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4/2008

La revista técnica corporativa del Grupo ABB

www.abb.com/abbreview

Revista ABB

Pioneering spirits

A revolution in high dc current measurement

page 6

Team-mates: MultiMove functionality heralds a new era in robot applications

page 26

Best innovations 2004page 43

a

Los frutos de la innovación

Lo más destacado en innovación de 2008

página 6

Batiendo récords: aparamenta para tensión ultra alta

página 20

FlexPickerTM IRB 360: el robot que recoge y envasa

página 29

La bombilla eléctrica es un símbolo, por no decir el arquetipo de la inno-vación. La luz artificial ha proporcio-nado a la humanidad una flexibilidad en el horario de las actividades des-conocida anteriormente, lo que a su vez ha permitido enormes avances que van de la libertad personal a la productividad industrial. Incluso es posible que la luz eléctrica sea el producto de fabricación humana más visible al contemplar la Tierra desde el espacio.No todas las innovaciones deben cambiar el mundo de una forma tan profunda, pero sí pueden hacer que avancen los bordes de la tecnología en cada una de sus áreas específi-cas. El presente número de la Revis-ta ABB, Los frutos de la innovación, celebra los adelantos más brillantes de 2008.

3Revista ABB 4/2008

Editorial

La sociedad global se está uniendo para tratar de mitigar diversos problemas importantes a los que se enfrenta la humanidad en nuestros días. Entre ellos, los más destaca-dos son la rápida disminución de los recursos de agua potable, la escasez de las reservas de energía primaria y las consecuencias negativas del calentamiento global.

Los medios de comunicación resaltan estos retos y afirman que es preciso un cambio espectacular en la actitud de la gente y que se deben lograr inmediatamente nuevos avan-ces tecnológicos que resuelvan los problemas. Sin embar-go, no siempre es necesario que se produzca un cambio revolucionario en la tecnología. A menudo las soluciones más eficaces se consiguen adaptando tecnologías ya exis-tentes, de forma que evolucionen para resolver nuevos problemas. Si bien esas tecnologías ya existen, los medios de comunicación raramente las reconocen como innovado-ras, aunque es verdad que pueden ser muy eficaces. Las innovaciones en la industria han ido evolucionando en silencio, con escasa atención de los medios de comunica-ción, aunque la tecnología que puede ayudar a facilitar la solución de los retos a los que nos enfrentamos actualmen-te esté ya disponible en gran medida. Si se utiliza la tecno-logía existente y se aplica para resolver nuevos problemas, no se precisan unos saltos en el desarrollo tecnológico que exigen la dedicación de mucho tiempo. Los pequeños pasos innovadores suelen conducir a un rápido desarrollo de soluciones sin atraer la atención de los medios de comunicación.

Consideremos, por ejemplo, el enorme potencial de ahorro de energía que se podría conseguir en edificios, viviendas privadas, oficinas y fábricas. Así pues, utilizando tecnolo-gías existentes para aplicarlas a problemas nuevos y consi-guiendo pequeños avances innovadores, ABB ha desarro-llado un cómodo sistema de control llamado “Living Space” (espacio habitable), que gestiona la energía destinada a hacer funcionar eficientemente un edificio.

ABB puede ahora conectar enormes parques eólicos situa-dos a gran distancia de la costa a redes en tierra por medio

de cables submarinos en CC, y también puede conectar centrales hidroeléctricas a redes que cruzan fronteras inter-nacionales, como la de Noruega y los Países Bajos. Estas innovaciones han hecho posible la explotación de recursos remotos de energías renovables que, de otra forma, no habrían estado a nuestro alcance.

La alimentación de las megaciudades de la costa oriental de China, grandes consumidoras de energía, con la electri-cidad generada a miles de kilómetros al oeste, ha exigido el paso a tensiones ultra altas, por encima de 1 MV. Este paso fue preciso para reducir significativamente las pérdi-das por transmisión que se producirían con los métodos clásicos. Se plantearon nuevos retos en la tecnología de aparamenta, bien probada en millones de instalaciones de baja tensión, para hacer frente a estos nuevos niveles de tensión ultra alta. ABB está orgullosa de haber dado este paso evolutivo y presentar la primera aparamenta aislada en gas de 1.100 kV en China.

También evolucionan las capacidades de los robots. El FlexPicker de ABB, el robot que ya podía clasificar a gran velocidad pequeñas piezas en una línea de produc-ción, puede ahora, en su segunda generación, realizar 130 operaciones por minuto, moviendo cargas del orden del kilogramo a nuevos lugares con una precisión de menos de un milímetro con aceleraciones superiores a 10 G.

Éstos son sólo algunos ejemplos de los cambios evolutivos que ABB ha promovido silenciosamente. ABB seguirá mejorando las tecnologías y desarrollando nuevas aplica-ciones, proporcionando así una base para soluciones que respondan a los retos que nos esperan.

En este número de la Revista ABB deseamos compartir con ustedes algunas de nuestras tecnologías evolutivas. Los fru-tos de nuestra inversión anual en I+D, superiores a los mil millones de dólares, los recogen nuestros clientes, lo que se añade a una abundante gama de mejoras para la socie-dad en su conjunto.

Que disfruten de su lectura.

Peter TerwieschDirector general de tecnologíaABB Ltd.

Una evolución silenciosa

4 Revista ABB 4/2008

Revista ABB 4/2008Los frutos de la innovación

Índice

Lo más destacado en innovación

6Un 2008 innovadorLa Revista ABB destaca ocho grandes innovaciones

del año.

Innovaciones de productos

11Living Space (espacio habitable)Ahorros a su alcance: el elegante concepto Living

Space® de Busch-Jaeger hace más atractivo que nunca

el ahorro de energía.

15Acertar a la primeraLa familia de relés RE_60_ está lista para tomar el testigo

en las aplicaciones de distribución.

20Noticia de última horaABB está batiendo récords con su aparamenta de

tensión ultra alta aislada por gas en China.

25Una plataforma más inteligente, un proceso más inteligenteABB presenta un sistema mejorado de control de

calidad para la industria papelera.

29Seleccionar un ganador y pegar fuerteEl FlexPickerTM de segunda generación no sólo está en

los titulares.

Innovaciones de sistemas

34El dominio de la red eléctricaLa unión (en redes) hace la fuerza: una mejor vigilancia

de una zona extensa ayuda a controlar la estabilidad de

la red.

40El futuro está aquíUn enlace enterrado bajo el fondo marino:

el mayor parque eólico marino del mundo entra en

funcionamiento con el sistema de transmisión HVDC.

44Seguridad integradaLa seguridad no debe ser algo de lo que nos acordemos

en el último momento. Con el sistema 800xA High

Integrity, la seguridad forma parte integral del sistema

de control.

Revista ABB 4/2008

6

15

34

51

Prioridad a I+D

49Alimentar la eficienciaHe aquí un motivo de reflexión: el sistema 800xA de

ABB está controlando con éxito pequeñas plantas de

producción de bioetanol.

51Se necesita la vestimenta adecuadaLa vida al aire libre requiere un atuendo adecuado:

hay nuevas resinas que mantienen seguros y secos los

transformadores de instrumentos de exterior.

55Bajo vigilanciaEl control y la vigilancia avanzados comprueban que las

redes eléctricas se portan bien.

Eternos pioneros

59HVDCLa innovación consiste en no seguir siempre las reglas:

ABB ha dado una respuesta directa al transporte de

grandes volúmenes de energía eléctrica.



Un 2008 innovadorador

En los laboratorios y centros de investigación de ABB de todo el mundo, más de 6.000 científicos e ingenieros trabajan intensamente para desarrollar las tec-nologías que harán posibles los productos del mañana.

Todos los años se alcanzan numerosos éxitos, de modo que escoger las “mayores innovaciones” no es tarea fácil. Las tecnologías que se presentan aquí no son más que una pequeña muestra de los logros que merecen destacarse. Se han escogido para permitir una visión de las diversas áreas en las que están activos los equipos de investigación y desarrollo de ABB.

Los aspectos que se presentan en estas páginas representan un breve repaso a esas innovaciones, las cuales se tratan con mayor detalle en artículos más extensos incluidos en este número de la Revista ABB.

7Revista ABB 4/2008

Un 2008 innovador

Themenbereich

Función y estilo

Los edificios de alta eficiencia ener-gética desempeñan un papel cada vez más importante para aliviar los acuciantes cambios del clima. Con unos componentes inteligentes de los edificios equipados con sensores y actuadores se puede ajustar automá-ticamente la iluminación solar o el alumbrado nocturno de las habitacio-nes. Asimismo, se pueden regular la calefacción y la refrigeración para que proporcionen el máximo confort a los ocupantes con el mínimo consumo de energía. Una infraestructura inteligen-te en los edificios también ofrece a las personas sistemas de seguridad, música, vídeo o conexiones a Inter-net. La tecnología para estas funcio-nes universales en los edificios ya está aquí, pero, ¿se utilizará?

Busch-Jaeger, miembro del grupo ABB, ha desarrollado con su con-

cepto Living Space® una nueva genera-ción de tecnología de la edificación que

combina flexibilidad y confort con efi-ciencia energética y seguridad.

La comunicación del usuario con el sis-tema es muy intuitiva y similar a otras plataformas a las que los usuarios están

acostumbrados por los sistemas moder-nos de información y comunicación. Pantallas táctiles intuitivas que permiten un control amplio y flexible de toda la infraestructura del edificio e incluso proporcionan información sobre el con-sumo de electricidad y noticias o infor-mación meteorológica, mientras suena la música de J. S. Bach en el dormitorio de arriba.

Nunca ha sido más simple el ahorro de energía en los edificios que con los paneles de uso fácil y diseño elegante de la tecnología de ABB Living Space, de Busch-Jaeger.

Para más información, véase “Living Space” en la

página 11 de este número de la Revista ABB.

Un relé hecho en un solo paso

El proceso de desarrollo de un pro-ducto nuevo se ve a menudo dificul-tado por problemas de presupuesto y de incumplimiento de plazos. Estos problemas suelen deberse a la esca-sa claridad de las especificaciones o a los cambios realizados en éstas durante el proceso de diseño. ABB introduce ahora en el mercado relés de gama baja desarrollados de acuerdo con la filosofía “acertar a la primera”.

Se ha conseguido un ciclo rápido de desarrollo del producto analizando

con cuidado sus requisitos funcionales y cumpliendo de forma estricta las especificaciones.

Si se aplica el principio de desarrollo de productos que sean válidos en la prime-ra prueba, se crea un prototipo y se evitan los rediseños. Esto ha sido posi-ble por medio de la simulación del

hardware y el software del relé con la utilización de herramientas avanzadas.

Los relés están destinados a aplicacio-nes de distribución de gama baja. REJ 601 y REF 601 son relés accionados con motor auxiliar que proporcionan protección trifásica contra sobreintensi-dad y fallos de tierra con interfaces de sensor Rogowski. El REJ 603 es un relé autoalimentado con protección trifásica para sobreintensidad y fallo de tierra con una interfaz de transformador de corriente personalizada. El REJ 603 fue el primero en aparecer en el mercado, seguido en breve por los demás.

Para más información sobre estos relés y su

desarrollo, véase “Acertar a la primera” en la


Thema

Themenbereich

Un 2008 innovador

Themenbereich


Alerta anticipada

La red eléctrica que nos suministra energía de alta calidad a todos es un entramado de miles de kilómetros de cables y tendidos aéreos. Millones de consumidores están conectados y cientos de centrales distintas sumi-nistran su energía en diferentes pun-tos. Un sistema de este tipo es muy sensible a las perturbaciones, por pequeñas que sean, que en condicio-nes desfavorables pueden crecer hasta provocar un fallo completo: lo que se llama un “apagón”.

Cuanto antes reciba el gestor de la red una alerta sobre un problema

crucial de este tipo, mejor podrá adop-tar medidas preventivas para contrarres-tarlo. Los gestores de redes de gran tamaño buscan esas señales anticipadas de alerta sobre una caída de frecuencia en España, por ejemplo, que podría lle-gar a producir la desconexión de una central eléctrica en Suecia. Esto les per-mite adoptar medidas preventivas. Los sistemas tradicionales Supervisory Con-trol and Data Acquisition (SCADA) (Control de supervisión y adquisición de datos) empleados por los gestores no proporcionan esta información. Aho-ra, Network Manager, la solución de ABB para SCADA y los sistemas de ges-tión de energía, ofrece una vigilancia de red de amplio alcance y una nueva serie de herramientas que permiten conseguir un control total de la red, aunque ocupe miles de kilómetros.

Unas pocas (relativamente) unidades de medición de fasores en la red bastan para conseguir una visión completa en tiempo real de la estabilidad del siste-ma.

Para más información, véase “El dominio de la red

eléctrica” en la página 34 de este número de la

Revista ABB.

La aparamenta aisla-da por gas consigue un nuevo récord de niveles de tensión

China, con sus enormes distancias entre las centrales eléctricas situadas en el oeste y los principales consumi-dores, que se encuentran en el este, está abordando la implantación de un nivel superior de tensión de transmi-sión mediante la instalación de líneas de transmisión de 1.100 kV de CA. Al multiplicar por dos la tensión desde el nivel clásico de 550 kV se reducen las pérdidas por transmisión a la cuarta parte, lo que representa un considerable ahorro de energía.

Para mantener unas dimensiones razonables de las subestaciones con

este nivel de tensión extraordinariamen-te alto, se instalará aparamenta aislada por gas (GIS), conjuntos muy compac-tos de interruptores automáticos y con-mutadores. ABB ha dado el salto a este nivel de tensión ultra alta y ha desarro-llado, junto con sus asociados, la prime-ra GIS mundial de 1.100 kV. La subesta-ción con esta GIS se instalará cerca de

la ciudad de Jingmen, en China Central. Transportará al norte de China parte de la energía producida por la central eléc-trica de las Tres Gargantas.Las pruebas de tipo de los componen-tes de la GIS se han efectuado simultá-neamente en laboratorios chinos, sue-cos y suizos. Este logrado proyecto no sólo supone el inicio de una nueva era

en la transmisión de tensión ultra alta, sino también una potente demostración de las capacidades combinadas de inge-niería de los líderes tecnológicos mun-diales.

Para más información, véase “Noticia de última hora”

en la página 20 de este número de la Revista ABB.

9Revista ABB 4/2008

Un 2008 innovador

Themenbereich

Un nuevo sistema de control de calidad para los fabricantes de papel

La nueva Network Platform (platafor-ma de red), la componente funda-mental del sistema de control de cali-dad (QCS) de ABB para los fabrican-tes de papel, está ayudando a reducir los costes y a conservar el puesto de

ABB como primer proveedor de siste-mas QCS en el sector papelero mun-dial.

La producción moderna de papel implica una conjunción inimaginable

de tecnologías, en la cual la plataforma de exploración (escaneo) es el punto esencial. Los sensores de la plataforma miden condiciones tales como la hume-dad o la orientación de las fibras de papel a medida que se está fabricando. Los datos de los sensores se recopilan y se introducen en complicados algorit-mos de control, que generan instruccio-nes para la máquina del papel.

Network Platform incorpora tecnología de vanguardia, cumple totalmente las normas actuales y tiene la capacidad de adaptarse a muchos avances tecnológi-cos nuevos.

Nuevas herramientas y formas de pre-sentación de diagnósticos ayudan a aumentar la facilidad de acceso del cliente a los datos del proceso del papel. Esto, unido a la sencillez y flexi-bilidad globales del sistema, reduce las necesidades de formación y facilita la configuración en fábrica y durante la entrega del proyecto.

La construcción, instalación y prueba del código objeto cuando se modifica la fuente se puede lograr en tan sólo 2–4 horas. Además, en la plataforma de exploración se emplea el lenguaje estándar C++ para obtener la máxima portabilidad y compatibilidad.

Para más información sobre la Network Platform de

ABB, véase “Una plataforma más inteligente, un pro-

ceso más inteligente” en la página 25 de este número

de la Revista ABB.

Tiempo tormentoso

Con una demanda mundial creciente de energías renovables, la producción de electricidad con turbinas no deja de aumentar. Entre tanto, se están planificando parques eólicos con una potencia nominal total de más de 15.000 MW en el Mar del Norte y el Báltico, el primero de los cuales se encuentra ya en fase de implantación. Alemania, país pionero en energía eó-lica, está construyendo el mayor par-que eólico del mundo en el Mar del Norte. Cuando finalicen los proyectos de parques eólicos actualmente en marcha en esta zona, la red de par-ques eólicos del Mar del Norte dis-

entre Finlandia y Estonia en menos de 20 meses, un récord mundial para la instalación de un sistema de ese tipo.

Actualmente, ABB va a entregar las primeras conexiones a la red de par-ques eólicos del Mar del Norte, que incorporan un sistema HVDC Light con 400 MW. El transporte de la energía desde el primer nodo de conexión para varios parques eólicos hasta la red de transmisión en la subestación transfor-madora de la costa alemana se realizará con 128 km de cable submarino y 75 km de cable subterráneo.

Para más información, véase “El futuro está aquí” en

la página 40 de este número de la Revista ABB.

pondrá de unos 6.300 MW de poten-cia nominal.

Para transportar la energía eléctrica a más de 100 km se requieren siste-

mas de transmisión HVDC con conexio-nes por cable. ABB ha demostrado recientemente que la tecnología HVDC Light® adecuada podría prestar tal servi-cio, con la realización del enlace Estlink

Un 2008 innovador

Themenbereich


El FlexPickerTM de nueva generación

El FlexPickerTM de segunda genera-ción que acaba de desarrollarse ga-rantizará que ABB siga en vanguardia en lo que a soluciones robóticas se refiere, dando respuesta a las deman-das cada vez mayores del sector de recogida y envasado de productos para mejorar la productividad.

El nuevo FlexPicker IRB 360 se bene-ficia de las características de diseño,

muy logradas, del IRB 340, lo que per-mite mayores cargas útiles, menor ocu-pación de espacio, un mantenimiento más fácil y mayor flexibilidad de traba-jo. Se conserva el diseño básico de robot delta. Consta de tres brazos –cada uno es un paralelogramo–, unidos por juntas universales a la interfaz de la herramienta. Los pesados componentes del motor se encuentran en la caja base, de forma que los brazos, de poco peso,

se puedan mover rápidamente con una precisión reproducible.

Se ha desarrollado una versión más pequeña para aumentar la productivi-dad dentro del espacio reducido de la planta de la factoría. Mejoras en el con-trolador de movimiento, QuickMoveTM y TrueMoveTM, proporcionan ciclos más cortos a fin de poder mantener la pro-ductividad con un número menor de robots, lo que permite reducir el espa-cio todavía más. El controlador de movimiento mejorado, acoplado a todos los robots de la generación FlexPicker IRB 360, permite cargas útiles mayores debido a su mayor control de movi-mientos y reduce asimismo los daños por colisión, ya que detecta los fallos de funcionamiento y detiene automáti-camente las operaciones.

La gran demanda de la industria alimen-taria llevó al desarrollo de una versión que se puede limpiar fácilmente con agua caliente a alta presión aplicada a corta distancia. Unas mejoras universa-les adicionales de la duración de los

componentes aseguran que el FlexPicker de nueva generación sea más robusto y requiera menos mantenimiento.

Para más información, véase “Seleccionar un gana-

dor y pegar fuerte” en la página 29 de este número

de la Revista ABB.

Introducir seguridad para el sistema de control

Tanto en casa como en el trabajo, descuidar la seguridad es abrir la puerta a los accidentes. En las plan-tas de procesamiento, la vigilancia de la seguridad se pone en manos de complejos sistemas que ayudan a los

seres humanos con su vigilancia. Si bien estos sistemas solían ser com-plementos que actuaban indepen-dientemente del sistema de control, la creciente complejidad de las plantas industriales está convirtiendo esta opción en algo cada vez más inflexi-ble y costoso. La respuesta de ABB es el sistema de seguridad 800xA High Integrity, que puede integrarse completamente en la plataforma del sistema de control 800xA de la compañía.

Puesto que el sistema de seguridad 800xA High Integrity forma parte

integral de la plataforma de control del sistema 800xA, dispone de acceso a todos los datos necesarios para el pro-ceso y puede suministrar al gestor toda la información que afecte a la seguri-dad. Los gestores, con el apoyo de una secuencia común de eventos y funcio-nes de manejo de alarmas, pueden ana-lizar situaciones peligrosas al tiempo que desarrollan y toman decisiones cla-

ve que potencialmente evitan o alivian considerablemente sus consecuencias.

Gracias a la gran similitud de los equi-pos y herramientas de software utiliza-dos en los sistemas de seguridad y con-trol de procesos, se reduce la necesidad de formación general del gestor, aumenta su comprensión del proceso y se eliminan complicaciones.

La plataforma 800xA High Integrity de ABB recibió en 2008 un certificado de seguridad SIL31).

Para más información sobre la plataforma 800xA

High Integrity, véase “Seguridad integrada” en la


Nota a pie de página1) El nivel de integridad de seguridad (SIL) es una

medida del nivel relativo de riesgo, y SIL3 es el

nivel más alto que se encuentra usualmente en la

industria de procesamiento.

11Revista ABB 4/2008


Vivimos en una sociedad en la que el acceso en línea a cualquier tipo de información es algo normal. Por ejemplo, los teléfonos móviles combinan una amplia gama de funciones, desde “simplemente ” hacer llamadas, a hacer fotografías, grabar vídeos y reproducir música con gran calidad, pasando por la navegación por Internet y el envío de correos electrónicos. Ahora se ha llegado a disponer por primera vez de una plataforma, igualmente universal, en un área de enorme importancia práctica: el control de edificios. Con el concepto Living Space® de Busch-Jaeger, ABB ha desarrollado una nueva generación de tecnología de sistemas para edificios que propor-ciona un gran nivel de flexibilidad, combinando confort, eficiencia energética y seguridad. Living Space no sólo satisface la necesidad de una información de amplia cobertura, sino que también permite la optimización del consumo de energía en el edificio, tan necesaria en estos tiempos.

Living Space (espacio habitable)Una nueva dimensión en el control de edificiosBernhard Dörstel


Espacio habitable


productos de tecnología para edificios nuevos niveles de sencillez para el usuario así como de elegancia. Las solu-ciones innovadoras Busch-PriOn y Bush-ComfortTouch de Busch-Jaeger van a desempeñar un papel pionero en la introducción generalizada de mayor eficiencia energética y seguridad en todo tipo de edificios.

En esta oferta, los supuestamente pequeños detalles son los que marcan la diferencia. Un ejemplo es la codifica-ción coherente con colores para deter-minadas funciones, tales como la ilumi-nación, las persianas, la calefacción o los ambientes luminosos. Todas las fun-ciones de iluminación se identifican con el color amarillo (que simboliza el sol y la claridad), las funciones de calefac-ción están señaladas con el ámbar (de la calidez y el confort) y el control de las persianas, con el azul (que simboli-za el frescor y el color del cielo). El magenta, que simboliza la extravagan-cia, el teatro y la puesta en escena, se emplea para los ambientes luminosos 1 . Estos códigos son independientes del idioma que se habla y pueden com-prenderse internacionalmente.

El concepto de control por el usuario constituye la base de la nueva gama de productos Busch-Jaeger y ofrece diver-sas soluciones para el control de edifi-cios modernos, que cubren desde una unidad de control distribuido a un panel central multimedia.

La elegante presentación de la inteligencia oculta dentro de un edificio demuestra una actitud positiva hacia la vida.

Una sola unidad de control para todas las habitacionesLa nueva unidad de control distribuido para habitaciones, Busch-priOn, salva el hueco existente entre el programa clási-co de conmutación de la compañía y las modernas soluciones de panel. Pro-porciona un control claro e intuitivo de los componentes de la tecnología de sistemas para edificios, tales como ilu-minación, calefacción/aire acondiciona-do o persianas. Un aspecto central de su cómodo empleo es el concepto de control mediante colores. Y gracias a su

opciones o integrarlas en una interfaz de usuario intuitiva.

Otro prerrequisito para una adopción generalizada de esta tecnología es un diseño sofisticado. Puesto que la inter-faz de usuario intuitiva constituye la única parte visible de la tecnología sub-yacente, es especialmente importante para que el usuario la acepte que el sentimiento de estar colaborando a la conservación del medio ambiente vaya acompañado de elegancia y estilo.

El empleo de esquemas de control exhaustivos que cubran la iluminación al tiempo que el control climático del edificio permite un ahorro potencial de energía de casi el 60%.Para la mayoría, la presentación elegan-te de una inteligencia oculta dentro de un edificio subraya una actitud positiva hacia la vida y no debe ser subestimada como “puerta de acceso” para la tecno-logía innovadora.

ABB ha reconocido esta necesidad y está proporcionando a sus sistemas y

La moderna tecnología de sistemas para edificios desempeña un papel

fundamental cuando se trata de reducir el consumo de energía en los edificios. De acuerdo con estudios actuales, el empleo de esquemas de control exhaustivos que cubran la iluminación al tiempo que el control climático del edificio permite un ahorro potencial de energía de casi el 60%.

Aunque esta posibilidad se ha identifica-do y se precisa urgentemente la aplica-ción de las medidas correspondientes, los sistemas de control universal están lejos de generalizarse. ¿Por qué? Incluso en los países muy industrializados, hay muchas personas a las que les asustan las tecnologías supuestamente “compli-cadas”. Las experiencias negativas sufri-das con el empleo de aparatos de vídeo y televisión u ordenadores personales no ergonómicos, que exigían estudiar a fondo un grueso manual para poder uti-lizar las funciones más básicas, ha frena-do a muchos usuarios. La industria de productos para el consumidor ha admi-tido este umbral de inhibición y está tratando de desarrollar mandos “para tontos” en dispositivos complicados.

Por lo tanto, con el fin de que la tecno-logía de sistemas para el ahorro de energía en los edificios le resulte más atractiva al usuario, debe presentarle las

1 Ejemplo de un ambiente luminoso que se puede encender con sólo pulsar un botón


Espacio habitable


basados en los paneles de control de Busch galardonados, el Busch-Com-fortTouch ofrece muchas más funciones y una pantalla mayor, lo que borra vir-tualmente las distancias existentes entre tecnología de sistemas para edificios, entretenimiento doméstico y comunica-ciones basadas en IP.

El botón giratorio presen-ta una característica de diseño muy representativa e incluso creadora de estilo, que les resultará familiar a muchos usuarios de otras aplicaciones.

La posibilidad de visualizar y controlar aplicaciones basadas en IP y LAN o WLAN del ámbito del entretenimiento doméstico y la comunicación basada en IP, que se ha incorporado por primera vez, hace del panel Busch-ComfortTouch un suplemento inteligen-te del PC con Internet privado, al que puede incluso sustituir 4 . El panel Busch-ComfortTouch no sólo propor-ciona a los ocupantes un elemento de

El mando giratorio se puede combinar o ampliar con distintos módulos. Todos los elementos de control del sistema, incluida la pantalla de TFT, incorporan una iluminación de día y de noche seleccionable mediante un interruptor que permite adaptar a voluntad el nivel de claridad.

Se proporciona un confort y una efi-ciencia energética extraordinarios gra-cias a un receptor de infrarrojos opcio-nal y a un sensor de proximidad en la banda del borde superior del Busch-priOn. Éste combina diseño y función de forma inteligente. Cuando se aproxi-ma alguno de los ocupantes, automáti-camente se activa la iluminación de fondo de la unidad de control de la habitación. De forma similar, la banda de la cubierta inferior se puede combi-nar con un sensor de temperatura y un controlador de la temperatura de la habitación.

