES 0,1 – 1 HP 120 VAC 115 V Ver Nota 1

1/2 HP - ≤ 100 HP 208 -220 V VAC 200-220 VAC Ver Nota 2

1/2 HP - ≤ 250 HP 480 VAC 460 VAC Ver Nota 3

• Nota 1: Solo aplica para motores monofásicos de potencias fraccionarias

• Nota 2: Solo aplica para motores trifásicos en sistemas donde no exista voltaje de 480 VAC.

• Nota 3: Voltaje nominal estándar para motores de Baja Tensión en instalaciones nuevas.

• Nota 4: Se podrán instalar motores eléctricos > 250 HP en baja tensión, previa evaluación técnica y económica de tal alternativa.

7.1.2. Potencias Nominales Aceptadas. Los variadores de frecuencia deberán operar de forma confiable y sin sobrecargas con motores de las siguientes potencias:

Potencias Aceptadas en Baja Tensión 1/2 HP 25 HP

3/4 HP 30 HP

1 HP 40 HP

1 1/2 HP 50 HP

2 HP 60 HP

3 HP 75 HP

5 HP 100 HP

7 1/2 HP 125 HP

10 HP 150 HP





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15 HP 200 HP

20 HP 250 HP

7.1.3. Aplicaciones. Los variadores de frecuencia se usarán en montes de Centro de control de Motores y sistema de levantamiento artificial de crudo (Montajes BES (Bombeo Electro Sumergible), PCP (Bomba de cavidades progresivas), Rotaflex - BM (Bombeo Mecánico). 7.2. REQUERIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

• Todos los variadores de frecuencia (VFD) para uso en cualquiera de las plantas e instalaciones de ECOPETROL S.A., serán de tipo Industrial y así debe demostrarlo el proveedor al presentar los respectivos certificados de fábrica.

• A menos que se especifique lo contrario, los V.F.D. deberán cumplir con los siguientes requerimientos:

• El inversor del V.F.D. deberá ser electrónico, del tipo PWM y conformado por IGBT’s.

• Deberán estar capacitados para soportar las corrientes de cortocircuito de la subestación o red de alimentación a la cual estarán conectados. El valor de la corriente de corto circuito será el definido en los requerimientos particulares en hoja de datos.

• Para instalación en cuartos de subestación, tipo interior, los variadores de frecuencia se ensamblarán en encerramientos con grado de protección NEMA 1 o IP 23.

• Para instalación en áreas tipo exterior, los variadores de frecuencia se ensamblarán en encerramientos con grado de protección NEMA 3R o IP 45.

• Para montajes en Centros de Controlde Motores, los variadores de frecuencia para motores con potencias igual ó mayores a 100 HP se deberán instalar, incluyendo sus elementos de protección y bypass en un tablero metalclad independiente al MCC con facilidades para el acceso del cableado de control y de potencia por la parte inferior y acceso frontal para el mantenimiento del equipo.

• En el caso de montaje del variador en Centros de Control de Motores (MCC), las casillas serán del tipo extraíble hasta 20 HP. Para potencias mayores a 20 HP y menores o iguales a 100 HP deberán diseñarse gavetas del tipo fijo.

• Los variadores de frecuencia deben tener circuitos de control a 120 V a.c, eléctricamente aislados desde el controlador de potencia ó para el caso de montaje para pozos, autoalimentados a través de transformador de control.

• Sin excepción, Los variadores de frecuencia deberán tener un dispositivo de bloqueo mecánico en posición OFF del Breaker de entrada.

• El panel de control local del V.F.D. deberá tener como mínimo las siguientes funciones :

• Comando de Arranque y Parada en forma local y remota.

• Comando de incremento o disminución de velocidad en forma local y remota.

• Comando para Operación con pulsos de corta duración (“Jogging”) en forma local y remota.





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• Comando para Operación adelante( Forward) y atrás (Rewind) en forma local y remota.

• Comando de frenado por corriente DC (Cuando se requiera en el Data Sheet) , local y remota.

• Comando de reposición (“Reset”) para cualquier condición de alarma y disparo, a excepción de una falla de cortocircuito.

• Display y teclado para acceso y programación local

• Referencia de velocidad con opción de transferencia controlada sin variaciones de velocidad.

• Entrada para ajuste de velocidad vía potenciómetro.

• Entradas para ajuste de velocidad con señal de 4 a 20 mA

• Salida con señal de 4 a 20 mA para indicación remota de velocidad.