Todos los elementos de control del sistema, inclui-da la pantalla de TFT, incorporan una ilumina-ción de día y de noche seleccionable mediante un interruptor que permite adaptar a voluntad el nivel de claridad.

Una ventana al mundoCon el nuevo Busch-ComfortTouch, Busch-Jaeger amplía su gama de pane-les de control mediante una variante excepcionalmente innovadora. Con su diseño y su selección de materiales

estructura modular, Busch-priOn se puede adaptar individualmente a las necesidades de los usuarios 2 .

La variedad de funciones disponibles abre mucho campo a la libertad indivi-dual. Luz, persianas y electrónica de consumo se pueden controlar de forma individualizada o integrada en “escenas vivientes” completas. Esto permite crear el ambiente deseado con sólo pulsar un botón: se atenúa la luz, se cierran las persianas y se hace sonar la música favorita.

Durante el desarrollo del Bush-priOn, se asignó la máxima prioridad a la sen-cillez y la facilidad de uso. El sistema se controla por medio de mandos táctiles o giratorios. El módulo central se com-pone de una pantalla gráfica de transis-tor de película fina (TFT) combinado con un mando giratorio. El botón gira-torio de ajuste fino con retroiluminación de colores y la pantalla claramente estructurada permiten un control seguro e intuitivo de todas las funciones 3 .

Se puede seleccionar y controlar cada función de forma rápida y cómoda. Se puede controlar y atenuar cada lámpara directamente, de forma independiente. Pantallas y persianas pueden controlar-se asimismo con el botón giratorio, y el clima en el edificio puede fijarse de forma individual para cada habitación empleando la función de control de temperatura correspondiente.

El botón giratorio presenta una caracte-rística de diseño muy representativa e incluso creadora de estilo, que les resul-tará familiar a muchos usuarios de otras aplicaciones (por ejemplo, en coches) o del iPod.

2 Elemento de control simple a y triple b con una intuitiva codificación por colores y símbolosa b

3 Combinación de tres Busch-priOn en presentación “cristal negro”


Espacio habitable


La vigilancia del consumo permite ahorrar energíaExisten muchas posibilidades de optimi-zar el consumo de energía en un edifi-cio y, de esa forma, influir positivamen-te en el entorno así como en el bolsillo del residente. Sin embargo, dicha opti-mización exige una determinación ade-cuada del consumo real para poder evaluar lo que se consigue con las acciones adoptadas. El panel Busch-ComfortTouch proporciona una función de ese tipo, que permite visualizar los datos de consumo (por ejemplo, el con-sumo actual de electricidad) en diagra-mas claros de la pantalla 5 .

De esta forma, la nueva generación de la tecnología para edificios de ABB Busch-Jaeger proporciona los prerrequi-sitos con vistas a favorecer el medio ambiente y ahorrar costes de energía en cualquier edificio que lo tenga insta-lado. Estas innovaciones de ABB ofre-cen un elevado nivel de eficiencia ener-gética sin que ello repercuta en la comodidad.

Los sistemas Busch-ComfortTouch y Busch-priOn estarán disponibles a partir de enero de 2009.

Bernhard Dörstel

Busch-Jaeger Elektro GmbH

Miembro del Grupo ABB

Lüdenscheid, Alemania

[email protected]

medio de un mando de iluminación y la protección solar a los mensajes de alarma e incidencias. Incluso se pueden enviar a la pantalla del panel señales de vídeo procedentes de monitores externos, como cámaras de vigilancia exterior.

Las distintas aplicaciones se presentan en una pantalla de color de alta resolu-ción en formato 16:9. Entre otras carac-terísticas, la pantalla táctil muestra la estructura de las habitaciones como si fuera el plano de una casa e imágenes de fondo de las habitaciones con man-dos integrados o botones clásicos. Todos los elementos de control forman parte del concepto de control intuitivo, lo que permite al usuario localizar inmediatamente el camino a seguir en cualquier entorno.

control centralizado de toda la tecnolo-gía del sistema para el edificio, sino que representa asimismo un centro de comunicaciones que se puede controlar de forma intuitiva. Comprobar el último informe meteorológico o las noticias de la bolsa en Internet, recibir mensajes de correo electrónico, reproducir música, ver videoclips, etc.; todo es posible con el panel Busch-Comfort-Touch.

No hace falta decir que el nuevo panel Busch-ComfortTouch ofrece todas las posibilidades que permiten un control cómodo de los equipos eléctricos de un edificio, con pantallas claramente estructuradas para las distintas funcio-nes de conmutación y control. Las fun-ciones se pueden definir individualmen-te y cubrir todas las áreas que permiten “vivir inteligentemente”, desde la cale-facción y el aire acondicionado por

4 Panel Busch-ComfortTouch con tecnología integrada de red de siste-mas para edificios, comunicaciones basadas en IP y entretenimiento

5 Representación de los datos de consumo de energía en el panel del Busch-ComfortTouch

Al aumento de la demanda de dispo-sitivos electrónicos inteligentes de gama baja (IED), ABB responde con el desarrollo de su propia cartera de relés de gama baja. En este contexto, la compañía inició su programa “Cougar” a finales de 2005. El objeti-vo inmediato de este programa era abordar el desarrollo de los tipos de relés REJ 601, REF 601 y REJ 603.

Acertar a la primeraDesarrollo innovador de relés inteligentes de gama baja para aplicaciones de distribuciónBernhard Deck, Vijay Shah, Kornel Scherrer, Gerhard Salge



REJ 601 y REF 601 son relés acciona-dos con motor auxiliar que proporcio-nan protección trifásica contra sobre-intensidad y fallo de tierra con interfa-ces de sensor Rogowski. El REJ 603 es un relé autoalimentado para pro-tección trifásica contra sobreintensi-dad y fallo de tierra con una interfaz de transformador de corriente perso-nalizada. El REJ 603 fue el primero de estos productos en aparecer en el mercado. Poco después se produjo la presentación del REF 601.


Acertar a la primera


utilizando los datos procedentes de dis-tintos usuarios finales, conseguidos por medio de una participación activa de directores de productos de todo el mundo. Estas especificaciones se per-feccionaron en tres meses. También se emprendieron estudios previos concre-tos a fin de definir el método más ade-cuado para los aspectos más críticos del proyecto. Una vez que se hicieron fir-mes las especificaciones de mercado, se establecieron las especificaciones de producto para incorporar sus corres-pondientes métodos de puesta en servi-cio. En esta fase, un diálogo activo entre gestión del producto y equipos de investigación y desarrollo ayudó a la creación de unas especificaciones muy estables.

Diseño del productoUn desarrollo eficiente de productos exige la integración y coordinación de múltiples áreas funcionales 1 .

Para acertar con precisión con el méto-do de “acertar a la primera”, se prestó atención especial a la simulación exhaustiva de todos los aspectos del desarrollo del prototipo. Se revisaron a fondo los diseños eléctricos desde los puntos de vista funcional, medioam-biental y de costes 2 .

Una vez que se propusieron a los inge-nieros de componentes de ABB las especificaciones de los componentes, se realizaron esquemas de la parte funcio-

mayor número de defectos que fuera posible, antes de iniciar la fase de pro-totipo de diseño. Para ciertos detalles, se iniciaron preestudios menores para verificar totalmente las funcionalidades y los requisitos.

La combinación del proceso de diseño con la estricta aplicación del modelo “Gate” Cuadro 1 y las pruebas de tipo intensivas del primer relé de gama ultrabaja, han permitido que el relé progrese desde el centro de diseño a la producción. El nuevo dispositivo REJ603 es el primero de una nueva serie de gama baja.

El principio en el que se basa el método de “acer-tar a la primera” es el de crear sólo un prototipo y evitar así rediseños y modificaciones.

Planificación de requisitosPara que tenga éxito un desarrollo con el método “acertar a la primera”, las especificaciones deben estar completa-mente claras.

Para tratar estos requisitos, se ha em -plea do una herramienta perfeccionada para la gestión de especificaciones. La herramienta ha ayudado a definir las especificaciones iniciales de mercado

Para que un producto sea competiti-vo en el segmento de gama baja,

hay que tener en cuenta varios factores importantes: el coste total del dispositi-vo, incluido el diseño y el desarrollo, debería ser mínimo; debe incorporarse una mayor funcionalidad, y el tiempo hasta su comercialización debe ser cor-to. Para satisfacer estos criterios, ABB ha adoptado el método de desarrollo “acertar a la primera”. El principio en el que se basa este método es el de crear sólo un prototipo y evitar así rediseños y modificaciones.

En consecuencia, los requisitos deben estar muy claros desde el principio. Además, era importante lanzarse a una revisión intensa y exhaustiva de los diseños mecánico y eléctrico en lo que se refiere a los aspectos funcional, medioambiental (EMC1), temperatura, vibración) y de coste. Se distribuyeron los diseños iniciales en ABB para su análisis. El objetivo era identificar el

Cuadro 1 El modelo “Gate” de ABB

Un modelo “Gate” es una herramienta de apoyo a la toma de decisiones para la gestión de proyectos y empresarial. Su nombre procede de las llamadas “puertas” (gates) que señalan la realiza-ción de hitos importantes de un proyecto. Cuando se llega a una de esas “puertas”, se revisan los progresos y se deciden las acciones futuras.

1 Un desarrollo eficiente de productos exige la integración y coordinación de múltiples áreas funcionales.

Interfaces hombre-máquina

Diseño mecánico

Cumplimiento de las pruebas

de tipo

Hardware (analógico, digital)

Alimentación

Software incorporado

Algoritmos de protección

Configuración PCB

IED

2 La creación de un diseño de dispositivo electrónico inteligente (IED): del esquema al prototipo

Esquema

Prototipos físicos

Configuración de componentes

Prototipos virtuales

Modelización mecánica

Integración virtual

Diseño PCB




críticos, reduciendo el esfuerzo poste-rior a la integración.

También se desarrolló un código de prueba del hardware especializado para que las tarjetas pudieran realizar prue-bas de la disponibilidad del hardware básico inmediatamente después de la recepción del PCBA.

El aspecto mecánico se diseñó en para-lelo. Este proceso capturó asimismo los modelos en 3D del PCBA. La modeliza-ción virtual del producto completo ha ayudado a optimizar la configuración interna del producto con un empleo efi-ciente del volumen disponible. Asimis-mo, ha ayudado a eliminar aspectos físi-cos relacionados con desajustes internos del PCBA o de éste con la parte mecá-nica. Este método ha minimizado las tareas iterativas y los conflictos corres-pondientes que se suelen tener en cuen-ta en un ciclo de desarrollo clásico.

El diseño de los análisis de montaje (DFA) y fabricación (DFM) se ha lleva-do a cabo en prototipos virtuales inte-grados, siguiendo este modo de modeli-zación de los productos. De esta forma, se han cubierto los aspectos cruciales de la revisión, al tiempo que se conse-guían ciclos más cortos en la línea de fabricación.

También se ha diseñado un sistema de prueba automatizado que permite ciclos más cortos de prueba del producto en fábrica durante la producción. Este sistema ayuda a efectuar la comproba-ción funcional de alta calidad para cada muestra y asegura una plataforma común de prueba del producto para los IED del Grupo de Productos de Auto-matización de Distribución de ABB.

Aspectos técnicos relevantes del REJ 603El REJ 603 es un dispositivo trifásico no direccional para protección contra sobre-intensidad y fallo de tierra, autoalimenta-do, con características DMT4) e IDMT5).

nal del diseño. El proceso de normali-zación de componentes que se ha em -pleado ha ayudado asimismo a que la mayoría de los tipos seleccionados pue-dan obtenerse igualmente de distintos proveedores. Esto asegura asimismo que los tipos de componentes seleccio-nados cumplan las especificaciones más amplias de ABB. Así se facilitan econo-mías de escala de los componentes que se emplean en común con otros pro-ductos de la división de Automatización de Distribución de ABB.

Se ha prestado especial atención a una simulación exhaustiva de todos los aspectos del desarrollo del prototipo.

La selección del microcontrolador tuvo en cuenta la flexibilidad necesaria de la arquitectura para poder cumplir las especificaciones de desarrollo del pro-ducto a corto y largo plazo (con carac-terísticas adaptables y reutilización del código).

Posteriormente, los esquemas se pasa-ron a configuraciones de PCB2) con las bibliotecas de huellas/diagramas de PCB estándar. El proceso siguió unas pautas comunes para especificaciones PCBA3) que aseguraran una reducción de la duración del ciclo de fabricación de PCBA. Asimismo, se revisaron las configuraciones de PCB para obtener una inmunidad óptima frente a las interferencias electromagnéticas.

Asimismo, el código (programa) incor-porado que tenía que formar parte inte-gral del producto se programó en un entorno de lenguaje de alto nivel (HLL). Se estructuró el código de forma que admitiera la máxima posibilidad de reutilización de módulos. El perfilado del código en un entorno simulado faci-litó también la estimación del rendi-miento en tiempo real de los módulos

3 Relé REJ 603 autoalimentado de protección del alimentador para la protección de redes de distribución secundaria

Cuadro 2 Otros puntos destacados del relé REJ 603

Modo doble de medición de fallos de t ierra: cálculo interno y entrada de CBCT*) externa

Curvas IDMT integradas (IEC y especial) en un solo producto para cubrir las ne-cesidades de coordinación del tiempo de protección de la red de distribución secundaria

Salida de impulso de descarga del con-densador para bobina de disparo de baja energía

Indicador electromecánico incorporado de reinicio manual para indicación de disparo

Facilidad de configuración mediante interruptores DIP protegidos por una cubierta transparente

Diseño compacto y disposición de monta-je adecuada para aplicaciones con RMU (en inglés, Ring Main Unit: celdas compac-tas)

Capacidad para probar todo el proceso, incluido CT primario, relé y bobina de disparo

Entrada binaria externa, activada por una entrada de tensión externa que se puede utilizar para el disparo a distancia del interruptor automático

Nota a pie de página*) CBCT: transformador de corriente de núcleo

equilibrado.

Notas a pie de página1) EMC: compatibilidad electromagnética.2) PCB: tarjeta de circuito impreso.3) PCBA: circuito impreso completo.4) DMT: tiempo mínimo definido (un relé DMT se diseña de forma que el tiempo necesario para que el relé se

dispare es aproximadamente constante para toda la gama de intensidades de trabajo del relé).5) IDMT: tiempo mínimo definido inverso (un relé IDMT se diseña de forma que el tiempo necesario para que el

relé se dispare es inverso a la intensidad en parte de su gama de trabajo).




para el usuario. Las entradas/salidas y la alimentación universal permiten adaptar el relé fácilmente a las necesidades del usuario. Además, la pantalla de LCD y los cinco LED exclusivos presentan con claridad y en línea los datos medidos y los fallos, con registro de eventos/fallos que permite un rápido análisis y trata-miento.

Unas comunicaciones opcionales permi-ten conectar el relé a sistemas de con-trol y vigilancia por medio de comuni-cación serie para efectuar esas opera-ciones a distancia.

En el Cuadro 3 se presentan algunas otras características de los RE_ 601 4 .

Área de aplicaciónEl RE_ 601 es un relé numérico de pro-tección del alimentador, diseñado para la protección y el control de los siste-mas eléctricos de servicios públicos e industrias en redes de distribución

El REJ 603 ya se ha comercializado.

REJ 601 REF 601El REJ 601 REF 6016) es un relé acciona-do por alimentación auxiliar que pro-porciona protección trifásica no direc-cional contra sobreintensidad y fallo a tierra con características DMT e IDMT. Emplea sensores de intensidad de Rogowsky para la medición de la inten-sidad de corriente de fase.

El relé ofrece protección de tres etapas, cortocircuito y sobreintensidad contra fallos de dos fases a tierra, permane-ciendo inmune a la corriente magneti-zante de irrupción del transformador. Tiene una amplia capacidad de autosu-pervisión. La protección integrada de los dispositivos RE_ 601, unida a las ventajas de los sensores de corriente modernos, proporciona la mejor dispo-nibilidad, compacidad y seguridad de las aparamentas de media tensión. El relé RE_ 601 tiene un diseño cómodo

El relé ofrece protección de dos etapas, cortocircuito y sobreintensidad contra fallos de dos fases a tierra, permane-ciendo inmune a la corriente magneti-zante de irrupción del transformador. Dispone de una amplia capacidad de autodiagnóstico y una función a prueba de fallos que hace que el interruptor automático se dispare cuando la corrien-te de fase supera veinte veces la intensi-dad Is

max de la interfaz del CT y se pre-

senta un fallo crítico del relé interno.

En el Cuadro 2 se presentan algunos otros aspectos destacados del REJ 603 3 .

Área de aplicaciónEl REJ 603 se ha diseñado para la pro-tección selectiva de cortocircuito y fallo de tierra de alimentadores en redes de distribución secundarias y para protec-ción de transformadores en servicios públicos e industrias. El dispositivo es un relé numérico autoalimentado que no requiere tensión de alimentación exterior, lo que lo convierte en la opción ideal para su instalación incluso en lugares remotos que no disponen de alimentación auxiliar. El relé se utiliza sobre todo en unidades de anillos prin-cipales en redes de distribución y obtie-ne la energía del primario de los trans-formadores de corriente 5 .

Cuadro 3 Otros puntos destacados del relé RE_ 601

Curvas IDMT integradas (IEC y especial) en un solo producto

La interfaz del sensor elimina la necesi-dad de transformadores de corriente con valores nominales distintos

Disponibilidad de selección de cuatro gamas de intensidad

Indicaciones de unidad preparada/fallo interno del relé, inicio de la protección y disparo por medio de LED

Indicación de sobreintensidad y fallo de tierra por medio de LED independientes

Alimentación universal que permite compatibilidad con distintas condicio-nes de alimentación de la instalación

Entrada exterior para disparo y reinicio a distancia

Control del interruptor local y a distancia (sólo en el REF601)

Función opcional de comunicación serie a distancia con protocolo MODBUS-RTU

Capacidad para probar el hardware del relé

4 Relés REF 601 a y REJ 601 b a b




Bernhard Deck

ABB Medium Voltage Products

Baden, Suiza

[email protected]

Vijay Shah


Gujarat, India

[email protected]

Kornel Scherrer

ABB Power Products

Zúrich, Suiza

[email protected]

Gerhard Salge


Ratingen, Alemania

[email protected]

Nota a pie de página6) Un relé REF es un dispositivo de protección y

control del alimentador, mientras que un relé REJ

es sólo un dispositivo de protección.

de montaje y no tiene componentes sueltos, instalándose fácil y rápidamente en interruptores como los de los tipos VD4/HD4-R de ABB.

El lanzamiento al mercado de los RE_ 601 está previsto para el cuarto trimestre de 2008.

primarias y secundarias 6 . El relé se emplea principalmente con interrupto-res automáticos ABB de la serie VD4/HD4-R. Con su tamaño reducido y las características técnicas exclusivas, la serie RE_ 601 es una solución ideal para remodelaciones e instalaciones en espa-cios limitados. Exige poca profundidad

5 Diagrama de conexión de los relés de protección del alimentador autoalimentados REJ603 REJ603

REJ603

Medición

Medición

Medición

Prueba

S1

S1

S1

S2

S2

S2

C

C

C

D

D

D

X2-3/S1 X1-7/TC(+)

X1-8/TC(-)X2-4/S2

L3

L2

N

L1

E

X2-1/C

X2-2/D

X2-7/51

X2-8/S2X2-5/C

X2-6/D

X1-4/S1

X1-3/S2X1-5/C

X1-6/D

X1-2/S1

X1-1/S2

X2-9/EX1-9/BI(+)

X1-10/BI(-)

Prueba

Prueba

6 Diagrama de conexión del relé de sobreintensidad y fallo de tierra REF 601

REF601

Entrada fase RUaux

+

-

XK5

XK6

XK7

XK8

XK9

XK2

XK2

XK10

XK4

XK1

XK3

12

1234

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

1234

1234

12345

Entrada fase Y

Entrada fase B

BI: control a distancia

BI: cierre de interruptor

BI: reinicio a distancia

BI: apertura de interruptor

B -B +IGA -A +

Entrada de tierra de 1 ADisparo*

E/FDisparo

O/CDisparo

Unidad preparada

Cierre de interruptor

Apertura de interruptor

* Configuración de disparo según ENEL DK 5600

�

China necesita urgentemente energía eléctrica. Por todo el país se han levantado enormes centrales eléctricas, y la gran cantidad de energía eléctrica que fluye a las grandes megaciudades tiene que cruzar varios miles de kilómetros desde su origen hasta el usuario final.

Con esas dimensiones, las pérdidas en las líneas eléctricas pueden ser importantes. La Red Eléctrica Estatal de China (SGCC) tiene como objetivo los 1.100 kV como el nivel de tensión para la transmisión de CA a fin de tener unas pérdidas tan pequeñas como sea posible, lo que constituye un paso hacia un nuevo dominio de redes eléctricas.

ABB, junto con sus socios y proveedores, ha desarrollado el núcleo de ese tipo de sistema: un diseño de aparamenta con aislamiento en gas que pueda superar todas las pruebas con esta tecnología innovadora.

Noticia de última horaAparamenta de tensión ultra alta para impulsar a ChinaWalter Holaus, Fredi Stucki




Noticia de última hora


La Red Eléctrica Estatal de China (SGCC), uno de los mayores clientes de ABB, empezó hace unos años a diseñar un sistema de CA con una tensión nominal de 1.100 kV [3]. Este proyecto inició importantes esfuerzos de investigación y desarrollo en institutos de investiga-ción y en fabricantes de equipos [4].

malmente en las regiones costeras, a miles de kilómetros de distancia. Se precisan sistemas UHV, tanto de CA como de CC, para abordar el aumento del consumo de energía eléctrica y para potenciar el actual sistema de transmi-sión [1,2].

Un suministro fiable de energía eléctrica es una de las columnas

vertebrales de las economías modernas. Su funcionamiento seguro y fiable depende principalmente de la apara-menta de alta tensión, la parte nuclear de un sistema de energía eléctrica. El interruptor automático de alta tensión de esta aparamenta es con frecuencia el último baluarte cuando se trata de proteger los grandes sistemas en caso de cortocircuito.

Las redes eléctricas y las correspondien-tes subestaciones son bien conocidas como sistemas aislados en aire en los que la alta tensión se mantiene separa-da, tanto de tierra como de las perso-nas, por distancias de decenas de metros.

Otra forma mucho más compacta de construir aparamenta de alta tensión es el diseño aislado en gas: la aparamenta aislada en gas (GIS) Cuadro 1 .

La tecnología GIS se pre-sentó en el mercado en 1966 con la primera sub-estación subterránea GIS de 170 kV entregada al centro urbano de Zurich.

La tecnología GIS se presentó en el mercado en 1966 con la primera subes-tación subterránea GIS de 170 kV entre-gada al centro urbano de Zurich 1 . En 1976, ABB entregó la primera GIS de 500 kV en Claireville, Canadá. Con la instalación de la primera GIS de 800 kV en Sudáfrica en 1986, ABB demostró su liderazgo tecnológico también en el nivel de tensión ultra alta (UHV) Cuadro 2 . La denominada subestación alfa ha esta-do en servicio durante más de 20 años sin ningún fallo o interrupción no pro-gramada. La GIS de 500 kV de Itaipu, Brasil, continúa siendo la mayor instala-ción del mundo, pero pronto se verá superada por la GIS de ABB en el inte-rior de la Presa de las Tres Gargantas en China.

China y su innovadora tecnología GISChina es un país enorme donde la generación de energía eléctrica tiene lugar principalmente en la parte occi-dental, y los centros de carga están nor-

Cuadro 1 Aparamenta aislada en gas (GIS)

La aparamenta aislada en gas se utiliza ampliamente en los sistemas de transmisión y distribución de alta tensión. ABB es el proveedor principal de GIS en los niveles de tensión para transmisión. Los productos de GIS de ABB abarcan tensiones nominales de 72 kV a 800 kV con intensidades nominales de hasta 4.000 A y capacidad de conmuta-ción de intensidades de cortocircuito de hasta 63.000 A. Las GIS se utilizan en apli-caciones interiores y exteriores. Las funcio-nes proporcionadas por las GIS son conmu-tación, desconexión, puesta a tierra y medi-da. Como sistema que comprende muchos

componentes, hay que optimizar cada GIS para la aplicación en cuestión. Los compo-nentes de las GIS tienen un diseño coaxial con un conductor interior y otro exterior, llenos con gas hexafloruro de azufre (SF6) con una sobrepresión de varios cientos de kPa. Se conectan entre sí por medio de bridas sujetas con pernos; por ello, desde fuera, las GIS parecen grandes conductos. Los diseños de las subestaciones se deno-minan “GIS híbridas” si sus componentes (por ejemplo, barras de distribución o conexiones a líneas aéreas) están aislados en aire.

Cuadro 2 Tensión ultra alta (UHV)

Los sistemas de energía eléctrica trabajan a distintos niveles de tensión para optimizar el rendimiento de la transmisión, minimizar las pérdidas eléctricas y el consumo de materia-les, y mantener la máxima seguridad de tra-bajo. Las normas IEC establecen niveles de tensión normalizados hasta 800 kV. Los sis-temas que funcionan a una tensión nominal superior a 550 kV se denominan sistemas de “tensión ultra alta”. Se emplean cuando hay

que transmitir miles de MW de energía eléc-trica a cientos de kilómetros de distancia. Puesto que las pérdidas de transmisión son comparativamente menores a tensiones mayores, un paso desde los 550 kV a los 1.100 kV reduce esas pérdidas en un factor de cuatro. Por lo tanto, los sistemas UHV son especialmente adecuados para trans-portar eficientemente grandes volúmenes de energía a grandes distancias.

1 La historia de las GIS de ABB: desde los primeros proyectos de investigación a la mayor instalación del mundo en 50 años

Primera GIS de 170 kVSempersteig (CH)

Primera GIS de 500 kV Claireville (CA)

La mayor GIS de 500 kV Itaipu (BR)

Primera GIS de 800 kV Alpha (ZA)

GIS de 500 kVTres Gargantas (CN)

Primera GIS de 500 kV en Jiang-

men, China

Primera GIS de 1100 kV

Jingmen (CN)

Primeras investigaciones

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BU

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HV

-1

1956 1966 1976 1986 1996

> 170 kV

< 170 kV

2006 2010




cen cuando se hace funcionar un seccionador.

Una tarea especialmente difícil es encontrar la presión óptima del gas para estos niveles de muy alta tensión. Existe un compromiso entre los paráme-tros con influencia de la pre-sión positiva y negativa en el comportamiento del aislamien-to. Los estudios de ABB han determinado que una presión bastante pequeña del gas SF

6

es la más adecuada para los componentes de las GIS de UHV.

La solidez del diseño y la dis-ponibilidad operativa son también pun-tos fundamentales. Por lo tanto, se han aplicado al diseño de las GIS de UHV las reglas siguientes: Encapsulado monofásico para inte-rruptores

Compartimentos separados para las resistencias de cierre

Márgenes de seguridad para todos los parámetros eléctricos

Las enormes dimensiones de la apara-menta de 1.100 kV exigen unos consi-derables cálculos mecánicos. Los facto-res de escala de los parámetros mecáni-cos, por ejemplo, energía de acciona-miento, velocidad de los contactos o capacidad de presión de ruptura, son también no lineales en gran medida. En realidad, un proyecto de desarrollo de este tipo precisa al menos tantos inge-nieros mecánicos como eléctricos.