• Nota: Las opciones remotas deben poderse implementar con cables conectado a bornes libres de potencial.

• Cuando se especifique en el data Sheet , los variadores de frecuencia deberán contar con Contactor 7.3. BYPASS DE LA FUENTE DE POTENCIA DE V.F.D.

• Cuando se especifique, se deberá suministrar un bypass eléctrico, que será de operación manual, provista con los enclavamientos mecánicos y eléctricos para prevenir el paralelismo de operación del V.F.D. y las fuentes de potencia.

• Este bypass permitirá sacar de servicio el variador de frecuencia, para efectos de mantenimiento, habilitando al motor para ser arrancado, controlado y protegido según el esquema de arranque directo estándar.

7.4. REQUERIMIENTOS DE DESEMPEÑO

• Los variadores de frecuencia (VFD) deberán soportar como mínimo una sobrecarga del 150% de la corriente nominal durante un (1) minuto.

• Los variadores de frecuencia (VFD) deberán contar con rangos de frecuencia de salida entre 2 Hz y 90 Hz.

• Los variadores de frecuencia (VFD) deberán contar con diferentes rangos de aceleración y desaceleración e independientemente se deberán poder ajustar como mínimo desde 0.1 segundo hasta 999,9 segundos.

• Los variadores de frecuencia (VFD) deberá reiniciarse automáticamente luego de la pérdida total de la energía de alimentación: el tiempo de reinicio será programable, así como las condiciones bajo las cuales se permite el reinicio.

• El variador de frecuencia (VFD) Para aplicaciones con Bombeo de cavidades progresivas, el variador de velocidad debe incorporar la función de control de back spinning para reducir el tiempo de arranque del motor de la bomba, ante fallas del sistema de suministro de potencia., para lo cual se deberá incluir protecciones para evitar torques, voltajes o corrientes que puedan dañar los equipos.

• El variador de frecuencia debe permitir el ajuste en línea (Operación) de los valores de frecuencia máxima, corriente límite de operación (Torque Limit) y protecciones de sobrecarga y baja carga del motor.





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• Los variadores de frecuencia (VFD) deberán tener un alto factor de potencia; 0.95 o mayor para cualquier velocidad ó carga.

• Después de una caída de tensión, todo (VFD) deberá ser capaz de reacelerar automáticamente hasta que la entrada de tensión se haya recuperado al 90% o más de la tensión nominal. El proveedor debe establecer el máximo tiempo de retardo antes de la reaceleración, desde el momento en que se comienza a recuperar la tensión y también deberá aclarar si dicho tiempo es ajustable.

• Todos los variadores de frecuencia deberán soportar caídas transitorias de tensión de hasta el 40% por 0.2 segundos en la tensión de entrada de potencia y tensión auxiliar (si la tiene) o en ambos. En este caso los V.F.D. deberán estar capacitados para continuar operando con plena carga, automáticamente retornar al punto de operación de velocidad o reacelerar si la demanda de torque de carga resulta en una reducción de velocidad.

• En el evento de una caída de tensión en la entrada (SAG), el variador deberá proveer la función retoma al vuelo, reconocer las condiciones de operación y retomarlas para evitar que el equipo se reinicie y permita la continuidad de operación.

• Los variadores de frecuencia (VFD) deberán operar en forma continua y en buenas condiciones, por periodos mínimo de cinco años entre paradas de mantenimiento.

• Los variadores de frecuencia (VFD) deberán suministrar la corriente de salida, listada por el fabricante en las hojas de especificaciones, con variaciones en la tensión de entrada entre el 90% y el 110% del valor nominal, teniendo en cuenta las corrientes capacitivas requeridas por la longitud y calibre de los cables.

• El variador de frecuencia deberá tener la capacidad mínima del 100% de la corriente nominal del motor en operación continua, en conformidad con los requerimientos del NEC Tabla 430-150.

• La frecuencia (velocidad) de salida de todo (VFD) deberá estar dentro de un +/- 1% de cualquier set point dado sobre todo el rango de frecuencia de operación.

• Todo (VFD) debe ser capaz de ir a una velocidad por defecto entre las siguientes: máxima, mínima, o mantener la velocidad previa ante una pérdida de la señal de referencia de velocidad externa.

• El oferente del V.F.D. deberá revisar las especificaciones del motor que será operado con el variador de frecuencia (en caso que el motor sea existente) y garantizar la correcta operación del sistema variador–motor existente.

• Cuando el motor también sea un equipo nuevo será responsabilidad del proveedor revisar y ajustar los requerimientos del motor, que operará con el V.F.D., según la aplicación especificada.

• El uso de cualquier ventilador o sistema de enfriamiento externo del V.F.D. deberá ser aprobado por un ingeniero electricista de Ecopetrol S.A.

• El proveedor deberá indicar en su oferta la magnitud y duración de las sobretensiones externas transitorias que el V.F.D. puede soportar en sus terminales.

• Deberá ser posible realizar todos los servicios de ajuste y medición que pueden ser requeridos en sitio, desde una interface hombre – máquina localizada en la parte frontal de cada VFD, esta interfaz deberá desplegar el estado operativo y parámetros del equipo.

• La interface deberá ser capaz de desplegar todos los mensajes de diagnóstico, valores de los parámetros de medición en unidades de ingeniería e idioma programable en español así mismo ejecutar los ajustes de programación de los componentes que los requieran.





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• El panel de control e interface con el operador deberá permitir las siguientes funciones:

� Arranque. � Paro. � Selección de Local-Remoto / Auto-Manual. � Reset de falla. � Menú � Visualizador de eventos � Visualizador de tendencias � Configuración del variador � Diagnostico

• Como mínimo se podrán desplegar los siguientes parámetros:

� Velocidad demandada en porcentaje. � Velocidad demandada en R.P.M. � Corriente de entrada en amperios. � Corriente de salida en amperios. � Frecuencia de salida en hertz. � Voltaje de entrada. � Voltaje de salida. � Potencia total de salida en kW. � Potencia total acumulada � Horas de trabajo del equipo � Porcentaje de torque.

En el caso de ser especificado en los requerimientos particulares de las hoja de datos, el ajuste de velocidad de cada variador se hará desde el sistema de control distribuido (D.C.S.) de la planta, para lo cual se utilizará una entrada análoga de 4-20 mA del V.F.D. Se dispondrán de salidas digitales del V.F.D, tipo contacto seco (24 VDC o 120 VAC) configurables (Alarma variador, variador en marcha, falla variador, disparo (trip) variador, alarma de disparo (trip) variador, breaker principal y secundario abiertos, DPS actuados, etc) hacia la casilla de alimentación del variador. Para monitorear la operación del VFD, el sistema de diagnóstico será diseñado para comunicarse con una computadora personal y a través de un sistema de control distribuido.

7.5. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA

• El valor de Distorsión Total Armónica de Tensión (THD voltage) causado por los armónicos de corriente debe ser suministrado por el proveedor, utilizándose para su cálculo los datos de cortocircuito del barraje que alimentara dicho V.F.D.

• La Distorsión Armónica Total de Corriente (THD current) hacia el motor nunca deberá exceder el 5% del valor R.M.S. de la fundamental para todo el rango de velocidad especificado, a menos que se establezca un valor más restrictivo.

• Los valores de distorsión armónica de corriente deberán estar en concordancia con los requerimientos establecidos en la IEEE Std. 519, a menos que se especifiquen otros limites (el proveedor debe entregar la certificación correspondiente al cumplimiento de esta norma).

• En esta práctica se establece el punto de acople común (PCC) como el primer barraje aguas arriba del V.F.D. que





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alimenta otras cargas, a menos que se especifique en un punto más restrictivo (definido por un ingeniero electricista de Ecopetrol S.A.

• Los valores de distorsión armónica de tensión en el punto de acople común deberán estar limitados de la siguiente forma: � Armónicos individuales impares deben ser menores del 3 %. � Armónicos individuales pares deben ser menores de 1.75 %

7.6. PROTECCIONES

• Las protecciones de entrada para el V.F.D. deberán incluir como mínimo: fusibles UR de entrada ó interruptor según especificación, protección de sobrecarga, cortocircuito, falla a tierra y transitorios de tensión, sobre voltaje, bajo voltaje, pérdidas de fase hacia al motor, pérdida de fase en la entrada, desbalance de fases en entrada y salida, sobretemperatura del V.F.D, protección térmica del motor. Las protecciones del V.F.D. deben ser consistentes con el nivel de cortocircuito de la fuente de potencia.

• A menos que se indique lo contrario, el motor deberá ser protegido contra sobrecargas, atascamientos, rotor bloqueado, funcionamiento en una fase, fallas de fase y tierra y fallas internas del motor. Estas protecciones deberán ser provistas en el V.F.D. por un contacto de disparo.