Todo el diseño mecánico y eléctrico se llevó a cabo con herramientas de cálcu-lo en 3D reales y, cuando fue posible, se escogieron procesos de fabricación bien probados.

El interruptor, el componente principalEl interruptor es un componente de la aparamenta que puede conectar y des-conectar con seguridad en cualquier condición de conmutación, por ejem-plo, el funcionamiento normal o la eliminación de fallos. Su actuación se realiza en 50 milisegundos después del disparo. El interruptor de 1.100 kV es una am -pliación de la actual cartera de interrup-

dispuso el acceso prioritario a otros expertos e instalaciones de prueba.

Duplicación del nivel de tensiónEl comportamiento del aislamiento de la GIS depende de muchos parámetros: la presión del gas, la geometría de los electrodos, la forma de impulso – ten-sión aplicada y la polaridad o la pureza del gas SF

6, por mencionar sólo algu-

nos. Aunque se hayan estudiado muchos de estos parámetros en función de la intensidad del campo eléctrico, los fenómenos pueden variar considera-blemente con las distintas configuracio-nes de campo. Por lo tanto, el factor fundamental en el diseño de una GIS para un nuevo nivel de tensión es la comprensión de los diversos fenómenos físicos del aislamiento eléctrico depen-dientes de la tensión. Hay que aplicar reglas especiales para el aumento de escala de cada componente y finalmen-te de todo el sistema. Tienen un interés particular los efectos cuya importancia aumenta con el nivel de alta tensión, por ejemplo, los denominados transito-rios muy rápidos (VFT) que se produ-

Para determinar finalmente la viabilidad técnica, la SGCC pidió a un grupo de tres fabricantes de GIS chinos y dos japoneses y a ABB que participaran en el desarrollo de equipos GIS de UHV para el proyecto chino de demos-tración de CA en UHV. En 2008 se instaló en China cen-tral y comprende casi 600 km de líneas de alta tensión y tres subestaciones: Jingmen, Nanjang y Jing Don Nan.

Proyecto de desarrollo de GIS de UHV ELK-5Para diseñar e instalar esta GIS de 1.100 kV, ABB y Xian Shiky, el mayor proveedor chino de GIS, establecieron un proyecto de desa-rrollo conjunto llamado “ELK-5” (ELK es el nombre de los sistemas GIS de ABB; 5 indica el nuevo nivel de prestación). La participación de ABB en este esfuer-zo conjunto se centraba en el diseño global de la GIS híbrida y en la produc-ción y envío de los componentes bási-cos, mientras que Shiky se centraba en la producción de todos los demás componentes: la prueba de tipo –bajo supervisión de expertos de SGCC y KEMA– y el montaje y la instalación de la aparamenta en Jingmen. SGCC estableció un programa muy exigente: tras su inicio en noviembre de 2006, la primera instalación en Jingmen debía activarse a finales de 2008. La realiza-ción de esto en dos años constituiría un récord mundial en cuanto a mejora de una GIS a un nuevo nivel exigente de tensión; durante este tiempo también deberían producirse el desarrollo, la verificación, la prueba de tipo, la fabri-cación y la instalación. Para cumplir este reto, ABB constituyó un equipo de proyecto con hasta 20 especialistas y

3 El interruptor de la GIS de ABB con la unidad de accionamiento durante su montaje en fábrica

2 Dimensiones de los interruptores de ABB desde 300 kV a 1.100 kV

1100 kV con resistencia de cierre

Peso total: 7 toneladas

550 kV con resistencia de cierre

550 kV

300 kV

Vínculo

4 interruptores

Conmutador de CO

Resistencia de cierre

2 interruptores + resistencia de cierre

2 interruptores

1 interruptor

10 m

3.8

m




En comparación con un interruptor, puede actuar de forma relativamente lenta y necesitar algunos segundos. El seccionador de 1.100 kV de ABB está

ri para el nivel de 1.100 kV. Los aspec-tos más exigentes fueron: La fabricación y las pruebas exigieron el transporte intercontinental de los equipos de UHV. Fue preciso el trans-porte aéreo de los interruptores com-pletos y de otros equipos para poder cumplir el ajustado programa del pro-yecto.

Amplias exigencias de espacio para el laboratorio: las pruebas de tensión combinadas exigieron dos aisladores a una distancia de más de 13 m, cada uno de ellos a una distancia de más de 10 m de las paredes del laborato-rio.

Las pruebas de conmutación de potencia se llevaron a cabo en su mayor parte sobre medio interruptor solamente, ya que no se disponía de la alta tensión suficiente para la soli-citación del interruptor completo. Esta prueba, denominada de “medio polo”, requiere un recinto específico y unos cálculos de graduación de la tensión.

Como consecuencia de un diseño y una fabricación realizados cuidadosamente, el interruptor pudo probarse con éxito durante la primera serie de pruebas.

El seccionador de la GIS de UHVLa función básica de un seccionador es desconectar partes de la GIS para poder realizar de forma segura trabajos de mantenimiento en las partes desconec-tadas y en las puestas a tierra.

tores de ABB. Comprende dos depósi-tos: uno para los interruptores y otro para la resistencia de cierre. Los inte-rruptores y el conmutador de CO que inserta la resistencia de cierre son accio-nados por un mecanismo simple hidráulico activado por resorte, que ABB ha desarrollado especialmente para esta aplicación [5, 6, 7]. En 2 se muestra una comparación de interrup-tores de ABB para distintos niveles de tensión. Los valores nominales de 1.100 kV y 4.000 A corresponden a una potencia nominal de 7.600 MW para las tres fases. Esto es más que el consumo medio de energía eléctrica de Suiza.1) Con este valor, el interruptor podría conectar y desconectar toda la energía eléctrica de Suiza.

El peso total de este moderno interrup-tor de UHV es de sólo 7,5 toneladas gracias a un número óptimo de inte-rruptores y a las carcasas de aluminio 3 .

Puesto que se trataba del primer equipo en el mundo de 1.100 kV, había que probarlo según las normas internaciona-les y chinas; los proveedores de los equipos y, en particular, los laboratorios de pruebas se enfrentaron así a grandes problemas. La prueba de tipo del inte-rruptor se realizó en los laboratorios de prueba de Xihari en Xian y en ABB en Suiza 4 .

Se requirió un gran esfuerzo para llevar a cabo las pruebas de potencia en Xiha-

Cuadro Valores especificados para el proyecto de demostración de GIS de 1.100 kV

Tensión nominal 1.100 kV Tensión nominal de

impulsos de descarga 2.400 kV Intensidad nominal

del equipo 4.000 A Intensidad nominal en la

barra de distribución 8.000 A Intensidad nominal

de cortocircuito 50 kA

4 Equipo humano y punto de prueba para el desarrollo del interruptor de 1.100 kV en el laboratorio Baden Power Lab (Suiza) después de la prueba del T100

5 Sección transversal del seccionador de UHV

a Accionamientob Contacto móvilc Contacto fijod Aislantee Aislante

a bc

d

e

a Casquillob Casquilloc Transformador de prueba CA de alta tensiónd Transformador de prueba CC de alta tensióne Interruptor automáticof Barra de distribución GIS UHV busbarg Desconector en prueba

better qualitypicture without text

6 Instalación para las pruebas de conmuta-ción del seccionador en el laboratorio STRI

a

c

e

f g

d

b




Tres Gargantas a la parte norte de China.

Cómo se cumple un retoEl proyecto de desarrollo ELK-5 constituyó un gran reto en muchos aspectos: un dise-ño innovador, en un tiempo de ejecución sin precedentes, y una colaboración transconti-nental con proveedores y socios en Europa y China, que con trasfondos culturales muy distintos trabajaron en estrecha unión.

Las pruebas de tipo de los componentes de la ELK-5 se efectuaron simultáneamente

en laboratorios chinos, suecos y suizos. Este proyecto no solamente era el inicio de una nueva era en la transmisión de tensión ultra alta, sino también una potente demostración de las capacida-des combinadas de ingeniería de los líderes tecnológicos mundiales.

Walter Holaus

Fredi Stucki

ABB Switzerland Ltd.

Zürich, Suiza

[email protected]

[email protected]

Esta disposición plana mejora la soli-dez frente a cargas producidas por fenómenos sísmicos.

Todos los accionamientos están colo-cados a una altura inferior a 1,5 m sobre el suelo, lo que permite un acceso cómodo y seguro para los operarios durante la instalación y el mantenimiento.

No se precisan plataformas ni escale-ras.

La configuración puede ampliarse fácilmente en la dirección de la barra de distribución.

Precisa un mínimo de construcciones de acero como estructuras de bahía.

La carga de trabajo “in situ” es peque-ña y permite una rápida instalación.

La subestación se instaló en 2008 cerca de la ciudad de Jingmen en China Cen-tral. Transmitirá parte de la energía pro-ducida por la central eléctrica de las

diseñado con una configura-ción de 90 grados con una separación visible del conduc-tor interior de menos de 300 mm. Esta separación pue-de soportar más de 3.400 kV durante las pruebas de alta tensión. Ésta es una de las ventajas claras de un diseño GIS de SF

6: aislar tensiones

muy altas con distancias pequeñas. Los conductores expuestos al aire libre a 3.400 kV precisarían una sepa-ración mínima de 13 m para impedir la producción de arcos.

Las pruebas de tipo de con-mutación del seccionador se efectuaron en el Instituto Sueco para la Investiga-ción de las Transmisiones (STRI) en Ludvika, Suecia, el único laboratorio con las instalaciones necesarias 5 6 . La maniobra, relativamente lenta, de un seccionador produce chispas durante el cierre y la apertura en el espacio entre los contactos. Estas chispas generan transitorios muy rápidos (VFT) que se propagan a través de la GIS, un fenó-meno que ejerce las más altas solicita-ciones EMC (compatibilidad electromag-nética) en los componentes sometidos a la prueba. La primera subestación GIS de UHV en JingmenTras el desarrollo y la prueba de tipo realizada con éxito en 2007 y 2008, ABB y Shiky comenzaron el montaje y el envío de los primeros equipos a la subestación de Jingmen. Esta sub-estación incluye un juego casi com-pleto de componentes de GIS, tales como interruptores con resistencias de cierre, seccionadores, conmutadores de tierra, trans formadores de intensi-dad, barras de distribución, aisladores y casquillos 7 .

Exhaustivos estudios de configuración para encontrar la disposición óptima de los componentes de la GIS demostraron que lo mejor para la subestación GIS híbrida de Jingmen sería una configura-ción “plana” con una buena accesibili-dad [8]. Esta configuración presenta las características siguientes: Todos los equipos de conmutación de la GIS están colocados próximos al nivel del suelo.

7 Disposición de la subestación de GIS híbrida de 1.100 kV de Jingmen

Referencias

[1] International Conference of UHV Power Transmission Technology. (2006). Pekín.

[2] IEC/CIGRE UHV Symposium. (2007). Pekín.

[3] 1,100 UHV AC demonstration project. http://www.sgcc.com.cn/ztzl/zgtgy/tgyzs/41249.shtml.

[4] Sun, Y.; Zhang, D.; Meng, W. (2006). “The Research and Development of 1,100 kV GIS”. International

Conference of UHV Power Transmission Technology, Pekín.

[5] Holaus, W.; Sologuren, D.; Keller, M.; Kruesi, U.; Riechert. (2007). “Entwicklung einer gasisolierten

Schaltanlage für 1,100 kV”. ETG Kongress, Karlsruhe.

[6] Holaus, W.; Kruesi, U.; Sologuren, D.; Riechert, U.; Keller, M. (2008). “Testing of GIS components at

1000 kV rated voltage”. CIGRE Session 2008, SG A3-202, París.

[7] Riechert, U.; Krüsi, U.; Holaus, W.; Sologuren, D. (2008). “Gasisolierte Schaltanlagen für 1,100 kV –

Heraus forderungen an Entwicklung und Prüfung”. Stuttgarter Hochspannungssymposium, Stuttgart, Alemania.

[8] Holaus, W.; Xia, W.; Sologuren, D.; Keller, M.; Kruesi, U.; Riechert, U.; Xu, S.; Wang, C. (2007). “Develo-

pment of 1,100 kV GIS equipment: Up-rating of existing design vs. specific UHV design”. IEC/CIGRE UHV

Symposium, Pekín.

Nota a pie de página1) 5º Informe Anual Suizo de la Energía 2005/2006.

http://www.bfe.admin.ch/energie/00556/index.html?lang=en&dossier_id=01060



Durante unos 20 años, la Smart Platform (plataforma inteligente) de ABB ha sido el caballo de batalla de su sistema de control de calidad (QCS) para los fabricantes de papel y ha ayudado a que ABB conservara su puesto como proveedor número uno de QCS en la industria papelera mundial. ABB ha renovado esta tecnología presentando la Network Platform. Este nuevo pro-ducto representa un avance significativo en muchos aspectos y proporciona una base sobre la que pueden erigirse otras características interesantes.

Una plataforma más inteligente, un proceso más inteligenteNetwork Platform: un nuevo sistema de control de calidad para la industria papelera Robert Byrne, Anthony Byatt


Una plataforma más inteligente, un proceso más inteligente


sensor del gramaje. Este sensor es tan sensible que incluso un cambio minús-culo de la temperatura del aire, y por tanto de la densidad, influiría de forma determinante sobre la medición del peso del papel. Por esa razón, hay que controlar con sumo cuidado la tempera-tura de la separación del sensor.

Las condiciones ambientales de la fábri-ca de papel también representan un problema. A sólo unos pocos milíme-tros de las cabezas de los sensores, el papel se calienta a más de 100 °C 1 . También suele producirse una excesiva vibración, un 100% de humedad y una abundante aspersión de polvillo.

Un solo marco puede contener hasta 10 sensores distintos, y los datos reca-bados de los sensores se cotejan y se pasan a complicados algoritmos de con-trol, que generan instrucciones para la máquina del papel. Estas instrucciones (por ejemplo, añadir humedad en cier-tas zonas, añadir o quitar pulpa, añadir tinte) las llevan a cabo los accionado-res, también suministrados por ABB y por numerosos proveedores terceros. El operario de la máquina del papel puede observar casi cualquier dato que seleccione y efectuar intervenciones manuales.

Una moderna máquina de papel no puede funcionar sin esa tecnología.

En cualquier fábrica de papel del mun-do hay muchas posibilidades de que

sensores miden la humedad, el espesor, la densidad, el color, la orientación de las fibras, etc. del papel.

Puesto que la banda1) de papel puede tener más de 10 m de ancho y se mue-ve a 90 km/h, y los sensores se deslizan a sólo unos pocos milímetros sobre su superficie, es necesario guiarlos con mucha precisión. En concreto, los con-juntos superior e inferior de sensores, con una separación de 7 mm a través de la cual pasa el papel, debe alinearse con una precisión de al menos 0,4 mm por todo el ancho del papel. Esto se consigue con raíles que están montados sobre el marco con gran precisión. Como ejemplo de la gran precisión de medición que se pide a los sensores puede citarse que el sensor de calibra-ción mide el grosor del papel con un margen de una millonésima de metro a todo el ancho de la banda de papel.

Otro ejemplo de la sensibilidad y la precisión extraordinarias de la platafor-ma de exploración se encuentra en el

El papel en que se ha impreso este artículo puede parecer la cosa más

simple del mundo: un producto familiar que lleva con nosotros más de 2000 años. Pero la moderna fabricación de estas simples hojas implica un desplie-gue de tecnología casi inimaginable, y un elemento fundamental de la misma procede de ABB.

De hecho, puesto que ABB es el primer proveedor de sistemas de control de calidad de la industria papelera, es muy probable que este mismo papel haya pasado por sensores suyos.

Smart Platform de ABBEl arma principal del arsenal de los fabricantes de papel es su plataforma de exploración (escaneo), de la que es ejemplo la Smart Platform de ABB. Comprende un marco de acero en for-ma de “o” (a través del cual se hace pasar el papel que se está fabricando), al que van sujetos un conjunto de sen-sores que examinan por todo el ancho del papel según se va fabricando. Estos

1 Exploración de Network Platform con protección de alta temperatura

2 Familia de dispositivos de exploración (escáneres) Network Platform de ABB

a NP1200 b NP700 c NP de reflexión

Nota a pie de página1) El papel se fabrica de forma continua y se va reco-

giendo en un rodillo al final de la máquina. Cuando

cada rodillo está “completo”, un potente chorro de

aire corta el papel y un operario preparado para

ello lleva rápidamente la cola del papel a un nuevo

rodillo. La “banda” de papel se refiere al papel a

medida que pasa por la máquina, desde la sustan-

cia, húmeda y delgada de la cabeza de la máquina

al rodillo del final.




Rational Rose es una herramienta de desarrollo basada en un modelo que utiliza el lenguaje Unified Modeling Language (UML) como paradigma de diseño central Cuadro 2 . Esta herramienta permite crear máquinas de estado com-plejo utilizando modelizaciones simples. Estos modelos pueden ampliarlos des-pués los desarrolladores con código personalizado que se aplica al ámbito de cualquier problema. En el caso de la Network Platform, este ámbito es la medición de las propiedades del papel.

Además de Rational Rose, el equipo de desarrollo de la Network Platform ha

haya una Smart Platform de ABB con-trolando el papel hasta que se enrolla al final de la máquina. Se han instalado ya varios millares de estos sistemas.

ABB se esfuerza continuamente en mejorar sus productos y llevar las últi-mas tecnologías a sus clientes, permi-tiéndoles de esa forma que reduzcan costes, aumenten la fiabilidad de sus equipos e incrementen su rendimiento.

Cuadro 1 Ventajas de la Network Platform

Mejoras en la visibilidad y los diagnósti-cos

Plataforma moderna que permite conti-nuar el desarrollo del producto durante los próximos 10 a 15 años

Más facilidad de uso para el cliente y los técnicos de servicio (herramientas, actualizaciones de software, poca nece-sidad de formación)

Facilita la adición de nuevos sensores y complementos de sensores

Mayor facilidad para su configuración en fábrica y la entrega del proyecto

Exploración más rápida a 600 mm/s (se prevé alcanzar 1.000 mm/s)

Mejor integración con el sistema 800xA. Optimización de recursos y diagnósti-cos a distancia

Mayor capacidad para admitir nuevas tecnologías

Mejor empleo de las capacidades en tiempo real de RAM y CPU, al 25% y a menos del 5%, respectivamente

Rápida integración de los desarrollos de nuevos sensores

Cuadro 2 Ventajas de utilizar UML

Desarrollo distribuido– Con el empleo de herramientas de

gestión de la configuración, cada componente del software se puede gestionar con independencia de la solución completa.

– Al principio del ciclo de vida del desa-rrollo de componentes se pueden utilizar cajas negras con unas entra-das y salidas definidas.

Portabilidad de la solución– Se puede emplear la misma base de

programa informático para proporcio-nar una solución en plataformas con diversos sistemas operativos.

Código autodocumentado– La estrecha relación entre el código y

el modelo del diseño garantiza que los documentos del diseño reflejan siempre el estado actual del código.

4 Función de configuración de Network Platform3 Herramienta de diagnóstico de Network Platform

Gracias a su deseo constante de avan-zar siempre, ABB ha desarrollado su nuevo producto de QCS, la Network Platform, que ayuda a mantener a la compañía en vanguardia de los sistemas de control de calidad para los fabrican-tes de papel 2 .

Antes se precisaban tarjetas electrónicas muy elegantes con circuitos conectados permanentemente para manejar la gran cantidad de datos producidos por senso-res de alta velocidad. En la actualidad se puede hacer ese trabajo con unos chips de alta velocidad menos complicados, como los que se emplean en la Network Platform. Ésta es simplemente una de las muchas características de la nueva plataforma de exploración de ABB.

Network Platform de ABBLa Network Platform utiliza principal-mente componentes electrónicos están-dar; los pocos que están hechos a la medida desaparecerán con nuevas ver-siones de los sensores. La plataforma incorpora tecnología de vanguardia y cumple totalmente las normas moder-nas, todas las cuales garantizan que será fácilmente compatible, ahora y en el futuro Cuadro 1 . El procesador central se ha mejorado y es ahora un PC mono-tarjeta Intel Pentium de 1,1 GHz, con Windows XP Embedded. No hay disco duro, ya que la aplicación está guarda-da en tarjeta Compact-Flash. La portabi-lidad de la arquitectura se garantiza por medio del Rational Rose Technical Developer de IBM, por lo que el trasla-do a un nuevo PC o a un nuevo sistema operativo Windows, por ejemplo, no es un problema.




esfuerzo para completar el proyecto. Se prestó especial atención a la gestión de pruebas, y la tasa de cero fallos en las primeras entregas del producto ha demostrado el valor de la exigente estrategia de comprobación.

Futuro perfectoEsta nueva y moderna plataforma per-mitirá un desarrollo continuo de pro-ductos de QCS en los próximos 10 ó 15 años e incluirá muchos avances tec-nológicos, tales como configuraciones flexibles de exploración, tecnología ina-lámbrica, exploración ultrarrápida e integración de sensores de velocidad muy alta. Con sólo el 25% de la capaci-dad RAM y entre el 2% y el 5% de la capacidad en tiempo real de la CPU que se utilizan actualmente, ¡hay una potencia de reserva suficiente para mover muchas nuevas ideas!

Ya se están realizando pruebas avanza-das en dos nuevos sensores con especi-ficaciones de prestaciones muy por delante de cualquier sensor comparable de la competencia. Sólo la Network Platform podía ofrecer la potencia de procesamiento suficiente para hacer frente a la alta velocidad de los datos brutos y muy avanzados diagnósticos que ofrecen estos sensores nuevos.

Ya se han entregado los primeros siste-mas de producción y su funcionamiento es excelente. Las entregas están aumen-tando y, a lo largo del año, habrá doce-nas de Network Platforms funcionando en fábricas de papel de todo el mundo.

Robert Byrne

Anthony Byatt

ABB Pulp and Paper QCS CoE

Dundalk, Irlanda

[email protected]

[email protected]

de una máxima portabilidad y compati-bilidad.

Además, la notable mejora de las herra-mientas de diagnóstico y las pantallas ha permitido un aumento espectacular del acceso del cliente a los datos del proceso del papel 3 . Esto, añadido a la sencillez y flexibilidad generales del sistema, hace disminuir las necesidades de formación y facilita la configuración en fábrica y durante la entrega del pro-yecto 4 . Por ejemplo, la asignación sen-sor-complemento, en la que se dispone el sistema para su particular permuta-ción de sensores (casi todos los siste-mas son distintos) era antes una labor complicada, pero actualmente es muy sencilla, como lo es la integración con el sistema 800xA Asset Optimization y las funciones de diagnóstico a distancia.

La Network Platform de ABB representa asimismo un coste de propiedad infe-rior para el cliente gracias a: Mayor facilidad para el instalador y el responsable del mantenimiento del sistema

Soporte para conectividad a distancia Mayor soporte para la adición de sen-sores en las instalaciones

Mayor soporte para actualización del software en las instalaciones

Mayor soporte para entradas/salidas de seguridad externa

El propio proyecto de desarrollo ha sido un excelente ejemplo de logro de una cooperación internacional, con equipos en Columbus, Ohio (Estados Unidos), Bangalore (India) y Dundalk (Irlanda), y ha exigido muchos años de

empleado otros productos de IBM para garantizar una integración perfecta de la herramienta, desde la concepción del software al despliegue de la aplicación. Se incluyen, entre otros, Rational Requi-sitePro para captura de requisitos, Rational Test RealTime para prueba de cajas negras y Rational TestManager para las pruebas de sistemas de control y registro. El empleo de estas herra-mientas integradas garantiza que se podrán resolver con el mínimo esfuerzo las dificultades que suelen ir asociadas a equipos de desarrollo transcontinenta-les (en este caso, Europa, Asia y Nor-teamérica), como la disparidad de zonas horarias, las diferencias culturales y la separación física entre los miem-bros del equipo.

El nuevo software incorpora gran canti-dad de funciones nuevas Cuadro 3 . Ahora sólo hacen falta de dos a cuatro horas para preparar, instalar y probar un nue-vo código objeto cuando se modifica la fuente. Un solo DVD contiene todos los manuales y la documentación. Y, de hecho, se ha elegido la aplicación estándar en lenguaje C++ para disponer

Puesto de trabajo de servicio

Cuadro 3 Características de diseño

La arquitectura del software asegura la independencia entre sistema operativo y plataforma

La utilización de electrónica comercial ha ayudado a disminuir el ciclo de vida del diseño

Refrigeración simplificada de electrónica en tubo cerrado mediante el uso de r efrigeración por aire

Seleccionar un ganador y pegar fuerteEl FlexPickerTM de segunda generaciónKlas Bengtsson



La demanda de nuevas soluciones de automati-zación en la industria es grande, pero donde más se advierte es en el sector de envasados. Tradicionalmen-te, la recogida y el envasado de productos requieren mucha mano de obra. A menudo es necesario introducir muy deprisa diversos productos distintos en cajas, bandejas o blísteres. El alto ritmo del proceso, si se hace manualmente, puede traducirse en cue-llos de botella que afecten al volumen de producción. También pueden producirse problemas de salud para los empleados a consecuencia de la na-turaleza tan repetitiva del trabajo.

La automatización representa una alternativa interesante y las soluciones robóticas para el envasado suponen uno de los mercados de mayor crecimiento en la industria de la auto-matización. ABB ha instalado ya más de 2.500 robots delta, diseñados especialmente para este tipo de aplicaciones, y es un líder mundial en la tecnología de recogida y envasado. La segunda generación de FlexPickerTM, recientemente desarrollada, garantizará que ABB siga en la vanguardia de este sector, ayudando a los clientes a mejorar la productividad.

que venden soluciones de envasado también son numerosas y están frag-mentadas, lo que para ABB supone un obstáculo obvio al buscar canales de ventas para el cliente.

Desde el principio, la estrategia de ABB fue vender productos, más que solucio-nes completas o instalaciones. Se perci-bió que la estrategia más eficaz sería vender productos a los integradores de sistemas y a los fabricantes de máquinas existentes que ya operaban en el sector del envasado. El objetivo fue crear una demanda para la automatización basada en robots de ABB dentro de un merca-do que ya tenía soluciones alternativas bien establecidas. La dificultad no era sólo vender robots de ABB a los inte-gradores de sistemas, sino también crear una tendencia de mercado, de for-ma que el cliente final exigiera solucio-nes basadas en robots. Esta actitud comenzó a ser rentable en 2003, cinco años después del lanzamiento de la ini-ciativa, y ahora crece anualmente del 30% al 40%. En la actualidad, el robot FlexPicker se vende principalmente en las industrias alimentaria, farmacéutica y de placas solares.

FlexPicker de segunda generaciónDiez años después de la presentación del IRB 340, ABB ha lanzado el IRB 360, un robot de recogida de alta velocidad de segunda generación 3 . Se lanzó en un buen momento, puesto que el mercado estaba esperando un nuevo robot de este tipo. El nuevo modelo satisfizo esta demanda e incluso proporcionó soluciones para nuevas aplicaciones, con lo que se crearon nuevos mercados, lo que a su vez disparó las ventas.

Un factor importante que influyó en el momento del lanzamiento fue que deja-ba de ser válida la patente original que impedía a la competencia emplear bra-zos paralelos en sus robots. La patente europea caducó a finales de 2006 y la patente de los EE.UU. a finales de 2007. Ahora, todo el mundo puede construir un robot delta y competir con ABB. En este sector tan competitivo, parecía

de efectuar de 60 a 100 ciclos por minuto.

El FlexPicker de ABBABB presentó el FlexPicker IRB 340 en 1998. Es un robot delta1) diseñado exclusivamente para el sector de recogi-da de productos, con la función de recoger y envasar objetos pequeños de poco peso, como bombones, por ejem-plo. El principio de diseño era bastante sencillo: todas las partes móviles esta-ban hechas de materiales ligeros, como fibras de carbón, aluminio anodizado y plástico. Los componentes pesados del motor estaban todos ellos situados en una caja en la base fija. Todos los bra-zos estaban conectados en paralelo con tres grados de libertad y unidos a la placa delta. Se añadió un eje theta a tra-vés de la placa delta que proporcionara al robot mayor libertad. Con tal confi-guración, al FlexPicker se le aplicó, acertadamente, el sobrenombre de “el robot araña” 2 . Aunque el sistema de brazos es ligero y parece frágil, es tre-mendamente robusto gracias al elevado valor de la relación resistencia/peso del material de construcción. Los brazos ligeros del robot pueden acelerar hasta los 15 m/s2 y conseguir de forma repro-ducible una precisión de 0,1 mm.

Aunque el robot tenía un diseño senci-llo y fue fácil de construir, su control era en general algo más difícil. El movi-miento a alta velocidad se conseguía, de forma relativamente sencilla, con motores pequeños. Mucho más difícil resultó mover el robot a esas velocida-des sin causar movimientos bruscos o destruir el manipulador. ABB estaba bien situada para vencer esta dificultad, puesto que su avanzado controlador de movimientos era superior a los de la competencia para robots estándar, y esta tecnología se aprovechó durante el desarrollo del robot. El resultado fue el muy logrado IRB 340, que puede reco-ger y colocar productos con más rapi-dez y más suavidad que cualquier otro robot.

El desarrollo de un mercadoLa industria del envasado es enorme y está fragmentada. Existen más de 25.000 plantas de productos alimentarios en todo el mundo y las grandes compañías multinacionales como KRAFT Foods y Nestlé, a pesar de su tamaño, no cubren más del 5% del mercado. Las empresas


Seleccionar un ganador y pegar fuerte


1 Línea de recogida con funcionamiento manual

2 IRB 340, un diseño con brazo paralelo

El sector del envasado ha utilizado mano de obra durante décadas para

recoger y envasar productos en cajas, bandejas y blísteres. Una aplicación clá-sica es el envasado de bombones en blísteres, una labor repetitiva que se efectúa muy deprisa. Este tipo de traba-jo es tedioso y, normalmente, está mal remunerado, lo que hace cada vez más difícil encontrar y conservar la mano de obra 1 . Además, la creciente inquietud por las condiciones de seguridad ali-mentaria ha animado a que el sector busque vías alternativas para recoger y envasar los alimentos, de forma que el contacto humano se reduzca al mínimo. Por dichas razones, la industria ha mos-trado mucho interés en la automatiza-ción.

A finales de la década de los noventa, los robots se solían desarrollar en serie. Una parte del robot se unía a otra, de forma secuencial, y cada parte soporta-ba el peso de su propio motor. Esto se traducía en robots con brazos pesados y bajas velocidades de manejo de la producción, que no podían competir con trabajadores que fueran capaces

Nota al pie de página1) Un robot delta tiene tres brazos conectados a la

interfaz de herramienta por medio de juntas univer-

sales. Los brazos forman un paralelogramo, que

conserva la orientación de la interfaz de herramienta.




Las ventajas de un control de movi-mientos avanzado se demostró cuando ABB consiguió un pedido efectuado por la compañía suiza fabricante de galletas tipo “pretzel”. ABB ganó el concurso y consiguió el pedido, porque su robot delta podía coger las galletas y colocar-las a gran velocidad, reduciendo la tasa de roturas del 12% al 4%. El control de movimientos de ABB ha sido llamado, con gran acierto, Quick-MoveTM y True-MoveTM. El IRB 360 ha sido desarrollado empleando el controlador de movimien-to QuickMove y TrueMove de segunda generación, recientemente presentado, que ha permitido mejoras importantes de la duración de los ciclos. Por térmi-no medio, el IRB 360 es un 20% más rápido que el IRB 340, y presenta una

obvio que otras compañías empezarían a fabricar robots delta. La ventaja de ABB frente a la competencia debería basarse ahora en su larga experiencia en la construcción de dichos robots, su bien establecida reputación con respec-to a la calidad y su elevada cuota de mercado reflejada en un gran volumen de ventas. Para seguir siendo el líder del mercado en esta tecnología, la estra-tegia de ABB fue mejorar las ventajas del viejo FlexPicker, de forma que el nuevo pudiera soportar mayores cargas útiles y centrarse en nuevas parcelas del sector del envasado. Las mejoras en el diseño y la resistencia de los compo-nentes crearon un robot más duradero y robusto que exigía un mantenimiento mínimo para conseguir el máximo tiem-po de funcionamiento.

Otras características de diseño han hecho que la nueva generación de robots sea más versátil, una versión de menor tamaño que ocupa menos espa-cio en la planta de la fábrica y una nueva versión para la industria alimen-taria que permite una limpieza total empleando métodos industriales están-dar. Por supuesto, el sencillo concepto del robot delta es relativamente fácil de recrear y ahora muchas empresas han diseñado sus propios prototipos. La cuestión es, ¿cómo de buenos son estos nuevos robots delta de la competencia? ¿Serán lo bastante buenos como para reducir la cuota de mercado de ABB y hacer que pierda clientes?

Una de las características más importan-tes del robot delta de ABB es su avan-zado control de movimientos, que es fundamental para el comportamiento global de la máquina. Es fácil construir un robot de diseño delta e incorporar un motor de gran par para moverlo rápidamente. Lo difícil es hacerlo rápi-do y preciso, manteniendo al tiempo una larga vida útil. El problema es que no se puede compensar un control de movimientos defectuoso haciendo un diseño mecánico “más fuerte”, puesto que a su vez el peso del robot hace más lento el movimiento. Las altas pres-taciones son el resultado de un control de movimientos avanzado. El bucle de control del controlador del robot de ABB programa el movimiento del mani-pulador teniendo en cuenta su compor-tamiento dinámico con vistas a reducir los esfuerzos mecánicos.

3 Presentación del FlexiPicker IRB 360 en la PackExpo, en octubre de 2007 en los EE.UU.

mejora de resultados para cargas útiles de entre 1,5 y 3 kg.

Inevitablemente, durante el proceso de recogida y envasado, los productos pueden aparecer en sitios inesperados de la línea de recogida. Por ejemplo, a veces dos artículos congelados se que-dan pegados y después se separan durante el movimiento, o productos que pueden variar de posición a causa de alguna parada repentina de la cinta transportadora. Esta variación de la posición del producto puede causar problemas al robot, lo que se traduce en colisiones inesperadas. Con el Flex-Picker, el sistema de brazos ligeros se desprende en caso de una colisión importante. El sistema de brazos se




tamiento de limpieza más delicado 4 . La nueva generación IRB 360 tiene un diseño con mejores condiciones higiéni-cas, lo que, aun haciéndolo más pesa-do, permite limpiarlo más fácilmente. Tiene componentes de acero inoxidable –incluidos el eje theta, la placa delta y las caperuzas de los extremos de los brazos, así como una carcasa hermética (IP 69K)–, lo que permite limpiarlo con agua caliente a presión aplicada a corta distancia. Esto significa que no se requiere ningún proceso especial de limpieza que lleve mucho tiempo. Se puede tratar como cualquier otro equi-po de la planta.

Ahorro de espacioEn la industria, el espacio es siempre una consideración primordial y el sector alimentario no es una excepción. El aumento de la productividad dentro de un área dada es una de las demandas que se suele hacer a los robots. Sin embargo, el controlador estándar de los robots de ABB es demasiado grande para la mayoría de las aplicaciones de la industria alimentaria y farmacéutica, razón por la que se ha desarrollado hace varios años un controlador modifi-cado. Se consiguió ocupar menos espa-cio compactando la disposición de los componentes y aumentando la altura de la unidad. Este nuevo controlador se hizo popular rápidamente entre los clientes del sector de recogida, al ganar un espacio fundamental y reducir cos-tes, puesto que se podía colocar dentro de los armarios de control existentes. Aunque para el equipo de desarrollo de un nuevo robot, la reducción del espa-cio que ocupa es un requisito neutro, la reducción al mínimo del número de componentes es de alta prioridad por razones de coste.

Los brazos superiores del IRB 340 ocu-paban mucha superficie cuando se extendían en línea recta hacia afuera. Al acortar los brazos superiores y dismi-nuir la superficie de trabajo, el nuevo IRB 360 requiere menos espacio hori-zontal (una reducción de hasta el 30%), incluso sin cambiar la caja de base. La anchura de una célula FlexPicker se redujo de 965 mm a 810 mm, y su longitud, de 980 mm a 820 mm. Puede pensarse en ahorros de espacio aún mayores, cuando se considere su mayor velocidad de ciclo. Mayor rendimiento significa que siete robots IRB 360 pue-

mejores características de diseño han asegurado que se puedan sustituir sin dificultad los componentes, incluso por técnicos relativamente poco preparados. Dichas características incluyen tornillos y secciones de guía de mayores dimen-siones que facilitan el servicio y las reparaciones para que no se puedan hacer de forma incorrecta.

Un ejemplo simple de un diseño modi-ficado para mejorar la facilidad de uso es el cambio de lugar del botón de libe-ración del freno, desde la parte central del robot, relativamente inaccesible, a la parte exterior. Esto hace más fácil que el operario pueda alcanzar dicho botón cuando está trabajando con el robot. Otra mejora es que no ya no es preciso volver a lubricar el robot una vez lim-pio, puesto que ahora se emplean coji-netes de plástico de baja fricción.

Un robot para la industria alimentariaEl robot IRB 340 de primera generación se empleaba en la industria alimentaria y estaba disponible en una opción con caja de base de acero inoxidable. Sin embargo, otros muchos componentes estaban hechos de aluminio anodizado, que es lavable, pero que había sido ele-gido principalmente por su poco peso. El aluminio anodizado no admite araña-zos ni los detergentes agresivos emplea-dos en la industria alimentaria. Por esta razón, el IRB 340 no podía limpiarse empleando los mismos métodos que se usaban para el resto de los equipos de la industria alimentaria: requiere un tra-

mantiene en su sitio por medio de una unidad de muelles que protege el brazo contra daños durante un impacto mecá-nico, incluso cuando está acelerado al máximo. Esta característica de seguridad protege al robot, pero los clientes opinan que si un robot detuviera su movimiento cuando fallara el sistema de brazos protegería mejor al producto y a la cinta transportadora. El nuevo con-trolador de movimiento QuickMove y TrueMove puede detectar ahora un mal funcionamiento del sistema de brazos y parar automáticamente el robot. Esta característica es exclusiva de los robots delta de ABB y ayudará a ABB a con-servar su posición puntera en la recogi-da a alta velocidad.

Un robot robustoUn robot de recogida de alta velocidad puede realizar normalmente 130 opera-ciones por minuto de recogida y colo-cación. En una línea de producción constituida por ocho robots, esto totali-za más de un millón de ciclos al día y por encima de 200 millones de ciclos al año. Incluso con la baja tasa de fallos de uno por millón, la probabilidad de una avería se convierte en un aconteci-miento diario. Dicha tasa de fallos es inaceptable, pudiendo reducirse sólo si se hacen los robots extremadamente robustos. Las juntas universales, los ejes theta y los tornillos de fijación son ele-mentos cruciales que era preciso mejo-rar. Se han hecho más fuertes los com-ponentes de forma que duren más y requieran menos mantenimiento. Unas

4 Lavado del FlexiPicker IRB 340



den sustituir a ocho robots IRB 340, lo que supone una ganancia de espacio de hasta un 40%.

De la recogida al envasadoEl robot delta FlexPicker IRB 340 se desarrolló al prin-cipio para la recogida y el envasado de objetos peque-ños, de poco peso, que se cambian de sitio fácilmente, empleando una herramienta de recogida de copa de vacío simple. Una vez que el IRB 340 salió al mercado, se intentaron numerosas aplica-ciones de recogida y envasado de productos. Una aplicación actual frecuente es la descarga de una máquina de envolver continua y el envasado de los productos en cajas. Normal-mente, esto se hace tomando a la vez entre 8 y 12 piezas mediante unas pinzas de vacío múltiple de gran tamaño. Por supuesto, esas cargas útiles mayores ralentizan, en cierto modo, el FlexPicker, pero pueden repercutir en la inercia de la herramienta, lo que es peor. Cuanto mayor sea la separación respecto al punto central de la herramienta del robot, menores serán las prestaciones del FlexPicker. Esto puede hacer antieconó-mico el trabajo del robot, en especial si el operario reconfigura el sistema de forma incorrecta. Si el robot trabaja fuera de sus límites de diseño, puede afectar a su vida útil y a los costes de mantenimiento.

El objetivo cuando se desarrolló el IRB 360 fue permitir una mayor carga útil aumentando el par del cuarto eje (theta) en el centro de forma que el robot fuera más versátil, y aumentando su campo a nuevas aplicaciones sin reducir su vida útil. El envasado de cajas con un FlexPicker es una aplica-ción muy corriente, si bien cuando se aumenta la carga útil de 2 a 3 kg el número de aplicaciones de envasado aumenta de manera espectacular. El robot IRB 360 puede recoger productos más pesados, y manejar paquetes de salchichas de 2 kg con una pinza de 1 kg, en comparación del robot IRB 340, que sólo puede hacerlo con paquetes

compara con el modelo IRB 340. Se puede aumentar la producción entre un 30% y un 50% en las aplicaciones de envasado en caja 5 .

Las ventas se disparanLas ventas del IRB 360 se ini-ciaron en abril de 2008 y las de su antecesor, el IRB 340, se suspendieron totalmente en octubre de 2008. La suave transición entre ambos fue posible gracias a que las máquinas son muy parecidas, salvo que la IRB 360 supera a la IRB 340 en todos los aspec-tos. Se prevé que las ventas futuras aumenten gracias a un mercado de recogida en expansión, a pesar del recien-te acceso al mismo de nuevos competidores. Ya se han pro-ducido algunas ventas impor-tantes para la variante de alta carga útil, superando a las soluciones de robots estándar de la competencia. También se prevé un futuro prometedor para la versión en acero inoxi-dable del FlexPicker para la industria cárnica. De hecho, en todo el mundo existe un gran interés de las industrias

con grandes líneas de recogida por la instalación de robots fiables en un espacio de planta limitado. El mercado está preparado y existe demanda de automatización con robots delta de alta velocidad. Se están creando instalacio-nes y están llegando pedidos de Tur-quía, Letonia, Rusia, India, Arabia Saudí y otros países con industrias en rápido crecimiento. ABB está bien situada para satisfacer esta demanda con su FlexPic-ker de segunda generación y su expe-riencia en aplicaciones.

Klas Bengtsson

ABB Robotics

Västerås, Suecia

[email protected]

5 El IRB 340 empaquetando café en Löfbergs Lila, Suecia

de salchichas de 1,3 kg empleando una pinza de 0,7 kg. Estas mejores presta-ciones suponen la posibilidad de doblar la producción.

Las conversaciones anteriores sobre los aumentos de la carga útil se centraron en el rediseño del sistema de brazos. Si se separaba el brazo paralelo, el nue-vo robot sería más fuerte, pero esto también afectaría al peso. Otra desven-taja sería un aumento en el número de componentes necesarios, puesto que se precisarían sistemas de brazos distintos para cargas útiles diferentes. De nuevo, se resolvieron estos problemas con el nuevo controlador de movimientos. Las mejoras efectuadas en el control de movimientos del robot han hecho posible manejar cargas útiles de 3 kg empleando el mismo sistema de brazos que antes, con tiempos de ciclo incluso menores. Un movimiento más suave del robot y una mejor comprensión de sus limitaciones han proporcionado al IRB 360 una mejora del rendimiento del 30% con una carga útil de 2 kg, si se


El dominio de la red eléctricaUna mejora continua de la vigilancia de zonas extensas para conseguir una mayor estabilidad de la red Albert Leirbukt, Ernst Scholtz, Sergiu Paduraru

Varios apagones catastróficos producidos durante la última década han demostrado la necesidad de contar con sistemas de alerta anticipada en los centros de control de los sistemas de transmisión. Network ManagerTM, la solución de ABB para los sistemas Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) (control de supervisión y adquisición de datos) y Energy Manage-ment Systems (EMS) (sistemas de gestión de energía), ha ofrecido desde 2008 la posibilidad de vigilar zonas extensas y una nueva serie de herramien-tas para conseguir un control completo de la red, aunque se extienda a lo largo de miles de kilómetros.




El dominio de la red eléctrica


Es preciso procesar las señales para convertir las enormes cantidades de datos de las PMU en información apta para su presentación directamente a un gestor, o a través del SCADA/EMS, de forma que pueda tomar las medidas oportunas. Estos métodos de procesa-miento de señales suelen denominarse aplicaciones WAMS. En [1] se puede encontrar un resumen general de las aplicaciones WAMS.

ABB dispone de las soluciones WAMS más completas que se pueden adaptar a las necesidades del cliente para incluir unidades PMU y sistemas independientes integra-dos en los SCADA/EMS del Network Manager.

Los resultados de la aplicación WAMS se presentan en una HMI que suminis-tra a los gestores información crucial y advertencias en tiempo real, ya sea como parte integral del sistema SCADA/EMS, o como WAMS independiente.

Los archivos WAMS proporcionan una información valiosísima durante el aná-lisis posterior al fallo en caso de inci-dente. Estos datos contienen informa-ción que ayuda a explicar la respuesta de todo el sistema de transmisión a una perturbación, proporcionando así una mejor comprensión del comportamiento dinámico del sistema y ayudando tam-bién a la calibración de modelos infor-máticos del sistema.

Este ángulo de fase incluye información de valor incalculable sobre el estado de la red y el WAMS recoge estos datos adicionales junto con los simples valo-res de tensión e intensidad.

Un WAMS se compone de unidades de medición de fasores (PMU) –que proporcionan las medidas a los con-centradores de datos de fasores (PDC), con indicación del momento en que se han hecho– en los que se realiza el tratamiento de la señal deseada. Apo-yado por los datos de archivos históri-cos, el WAMS informa al operador del gestor del sistema de transmisión acer-ca del estado actual de la red por medio de interfaces hombre-máquina (HMI) 3 .

Las unidades PMU son dispositivos electrónicos inteligentes (IED) muy avanzados. Además de medir los valo-res de frecuencia, tensión e intensidad, la sincronización con GPS les permite medir directamente los desfases de la tensión entre subestaciones equipadas con PMU, lo que permite una rápida evaluación del estado de todo el siste-ma. Las PMU transmiten las mediciones de los fasores con velocidades de hasta una vez por ciclo de la frecuencia de la red (por ejemplo, 60 veces por segundo en un sistema de 60 Hz).

Aunque las PMU facilitan en el mismo instante los valores muestreados, por desgracia su llegada al PDC es aleato-ria a causa de la naturaleza de la comunicación por Ethernet. Por lo tanto, el PDC ordena las mediciones de fasores entrantes, con su etiqueta de tiempo, antes de procesar las seña-les posteriores.

Los avances en las tecnologías infor-mática y de comunicaciones han

conducido a unos sistemas perfecciona-dos de vigilancia y control con posibili-dades muy superiores a las del gestor más experto. Por ejemplo, los principa-les fabricantes de coches ofrecen ahora modelos con sistemas de control de estabilidad electrónicos que sobrepasan las acciones que pueda hacer un gestor. En el sector de las compañías aéreas se están desarrollando sistemas inteligen-tes de control de vuelo que permiten incluso a pilotos poco experimentados hacer aterrizar con seguridad un avión con graves averías. En el sector de la transmisión de electricidad, el sistema de vigilancia de zonas extensas (WAMS) es un ejemplo de dicha tecnología avanzada que está consiguiendo la aceptación de la industria. Actualmente, los gestores de las redes de transmisión (TSO) deben ocuparse de más transfe-rencias de electricidad con menos insta-laciones de transmisión que antes, menos personal disponible para la pla-nificación y el funcionamiento, además de unas infraestructuras de transmisión y un personal que van envejeciendo. El WAMS es un componente importante que ayuda a los gestores en su difícil tarea; la creciente demanda de su utili-zación ha conducido a una serie de mejoras de sus prestaciones y a nuevas funciones.

El sistema de vigilancia de zonas extensas informa al gestor del sistema de transmisión sobre el estado de la red en ese momento.

Lo que puede aportar la tecnología WAMSTodas las señales de tensión e intensi-dad de los sistemas eléctricos de CA varían con el tiempo de forma sinusoi-dal, como se muestra en la parte de la izquierda 1a . En una red de gran tama-ño con una generación y unas unidades de consumo muy dispersas, la amplitud y la fase de las señales de tensión e intensidad son distintas en lugares dife-rentes. Las unidades terminales remotas (RTU) clásicas miden la amplitud, pero no registran el correspondiente ángulo de fase.

1 Representación vectorial de la forma de onda de la tensión de CA en dos puntos hipotéticos. Uno de ellos a 260 V (línea magenta) y otro a 264 V (línea azul).

a b

Dominio de tiempos Dominio de tiempos

Real

500500

500

-500-500

-500

250 250

250

-250-250

-2500

Tiempo [s]

000,01 0,02 0,03 0,04




las mediciones de SCADA pueden incluir información RTU y WAMS, así como alar-mas e indicadores relaciona-dos con WAMS incluidos en la lista de alarmas de SCADA/EMS. Además, el EMS se pue-de mejorar con la posibilidad de emplear WAMS en el pro-ceso de estimación del estado para conseguir una precisión mayor.

El sistema “front-end” de comunicaciones estándar para el Network Manager, PCU400, se ha mejorado con la función PDC para recibir y sincronizar las mediciones PMU y para ejecutar las aplicaciones WAMS. Para permitir futuras

aplicaciones de control en zonas exten-sas, también puede comunicarse con el sistema de control MACH2TM de ABB, utilizado para controlar los sistemas FACTS y HVDC 4 .

Aplicaciones WAMSEl diseño modular de ABB para las aplicaciones WAMS ofrece al cliente la opción de ejecutarlas, bien en el hard-ware PMU, bien en el PDC, bien en la unidad de control central. Esto garan-tiza un diseño óptimo en términos de comunicaciones y carga de CPU. La lista de las aplicaciones WAMS disponibles actualmente incluye: Phase Angle Monitoring (PAM) (vigi-lancia del ángulo de fase): se pueden detectar las perturbaciones controlan-do las relaciones de ángulos de fase entre subestaciones elegidas estratégi-camente, incluso si se produjeran fuera de la región del TSO.

Line Thermal Monitoring (LTM) (vigi-lancia térmica de la línea): calcula la temperatura media de la línea basán-dose en las mediciones de fasor en ambos extremos de la línea de trans-misión. Está instalado en Swissgrid en Suiza y en la compañía eléctrica Ver-bund-Austrian Power Grid AG (APG) en Austria, y se describe con más detalle en [2].

Voltage stability monitoring (VSM) (vigilancia de la estabilidad de la ten-sión): evalúa en tiempo real la estabi-lidad de la tensión en un corredor de transmisión de energía importante empleando sólo las mediciones de fasor en ambos extremos del corre-

control de red, sistemas SCADA con aplicaciones avanzadas para la transmi-sión, la producción y la distribución. Estos sistemas permiten que los servi-cios públicos recojan, almacenen y ana-licen datos de cientos de miles de pun-tos de datos en las redes nacionales y regionales. El Network Manager de ABB ha incorporado también WAMS. Ahora,

Una amplia cartera de WAMSABB, como pionera de la tecnología WAMS, dispone de las soluciones más completas en este ámbito y puede adap-tar el diseño de los sistemas a las necesidades particulares del cliente.

La cartera de WAMS de ABB incluye PMU, sistemas inde-pendientes, sistemas integra-dos con el SCADA/EMS del Network Manager y aplicacio-nes personalizadas.

Tecnología PMUEn 2003, ABB presentó con su producto RES521 el patrón de referencia en términos de can-tidad y calidad de adquisición de señales de fasores, mientras se esta-ba desarrollando la norma industrial de PMU. En 2007, se ha actualizado el RES521 para que cumpla la norma del protocolo de comunicaciones C37.118 de la IEEE para fasores, una vez termi-nada. Ahora, ya está en marcha la siguiente generación de PMU de ABB. ABB está mejorando ahora su nueva plataforma IED REx670 con la adición de la función PMU, así como un mayor número de entradas/salidas analógicas y digitales, flexibilidad en las comunica-ciones, incluido el protocolo IEC 61850, y funciones WAMS más avanzadas, algunas de las cuales se presentan aquí.

WAMS independientesEl producto independiente de ABB para WAMS, PSGuard, fue el primer producto mundial en el que se emplearon medi-ciones de PMU. Basado en el sistema de control de procesos 800xA, PSGuard proporciona interfaz hombre-máquina, adquisición de datos de PMU, funciones de almacenamiento y exportación de datos, alarmas, aplicaciones de WAMS y conexión a sistemas SCADA de terce-ros. Una pasarela de comunicaciones permite asimismo el intercambio en tiempo real de datos de las PMU entre diversos gestores de redes de transmi-sión. 2 muestra la HMI de la instalación en servicio en Swissgrid, la compañía TSO de Suiza.

El Network Manager WAMSEl SCADA/EMS del Network Manager de ABB ofrece una serie de funciones para los sistemas de energía eléctrica:

2 Instalación independiente WAMS para “Swissgrid”

3 Configuración genérica WAMS

Interfaz gráfica de usuario

PDC

Historial y almacén de datos

PMU PMU PMU PMU

Aplicación WAMS

4 Network Manager con capacidad WAMS integral

PDC

RTU RTU PMU PMU

Aplicación WAMS

NM SCADA/EMS

Historial y almacén de datos

Adquisición de datos RTU




cación POM es un producto comercial instalado en varias redes por todo el mundo (por ejemplo, la Electricity Generating Authority of Thai-land (EGAT) en Tailandia, la TSO Fingrid en Finlandia, la compañía eléctrica Hrvatska Elektroprivreda (HEP) en Croacia, la TSO Swissgrid en Suiza y la TSO Statnett en Noruega). En [4] [5] se pueden encontrar más detalles sobre la metodología.

Estimador de estado basado en PMULas mediciones SCADA de la tensión y la intensidad pro-porcionan al gestor una ima-gen estática del estado del sistema. Sin embargo, estas mediciones suelen presentar errores (por ejemplo, desvia-ciones de medida, errores de telemetría), por lo que se emplean estimadores de esta-do (SE) para obtener el mejor ajuste estadístico de las tensio-nes del bus a las mediciones de SCADA y al modelo de la red. Los estimadores de estado constituyen el núcleo de los sistemas de gestión de energía

y cada mejora de SE beneficiará todos los aspectos del EMS (como el análisis de contingencias y el funcionamiento del mercado de la energía). La integra-ción de las mediciones PMU precisas en el Network Manager mediante el aumento de la base de datos en tiempo real para aceptar los fasores de tensión e intensidad permite a ABB ofrecer un SE más preciso. Los detalles técnicos de esta ampliación de un SE se ofrecen en [6].