• Los relés que disparen un V.F.D. por condiciones de falla deberán tener la posibilidad de evitar un reseteo manual. La información del disparo deberá permanecer en una memoria, no volátil, aún cuando el V.F.D. sea desconectado o desenergizado.

• Para todo V.F.D. se deberá suministrar dispositivos de protección contra sobretensiones para los circuitos de potencia, circuitos auxiliares de potencia, el motor y cable de alimentación del motor.

• La protección de sobrevelocidad deberá disparar el V.F.D. inmediatamente, si la frecuencia excede el 105% de la entrada ajustada (set point) o si excede un valor máximo de velocidad prefijado. La respuesta en tiempo del sistema de protecciones debe prevenir cualquier daño del motor por sobrevelocidad.

• Se debe proveer una protección contra baja velocidad, la cual deberá disparar inmediatamente el V.F.D., si la salida de frecuencia cae por debajo del 90% del valor prefijado (set point) por más de 20 segundos.

• Se debe suministrar un par de contactos del tipo Fail Safe (uno abierto y uno cerrado) que cambien de estado por condiciones que puedan dañar el V.F.D. o el motor, estos para ser usados por un control externo o circuito de disparo externo.

• El variador debe cumplir con Nivel Integral de protección SIL 1 y de requerirse en la hoja de datos con SIL 2.

• El control electrónico de apagado deberá iniciarse por:

� Sobrecarga del 150% por más de 1 minuto y condiciones de corto-circuito. � Alta tensión de entrada en el bus D.C. � Bajo voltaje AC de línea. � Disparo de sobrecarga térmica de motor. � Pérdida de fase � Fallas instantánea (Salida en corto circuito). � Desbalance de las fases de entrada y salida. � Paro automático luego de una falla de cortocircuito en la salida. � Falla de tierra en una de las líneas. � Sobre corriente





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� Alto Torque y Bajo Torque

• Para el caso de aplicación en pozos:

� Sobrepresión en cabeza de pozo (PIT). � Sobrepresión en cabeza de pozo (Moufee)

7.7. ALARMAS

• Cuando ocurra una falla el V.F.D. deberá tener una secuencia controlada de parada de emergencia (shut down). La razón para la condición de falla deberá enunciarse en el display y en las lámparas de indicación (LED).

• Cualquier condición que indique que el sistema esta fuera de rango o cualquier disparo deberá causar una señal de alarma por parte del variador de frecuencia, primero en el panel local y segundo en un contacto de salida, que pueda ser cableado a un circuito de alarma externo.

• La lógica del control deberá permitir la interrogación para determinar la causa de la alarma y distinguir entre una falla mecánica y una eléctrica. Los datos no deben perderse si el equipo es desenergizado o aislado.

• El V.F.D. deberá contar con un histórico de eventos (alarmas y disparos) almacenado en memoria no volátil y que permita su consulta, deberá tener una capacidad de almacenamiento de datos de consumo acumulado de energía del sistema y registro de ultimas fallas (cada 5 minutos tendencias que monitoreen el equipos durante todo el proceso y 100 o más Eventos que me muestre el estado del equipo al momento de presentarse un comportamiento anormal o irregular)

• El variador de frecuencia deberá contar como mínimo con un puerto RS485 y ser apto para protocolo Modbus RTU , modbusTCP/IP y/o Profibus/DP según lo requerido en la hoja de datos. De igual forma, si se requiere, el V.F.D. deberá disponer de las facilidades que le permitan comunicarse a través de una red Ethernet TCP/IP.

7.8. REQUERIMIENTOS PARTICULARES PARA SELECCIÓN DE EQUIPOS 7.8.1. LEVANTAMIENTO DE POZOS A no ser que se especifique lo contrario para el sistema de levantamiento ( pozos) y facilidades de de tratamiento ( estaciones de recolección y tratamiento ) , se podrá seleccionar por parte de Ecopetrol, según hoja de datos las siguientes configuraciones: Montajes BES:

• Tecnología PWM, 18 pulsos. IGBTs en inversor. Cumplimiento , IEEE 519, IEC 61800-3 EMC: Filtro LC o senoidal a la salida

• Tecnología PWM, 12 pulsos. IGBTs en inversor. Cumplimiento , IEEE 519, IEC 61800-3 EMC: Filtro LC o senoidal a la salida.

• Tecnología PWM, 6 pulsos. IGBTs en inversor. Cumplimiento armónicos IEEE519, e IEC 61800-3 EMC. Filtro pasivo de armónicos a la entrada y filtro LC o senoidal a lasalida.