6 muestra que la precisión del SE mejo-ra cuando aumenta el nivel de penetra-ción de PMU en la red. El nivel existen-te de penetración en las redes de trans-misión en funcionamiento sigue siendo bastante bajo, pero en los próximos cin-co o diez años esperamos que aumente considerablemente ya que los dispositi-vos electrónicos inteligentes de medi-ción actuales se están remodelando con funciones PMU, en conjunción con la instalación de nuevas PMU en el siste-ma. Es muy probable que la integración de las mediciones de fasores en la esti-

potencia, aunque gracias a las medicio-nes de alta resolución que proporciona WAMS, se pueden facilitar dichas oscila-ciones con el adecuado tratamiento de señales.

La aplicación POM es un método paten-tado que detecta e identifica las oscila-ciones de potencia. Puede diferenciar entre los modos dominantes individua-les presentes en una oscilación y cen-trarse exclusivamente en los que repre-sentan alguna preocupación. Como ejemplo, considérese la oscilación hipo-tética de potencia que se muestra en 5 (curva roja). Sólo con esta información es difícil determinar si esta situación es preocupante. Sin embargo, la aplicación POM puede identificar los modos indi-viduales presentes e informar de que, en realidad hay tres modos oscilatorios activos: m1, m2 y m3. Además, el modo m1 está aumentando y requiere una atención rápida por parte del gestor. La capacidad para ofrecer tal información en tiempo real supone un gran avance en el control de la estabilidad. La apli-

dor. Está instalado en la compañía eléctrica Hrvatska Elektroprivreda (HEP) de Croacia.

Event driven data archiving (EDDA) (archivo de datos producidos en incidentes): detecta las perturbaciones en el sistema y registra las respuestas WAMS en todo el sistema durante un cierto periodo de tiempo antes del incidente, durante el mismo y después de él.

Power oscillation monito-ring (POM) (vigilancia de las oscilaciones de poten-cia): alerta al gestor cuando se producen oscilaciones de potencia en su red de trans-misión.

PMU assisted state estimator (PMUinSE) (estimador de estado basado en PMU): el estimador de estado del ges-tor de red puede emplear los datos de PMU para una mayor precisión del cálculo.

Las dos últimas, POM y PMUinSE, son dos de las aplicaciones WAMS más recientes [3].

POM: identificación de las amenazas a la estabilidadLas oscilaciones de potencia son fenó-menos bien conocidos en los sistemas eléctricos. Se producen cuando genera-dores aislados o grupos de generadores interactúan entre sí a través del sistema de transmisión.

Normalmente se producen varias inte-racciones de ese tipo, y por tanto, las oscilaciones de potencia pueden pre-sentar diversos modos, cada uno con una frecuencia distinta. Los sistemas caracterizados por líneas largas radiales con producción remota, lejos de los centros de carga, son especialmente vulnerables a las oscilaciones. Las osci-laciones de potencia no son inquietan-tes si son pequeñas y se amortiguan rápidamente. Pero si persisten o aumen-tan, es preciso que el gestor intervenga rápidamente.

Los sistemas SCADA existentes carecen de la resolución temporal que informe en tiempo real de las oscilaciones de

5 Oscilación de potencia con modos múltiples. La curva roja representa las oscilaciones de potencia medidas (escala de la izquierda). m1, m2 y m3 muestran los modos oscilatorios de la señal medida (escala de la derecha).

1.100

1.050

1.000

950

900

850

800

750

7000 2 4 6 8 10

-50

-30

-10

10

30

50Sumam1m2m3

70

90

Tiempo [s]

6 Mejoras de la estimación del estado con el número de medidas PMU. (Experimentos realizados en un sistema de 39 buses.)

1,1

1

09

0,8

0,7

0,6

1 5 10 15 20 25

Porcentaje de buses de alta tensión con PMU

Desviación estándar normalizada del flujo de energía

RTU solamente RTU + FASORES




las diferencias de fase de la tensión en toda Europa.

La primera instalación piloto para WAMS integrado con Network Manager ha estado funcionando en la compañía TSO noruega (Statnett) desde 2007, cuando se instalaron PMU en cuatro subestaciones distintas, como se mues-tra en 9 . Además, se recogen las medi-ciones PMU desde Finlandia a través de la pasarela de comunicaciones en servi-cio en Fingrid. El PDC de Statnett aplica el análisis POM de flujo de corriente en las líneas que salen de la subestación de Hasle hacia Suecia. Empleando el software National Instruments Labview, Statnett ha desarrollado también su pro-pia aplicación de análisis para acceder simultáneamente a SCADA, WAMS y a los datos de registro de fallos transito-rios, que proporcionan una herramienta muy potente para los análisis posterio-res al fallo. Puede consultarse más información sobre el Network Manager WAMS piloto de Statnett en [7].

Incidente de oscilacionesUn caso muy ilustrativo de las oscilacio-nes de potencia lo registró el WAMS que estaba en funcionamiento en Stat-nett el 14 de agosto de 2007. Ese día, una combinación de cortes de línea y un suministro deficiente de la produc-ción causó oscilaciones persistentes en el sistema de transmisión de Noruega. Las señales POM correspondientes se presentan en 8 . 8a muestra la potencia medida que circulaba de Noruega a Suecia. En 8c se presenta la frecuencia del modo oscilatorio más significativo. Se advierte que el modo de 0,5 Hz, muy característico y conocido en el sistema eléctrico nórdico, se ha activado y es el dominante en la señal. 8b mues-tra la amplitud de este modo. La ampli-tud aumenta drásticamente, en torno a los 35 segundos del inicio de la secuen-cia, cuando aparecen las oscilaciones. En 8d se presenta la amortiguación de este modo y su caída desde un valor satisfactorio a un valor negativo; des-pués permanece muy bajo mientras están presentes las oscilaciones. Las señales de salida del POM se pueden combinar en SCADA a fin de generar unas señales para el gestor cuando aparecen las oscilaciones.

También cabe destacar que, aunque la causa de las oscilaciones de potencia

ciones WAMS en Austria (APG), Croacia (HEP), Finlandia (Fingrid), Noruega (Statnett), Suiza (swissgrid) y Tailandia (EGAT). Las instalaciones europeas tam-bién intercambian datos PMU en tiempo real a través de pasarelas de comunica-ciones 7 . Los datos se emplean para controlar las oscilaciones de potencia y

mación de estado se convierta en nor-ma en un futuro próximo.

Referencias WAMS de ABBABB tiene un historial demostrado de trabajo con PMU y su empleo en aplica-ciones, con más de 200 PMU RES521 instaladas por todo el mundo, e instala-

7 Intercambio de datos WAMS en Europa

Suiza Austria

Croacia

PMU europeas adicionales

Eslovenia

LeyendaPSGuard 830/850Datos de fasoresConcentrador

PSGuard-Pasarela de comunicaciones

Pasarela de comunicaciones

Pasarela de comunicaciones

PDC 1PDC 1

PDC 1

PDC 2PDC 2

Kommunika-tions-Gateway

Fasor de ABBMediciónUnidad RES 521

Italia

Grecia

Red de comunicaciones seguras entre TSO

Protocolos PMU IEEE 1344-1995 e IEEE

C37.118

8 Respuestas POM en el incidente de oscilación de potencia del 14 de agosto de 2007

Flujo de energía desde Hasle hacia Suecia2.200 80

400,8

2.100 60

300,7

2.000 40

200,6

1.900 20

100,5

1.800 0

0

0,4

-10

0,3

0,20 0

00

50 50

5050

100 100

100100

150 150

150150

Pot

enci

a (M

W)

(WM

) pow

er

Frec

uenc

ia (H

z)

Am

ortig

uaci

ón (%

)

Amortiguación del modo de 0,5 Hz

3% de límite de alarma

Frecuencia del modo oscilatorio principal (0,5 Hz)

Amplitud del modo de 0,5 Hz

Tiempo (segundos)

Tiempo (segundos)Tiempo (segundos)

Tiempo (segundos)

a

c

b

d




WAMS y acelerar el desarrollo de nue-vas aplicaciones destinadas a mejorar la fiabilidad operativa.

ABB ha sido durante mucho tiempo la pionera en el ámbito de los WAMS, y está comprometida mediante una inves-tigación y desarrollo continuos a impul-sar el dominio de tecnologías como los WAMS, que pueden facilitar mejores vigilancia y control de los sistemas de transmisión eléctrica. Gracias a este compromiso que mostró desde sus ini-cios y que sigue en vigor, ABB ofrece la cartera más completa, que incluye PMU, PDC y WAMS (todos ellos integrados con SCADA de Network Manager), así como sistemas independientes y solu-ciones integradas con sistemas SCADA de terceros.

Albert Leirbukt

ABB Power Systems

Oslo, Noruega

[email protected]

Ernst Scholtz

ABB Corporate Research

Raleigh, Carolina del Norte, EE.UU.

[email protected]

Sergiu Paduraru

ABB Power Systems

Västerås, Suecia

[email protected]

das en la explotación de sistemas de transmisión de energía eléctrica. Diver-sas iniciativas en marcha van a ayudar en el avance de esta tecnología. En Europa, la iniciativa SmartGrids está desarrollando una hoja de ruta para desplegar las redes eléctricas del futuro, y WAMS es una de las tecnologías fun-damentales en consideración. En los EE.UU., el Electric Power Research Ins-titute (EPRI) (Instituto de Investigación de la Energía Eléctrica) dirige una ini-ciativa destinada a proporcionar una base técnica que permita un despliegue masivo de dichos conceptos (Intelli-grid). La iniciativa North American Syn-chro-phasor Initiative (NASPI) (Iniciati-va Sincro-fasor de Norteamérica) es otra de ellas, dirigida por los EE.UU. Su objetivo es aumentar el despliegue de

estaba en un lugar, aproximadamente a mitad de camino entre las estaciones Fardal y Nedre Røssåga, es decir, bas-tante lejos de la interfaz meridional hacia Suecia, la aplicación POM las detecta con facilidad. En consecuencia, puede observarse la estabilidad de toda la red mediante el despliegue estratégi-co de PMU y aplicaciones POM que controlan las subestaciones fundamen-tales. En [8] puede verse una presenta-ción más detallada de este incidente.

El camino hacia el futuroLa industria ha comenzado a darse cuenta de las ventajas de la tecnología WAMS y por ello ha empezado a adop-tarla. De ahí que siga habiendo una enorme posibilidad de desarrollo para la utilización de mediciones sincroniza-

Agradecimientos

Los autores desean agradecer a Mats Larsson, Petr Korba, Reynaldo Nuqui, Neela Mayur, Michael Geiger, Hugo Meier sus contribuciones al presente artículo.

Referencias

[1] Novosel, D.; Madani, V.; Bhargava, B.; Vu, K.; Cole J. (2008) “Dawn of the Grid Synchronization”. IEEE power & energy magazine, enero/febrero.

[2] Weibel, M.; Sattinger, W.; Steinegger, U.; Zima, M.; Biedenbach G. (2006) “Overhead Line Temperature Monitoring Pilot Project”. CIGRE Session.

[3] Reunión de la North American Synchro-Phasor Initiativede de 11-12 de junio de 2008, Bellevue, Washington, http://www.naspi.org/meetings/workgroup/workgroup.stm.

[4] Korba, P. (2007) “Real-Time Monitoring of Electromechanical Oscillations in Power Systems”. Reunión de la IEEE “Proceedings of Generation Transmission and

Distribution. 1/80-88.

[5] Turunen, J.; Larsson, M.; Korba, P.; Jyrinsalo, J.; Haarla, L. (2008) “Experiences and Future Plans in Monitoring the Inter-area Power Oscillation Damping”.

IEEE PES General Meeting.

[6] Scholtz, E.; Nuqui, R. F.; Finney, J. D.; Larsson, M.; Subramanian, M.; Lin G. “Estimation of Real-Time Power System Quantities using Time-Synchronized Measure-

ments”. Solicitud de patente de EE.UU. 11/609,393

[7] Leirbukt, A.; BreidablikJ, Ø.; Gjerde, O.; Korba, P.; Naccarino, J.; Uhlenand, K.; Vormedal, L. K. (2008) “Deployment of a SCADA Integrated Wide Area Monitoring

System”. IEEE T&D Latin America.

[8] Uhlen, K.; Warland, L.; Gjerde, J. O.; Breidablik, Ø.; Uusitalo, M.; Leirbukt, A.; Korba P. (2008) “Monitoring Amplitude, Frequency and Damping of Power System

Oscillations with PMU Measurements”. IEEE PES General Meeting.

8 Subestaciones PMU

40


Revista ABB 4/2008

El futuro está aquí Conexión de la mayor zona de parques eólicosmarinos con transmisión por HVDC Jochen Kreusel

Las energías renovables que proporcionan electricidad sin emisión de CO2 están avanzando rápidamente en todo el mundo. Como una de las naciones más industrializadas, Alemania promueve una estrategia muy ambiciosa. El objetivo es aumentar la proporción de energías renovables desde el actual 13% hasta un 25%–30% para 2030. Todavía queda un largo camino, y la clave para conse-guirlo está en el mar, y en Alemania esto significa “alta mar”. La energía eólica marina ha sido designada para cubrir una gran par-te del vacío existente. A finales de 2006 se estableció una condi-ción normativa crucial para ello; entre tanto, hay previstos parques eólicos con una potencia nominal total de más de 15.000 MW en el Mar del Norte y el Mar Báltico, el primero de los cuales se en-cuentra ya en fase de implantación. Ahora bien, ¿cómo va a llegar la electricidad a tierra firme y a los consumidores reales?


El futuro está aquí


Suministro de energía reactiva ilimitadaLos convertidores de un siste-ma HVDC Light pueden sumi-nistrar cualquier combinación de energías activa/reactiva dentro de sus límites de dise-ño, con rapidez y sin las gra-daciones que precisan los sis-temas clásicos 2 . Por lo tanto, ofrecen una funcionalidad total como compensador con-trolable en ambos extremos de un sistema de transmisión (compensador VAR estático o SVC). En el caso de las conexiones de parques eóli-cos, esto significa que se pue-de suministrar energía reactiva

para la red marina del parque eólico y que se puede mantener la estabilidad de la tensión en el punto de conexión. Esto permite alimentar la red (general-mente floja en las regiones costeras) con los altos niveles de potencia de este tipo de parques eólicos sin dañar la compatibilidad del sistema.

Para un parque eólico marino, la falta de “capacidad de arranque sin energía externa” constituye un problema fundamental.

Capacidad de arranque sin energía externaSe puede arrancar el sistema de trans-misión a partir de un estado desenergi-zado, por ejemplo, si no ha soplado viento en absoluto.

nombre de HVDC Light; desde enton-ces, se utiliza en numerosos proyectos con potencias que no dejan de aumen-tar. Actualmente, con esta tecnología se pueden instalar potencias de hasta 1.100 MW.

Los transistores de potencia utilizados en las aplicaciones de HVDC autocon-mutada, a diferencia de los tiristores que emplean los sistemas clásicos, no sólo pueden conectar la electricidad, sino también volverla a desconectar. Esto representa que se pueden utilizar para modulación por amplitud de impulsos, que en comparación con la tecnología clásica HVDC proporciona una aproximación mucho mejor de las características de la tensión sinusoidal y, por lo tanto, una necesidad mucho menor de filtrado. Tres propiedades en conjunción constituyen la solución ideal para la conexión de parques eólicos marinos:

Con esta pregunta, Alema-nia está adentrándose en

un territorio inexplorado, ya que los parques eólicos mari-nos ya instalados en otros países están considerable-mente más cerca de la costa que las zonas seleccionadas en el Mar del Norte. Debido a la necesidad de proteger los bajíos de las mareas, hay que salvar en algunos casos distancias de más de 100 km mediante cables submarinos 1 . El empleo de cables tri-fásicos es inaceptable finan-ciera y técnicamente para estas distancias. Por ello, las conexiones por cable subma-rino instaladas en Escandinavia, por ejemplo, y entre Escandinavia y la Europa continental, se realizan como sistemas de corriente continua de alta tensión (HVDC). Sin embargo, no es posible adoptar esta solución, ya probada sobre el terreno, para la conexión a la red de parques eólicos marinos.

La transmisión clásica con sistema HVDC basado en tiristores precisa potencia de cortocircuito para la con-mutación (es decir, apagado de los tiristores), que tiene que ser suminis-trada por las redes vecinas. El suminis-tro está garantizado indudablemente cuando se trata de enlazar las redes interconectadas de Escandinavia y la Europa continental, y para transmisión de energía a gran escala a grandes distancias en China y Sudamérica, las aplicaciones más importantes de HVDC hasta el momento. Para un parque eólico marino, que en primer lugar no dispone de una red potente y, en segundo, tiene que ser capaz de arran-car a partir de un estado desenergi-zado, constituye un problema funda-mental la falta de lo que se denomina “capacidad de arrancar sin energía externa” (black start).

HVDC Light® para la energía eólica marinaLa innovación técnica que resuelve este problema se denomina transmi-sión HVDC autoconmutada. Se basa en transistores de potencia de última generación (transistores bipolares de puerta aislada, o IGBT), y la presentó ABB a mediados de los 1990 con el

1 Parques eólicos marinos previstos en el Mar del Norte alemán

Parques eólicos marinos

Aprobado

Fuente exterior de datos: Elsam A/S (Dinamarca)

Previsto

Países Bajos

Dinamarca

2 Diagrama P-Q que muestra un sistema clásico HVDC a y el HVDC Light autoconmutado b . El HVDC Light puede controlar todos los puntos de los cuatro cuadrantes de forma rápida y continua.

HVDC clásico HVDC Light®

-1.0 -1.01.0 1.0

P

Converti-dores de filtro tota-les

Converti-dores de filtro tota-lesP

Q Q

a b




pequeñísimo de los cables (unos 8 cm, típico de los sistemas HVDC Light). Los cables se tienden en tierra en secciones de 750 m a una profundidad de unos 90 cm en el terreno existente y se pro-tegen con una cubierta de plástico.

Cuando finalicen los pro-yectos de parques eólicos actualmente en marcha en el grupo Borkum 2, la red de parques eólicos del Mar del Norte dispon-drá de unos 6.300 MW de potencia nominal.El enlace de red entrará en servicio en 2009. Esto representa que se concluirá tan deprisa como el Estlink entre Fin-landia y Estonia. El plan es ampliar gra-dualmente este enlace inicial según vaya creciendo en el futuro la zona de parques eólicos. 5 presenta el concepto básico utilizado para el enlace de red de la zona de parques eólicos que per-sigue el gestor de red E.ON en su pro-pia esfera de responsabilidad. Cada par-que eólico dispone de su propia plata-forma de transferencia, en la que se reúnen los cables de 30 kV que proce-den de la instalación de energía eólica. Empleando cables trifásicos de alta ten-sión, relativamente cortos, estas plata-formas se conectan a su vez a las plata-

Luz verde para la red del Mar del NorteEn el verano de 2007 se habían cumpli-do todas las condiciones técnicas pre-vias para iniciar la construcción de la red marina en el Mar del Norte. E.ON Netz dio entonces el primer paso, al concursar por el primer enlace a una zona comercial de parques eólicos marinos en el Mar del Norte: el grupo Borkum 2. Cuando finalicen los proyec-tos de parques eólicos actualmente en marcha en esta zona, la red de parques eólicos del Mar del Norte dispondrá de unos 6.300 MW de potencia nominal.

Desde que la ley alemana sobre la ace-leración de planes de infraestructuras1) asigna la responsabilidad de los enlaces de red de los parques eólicos marinos a los gestores de redes de transmisión, se puede optimizar el enlace con la red independientemente del parque eólico en cuestión [2]. En consecuencia, para el grupo Borkum 2 se dispondrán varios “enchufes eléctricos de a bordo” a los que se puedan conectar los par-ques eólicos. Se ha pedido a ABB que suministre el primero de estos “enchu-fes”, con un sistema HVDC Light de 400 MW. Un cable submarino de 128 km y un cable subterráneo de 75 km conec-tarán este primer nodo conjunto para varios parques eólicos hasta la red de transmisión en la subestación transfor-madora de Diele 3 .

En junio de 2008 se iniciaron los traba-jos de colocación de los cables subte-rráneos, dimensionados para un en-lace a la tensión de CC de ± 150 kV 4 . Se puede ver claramente el diámetro

Menor necesidad de filtrado con el consiguiente ahorro de espacio.En comparación con la transmisión HVDC clásica, la plataforma marina puede ser considerablemente más pequeña y tener un diseño adaptado a un peso mucho menor.

La transmisión HVDC autoconmutada se basa en transistores de poten-cia de última generación y la presentó ABB a media-dos de los 1990 con el nombre de HVDC Light.

Un récord mundialOtra ventaja de la transmisión HVDC autoconmutada es que se puede com-binar con cables de polímero sencillos, de poco peso y respetuosos con el medio ambiente, ya que no se produ-cen los picos de tensión en el enlace de CC que aparecen en la transmisión HVDC tradicional. Además, los conver-tidores HVDC se diseñan en la actuali-dad por módulos y se adquieren con bastantes elementos prefabricados, lo que permite que los enlaces de red necesarios para los parques eólicos previstos se lleven a cabo con bastante rapidez. Esto ha quedado demostrado recientemente con el Estlink entre Fin-landia y Estonia inaugurado a finales de 2006, que se ha completado en menos de 20 meses, un récord mun-dial para un sistema de transmisión HVDC [1].

4 Tendido de cable (tensión de servicio de 150 kV, potencia nominal transportada 400 MW) en Aurich County, Alemania (junio de 2008)

Nota al pie de página1) “Infrastrukturplanungsbeschleunigungsgesetz” (ley de aceleración de planificación de infraestructuras).

3 Enlace de red entre el grupo Borkum 2 de parques eólicos marinos y la red alemana

400 MW nominales

Grupo de parques eólicos Borkum 2

Grupo de parques eólicos marinos Borkum 2

El mayor parque eólico marino del mundo

La distancia más grande desde la costa

Primera conexión en Alemania a red de corriente continua

Sylt DINAMARCA

128 km de cable submarino

BorkumNorden

Emden

Subestación de Diele

Bremer-haven

CuxhavenScharhörn

Helgoland

Wilhelms-haven

75 km de cable terrestre

PAÍSES BAJOS

Viento en cola para la fiabilidad de la red




y a que no requieren energía reactiva.Cuando se mira más de cerca, el enlace de red para el grupo de parques de Borkum 2 ya presagia la probable direc-ción de desarrollo. Aquí, el cable de CC no termina en la costa, ya que no existe un punto de conexión adecuado, sino que continúa 75 km más sobre tierra hasta el punto de enganche. Por eso se puede predecir de forma precisa cómo se introducirán los primeros cables de CC para larga distancia en la red de transmisión europea. Esta estimación es también compartida por el Gobierno federal de Alemania: en el borrador de disposición para acelerar la actualiza-ción de las redes de tensión extra-alta aprobado por el Gobierno federal el 18 de junio de 2008, se mencionan explícitamente los sistemas de trans-misión HVDC como solución para el transporte de electricidad al sur de Alemania [4].

Jochen Kreusel

ABB AG

Mannheim, Alemania

[email protected]

do y más de las realmente necesarias en esta región. Sin embargo, se precisa una capacidad adicional de generación en el sur y en el sudoeste del país, donde numerosas centrales nucleares siguen alimentando la red.

En el futuro, la red de transmisión ale-mana tendrá que centrarse mucho más en las tareas actuales de transporte de lo que lo ha hecho en el pasado. La prime-ra contribución vendrá de las actualiza-ciones de la red de 400 kV existente, consideradas necesarias en el primer estudio de red de la dena (Agencia de Energía alemana) para el periodo hasta 2015 [3]. Pero Alemania precisará asimis-mo una infraestructura de transporte especial (cables de transporte a larga distancia) que complemente la red exis-tente de 400 kV más allá de las actuali-zaciones mencionadas. Técnicamente, esta infraestructura, denominada red superpuesta, puede imaginarse como una red trifásica de tensión extra-alta, con tensiones de hasta 800 kV, pero también como cables HVDC fundamen-talmente destinados al transporte a larga distancia debido a sus menores pérdidas

formas de E.ON (los “enchufes eléctri-cos”) en las que se convierte la corrien-te a CC. Al mismo tiempo, la estación de convertidores puede cubrir los requi-sitos de energía reactiva de la red mari-na. Varias de las plataformas de E.ON y diversos sistemas de HVDC Light se pueden conectar en el mar empleando una barra bus trifásica, que permite integrar sucesivamente en paralelo nue-vos sistemas de transmisión al ya exis-tente al ir ampliando el enlace de red en el futuro.

Se ha pedido a ABB que suministre el primero de varios “enchufes eléctricos de a bordo”, con un sistema HVDC Light de 400 MW.

Refuerzo del diseño de la red en tierraPor tanto, se ha encontrado la solución para transportar la electricidad generada en el mar hasta tierra firme. Pero esto no significa que se hayan eliminado ya todos los impedimentos para conseguir los objetivos de la política de energías del Gobierno federal de Alemania, ya que los usuarios de electricidad no se encuentran necesariamente en las regio-nes costeras del norte del país. Y, con toda probabilidad, ni siquiera residen en la concentración urbana más próxi-ma, el Ruhr, puesto que allí se encuen-tran en construcción nuevas centrales térmicas: más centrales que en el pasa-

Referencias

[1] Ronström, L.; Hoffstein M.L.; Pajo, R.; Lahtinen M. (junio de 2007). “The Estlink HVDC Light® Transmis-

sion System, Security and Reliability of Electric Power Systems”. Documento presentado en la reunión CI-

GRÉ Regional Meeting, Tallin.

[2] Bundesgesetzblatt. (9 de diciembre de 2006). “Gesetz zur Beschleunigung von Planungsverfahren für

Infrastruktur vorhaben vom 9”. I, 2833, Berlín.

[3] Deutsche Energie-Agentur. (2004). “Energiewirtschaftliche Planung für die Netzintegration von Windenergie

in Deutschland an Land und Offshore bis zum Jahr 2020” (dena Grid Study), Colonia.

[4] Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie. (18 de junio de 2008). “Entwurf eines Gesetzes zur

Beschleunigung des Ausbaus der Höchstspannungsnetze”. Berlín.

5 Concepto de ampliación del enlace de red del grupo de parques eólicos de Borkum 2

Filtro de CA

Reactor de fase

Válvula de convertidor

Cable HVDC Light de + 150 kV

Cable HVDC Light de + 150 kV GIS154 kV

Barra bus trifásica de alta tensión

2º parque eólico adicional

1er parque eólico adicional

Plataformaparque eólico 1

Transformador de potencia

Alcance del suministro

Estación convertidora marina I

1er sistema de ampliación HVDC Light

2º sistema de ampliación HVDC Light



La seguridad es primordial en el fun-cionamiento de cualquier instalación industrial. Ni que decir tiene que es inadmisible que entrañe ningún peli-gro para los seres humanos. Sin em-bargo, las implicaciones de seguridad pueden llegar más allá de la protec-ción básica de las personas y los equipos. Por ejemplo, la publicidad negativa debida a un incidente rela-cionado con la seguridad puede tener repercusiones con alcances insospe-chados para la empresa en cuestión y, en ciertos casos, hasta para todo el sector.