• Tecnología PWM, 6 pulsos. IGBTs en las etapas de inversión y rectificación (AFE). Cumplimiento, IEEE 519, IEC 61800-3 EMC: Filtro LC o senoidal a la salida.

Montajes PCP, BM; Rotaflex:

• Tecnología PWM, 6 pulsos. IGBTs en inversor. Cumplimiento IEEE519, e IEC 61800-3 EMC, filtro LC o senoidal a la salida





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• Tecnología PWM, 6 pulsos. IGBTs en las etapas de inversión y rectificación (AFE). Cumplimiento IEEE519, e IEC 61800-3 EMC: Filtro LC o senoidal a la salida.

7.8.2. PLANTAS DE PROCESO, SEPARACION Y BOMBEO A no ser que se especifique lo contrario, se podrá seleccionar por parte de Ecopetrol, según hoja de datos las siguientes configuraciones: Montajes CCM:

• Tecnología PWM, 6 pulsos. IGBTs en inversor. Cumplimiento IEEE519, e IEC 61800-3 EMC. Filtro pasivo de armónicos a la entrada y filtro LC o senoidal a la salida

• Tecnología PWM, 6 pulsos. IGBTs en las etapas de inversión y rectificación (AFE). Cumplimiento IEEE519, e IEC 61800-3 EMC: Filtro LC o senoidal a la salida.

• Tecnología PWM, 18 pulsos. IGBTs en inversor. Cumplimiento IEEE519, e IEC 61800-3 EMC: Filtro LC o senoidal a la salida

7.9. PLACA DE DATOS Y MARQUILLAS

• Una placa metálica permanentemente adosada al cuerpo del V.F.D: deberá contener pero no limitarse a las siguientes características:

� Fabricante. � Número de parte, número serial y modelo. � Clase de Servicio. � Rangos de Entrada/Salidas: KVA, Kw, V, A, rango de frecuencia, temperatura ambiente límite. � Año de fabricación. � Capacidad en amperios de la barra principal. � Capacidad de corto circuito. � Máximo voltaje de operación.

• Todo V.F.D. deberá tener claramente identificado: terminales, regletas removibles, fusibles ventiladores, dispositivos de control y monitoreo y todos los terminales de cableado interno.

• Letreros de advertencia deben indicar la proximidad de los componentes vivos y los tiempos de descarga de los condensadores de potencia.

7.10. PRUEBAS

• El proveedor del V.F.D. deberá suministrar los protocolos de las pruebas tipo o estándar de fábrica, para probar la operación satisfactoria de los equipos.

• Las pruebas tipo certificadas se refieren a pruebas efectuadas en las condiciones que exigen las normas, con resultados avalados y certificados por laboratorios de prueba de reconocida trayectoria, y efectuadas en equipos de iguales características.

• Se deberá suministrar todo el espectro de armónicos de corriente de entrada del variador de frecuencia, medido en todo el rango de operación.

• El V.F.D. podrá ser inspeccionado por un funcionario o representante de Ecopetrol S.A. para verificar los siguientes aspectos:

� Inventario de componentes según planos y listado de partes.





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� Verificación visual de requerimientos constructivos y acabados. � Verificación de Conexión de Componentes según los planos. � Pruebas funcionales de todos los circuitos. � Comprobación de la secuencia de fases en las salidas de fuerza. � Comprobación de los circuitos de disparo y protecciones. � Verificación de la operación de los instrumentos de medida. � Medición de resistencia de aislamiento para fase-fase y fase tierra. � Pruebas de Tensión Aplicada y Tensión Inducida según ANSI. � Pruebas de Señalización y Alarmas.

• El equipo no podrá ser despachado hasta que las pruebas no se hayan culminado exitosamente y la inspección haya comprobado que el equipo está en conformidad con los planos de disposición aprobados previamente y con la presente especificación técnica.

• Desviaciones o variaciones en el diseño y construcción del V.F.D., con relación al prototipo certificado, requieren efectuar las pruebas tipo cuya validez se pierda o desvirtúe. El proveedor / fabricante en su oferta deberá declarar estos aspectos y proponer e incluir las pruebas o ensayos adicionales que se requieran.

• El proveedor del V.F.D. deberá realizar una prueba satisfactoria del equipo variador–motor que consistirá en la operación del conjunto durante ocho (8) horas como mínimo, en las condiciones más exigentes y comprobándose la habilidad para continuar en operación normal y reaceleración bajo condiciones de interrupciones cortas de potencia.