Seguridad integradaSistemas de seguridad integrados: a salvoKristian Olsson

Con una complejidad cada vez mayor en los procesos, y con diferentes fabricantes suministrando diferentes sistemas dentro de la planta, puede ser muy difícil garantizar un alto nivel general de seguridad. ABB cree que el sistema de seguridad del futuro ya ha dejado de ser un “valor añadido” que se diseña y entrega de forma independiente del resto de la planta o el proceso, sino que forma parte integral del mismo.El sistema de seguridad Industrial IT 800xA High Integrity de ABB es una parte esencial de la oferta de siste-mas de control de la compañía.


Seguridad integrada


los sistemas de seguridad. ABB disfruta de una posición única entre los provee-dores de seguridad gracias a una fuerte presencia desde el principio en la plata-forma continental noruega, donde se desarrollaron y aplicaron normas de seguridad nacionales mucho antes de que se hubiesen formulado y aceptado otras internacionales más recientes.Durante su larga presencia en el merca-do, ABB ha creado varias generaciones de sistemas de seguridad caracterizados por soluciones técnicas diversas. Van desde la familia Safeguard de sistemas desarrollada en Noruega, pasando por el sistema Plantguard del tipo de triple redundancia modular (TMR), hasta la última incorporación: el sistema 800xA High Integrity, modular y escalable, que forma parte de la cartera System 800xA.El sistema 800xA High Integrity pertene-ce a la última generación de sistemas de seguridad integrados, es decir, siste-mas de seguridad capaces de integrarse estrechamente con un sistema de con-trol de procesos. ABB está orgullosa de llevar ofreciendo sistemas de seguridad cerca de 25 años, con una experiencia que se remonta a la implantación de un sistema de seguridad integrado en la plataforma Gullfaks A, que se instaló en 1984.Por su naturaleza, un sistema de seguri-dad constituye una parte crítica de cual-quier sistema de automatización de planta y, como tal, puede precisar en cualquier momento acceso a un apoyo cualificado, independientemente de su localización en el mundo. La potente presencia local de ABB en todos los continentes con técnicos de seguridad capacitados ofrece apoyo de 24 horas a los usuarios finales, que les ayuda a maximizar el tiempo de funcionamiento de la planta. El cliente aumenta su con-fianza gracias a un proceso global para conseguir la certificación acreditada de un organismo independiente por parte del TÜV Rheinland, en cumplimiento de las normas IEC 61508 e IEC 61511, actualmente en curso en 16 organiza-ciones de suministro y apoyo locales de sistemas ABB por todo el mundo [3]. Las instalaciones de sistemas de seguri-dad de ABB en bastante más de 45 paí-ses de todo el mundo son otra prueba de una fuerte presencia local y de una competencia bien repartida por toda la organización.Como proveedor de productos de segu-ridad, ABB se enfrenta a un difícil equi-

quemadores al manejo de materiales peligrosos y aplicaciones de protección de bienes.Además de la tendencia general hacia disposiciones más estrictas y la crecien-te aceptación de las normas IEC 61508 e IEC 61511, el mayor despliegue de sistemas de seguridad viene determina-do principalmente por una creciente preocupación en el dominio público por los aspectos de seguridad y medio ambiente (que se traducen en un riesgo para la imagen de la compañía) y como medio para reducir las primas (cuando las compañías de seguros emplean dichas normas para evaluar y calificar las medidas de reducción de riesgo de una planta).

ABB en los sistemas de seguridadAl haber iniciado el desarrollo de su pri-mer sistema de seguridad en 1978 (que se estableció en la plataforma Statfjord B en el Mar del Norte en 1979), ABB ha ganado casi 30 años de experiencia con

Las previsiones de crecimiento del grupo asesor ARC indican que el

mercado de sistemas de seguridad glo-bal seguirá creciendo aproximadamente un 12,5% anual hasta 2012 [1]. La cre-ciente demanda procede principalmente de los segmentos del petróleo y el gas y del petroquímico, y va en aumento por el endurecimiento de las normativas de seguridad y la adopción mundial de las normas IEC 61508 e IEC 61511 como “buenas prácticas” en segmentos indus-triales con seguridad no tradicional.Los sistemas de seguridad ya no se des-pliegan exclusivamente en mercados y aplicaciones clásicos, como las aplica-ciones con fuego y gas o en sistemas de parada de emergencia en las industrias del petróleo y el gas y en la industria química. La demanda aumenta en otros sectores como el de la generación de electricidad, el papelero, la minería o incluso la industria de semiconductores, con aplicaciones que van desde los sis-temas clásicos de gestión de calderas y


Seguridad integrada


seguridad con calificación SIL2 o SIL3 consigue un nivel de reducción del riesgo clara-mente definido.2)

Los sistemas de seguridad se han diseñado en el pasado como sistemas completamente independientes en los que la reducción del riesgo se garan-tizaba con redundancias del hardware y con la indepen-dencia del control del proceso y los sistemas de seguridad. Los avances en el diseño del software y del hardware, así como en las técnicas de fabri-cación, proporciona una mayor fiabilidad del hardware así como casi un 100% de validez del diagnóstico. Los

productos de seguridad se pueden dise-ñar actualmente con vistas a conseguir niveles de fiabilidad que cumplan las especificaciones fijadas por normas internacionales sin recurrir a esquemas complicados de redundancia del hard-ware. En consecuencia, se han desarro-llado sistemas integrados de control y seguridad, modulares y escalables, sím-plex y dúplex 1 , que no comprometen la seguridad ni la continuidad del fun-cionamiento de la planta [5]. Estos siste-mas, al tiempo que cumplen en su tota-

de investigación independientes, como ARC [4]. Simultáneamente, una fuerte influencia de las normas internacionales y una preocupación creciente en rela-ción con la seguridad entre diversos grupos de interés de terceros está impulsando a los proveedores de siste-mas y productos relacionados con la seguridad a incorporar nuevas ideas y requisitos, al tiempo que se mantiene una actitud vigilante hacia los aspectos de cumplimiento normativo.El marco de las normas IEC 61508 e IEC 61511 proporciona a los proveedo-res unas pautas claras y los mejores métodos para desarrollar y optimizar su oferta de productos de seguridad. Asi-mismo, ofrece a los usuarios finales los medios para evaluar correctamente las posibilidades de reducción de riesgos en el sistema, sin que ello les exima de su responsabilidad última sobre el fun-cionamiento seguro de la planta. Cuan-do un usuario final pide un sistema de

librio entre continuar desarro-llando la oferta de sus siste-mas de seguridad para satis-facer de mejor manera las demandas de los clientes o mejorar el precio para el clien-te manteniendo una política de contención en los aspectos de prestaciones. Para ABB, la seguridad es siempre lo más importante. Unas técnicas de desarrollo empleando el modelo V1), normas rigurosas de programación, equipos de desarrollo independientes (es decir, diversificación de aplica-ciones) y una estrategia de tecnologías diversas garantizan un método estructurado a tra-vés de todo el proceso de desarrollo.Una supervisión continua por parte de la organización de certificación indepen-diente TÜV representa una fuente adi-cional de confianza para el usuario final.

Convergencia de los requisitos del mercadoA lo largo de los últimos años, a medi-da que se ha ido haciendo más frecuen-te –o generalizada– la implantación de sistemas de seguridad y los usuarios finales han comenzado a apreciar en toda su extensión las posibilidades y las limitaciones de dichos sistemas, ha aumentado la presión para que se mejoren. Los usuarios finales, que bus-can objetivos como un bajo coste de propiedad, una mejor excelencia opera-tiva y mayores eficiencias de ingeniería, están impulsando una transición desde la aplicación de sistemas de seguridad independientes a un método integrado, aparentemente de acuerdo con agencias

Notas a pie de página1) El modelo V es una estructura de gestión de

proyectos para el desarrollo del sistemas de IT.

El nombre se deriva de la representación frecuente

en forma de V, con los pasos de la definición en

uno de los brazos y los de las pruebas correspon-

dientes en el otro. 2) El nivel de integridad de seguridad (SIL) es una

medida del nivel relativo de riesgo, y SIL3 es el

nivel más alto que se encuentra usualmente en la

industria de procesamiento.

1 Sistemas de seguridad símplex y dúplex

Sistema de seguridad SIL2 símplex

Sistema de seguridad de alta disponibilidad SIL2 dúplex

S880 I/O


Seguridad integrada


La plataforma 800xA High Inte-grity, basada en posteriores desarrollos y presentada durante 2008, cumple ahora con SIL3, cuya certificación se espera para finales de 2008. Esto mejorará aún más su ámbito de aplicación en el mercado. Aunque la mayoría de aplicaciones de los sistemas de seguridad sólo precisan una calificación SIL2, los usuarios finales suelen especificar siste-mas con certificación SIL3 a fin de asegurar la flexibilidad en caso de que posteriormente surja un requisito de esta certi-ficación. El 800xA High Integri-ty pertenece a la última gene-ración de sistemas de seguri-dad modular y escalable. La última versión, conforme con la norma SIL3, se basa en una con figuración del sistema

conocida como sistema 1oo2D, donde la D significa diagnóstico, en relación con las importantes medidas de diagnóstico interno incorporadas para detectar fallos. El sistema satisface la norma SIL3 en una configuración simple. Se utilizan configuraciones redundantes que aumentan la disponibilidad, y se garantiza la seguridad independiente-mente de la configuración.Debe observarse que, si bien 800xA High Integrity es un sistema de seguri-dad integrado, sólo se trata de una entre varias configuraciones posibles. Desde el principio se ha diseñado el sistema para que pueda trabajar como un sistema de seguridad independiente, y la integración en un sistema de con-trol de proceso es sólo una de las posi-bles opciones de que puede disponer un usuario final. A juzgar por las ten-dencias actuales del mercado, cada vez hay más usuarios finales que cambian a sistemas integrados para beneficiarse de las posibles ventajas. Sobre la base de todos los elementos que comparten (y que pueden realmente integrarse entre sí) las secciones de control de proceso de toda la familia de productos System 800xA, los usuarios finales de 800xA High Integrity pueden disfrutar de un coste de propiedad considerablemente menor, puesto que al implantar sistemas de seguridad integrados se eliminan o

de los sistemas, una ingeniería, un fun-cionamiento y un mantenimiento efi-cientes, al tiempo que permiten que el usuario personalice el diseño del siste-ma y los conceptos de integración para satisfacer políticas de seguridad funcio-nal específicas para la planta. Unos sis-temas de seguridad correctamente inte-grados no sólo pueden ofrecer posibili-dades de reducir el coste de propiedad sino, lo que es más importante, también de asegurar el funcionamiento seguro del sistema. Las ingenierías eficientes, la mejor comprensión del sistema y el soporte apropiado pueden tener un impacto directo en el comportamiento de la cuenta de resultados y el funciona-miento seguro de la planta.Muchos proveedores de sistemas impor-tantes de control de procesos ofrecen sistemas de seguridad integrados para complementar su oferta de DCS3) . Sin embargo, hay diferencias sutiles pero importantes en los niveles de integra-ción [7]. Ciertas soluciones están más integradas que otras y ofrecen un alcan-ce distinto en el nivel de reducción del coste de propiedad.

System 800xA High IntegrityEl controlador (solucionador lógico) 800xA High Integrity, certificado confor-me a la norma SIL2, y el subsistema de entradas/salidas asociado se presenta-ron a finales de 2004. Hasta la fecha se han suministrado más de 1.000 contro-ladores en más de 35 países.

lidad las normas de seguridad internacionales, presentan mayores aspectos en común con los sistemas ordinarios de control de procesos y por ello son muy adecuados para solu-ciones integradas. Por ello es ahora menos habitual que se adquieran sistemas de seguri-dad por separado y, en cam-bio, son cada vez más compo-nentes críticos e integrados de las soluciones totales de auto-matización. Esta tendencia del mercado constituye un ele-mento diferenciador funda-mental que diferencia a los proveedores de sistemas de seguridad integrados de los que ofrecen soluciones inde-pendientes, un enfoque más clásico.A pesar de una mayor depen-dencia de sistemas de control de proceso y seguridad más potentes, el aspecto humano sigue siendo una parte fundamental del funcionamiento de toda planta. Gestores, técnicos y perso-nal de mantenimiento contribuyen de manera relevante a la reducción del riesgo de la planta [6]. Por tanto, los aspectos operativos de los sistemas de seguridad son un área que se está anali-zando actualmente. Un determinante de los beneficios empresariales en este esfuerzo es centrar la atención en las reducciones de los costes de funciona-miento a lo largo del ciclo de vida del sistema. Sin embargo, si bien son impor-tantes los posibles ahorros en el coste operativo, se suele olvidar que también existen cuestiones de seguridad que mantienen vivo este debate. En una industria que lucha con la creciente complejidad de sus sistemas, la existen-cia de un gran número de proveedores que suministran a cualquier planta, junto con una conjunción de competen-cias que se va quedando anticuada, implica un aumento del riesgo de erro-res críticos para la seguridad. Una con-tramedida evidente para resolverlo es la reducción tanto de la complejidad del sistema como del número de sistemas utilizados: pasar a emplear sistemas de control de proceso y seguridad simila-res e integrados.Muchos de los nuevos sistemas de segu-ridad ofrecen un nivel más alto de inte-gración y de escalabilidad. Están diseña-dos para facilitar un diseño optimizado

Nota a pie de página3) DCS: sistema de control distribuido.


Seguridad integrada


y evaluaciones de las prestaciones de seguridad por organismos independien-tes para permitir la estimación de la reducción de riesgos del bucle.La cada vez mayor ABB Global Consul-ting considera una oferta fundamental la asesoría sobre seguridad, y trabaja continuamente para satisfacer los requi-sitos de los clientes, estudiando plantas y procesos industriales en todas sus fases, desde la planificación, pasando por el funcionamiento, hasta llegar a la baja en servicio. Las posibilidades de asesoría cubren todas las fases del pro-yecto y el producto y todos los aspectos de la seguridad, desde el nivel gerencial hasta el taller Cuadro .

Una solución verdaderamente integradaABB, con sus casi 30 años de experien-cia en la industria y una oferta realmen-te competitiva de sistemas de seguridad, está muy bien situada para satisfacer los requisitos y las expectativas de los clien-tes para la nueva generación de siste-mas de seguridad integrados. El sistema 800xA, que incluye el sistema de seguri-dad 800xA High Integrity, constituye una solución completa y cohesionada para la automatización de plantas para todas las aplicaciones; un sistema real-mente integrado en el que la funcionali-dad y la seguridad están perfectamente equilibradas para permitir que los usua-rios finales minimicen el coste total de propiedad sin poner en compromiso la seguridad.

Kristian Olsson

ABB AS, Safety Center of Excellence

Oslo, Noruega

[email protected]

Referencias

[1] “Safety and Critical Control System Worldwide Out-

look, Market Analysis and Forecast Through 2012”,

2008, ARC Advisory Group.

[2] “Complete Control And Safety For Statoil Sleipner

Plat form”, Perfil de Proyecto ABB

3BNP000565R0001.

[3] Nunns, S. R.; Prew, R. W. (2008). “Safe and sound”.

ABB Review Special Report Process Automation

Services & Capabilities, 30–34.

[4] “Business Issues Driving Safety Systems Integration”,

2006, ARC White Paper, ARC Advisory Group.

[5] “Reduce Risk With A State-of-the-Art Safety

Instrumented System”, 2004, ARC White Paper, ARC

Advisory Group.

[6] “Out Of Control: Why Control Systems Go Wrong

And How To Prevent Failure”, Organismo del Reino

Unido para la Salud y la Seguridad.

[7] “Business Issues Driving Safety Systems Integration”,

2006, ARC White Paper, ARC Advisory Group.

formación general necesaria, se aumen-ta la comprensión y se eliminan com-plejidades, lo que de nuevo redunda en la reducción de los costes totales de propiedad a lo largo del ciclo de vida del sistema.Un área que se está explorando cada vez más es la posibilidad de potenciar en el sistema 800xA las capacidades de alto nivel, como el tratamiento de la información o la función de gestión de recursos, implantando estas potentes herramientas en un contexto de seguri-dad. Además, no debe olvidarse que la seguridad forma parte de cualquier plan de automatización a lo largo del ciclo de vida, donde un sistema existen-te de control de proceso se va actuali-zando gradualmente y evoluciona para emplear más componentes del sistema 800xA. Muchas plantas industriales en funcionamiento deben adoptar medidas de reducción de riesgos de conformidad con las normas vigentes o para poder beneficiarse de primas de seguros redu-cidas al incluir sistemas de seguridad en su solución general de automatización. El 800xA High Integrity es ideal para añadirlo a las soluciones existentes de automatización de la planta cuando se introduce el sistema 800xA.

Un taller integradoSi bien cuando se contempla un sistema de seguridad suelen tenerse presentes controladores y subsistemas de entra-das/salidas, es importante recordar los muchos otros componentes que partici-pan en cualquier bucle crítico para la seguridad: desde el elemento inicial (el instrumento) al final (el actuador), y todo lo que hay entre ambos.La oferta total de ABB incluye instru-mentos certificados para la seguridad, posicionadores y la pericia adquirida durante décadas de instalaciones de sistemas de seguridad.ABB puede proporcionar una amplia gama de sensores con calificación SIL, posicionadores de válvula y actuadores. Hay diversas soluciones disponibles. Éstas van desde los transmisores de alta integridad con redundancia total diseña-da y certificada por TÜV según los requisitos de la IEC 61508 a los transmi-sores estándar con diagnósticos internos potenciados para mejorar la fiabilidad. Existen posicionadores con un módulo de parada que permite anular la acción de control si fuera necesario. Todas estas posibilidades incluyen los cálculos

reducen varios elementos claves deter-minantes en los costes.El tiempo y el coste de ingeniería se reducen gracias a un entorno de inge-niería común para el control de proceso y la seguridad, lo que permite la deter-minación de procedimientos de trabajo más eficientes a lo largo del ciclo de vida del sistema. Estos procedimientos van desde el sistema inicial y la inge-niería de la aplicación a la puesta en servicio y las posteriores modificaciones según se vaya ajustando el sistema y, posiblemente, a la ampliación para adaptarse a futuros requisitos.Los operarios, con el apoyo de una secuencia común de eventos y funcio-nes de manejo de alarmas, pueden ana-lizar situaciones peligrosas al tiempo que desarrollan y toman decisiones cla-ve que potencialmente evitan o alivian considerablemente sus consecuencias. En caso de que se presente realmente un incidente, la misma funcionalidad, con su precisión de milisegundos, cons-tituye una potente herramienta durante el análisis “post mórtem”.Una amplia serie de funciones incorpo-radas y configurables para la gestión de accesos y by-pass permite aplicar solu-ciones personalizadas para que cual-quier planta controle la interacción de gestores y personal de mantenimiento con el sistema de seguridad, sin influir de manera inadecuada en el trabajo seguro de la planta ni ocasionar inte-rrupciones indeseadas.Gracias a la gran similitud de los equi-pos y las herramientas de software que forman parte de los sistemas de control de proceso y seguridad, se reduce la

Cuadro Áreas relacionadas con la seguridad que cubre la consultora ABB Global Consulting

Seguridad del proceso HAZOP Revisión de riesgos del proceso (PHR) Control del área con riesgos – ATEX/DSEAR

Factores humanos Gestión de alarmas Seguridad funcional Sistemas de gestión de seguridad funcional (certificados por TÜV)

Determinación y cumplimiento de SIL Evolución de sistemas heredados Instalación de sistemas de seguridad instrumentados (SIS)


Prioridad a I+D

Mediante la combinación de dos fases de destilación (la fermenta-

ción de la materia prima y la separación del etanol y el agua) este método de

Alimentar la eficienciaEl sistema 800xA de ABB contribuye a que las plantas de producción de bioetanol de pequeño tamaño sigan siendo productivasMarja-Liisa Parkkinen, Seppo Hakonen

El biocombustible está convirtiéndose en una parte necesa-ria para la vida. A finales de 2010, la Unión Europea precisará un mínimo del 5,75% de biocombustibles y otros combusti-bles renovables para la gasolina y el gasoil que se emplean en el transporte. Sin embargo, el objetivo es la utilización de un 20% de combustibles alternativos para 2020.Con este desafío presente, St1 Biofuels Oy de Finlandia ha comenzado su propia producción de etanol empleando resi-duos alimentarios. La compañía es la primera de Finlandia que produce bioetanol a partir de dichos residuos, que se re-cogen en las proximidades de la planta. Además de propor-cionar la maquinaria empleada en este proceso de fabrica-ción innovador, ABB está contribuyendo mediante el control del proceso de producción por medio de su sistema Indus-trialIT 800xA Extended Automation System.

producción de etanol puede llevarse a cabo con los equipos más simples dis-ponibles. El proceso, que consiguió el premio a la innovación en 2008 de la

Fundación de Industria Química de Fin-landia, hace posible emplear plantas de menor tamaño situadas cerca de la materia prima. Como consecuencia, los

Fotografía de St1 Biofuels Oy

Principios de la fabricación del etanol

a Biocombustible

b Vapor + oxígeno

c Gasificador

d Enfriador del gas

e Filtro de gas caliente

f Vapor + oxígeno

g Conversor

h Enfriador del gas

i Paso de agua a gas

j Hidrogeneración

k Gas de síntesis

l Conducto de templado

m Quemador

n Caldera de recuperación de calor

o Turbina de vapor

p Condensador

q Enfriamiento al aire

r Chimenea

s Llama

t Quemador

u Turbina de gas

v Procesos desviados

a

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p

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s

t

u

v

El etanol se produce a partir de una fermentación de cultivos que convierte el almidón en azúcar

(melazas) y, a su vez, transforma las melazas en alcohol. Por medio de la destilación se obtiene

un alcohol puro del 95%.

puesta en servicio y la formación de per-sonal. Con el sistema 800xA también es fácil controlar localmente el proceso de producción de etanol.

Desde su presentación en 2004, el siste-ma 800xA se ha vendido a más de 4.000 clientes de ABB, nuevos o antiguos, de sectores muy diversos. Después de pro-barse en plantas de mayor tamaño, el sistema de automatización se está apli-cando también en otras más pequeñas.

Marja-Liisa Parkkinen

Antigua trabajadora de ABB Process Automation

Helsinki, Finlandia

Seppo Hakonen

ABB Process Automation

Helsinki, Finlandia

[email protected]

Nota a pie de página1) St1 Biofuels Oy es una agrupación temporal forma-

da por VTT Technical Research Center de Finlandia

y socios particulares.

de dióxido de carbono y no emplea materias primas fósiles.

El proceso, fácil de aplicar, y el tamaño compacto de la planta constituyen un poderoso argumento para vaticinar un buen futuro a este método de produc-ción de bioetanol, especialmente en países de alta densidad industrial con abundancia de residuos alimentarios.

El sistema 800xA de ABB con operario y estaciones de proceso controla el proceso de producción en la pequeña planta de producción de bioetanol.

El sistema 800xA en funcionamientoEl sistema 800xA de ABB con operario y estaciones de proceso controla el proce-so de producción de bio etanol, y la maquinaria de ABB está conectada al sis-tema mediante un bus de campo PROFI-BUS DP. Además, ABB proporciona una diversidad de servicios tales como la


Alimentar la eficiencia

Prioridad a I+D

costes de funcionamiento son menores que los de las plantas de mayor tamaño.

La planta de St1 Biofuels1) de Lappeen-ranta es un edificio que no precisa per-sonal, de unos 500 metros cuadrados con un control del proceso llevado a cabo a distancia, lo que en consecuen-cia elimina la necesidad de que haya operarios en la planta.

La compañía dispone de otras plantas en Närpiö y Hamina en Finlandia. La planta de Lappeenranta produce etanol a partir de residuos de panadería y con-fitería, la de Närpiö emplea residuos del procesado de la patata y la de Hamina emplea los de panadería y otros resi-duos de la industria alimentaria.

En comparación con las tecnologías clá-sicas de destilación que se emplean en plantas de gran tamaño, las plantas más pequeñas presentan varias ventajas. Entre otras, requieren menos equipos y menos energía por litro de etanol pro-ducido. El concepto de la planta tam-bién busca la reducción de emisiones

Vista simplificada de una planta de proceso basada en el sistema 800xA

Servidores del sistema

Puestos de trabajo

Clientes remotos

Accionamientos de velocidad variable

Automatización del proceso

S880 Entrada/Salida

S900 Entrada/Salida (Ex)

Seguridad

Nivel cliente/servidor

Nivel de control

Nivel de dispositivo

Dispositivos de enlace Fieldbus de alta velocidad (FF HSE/HI, PB DP/PA)

MCC

Automatización del proceso y seguridad

Red de control


Prioridad a I+D

Se necesita la vestimenta adecuadaEl paso siguiente en transformadores de instrumentos para exteriores Hoan Le

Los transformadores de exteriores convierten la tensión o la corriente desde valores altos, que son los que circulan por las redes de transporte y distribución a valores más bajos que pueden ser utilizados por los disposi-tivos de baja tensión. Se emplean para mediciones (con vistas a factura-ción y transacción de energía), protección (relés y sistemas de protección), control (control de sistemas) y vigilancia de carga (gestión económica de cargas industriales). El diseño y la construcción del transformador de ins-trumentos pueden ser muy diferentes según las aplicaciones a las que se dedique. Generalmente, los transformadores de instrumentos de medida requieren una gran precisión en la gama de tensiones e intensidades de funcionamiento normal, en tanto que los transformadores de instrumentos de protección necesitan linealidad en un amplio margen de tensiones e intensidades.

Cuando se producen perturbaciones, como en el caso de fallos de siste-mas o de sobretensiones transitorias (descargas o puntas bruscas de tensión), se puede emplear la salida del transformador de instrumento a través de un relé de protección para iniciar la respuesta adecuada. Esta acción puede consistir en abrir o cerrar un interruptor, o en reconfigurar el sistema para mitigar el efecto de la perturbación y que el resto del sistema continúe protegido. Los transformadores de instrumentos son el medio más corriente y económico para detectar dichas perturbaciones. Todo esto deben llevarlo a cabo, aunque estén sometidos a diversas cargas ambientales de exterior, como la radiación ultravioleta, los contaminantes, la humedad, la lluvia, las variaciones de temperatura y la niebla salina. Para comportarse bien en ambientes duros como éstos, ABB revisa cons-tantemente los materiales empleados para proteger sus transformadores de instrumentos.

eran una alternativa eficaz y económica como aislante para los equipos eléctricos de media tensión. Estas resinas se empleaban principalmente para el moldeo líquido en vacío. Entre todas las resinas líquidas de moldeo, el PUR representa el proceso menos intrusivo, con unas temperatu-ras de moldeo inferiores y una duración menor del ciclo que en los procesos de mol-deo en vacío con resinas epoxi. Los elastómeros PUR aptos para exterior completa-mente curados son fáciles de fabricar, presentan propieda-des aislantes muy buenas y un adecuado comportamiento en exteriores.