• Se deberán hacer mediciones de: Factor de potencia, estabilidad de operación (agregando y quitando carga en todo el rango de velocidad y condiciones de la fuente de potencia) y armónicos en la entrada y en la salida.

7.11. EMPAQUE Y ENTREGA

• El proveedor suministrará los equipos protegidos adecuadamente, por lo tanto tomará las medidas de fijación y protección para aislarlos de golpes, choques, humedad y agua.

• Los empaques serán de madera de primera calidad y de plástico, é inmovilizarán completamente los equipos contenidos y tendrán facilidades para su movilización y manejo.

• Todas las cajas deberán incluir una lista de empaque con la enumeración de todo el contenido.

• Cada empaque estará claramente identificado, indicando orden de compra, proyecto, contenido, peso bruto.

• Los términos de entrega serán los definidos en la requision u orden de compra.

• Los repuestos serán empacados adecuadamente para perfecta preservación durante varios años, bajo condiciones normales de almacenamiento interior, en cajas o empaques separados con marcas que los identifiquen plenamente como repuestos.

• Los equipos se considerarán recibidos a satisfacción una vez hayan sido probados en sitio y autorizada su energización por parte del proveedor.

7.12. DOCUMENTACIÓN La documentación técnica de los equipos debe ser entregada, impresa en copia dura y en medio óptico (CDR ó DVD, compatibles con Microsoft Office).





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La documentación impresa o catálogo mecánico de los equipos deberá ser entregada en original y dos copias, en volúmenes debidamente empastados e identificados en un tiempo no mayor a 20 días después de que sean despachados los equipos. El fabricante deberá entregar el archivo magnético o medio óptico (CDR ó DVD) en original y copia. Los planos en medio óptico deberán ser entregados en AUTOCAD 2006 o superior. Los archivos de texto y catálogos en formato PDF, documentos complementarios en Microsoft Office (Word, Excel o Powerpoint). Los documentos que deberá entregar el fabricante con los equipos, sin limitarse a ello, son los siguientes:

• Protocolo de Pruebas Certificado.

• Planos Eléctricos de Potencia y Control:

� Diagrama Unifilar General. � Diagrama Trifilar de Potencia. � Conexiones de CT´s y PT´s y relés. � Diagramas de Conexionado. � Listados de Conexiones.

El tamaño mínimo de los planos será Tamaño B (17” x 11”) o A3.

• Planos Mecánicos y estructurales:

� Planos de base o plantillas indicando anclajes. � Planos con indicación de puntos de izaje y tapas superiores. � Planos de Configuración Externa con dimensiones y vistas en planta, lateral y posterior. � Planos de estructura interna indicando disposición de Barrajes. � Plano Isométrico para armado y/o Despiece. � Plano de Puntos de Conexión con Ductos de Barras o cables.

El tamaño mínimo de los planos será Tamaño B (17” x 11”).

• Manuales para Instalación Inicial, Operación y Mantenimiento.

• Manuales y Catálogos Originales de cada uno de los Accesorios y componentes.

• Listado de Componentes con número de Parte y número de Serie

• Listado de Repuestos Recomendados para dos años se servicio continuo.

• Copias de Pólizas y Carta de Garantía.

NOTA: El fabricante debe incluir en su oferta de forma explícita una garantía de manejo y/o suministro de la información técnica correspondiente a los equipos objeto de la compra, por un período no menor a 10 años, contados a partir de la fecha de expiración de la garantía.

7.13. REPUESTOS

Para el V.F.D. se deberá suministrar un lote de piezas de repuestos necesarios para su adecuada operación y





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mantenimiento. El proveedor / fabricante suministrará una lista de repuestos recomendados, con sus precios unitarios, la cual incluirá como mínimo lo siguiente pero sin limitarse a ella:

• Fusibles, 30% del total de fusibles instalados por tipo.

• Leds y bombillos de indicación completo, 15% del total de leds instalados.

• Botones pulsadores y selectores completos, 15% del total de pulsadores instalados por tipo.

8. REGISTROS No Aplica. 9. CONTINGENCIAS No se prevén contingencias para esta Especificación Técnica. 10. BIBLIOGRAFÍA No Aplica. 11. ANEXOS

• Hoja de datos

Para mayor información sobre este documento dirigirse a quien lo elaboró, en nombre de la dependencia responsable: Elaboró: Reynaldo Prada Graterón Teléfono: 6847431 Dependencia: ICP – UGC

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60637 ECP-VST-P-ELE-ET-008 Variadores de Frecuencia de Baja Tension