Aislamiento avanzado en exterioresEl caucho de silicona está reconocido ampliamente en la actualidad como el primer material aislante para equipos de exterior debido a su poco peso, su resis-tencia a la alta tensión y su mejor com-portamiento en ambientes muy contami-nados. Su excelente comportamiento en exteriores se debe a su hidrofobicidad (propiedad de repeler el agua).Los materiales hidrofílicos (que atraen el agua), cuando se humedecen tienden a formar una película continua sobre su superficie que permite recoger y disol-ver los contaminantes conductores transportados por el aire (por ejemplo, sales, ácidos orgánicos e inorgánicos) favoreciendo la formación de películas conductoras no penetrables. Estas pelí-culas electrolíticas llevan directamente a la formación de arcos de banda seca2). Si el aislante es de naturaleza polímera, las temperaturas muy altas (> 1.000 °C) del arco degradan térmicamente el polí-mero y causan erosión en la superficie aislante, lo que lleva a su vez a un aumento de las fugas de corriente. Con el tiempo, las bandas secas se propagan y el consiguiente alargamiento del arco puede ocasionar descargas. El compor-tamiento a largo plazo de los equipos de exteriores se ve así gravemente afec-

la década de 1970. Presenta una resis-tencia muy buena a la degradación y a la erosión por descarga superficial y puede soportar la exposición a la humedad, la radiación ultravioleta (UV), los contaminantes exteriores y los productos químicos. El CEP es el ais-lante para exteriores más empleado a escala mundial en equipos de media tensión.En la década de 1980 se averiguó que los elastómeros (polímeros elásticos) de poliuretano (PUR) aptos para exterior

A finales de la década de 1960, el caucho butílico

era el medio aislante de tipo seco predominante en los transformadores de instrumen-tos de media tensión (hasta unos 40 kV). Con la adecuada mezcla, el caucho butílico apto para exteriores es un ais-lante muy bueno y las fórmu-las registradas de este com-puesto siguen empleándolas en la actualidad algunos fabri-cantes de transformadores de instrumentos. Las altas presio-nes necesarias durante el pro-ceso de fabricación (más de 15 veces la presión atmosféri-ca) para el moldeo y el cura-do del caucho no son, sin embargo, lo más adecuado para la conservación de las tolerancias y geometrías estrictas del dieléctrico del conjunto núcleo-devana-do que se requieren para el adecuado comportamiento del transformador1) 1 . Esta limitación ha precisado de conti-nuas investigaciones sobre otros mate-riales aislantes para transformadores de instrumentos de exterior (TIE).Se han evaluado las resinas líquidas para moldeo y se ha visto que constitu-yen una excelente alternativa a los die-léctricos de caucho de butilo. Sus ingre-dientes iniciales se pueden bombear, medir, mezclar y utilizar ya sea con pre-siones de vacío moderadas durante el moldeo por vacío o con presiones de inyección ligeramente elevadas (cerca del doble de la presión atmosférica) durante los procesos automáticos de gelación bajo presión (APG). La fase de curado se puede realizar a la presión atmosférica o un poco por encima de ella (dos o tres veces ese valor). Estas condiciones de proceso más tolerantes permiten respetar de mejor forma la exacta separación y la geometría de los conjuntos de núcleo-devanado y produ-cir de forma coherente productos de alta calidad.Una resina de este tipo, el epoxi cicloa-lifático (CEP), fue la primera empleada para aislantes de exteriores a finales de


Se necesita la vestimenta adecuada

Prioridad a I+D

2 Condensación de agua en la superficie vertical del OVR moldeado con HCEP tras dos años en Kitty Hawk, Carolina del Norte, que demuestra la conservación de la hidro-fobicidad del HCEP después de una exposi-ción prolongada al ambiente en la costa (cortesía de Dominion Virginia Power)

Notas a pie de página1) El moldeo (o colada) se refiere al proceso en el que un material líquido se vierte en un molde hueco y se deja solidificar. El curado se refiere al endurecimiento de un polímero

debido al entrecruzamiento de las cadenas de polímeros. En el caucho, el proceso de curado se llama vulcanización. Implica la aplicación de altas temperaturas y la adición de agentes de curado, como el azufre.

2) Arcos de banda seca: el envejecimiento ambiental (humedad, calor, radiación UV, erosión por polvo, etc.) degrada la superficie del polímero haciendo que el agua pueda mojarla y permitiendo que se forme en ella una película electrolítica de humedad y contaminantes. Esto altera la distribución prevista del campo eléctrico y propicia las fugas de corriente. El calentamiento óhmico hace subir la temperatura de la superficie y que se evapore la película de agua. Se forman bandas secas, a cuyo través se forman los arcos.

1 Temperaturas y presiones típicas asociadas con el moldeo de transformadores de instrumentos de caucho de butilo

Precalentamiento con infrarrojos

1 hora en horno de curado

Molde abierto

2 horas en horno de curado

Tiempo para inicio de la extrusión (horas)

P interna (psi) Temperatura del caucho (°C)

0 0.7 1.2 1.7 2.2 2.7 3.2

350

300

250

200

150

100

50

0

-50

150

140

130

120

110

100

90

Tem

pera

tura

del

cau

cho

(°C

)

P in

tern

a (p

si)

Presión interna y perfil de temperatura del moldeo del caucho para un transformador de tensión

Obsérvese que la presión (P) sube brevemente a 300 psi durante la fase de extrusión y, más tarde, a 250 psi durante el curado (vulcanización) del caucho (cortesía de Westinghouse Electric Corp.).



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misma estrategia tecnológica que desa-rrolle la siguiente generación de trans-formadores de instrumentos de exterior, combinando herramientas de diseño avanzado con el mejor material dieléc-trico comercial disponible. A finales de 2003, ABB inició el desarrollo de una nueva generación de TIE con mejor comportamiento en ambientes exterio-res muy contaminados. Esta estrategia aprovechó un software de simulación para optimizar el diseño del TIE, con vistas a evitar la fabricación de numero-sos prototipos de precio elevado.El software de simulación se utiliza para calcular la distribución prevista de intensidad de campo eléctrico en el interior y en la superficie del dispositivo eléctrico moldeado. Se pueden simular distintas distribuciones de intensidad de campo, de forma que se optimice la geometría del diseño del espesor de dieléctrico del material aislante.Se pueden evaluar varios diseños de transformadores de instrumentos de exterior empleando el software de simulación a fin de determinar la distri-bución prevista de intensidad de campo

interruptores de vacío, es consecuencia de un amplio desarrollo de herramien-tas de HCEP y de procesos de fabrica-ción de diseño avanzado 2 . Dichos polos cumplen las normas de los ferro-carriles franceses sobre fuego y humo y se pueden utilizar ahora en los interrup-tores de circuito de vacío para las apli-caciones de alimentación de las líneas férreas.Además, la compañía de servicios públi-cos Eskom de Sudáfrica ha certificado el OVR después de haber efectuado una prueba de exposición a la intemperie durante un año en la estación de prue-bas Koeberg Insulator Pollution Test Sta-tion (KIPTS), cerca de Ciudad del Cabo en Sudáfrica. Las condiciones climáticas en este lugar son de las más duras del mundo por la radiación UV, la conside-rable exposición a diversos contaminan-tes industriales y marinos, así como por las fuertes precipitaciones.

Diseño y fabricación excelentesEl desarrollo con éxito y la presentación del OVR con el material aislante HCEP han aportado el impulso para utilizar la

tado por la elección del material aislan-te empleado en el encapsulado.Los materiales aislantes hidrofóbicos impiden que el agua forme una película en la superficie. Las gotitas de agua for-man gotas más grandes que se deslizan por esas superficies, llevándose con ellas los contaminantes conductores. Esta característica de autolimpieza de las superficies hidrofóbicas reduce la aparición de arcos de banda seca, pro-longando de esa forma la vida de los equipos para exterior. Ésta es la razón principal por la que el caucho de silico-na es el material favorito para los ais-lantes de exteriores de alta tensión.A comienzos de la década de 2000 se presentó en el mercado de las resinas aislantes de la electricidad una versión hidrofóbica más avanzada del CEP, llamada epoxi cicloalifático hidrofóbico (HCEP, de nombre comercial Hydro-phobic Araldite®). El fabricante del HCEP informó de unas mejores propie-dades hidrofóbicas en comparación con el CEP. El HCEP conservaba la hidrofo-bicidad de la superficie después de una prolongada exposición a ambientes exteriores agresivos, al tiempo que mantenía sus excelentes propiedades eléctricas, químicas y térmicas y la resis-tencia a la erosión (propiedades carac-terísticas del material CEP). A partir de esos informes, se determinó que el HCEP era el mejor material aislante comercial para exteriores de que se dis-ponía para el desarrollo de una nueva generación de reconectadores en vacío para exteriores (OVR).El nuevo OVR, que tiene polos con encapsulamiento HCEP incorporado e

3 Resultado típico de la simulación electrostática de un transformador de corriente y otro de tensión de 36 kV para exteriores en un entorno conductor. El ob-jetivo es optimizar la geometría del diseño para conseguir el valor mínimo de intensidad de campo en la superficie (con la herramienta de simulación Ansoft).

a b

4 Ejemplo de cómo se ha empleado RAMZES para optimizar la fase de curado en el transformador de corriente de 36 kV [1].

Volumen de resina con un grado de curación superior

al 65%

Resina curada

~ 12 min ~ 16 min ~ 19 min ~ 23 min ~ 27 min



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de la mezcla se optimizan para el mol-deo, la impregnación del conjunto núcleo-devanado y el curado posterior. El resultado final es un producto termi-nado de una gran calidad.

Innovar para conseguir un mejor rendimientoLa fabricación de una nueva generación de TIE demuestra el compromiso de ABB en materia de innovación de pro-ductos y avances en la tecnología de fabricación. ABB evalúa constantemente el rendimiento a largo plazo de los nue-vos materiales y productos para exterio-res, incluidos los TIE, en entornos agre-sivos como el de la estación KIPTS.Están apareciendo nuevos productos HCEP que proporcionan más fiabilidad en ambientes exteriores agresivos, al tiempo que garantizan unas excelentes propiedades dieléctricas y mecánicas. Estos desarrollos de nuevos productos igualan la larga esperanza de vida de los TIE, los reducidos costes de mante-nimiento para los clientes y, en último término, los menores riesgos de que se produzcan costosos fallos en las subes-taciones.

Hoan D. Le

ABB Power Technologies

Pinetops, Carolina del Norte, EE.UU.

[email protected]

Referencia

[1] Kasza K.; Nowak T.; Sekuła R. (2004) “APG

process simulation of KOR15/20 ANSI current

transformer cast of out-door cycloaliphatic epoxy”.

Informe técnico PLCRC TN 04-076

no pueden garantizar el comportamien-to del producto. Sólo con unas condi-ciones de fabricación controladas y reproducibles se puede garantizar la fia-bilidad del producto y que perdure su comportamiento.En las etapas iniciales de la tecnología de moldeo de resinas solía utilizarse un proceso de encapsulado por vacío. Este proceso suave permite un refuerzo mecánico mínimo del conjunto núcleo-devanado, que no es el caso, desde luego, del moldeo a alta presión y el curado del caucho de butilo. Sin embar-go, un inconveniente del proceso es la larga duración de todo el ciclo. El ciclo de llenado del molde, curado y extrac-ción del molde suele durar varias horas.Durante la década de 1980 se introdujo el moldeo por inyección líquida de resi-nas epoxi. El proceso se mejoró poste-riormente y se automatizó con controles sofisticados a fin de obtener mejores resultados. En la actualidad, el proceso de gelación automática bajo presión (APG) acorta de manera eficaz el ciclo total a menos de 90 minutos, por lo que es el proceso favorito actualmente para las resinas epoxi.Es fundamental el reconocimiento de la importancia de una fabricación adecua-da en la producción de transformadores fiables para instrumentos. Los equipos avanzados del proceso de modelo de APG 5 , junto con un novedoso sistema automático para mezcla y suministro 6 , son componentes de fabricación esen-ciales para mezclar y procesar los diver-sos ingredientes de la mezcla de resinas epoxi, a petición. Esta combinación garantiza que las propiedades de flujo

eléctrico que se produciría empleando distintos materiales aislantes con sus propiedades de dieléctrico característi-cas. Además, se pueden cambiar las condiciones ambientales que rodean al modelo tridimensional del dispositivo para simular diversas condiciones de entorno y su efecto sobre la distribu-ción de la intensidad de campo 3 .La optimización del diseño para reducir la distribución de la intensidad de cam-po debe coincidir asimismo con la facili-dad de fabricación y la fortaleza mecáni-ca, de forma que el instrumento pueda soportar las variaciones extremas de tem-peratura que es probable que tenga que soportar a la intemperie. ABB emplea el software de simulación patentado RAM-ZES (acrónimo en inglés que significa “solución para moldeado reactivo con cero defectos”) para optimizar el proce-so y el diseño mecánico. RAMZES per-mite analizar el modelo tridimensional del diseño del instrumento, partiendo de su diseño preliminar de moldeo del ais-lante. El programa optimiza los paráme-tros del proceso, tales como una distri-bución de temperaturas en el molde, la temperatura de mezcla, la velocidad de llenado o los perfiles de curado en los ciclos de llenado de resina, curado y enfriamiento 4 . Calcula los esfuerzos mecánicos y las deformaciones resultan-tes dentro del dispositivo moldeado, en su enfriamiento hasta la temperatura ambiente. Al optimizar los parámetros de moldeo y curado, se pueden minimi-zar los esfuerzos y las deformaciones.

Mejores tecnologías de procesosIncluso los mejores materiales y diseños

5 Prensa para gelación bajo presión automática (APG) en las instalaciones de ABB de Pinetops en Carolina del Norte

6 Equipo para mezcla de epoxi en las instalaciones de ABB de Pinetops en Carolina del Norte


Prioridad a I+D

Lo que se pide a las redes eléctricas modernas es muy dis-tinto de lo que se les pedía cuando se diseñaron. Las redes eléctricas clásicas se colocaron alrededor de grandes cen-trales centralizadas que suministraban electricidad a la red de forma predecible. El flujo de electricidad en un sentido se mantenía en esas redes, pese a las fluctuaciones hora-rias de la demanda, gracias a la cuidadosa gestión de cada sección de la red.En la actualidad, las redes eléctricas modernas deben adaptarse al comercio de la energía eléctrica, que permite que redes adyacentes intercambien electricidad, y a las fuentes de energías renovables que, por su naturaleza, tienen un comportamiento errático.Este aumento de la imprevisibilidad de la red ocasiona una creciente demanda de vigilancia de alta calidad que detecte perturbaciones en la red e informe de las mismas.

Bajo vigilanciaLa lucha mundial por la energíaVladimir Brandwajn, Magnus Johansson, Marina Öhrn

Una falta de visibilidad del sistema eléctrico dificultó la labor de los gestores durante los apagones de 2003 en Canadá, Estados Unidos y Europa. Estas perturbaciones se extendieron más y duraron más tiempo de lo necesario debido a que, a veces, los gestores no tuvieron conciencia de las dimensiones del problema.Los efectos económicos y sociales de esos apagones demostraron claramente la necesidad de unos sistemas de vigilancia mejores que permitieran a los gestores saber cuándo y cómo actuar para evitar un fallo del sistema. Los sistemas Network ManagerTM Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)/Energy Management System (EMS) de ABB son tecnologías probadas que pueden ayudar a controlar las demandas variables de las redes eléctricas actuales.

SCADA y EMS son los componentes básicos de un moderno sistema de

control de redes eléctricas 1 . SCADA se compone de dispositivos de medi-ción, comunicaciones y sistemas de control, mientras que EMS incluye varias funciones de análisis de siste-mas. Gracias al trabajo conjunto, SCADA y EMS pueden ofrecer un siste-ma de gran visibilidad a los gestores de sistemas de transmisión de electrici-dad, que les permite recopilar, guardar y analizar los datos procedentes de cientos o miles de puntos en las redes nacionales o regionales para llevar a cabo modelizaciones de las redes, simulaciones del funcionamiento, loca-lización de fallos, prevención de apa-gones y participación en los mercados energéticos.

EMS comprende una serie de procesos que deben ejecutarse según una se -cuencia predeterminada. En 2 se mues-tra esquemáticamente un ejemplo de la secuencia en tiempo real. Para los ges-tores de la transmisión de energía eléc-trica, los dos componentes más impor-tantes de este esquema son el estimador

contingencias en áreas extensas. En tales casos, se hace necesario aprove-char las posibilidades de proceso en paralelo de los ordenadores modernos.

Inicialmente, ABB aplicó todo el paque-te de software de CA empleando proce-samiento en paralelo sin efectuar cam-bios importantes en el software. El soft-ware se ha podido actualizar perfecta-mente y ha permitido, empleando servi-dores de CPU x86 Intel and Advanced Micro Devices (AMD), una mejora que multiplica por tres las prestaciones en modelos de red bastante grandes 3 . Así se ha demostrado que los algorit-mos empleados en el software de CA de ABB tienen un carácter general y pueden admitir configuraciones con procesadores aislados y en paralelo.

Las velocidades de procesamiento ya han alcanzado los objetivos del EPRI empleando software de ABB no modi-ficado; sin embargo, se pueden espe-rar más mejoras futuras en su posibili-dad de crecimiento cuando los algorit-mos se ajusten mejor al procesamiento en paralelo y se emplee tecnología de ordenadores con mayores presta-ciones.

Evaluación del sistema eléctricoLa introducción de datos en el estima-dor de estado, en especial parámetros de telemetría y del modelo eléctrico, incluirá siempre cierto grado de error o imprecisión. Algunas de estas impreci-siones harán difícil que el SE proporcio-ne una evaluación precisa del estado del sistema eléctrico. Sin embargo, esta discrepancia entre el estado estimado del sistema eléctrico y la realidad tiene pocas consecuencias si la disponibilidad del propio SE no es fiable [3]. Aunque la precisión del SE es importante, no lo es tanto como su disponibilidad. Durante el gran apagón de 2003 en los EE.UU., la ya de por sí difícil situación

futuros relativos a la seguridad y ayu-dando de esta forma a prevenir inte-rrupciones graves en el sistema.

Se solían llevar a cabo estudios de pla-nificación “off line” para un conjunto limitado de supuestos de funcionamien-to a fin de disponer de una buena idea de la seguridad del sistema. Este tipo de análisis es inadecuado para las redes eléctricas actuales, ya que el flujo de energía es más imprevisible que nunca. La liberalización del sector de la electri-cidad ha supuesto que los contratos para comprar y vender energía eléctrica en el entorno actual pueden ser bastan-te distintos de los que existían en una situación más regulada. Además, la naturaleza errática de algunas fuentes de energías renovables –en las que los cambios meteorológicos tienen una gran influencia en la producción de energía– y una mayor difusión de equi-pos para sistemas controlables, como la corriente continua de alta tensión (HVDC) y los reguladores de ángulo de fase (PAR) revisten una imprevisibilidad aún mayor.

Como consecuencia de estas incerti-dumbres en la fiabilidad de la red, el Electric Power Research Institute (EPRI) (Instituto para Investigación de la Ener-gía Eléctrica) declaró hace algunos años que el software de análisis de contin-gencias debería tener como objetivo procesar 10.000 contingencias en un modelo con 20.000 buses en 20 segun-dos.

A lo largo de los años, ABB ha promo-vido muchas técnicas y algoritmos avanzados para satisfacer esos exigentes requisitos del proceso. Algoritmos como los métodos de análisis zonal completo [1] y de vectores dispersos [2] forman la base del paquete de CA actualmente. Por sí solas, estas técnicas pueden no bastar cuando se contemplan análisis de


Bajo vigilancia

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de estado (SE) y el análisis de contin-gencias (CA).

El SE proporciona información sobre el estado del sistema eléctrico en cual-quier momento dado. Emplea las entra-das del SCADA y el modelo actual de la red para identificar los posibles errores de esas entradas (de la telemetría y la topología, así como imprecisiones en los parámetros de la red) y calcula la mejor estimación de estado para el modelo completo del sistema eléctrico, incluidas las corrientes en derivaciones y las tensiones en barras, incluso en lugares sin telemetría física.

Los sistemas SCADA y EMS de ABB ofrecen a los gestores una gran visibilidad del sistema de transmisión, de forma que puedan llevar a cabo modelizaciones de la red, simular el funcionamiento, localizar fallos, prevenir apagones y participar en los mercados energéticos.

El SE es un componente importante de la aplicación EMS, puesto que alerta al gestor sobre posibles problemas y le indica formas de mejorar el funciona-miento del sistema. Proporciona una estimación del estado del sistema eléc-trico para el software de análisis de contingencias, que a su vez calcula los posibles riesgos para un funcionamien-to seguro de la red eléctrica. El CA eje-cuta una serie de supuestos del tipo “qué pasaría si . . .” para un gran número de contingencias (fallos de equipos, sobre todo), simulando cada una de ellas para localizar posibles problemas

1 Esquema de la interacción de SCADA/EMS con la red eléctrica

Red eléctrica

SCADA EMS

Telemetría Controles

Información para consulta

2 Secuencia en tiempo real del EMS

Instantánea de telemetría

Recuperación del programa

Estimador de estado

Actualización de los parámetros

de red

Análisis de contingencias


Bajo vigilancia

Prioridad a I+D

resultados del SE tenían que apoyar no sólo las aplicaciones EMS, sino también los sistemas de operaciones de mercado que incluían transacciones financieras [5]. Había también una gran demanda de funcionalidad del análisis de contin-gencias, incluida la capacidad de proce-sar unos 3.000 supuestos de “qué pasa-ría si . . .” por minuto en ordenadores adquiridos en 1999.

Satisfacción de las necesidades de los clientesHace varios años, ABB recibió el im-portante pedido de proporcionar un SCADA/EMS completo al gestor de sistemas eléctricos independiente IESO en Ontario, Canadá Cuadro 1 .

La compañía IESO necesitaba que la fiabilidad fuera elevada, dado que los

empeoró cuando el SE fue incapaz de proporcionar resultados [4]. Esto signifi-ca que los algoritmos matemáticos apli-cados para evaluar el estado de la red deben ser robustos y deben implemen-tarse (es decir, programarse) con efi-ciencia.

La alta fiabilidad del estado de la red evaluado implica que se obtiene con la frecuencia suficiente para detectar cual-quier cambio de importancia en la red. La fiabilidad de este software de SE no es sólo una función del propio software y de la telemetría de SCADA, sino tam-bién del software de apoyo, como pue-de ser la actualización de parámetros de red (NPU) que se emplea para mante-ner los patrones establecidos necesarios para generar datos, por ejemplo, patro-nes de cargas o de generación. La solu-ción SE se utiliza como una entrada para la NPU, y la salida de la NPU se emplea a su vez como entrada para el SE en lugares en los que falta la ade-cuada telemetría física. Por lo tanto, no es aconsejable considerarlas como fun-ciones separadas e independientes ya que constituyen un solo sistema inter-dependiente.

La fiabilidad de todo el sistema depen-de de sus componentes y de su capaci-dad para trabajar conjuntamente. Esto, unido a interfaces personalizadas para el gestor, es extremadamente importan-te si hay que mantener una vigilancia a alto nivel de la red de transmisión de forma que los gestores puedan tomar decisiones adecuadas y oportunas que impidan un fallo de la red.

3 Posibilidad inicial de crecimiento en paralelo del análisis de contingencias

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0

Número de CPU

1 2 3 4

Escalabilidad de la aplicación

Tie

mpo

de

ejec

ució

n no

rmal

izad

o

4 Fiabilidad de la solución reciente de SE (datos suministrados por la IESO)

Disponibilidad en 12 meses

Junio de 2007 – Mayo de 2008

Disponibilidad mensual

Media

100,0

99,8

99,6

99,4

99,2

99,0

98,8

98,6

98,4

98,2

98

Fiab

ilida

d (e

n po

rcen

taje

)

Cuadro 1 Características del sistema de transmisión de la IESO

Zonas internas, interfaces internas e interconexiones externas en Ontario

Zona noroeste

Zona oeste

Zona de Niágara

Zona nordeste

Zona de Essa

Zona de Ottawa

Zona este

Interconexión con Manitoba (controlada por PAR)

Interconexión con Minnesota (controlada por PAR)

Interconexión con Michigan (controlada por PAR)

Interconexión con Nueva York (flujo libre)

Interconexión con Nueva York (con-trolada por PAR)

Interconexión con Québec (Radial)



Interconexión con Québec (HVDC)

EWTE

TEC

EWTW

Zona de Toronto

Zona de Bruce

FETT

Zona sudoeste

El modelo de red de la IESO tiene un tamaño de unos 4.000 buses y una carga máxima de unos 25.000 MW. El sistema de transmisión de la IESO se divide en 10 zonas distintas con características diferentes de disponibilidad de telemetría, nivel de esfuerzos, mezcla de gene-ración e interfaces externas. Existen conexiones externas que emplean PAR para controlar el flujo de energía por la línea, así como para evitar superar los límites de temperatura.


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Con la introducción del sistema de vigi-lancia mejorado de ABB, basado en un EMS mejorado, los gestores de la red eléctrica de Ontario confían en que han dado un importante paso para minimi-zar el riesgo de futuros apagones.

Vladimir Brandwajn

ABB Network Management

Santa Clara, California, Estados Unidos

[email protected]

Magnus Johansson


Västerås, Suecia

[email protected]

Marina Öhrn


Mannheim, Alemania

[email protected]

necesidades y aportando las mejores soluciones posibles. Esto exigió que la IESO mejorara la calidad de los datos del sistema eléctrico y que ABB lo hiciera con el software, de forma que se pudiera obtener un sistema muy fiable de vigilancia de la red 4 . La dis-ponibilidad del SE mejoró a lo largo del tiempo como consecuencia de estos esfuerzos de cooperación.

ABB ha aportado su experiencia en el ámbito de las soluciones de red, así como la I+D, resultante a menudo de análisis conjuntos de IESO y ABB en los que se identifica el origen de las imprecisiones o las razones para la falta de convergencia. El reciente aumento considerable de la disponibilidad de SE se puede atribuir directamente a las últimas mejoras en el software de NPU y SE [6].

Debe señalarse que las cifras de dispo-nibilidad de SE conseguidas en el siste-ma de la IESO son mucho más altas que las de otros sistemas Cuadro 2 . El análisis de SE se realiza cada minuto como parte de la secuencia en tiempo real 2 . Por lo tanto, el salto de la fiabili-dad de 99,7% a 99,8% ha reducido el número de soluciones SE no disponi-bles en más de 40 al mes.

La solución iterativa de SE proporcio-na una precisión muy alta, que se necesita para apoyar el CA, así como las aplicaciones de mercado. Esto se consigue por medio del sistema de despacho económico con restricciones de seguridad de la red (SCED) de los Business Management Systems (BMS) (sistemas de gestión empresarial). El SCED identifica los recursos menos costosos de generación y gestión de la demanda necesarios para satisfacer las necesidades de electricidad en la región, teniendo en cuenta al tiempo la seguridad general del sistema de transmisión. La interacción entre el EMS y los BMS (aplicaciones de mer-cado) se presenta esquemáticamente en 5 . El SCADA/EMS envía el estado actual del sistema eléctrico a las apli-caciones de mercado de los BMS, que a partir de ahí realizan el despacho económico basándose en predicciones de lo que va a pasar en los cinco minutos siguientes y devuelve nuevos puntos de base para la generación al SCADA/EMS.

Había cuatro peticiones de la IESO para el SE:1. SCADA/EMS debía controlar exacta-

mente el despacho al mercado (calen-dario de generación e intercambio de energía).

2. Debía realizarse el despacho (repro-gramación) al 100% del mercado cada 5 minutos.

3. Había que identificar los resultados erróneos del SE antes de transmitirlos a las aplicaciones de mercado: el principal objetivo era la seguridad de la red eléctrica.

4. Eran necesarias las condiciones inicia-les (caso base) para el control en tiempo real de la seguridad y el análi-sis de contingencias del sistema.

Para satisfacer los requisitos del cliente, ABB ha mejorado considerablemente su producto EMS. Se hicieron mejoras en la disponibilidad y la calidad de la solu-ción SE, además de la velocidad y la precisión del CA y de todas las funcio-nes de apoyo.

Durante la realización del proyecto, ABB trabajó en estrecho contacto con el cliente, discutiendo y evaluando sus

Cuadro 2 Requisitos de fiabilidad del SE

De acuerdo con [7] “la fiabilidad media del estimador de estado en la industria de los EE.UU. es del 95%”. En [8] se indican cifras más concretas para un servicio público de los EE.UU:

93,2% en 2001 97,3% en 2005

El requisito de fiabilidad de SE para el gestor Midwest Independent Systems Operator (MISO) se ha fijado en el 97%. El mismo nivel recomienda el Electric Reliability Council of Texas (ERCOT).

Referencias

[1] Brandwajn, V.; Lauby, M. G. (1989). “Complete

bounding method for AC contingency screening”.

IEEE Trans. Power Syst., 4(2), 724–729.

[2] Tinney, W. F.; Brandwajn, V.; Chan, S. M. (1985).

“Sparse vector methods”. IEEE Trans. Power App.

Syst., PAS-104(2), 295–301.

[3] Wollenberg, B. (2004). “Power system state

estimators: Designed for reliability or accuracy?”,

8th International conference on probabilistic

methods applied to power systems.

[4] http://www.iwar.org.uk/cip/resources/blackout-03/

index.htm (abril de 2004). (Capítulo 4 del informe

final sobre el apagón de 14 de agosto de 2003 en

los Estados Unidos y Canadá), (causas y recomen-

daciones). US-Canada power system outage task

force. (equipo conjunto EE.UU. Canadá para cor-

tes en sistemas eléctricos)

[5] Danai, B.; Kim, J.; Cohen, A. I.; Brandwajn, V.;

Chang, S. K. (2001). “Scheduling energy and

ancillary service in the new Ontario electricity

market”. Proc. Institute of Electrical and Electro-

nics Engineers Power Industry Computer Applica-

tion Conference.

[6] Brandwajn, V.; Jiang, X.; Liu, G.; Johansson,

M. L.; Fahmy, G. G. (2006). “State Estimation for

Ontario Market System”. IEEE PES General Meeting

[7] http://www.oe.energy.gov/DocumentsandMedia/

Distribution_State_Estimation_Meliopoulos.pdf

(junio de 2008) “Distributed state estimation”.

Georgia Institute of Technology.

[8] Lefebvre, S.; Prévost, J.; Crainic, E.; St-Arnaud,

R.; Horisberger, H.; Lambert, B. (2006). “Practi-

cal experience with state estimation”. RTE Works-

hop on robust state estimation and load forecas-

ting.

5 Interacción SCADA/EMS – BMS (AGC = Control automático de generación)

SCADA/EMS

Aplicaciones de mercado

Puntos básicos de AGC

Soluciones de SE

Thema

HVDCABB, de pionero a líder mundialGunnar Asplund, Lennart Carlsson

ETERNOS PIONEROS

En 1954, cuando gran parte de Europa se encontraba ampliando su infraestructura de suministro eléctrico para mantener el ritmo de la creciente demanda, se producía silenciosamen-te a orillas del Mar Báltico un aconte-cimiento que afectaría a largo plazo a la transmisión de energía a larga dis-tancia. Cuatro años antes, la organi-zación estatal sueca de energía eléc-trica, Swedish State Power Board, había adjudicado el pedido de un enlace de transmisión de corriente continua de alta tensión (HVDC) (el primero de carácter comercial del mundo) para su construcción entre el territorio continental de Suecia y la isla de Gotland. En ese año, 1954, se estaba poniendo en marcha.

En la actualidad, ABB recuerda con orgullo sus muchas aportaciones a la tecnología HVDC. Desde el tendido de aquel primer cable submarino de 90 kilómetros de longitud, 100 kV y 20 MW, nuestra compañía se ha con-vertido en líder mundial indiscutible del sistema de transmisión HVDC. De los 110.000 MW de capacidad de transmisión HVDC que hoy se encuentran instalados en todo el mundo, más de la mitad los ha sumi-nistrado ABB.

Revista ABB 4/2008 59

ras de ABB) comenzó a fabri-car convertidores estáticos y válvulas de vapor de mercu-rio para tensiones de hasta unos 1.000 V aproximada-mente.

Esto hizo necesario estudiar nuevos campos, en los que sólo se podía aplicar parcial-mente la experiencia técnica disponible. De hecho, durante algunos años se debatió si sería posible encontrar solu-ciones a todos los problemas planteados. Cuando finalmen-te se demostró la viabilidad de la transmisión HVDC, con-tinúo la incertidumbre sobre si esta técnica podría tener

éxito en el mercado frente a la técnica HVAC.

Mientras que las máquinas eléctricas rotatorias y los transformadores se pueden diseñar con gran precisión con la ayuda de leyes físicas formuladas matemáticamente, el diseño de la vál-vula de vapor de mercurio depende en gran medida de conocimientos adquiri-dos por vía empírica. De aquí el fraca-so de los intentos por incrementar la tensión en el tubo de vapor de mercu-rio aumentando la separación entre ánodo y cátodo.

El problema se resolvió en 1929 gra-cias a la propuesta de introducir elec-trodos de distribución de campo entre el ánodo y el cátodo. Posteriormente patentada, esta solución innovadora se puede considerar desde muchos pun-tos de vista como la piedra angular de todos los desarrollos posteriores de la válvula de vapor de mercurio de alta tensión. Fue en esta época cuando el Dr. Uno Lamm, que dirigía el trabajo, ganó su merecida fama como padre de la HVDC.

El enlace de GotlandHabía llegado el momento de hacer pruebas de funcionamiento con poten-cias mayores. Junto con Swedish State Power Board, en 1945 la compañía puso en marcha una estación de prue-ba en Trollhättan, donde existía una importante central eléctrica que sumi-nistraría la energía. También se puso en funcionamiento una línea eléctrica de 50 km de longitud.

El sistema funcionaba, pero no era satisfactorio desde el punto de vista comercial.

Dominio de la CAA medida que los sistemas de CA cre-cían y la energía se generaba cada vez más lejos de donde vivían y trabajaban los consumidores, se instalaron largos tendidos aéreos por los que fluía CA a tensiones cada vez mayores. Para superar las extensiones de agua se creó el cable submarino.

Sin embargo, ninguno de estos medios de transmisión estuvo exento de pro-blemas. En concreto, los problemas los provocaba la energía reactiva que oscilaba entre las capacitancias y las inductancias de los sistemas. En conse-cuencia, los planificadores de sistemas de energía eléctrica volvieron a consi-derar la posibilidad de transmitir corriente continua.

Retorno a la CCEn el pasado, el obstáculo que impedía desarrollar la transmisión de corriente continua de alta tensión era, ante todo, la falta de válvulas fiables y económi-cas que pudieran convertir la HVAC en HVDC, y viceversa.

La válvula de vapor de mercurio ofre-ció durante mucho tiempo la línea de desarrollo más prometedora. La posi-bilidad de desarrollar válvulas para tensiones aún más altas se venía investigando desde la década de los años 20, cuando la compañía sueca ASEA (una de las empresas fundado-

Con la llegada de la bom-billa eléctrica a los hoga-

res y fábricas de Europa y Estados Unidos a finales del siglo XIX, la demanda de electricidad creció tan rápida-mente que tanto los ingenie-ros como los empresarios tuvieron que buscar apresura-damente formas eficaces de generarla y transmitirla. Los pioneros de esta nueva tecno-logía ya habían realizado algunos progresos (la transmi-sión de energía a unos pocos kilómetros de distancia ya se consideraba una proeza) cuando se encontró una res-puesta a la creciente deman-da: la energía hidroeléctrica. Casi inmediatamente, el interés se diri-gió a encontrar formas de transportar a mayores distancias esta electricidad barata hasta los consumidores.

Primero corriente continua, después corriente alternaLas primeras centrales eléctricas de Europa y EE.UU. suministraban elec-tricidad por medio de corriente conti-nua (CC) de baja tensión, pero los sis-temas de transmisión que utilizaban no eran eficientes. La razón es que gran parte de la energía eléctrica generada se perdía en los cables. La corriente alterna (CA) ofrecía más eficiencia, puesto que se podía trans-formar fácilmente a tensiones más altas y las pérdidas de energía eran mucho menores. Así se creó el marco idóneo para la transmisión de corrien-te alterna de alta tensión (HVAC) a larga distancia.

En 1893, la HVAC recibió un nuevo impulso al introducirse la transmisión trifásica. A partir de ese momento fue posible garantizar un flujo uniforme, no pulsante, de energía eléctrica.

Aunque la corriente continua había quedado marginada en la carrera por desarrollar un sistema de transmisión eficaz, los ingenieros nunca abando-naron la idea de utilizar la CC. Conti-nuaron los intentos de crear un siste-ma de transmisión de alta tensión con generadores de CC conectados en serie y motores de CC en el punto de recepción, también en serie, todos ellos trabajando sobre el mismo eje.


Simulador analógico utilizado en el diseño de los primeros sistemas de transmisión HVDC

Siempre pionerosETERNOS PIONEROS

HVDC


HVDC

ETERNOS PIONEROS

vapor de mercurio con una potencia nominal total de 3.400 MW. Aunque muchos de estos proyectos ya han sido sustituidos o modernizados con válvu-las de tiristores, algunos siguen en funcionamiento después de más de 40 años de funcionamiento.

Durante la primera mitad de la década de 1960 y como consecuencia del gran interés por las aplicaciones de semi-conductores, la compañía continuó tra-bajando en el desarrollo de válvulas de tiristores de alta tensión como alterna-tiva a las de vapor de mercurio. En la primavera de 1967, una de las válvulas de vapor de mercurio utilizadas en el enlace de HVDC de Gotland fue susti-tuida por una válvula de tiristores. Era la primera vez en la historia que se uti-lizaba a escala comercial una válvula de este tipo para la transmisión HVDC. Después de una prueba de sólo un año, Swedish State Power Board encar-gó un conjunto completo de válvulas de tiristores para cada estación conver-tidora, aumentando al mismo tiempo la capacidad de transporte en un 50%.

Más o menos por las mismas fechas se realizaron pruebas con el cable subma-rino de Gotland, que había estado fun-cionando sin problemas a 100 kV, para estudiar la posibilidad de aumentar su tensión hasta 150 kV, el nivel necesario para transportar la mayor potencia. Las pruebas demostraron que se podía, y posteriormente el cable trabajó con un campo eléctrico de 28 kV/mm, que sigue siendo el patrón de referencia mundial para grandes proyectos por cable en HVDC.

continental de Suecia, uno en 1983 y otro en 1987.

Primeros proyectos de HVDCA principios de la década de 1950, las administraciones de la energía de Gran Bretaña y Francia planificaron un enla-ce de transporte de electricidad a tra-vés del Canal de la Mancha. Se eligió la transmisión en CC de alta tensión y la compañía obtuvo su segundo encar-go de HVDC: esta vez, un enlace de 160 MW.

El éxito de estos primeros proyectos despertó gran interés en todo el mun-do. Durante la década de 1960 se construyeron varios enlaces de HVDC: Konti-Skan entre Suecia y Dinamarca, Sakuma en Japón (con convertidores de frecuencia de 50/60 Hz), el enlace de Nueva Zelanda entre las Islas del Sur y del Norte, el enlace Italia-Cerde-ña y el enlace de la Isla de Vancouver, en Canadá.

El mayor enlace de transmisión HVDC con válvulas de vapor de mercurio construido por la compañía fue la Paci-fic Intertie [1], en EE.UU. Originalmen-te puesta en servicio para 1.440 MW, más tarde se aumentó su potencia has-ta 1.600 MW a ± 400 kV; su terminal norte está ubicada en The Dalles (Ore-gón) y su terminal sur en Sylmar, en el extremo norte de la bahía de Los Ángeles. Este proyecto, realizado con-juntamente con General Electric, se comenzó en 1970.

En total, la compañía instaló ocho sis-temas HVDC basados en válvulas de

Las pruebas efectuadas a lo largo de los años siguientes llevaron a la Swe-dish State Power Board en 1950 a hacer un pedido de equipos para el primer enlace mundial para transmi-sión HVDC. Se construyó entre la isla de Gotland en el Mar Báltico y la zona continental de Suecia.

Con posterioridad a este pedido, la compañía intensificó su desarrollo de la válvula de vapor de mercurio y el cable para CC de alta tensión, mientras que asimismo iniciaba el trabajo de diseño de otros componentes para las estaciones convertidoras. Entre los equipos que se beneficiaron de los esfuerzos redoblados hubo transforma-dores, reactores, aparamenta y equipos de protección y control.

Sólo se pudo aplicar al nuevo sistema de CC parte de la tecnología de siste-mas de CA existente. Por lo tanto, fue necesaria una tecnología completamen-te nueva. Los especialistas de la sede de Ludvika, dirigidos por el Dr. Erich Uhlmann y el Dr. Harry Forsell, empe-zaron a resolver los numerosos proble-mas, muchos de ellos muy complejos. Más tarde se desarrolló un concepto para el sistema de Gotland. El concepto tuvo tal éxito que se ha conservado prácticamente inalterado hasta hoy.

Dado que Gotland es una isla y el enlace de energía eléctrica tenía que atravesar el estrecho hasta tierra firme, también fue necesario fabricar un cable submarino capaz de transportar CC. Se consideró que el cable “clásico” con aislamiento de papel impregnado en masa, utilizado desde 1895 para CA de 10 kV, tenía posibilidades de desarrollo ulterior. Muy pronto se consiguió el cable para 100 kV de CC.

Finalmente, en 1954, tras cuatro años de empeño innovador, entró en servi-cio el enlace de transmisión HVDC de Gotland, con una potencia nominal de 20 MW, 200 A y 100 kV. Había comen-zado una nueva era de transmisión de la energía.

El enlace original de Gotland vio pasar 28 años de servicios con éxito antes de ser finalmente dado de baja en 1986. Mientras tanto, se habían construido dos nuevos enlaces para mayores potencias entre la isla y el territorio

Una de las primeras válvulas de vapor de mercurio para la transmisión HVDC

Válvulas de vapor de mercurio en el primer enlace de Gotland, 1954


HVDC

Países Bajos, que ha entrado en servi-cio en 2008.

La transmisión HVDC en la actualidadLa mayoría de las estaciones converti-doras HVDC construidas actualmente se siguen basando en los principios que fundamentaron el éxito logrado por el enlace de Gotland en 1954. El diseño de las estaciones experimen-tó su primer gran cambio con la intro-ducción de las válvulas de tiristores en los primeros años de la década de 1970. Las primeras válvulas de este tipo, refrigeradas por aire, estaban diseñadas para interiores, pero pronto se utilizaron también válvulas aisladas y refrigeradas con aceite para uso en exteriores. Actualmente, todas las vál-vulas de HVDC están refrigeradas por agua [2].

Los dos enlaces que ABB está instalan-do para el proyecto de central hidro-eléctrica de las Tres Gargantas en China, son buenos ejemplos del moder-no transporte masivo de energía por HVDC.

En 1995, ABB presentó una nueva generación de estaciones convertidoras de HVDC: la HVDC 2000 [3]. Se ha desarrollado la HVDC 2000 para satis-facer los requisitos más estrictos sobre perturbaciones eléctricas, para propor-cionar una mejor estabilidad dinámica donde hubiera una capacidad de corto-circuito insuficiente, para superar las limitaciones de espacio y para reducir los tiempos de entrega.

Una característica muy importante de la HVDC 2000 fue la introducción de convertidores conmutados por conden-

Itaipu, la nueva referenciaEl contrato para el mayor esquema de transmisión HVDC del siglo XX, el enlace de 6.300 MW de Itaipu, en Brasil, fue adjudicado al consorcio ASEA-PROMON en 1979. Este proyecto se finalizó y se puso en servicio en varias fases entre 1984 y 1987. Desem-peña un papel fundamental en el esquema energético de Brasil, suminis-trando una gran parte de la electrici-dad para la ciudad de Sao Paulo.

El tamaño y la complejidad técnica del proyecto de Itaipu representaron un importante desafío, y puede conside-rarse como el inicio de la era moderna de la HVDC. La experiencia adquirida durante su ejecución ha contribuido de forma importante a que desde enton-ces se hayan adjudicado a ABB nume-rosos pedidos de HVDC.

El proyecto de HVDC más exigente a finales de la década de 1980 y princi-pios de la de 1990 ha sido, sin duda, el enlace Québec-Nueva Inglaterra de 2.000 MW. Éste fue el primer gran sis-tema de transmisión de HVDC multiter-minal construido en todo el mundo.

Los cables de HVDC han mantenido su marchaA medida que aumentaban las capaci-dades de las estaciones convertidoras, también lo hacían los niveles de poten-cias y tensión para los que se habían construido los cables de HVDC.

Los cables submarinos más potentes de la actualidad desarrollan entre 700 y 800 MW a tensiones entre 450 y 500 kV. El más largo de ellos es el enlace Nor-Ned de 580 km entre Noruega y los

Los nuevos grupos de válvulas se conectaron en serie con los dos grupos de válvulas de vapor de mercurio exis-tentes, incrementando así la tensión de transmisión de 100 a 150 kV. Este siste-ma de mayor calado entró en servicio en la primavera de 1970 (otro “estreno” mundial para el enlace de transmisión de Gotland).

Con la llegada de las válvulas de tiris-tores se pudo simplificar las estaciones convertidoras, utilizándose a partir de ese momento semiconductores en todos los enlaces de HVDC. Por enton-ces, otras compañías entraban en ese campo. Brown Boveri (BBC) (que más tarde se fusionó con ASEA para formar ABB) se asociaba a mediados de la década de 1970 con Siemens y AEG para construir el enlace de HVDC de 1.920 MW de Cahora Bassa, entre Mozambique y Sudáfrica. Por entonces, el mismo grupo empezaba a construir el enlace Río Nelson 2, de 2.000 MW, en Canadá. Éste fue el primer proyecto en el que se usaron válvulas de HVDC refrigeradas por agua.

Los últimos años de la década de 1970 contemplaron asimismo la culminación de nuevos proyectos. Se trataba del enlace de Skagerrak entre Noruega y Dinamarca, Inga-Shaba en el Congo, y el Proyecto CU en EE.UU.

También se prolongó dos veces el Pacific Intertie en los años 1980, cada vez con convertidores de tiristores, para aumentar su capacidad a 3.100 MW a 500 kV. La terminal Sylmar está equipada desde 2004 con convertido-res de tiristores para disponer de toda la potencia.

Estación convertidora de Foz do Iguaçu con la central de Itaipu de 12.600 MW al fondo

Estación convertidora Baltic Cable HVDC

ETERNOS PIONEROS


HVDC

ETERNOS PIONEROS

gía de convertidores de fuente de ten-sión a HVDC no es una tarea fácil. Es necesario cambiar la tecnología en su totalidad, no sólo las válvulas.

Al desarrollar el convertidor VSC, ABB constató que el transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) era más prome-tedor que los demás componentes de semiconductores disponibles. Además, el IGBT requiere muy poca energía para su control, lo que permite conec-tarlo en serie. No obstante, para cons-truir sistemas HVDC habría que conec-tar en serie un gran número de IGBT, algo innecesario en el caso de los sis-temas de accionamiento industrial.

En 1994, ABB concentró su trabajo de desarrollo de convertidores VSC en un proyecto que tenía como objetivo poner en funcionamiento dos converti-dores, basados en transistores IGBT, para un sistema HVDC de pequeña escala. Se puso a disposición del pro-yecto una línea de CA de 10 km de longitud que ya había en la zona cen-tral de Suecia.

sión, las pérdidas y las limitaciones técnicas. Esto exigió unos desarrollos importantes para los equipos de las estaciones convertidoras. ABB ha desa-rrollado equipos para los nuevos nive-les de tensión de la CC y ha realizado con ellos pruebas de larga duración. La compañía facilita en la actualidad tecnología de tensión ultra alta para el enlace de transmisión de energía más largo del mundo en China: el proyecto de transmisión eléctrica entre Xiangjia-ba y Shanghai, de 6.400 MW a ± 800 kV UHVDC. Esta línea de transmisión, de 2.071 km de largo, empezará a funcio-nar en 2010–2011.

HVDC Light®

La tecnología de HVDC, que ha alcan-zado la plena madurez durante los últi-mos 50 años, transmite energía eléctri-ca a largas distancias de forma fiable y con muy pocas pérdidas. Esto plantea la pregunta: ¿hasta dónde va a llegar el desarrollo en el futuro?

Se pensó que el desarrollo de HVDC, una vez más, seguiría el ejemplo de los motores industriales. En este ámbito, hace mucho tiempo que los tiristores se sustituyeron por convertidores de fuente de tensión (VSC), con semicon-ductores que pueden tanto activarse como desactivarse. El cambio tuvo muchas ventajas para el control de sis-temas motores industriales y pronto se vio que también se podrían aprovechar en los sistemas de transmisión. Sin embargo, la adaptación de la tecnolo-

sadores (CCC). De hecho, éste fue el primer cambio fundamental que sufrió la tecnología básica del sistema HVDC desde 1954.

HVDC 2000 incluye también otras innovaciones de ABB, como los filtros de CA de ajuste continuo (ConTune), los filtros activos de CC, las válvulas de intemperie de HVDC aisladas con aire y el sistema de control MACH2™, total-mente digital.

El primer proyecto en que se utilizó HVDC 2000 con CCC y válvulas exte-riores fue la estación compartida de HVDC, de 2.200 MW, para Garabi, en la interconexión de HVDC Brasil-Argentina. La estación convertidora Apollo (Sudáfrica) en la línea de trans-misión de Cahora Bassa se equipó en 2008 con nuevas válvulas HVDC para exteriores, aisladas en aire.

UHVDCHasta ahora, casi todas las mayores líneas de transmisión HVDC con poten-cias de 2.000 MW o superiores, se han diseñado para tensiones entre ± 500 y 600 kV. Pero estos niveles no bastaban para el transporte a unos 2.000 km des-de las estaciones hidroeléctricas gigan-tes que se están construyendo en China e India. En este tipo de transmisiones deben enviarse entre 5.000 y 8.000 MW por un simple bipolo. La corriente con-tinua a tensión ultra alta (UHVDC) de ± 800 kV ha demostrado ser la mejor opción, teniendo en cuenta la inver-

Cable submarino para el enlace Baltic Cable HVDC de 600 MW entre Alemania y Suecia

Cable terrestre HVDC Light

Tendido del cable para el enlace HVDC de Gotland en 1954


HVDC

las conexiones Troll y Valhall para ali-mentar las plataformas de producción de petróleo y gas desde tierra (Norue-ga) son aplicaciones interesantes, en las que los requisitos de poco peso y espacio del convertidor HVDC Light son esenciales, al igual que el cable HVDC Light [4].

El enlace Caprivi Link Interconnector en Namibia es el primer enlace de transmisión HVDC Light que empleará una línea aérea de CC. Aun no está completado el proceso, pero empezará a transportar electricidad en 2009. Esta adaptación de la tecnología HVDC Light ampliará considerablemente el campo de aplicaciones.

¿Y los próximos 50 años?La transmisión en HVDC ha recorrido un camino muy largo desde aquel pri-mer enlace de Gotland. Pero, ¿qué nos depara el futuro?

La UHVDC ya está aquí y ya se están construyendo enlaces de transmisión de ± 800 kV y niveles de potencia de más de 6.000 MW. Estas tensiones se emplearán principalmente para la transmisión masiva de energía desde fuentes hidroeléctricas remotas. Cabe la posibilidad de desarrollar tensiones mayores, pero esto exigirá grandes esfuerzos de desarrollo.

La predicción de los autores es que HVDC Light dominará en un futuro próximo el mercado de la tecnología basada en tiristores, salvo para los mayores niveles de potencia. Es posi-ble que los inconvenientes de las

A finales de 1996, tras una serie de pruebas sintéticas exhaustivas, se insta-laron los equipos sobre el terreno para probarlos en condiciones de servicio. En 1997, el primer sistema de transmi-sión VSC de HVDC del mundo, el HVDC Light® [4], comenzó a transmitir energía eléctrica entre Hellsjön y Grän-gesberg, en Suecia.

Entre tanto, se habían pedido once de esos sistemas, ocho de los cuales están ahora funcionando comercialmente por todo el mundo.

Una ventaja de HVDC Light es que permite mejorar la estabilidad y el con-trol de la energía reactiva en cada extremo de la red. Además, puede operar con muy baja potencia de cor-tocircuito conservando permanente-mente la capacidad de arranque sin energía externa.

HVDC Light fue desde el principio una tecnología para el transporte por cable enterrado o submarino y por ello se desarrolló un cable especial HVDC Light. El cable HVDC Light es muy fuer-te y robusto, dado que es de material polímero. Esto permite utilizar cables HVDC en lugares en los que unas con-diciones de tendido adversas podrían producir daños. El cable extruido tam-bién ha hecho económicamente viable la transmisión por cable HVDC de gran longitud. Un ejemplo es la interco-nexión Murraylink HVDC Light® de 180 km de largo en Australia.

La conexión NordE.ON 1 desde un parque eólico marino hasta Alemania y

Laboratorio STRI en Ludvika, Suecia, con instalación de prueba para UHVDC a 800 kV

ETERNOS PIONEROS

mayores pérdidas en estaciones con-vertidoras para la tecnología VSC en comparación con las HVDC clásicas que había anteriormente desaparezcan en unos pocos años. La adaptación de la tecnología HVDC Light a las líneas aéreas de CC hace ya posible en la actualidad sobrepasar las limitaciones de los cables de CC.

Las perspectivas más interesantes de HVDC Light residen, sin embargo, en su potencial para construir sistemas multiterminales e incluso redes de CC. A largo plazo, esto podría ofrecer una solución para apoyar a las redes de CA para la transmisión a larga distancia. Esto tiene particular interés en redes que se diseñaron originalmente con fines de reserva y que, por ello, emplean una tensión inadecuada para la transmisión de CA a largas distan-cias.

Si desea más información sobre HVDC visite

www.abb.com/hvdc.

Partes de este artículo ya se han publicado en la

Revista ABB 4/2003.

Gunnar Asplund

Lennart Carlsson

ABB Power Technologies

Ludvika, Suecia

[email protected]

[email protected]

Referencias

[1] Engström, L. “More power with HVDC to

Los Angeles”. Revista ABB 1/88, 3–10.

[2] Sheng B.; Bjarma, H. O. “Prueba de rendimiento

– Circuito sintético de prueba del diseño de

válvulas de tiristores de corriente continua de alta

tensión”. Revista ABB 3/2003, 25–29.

[3] Aernlöv, B. “HVDC 2000, una nueva generación

de instalaciones CCAT”. Revista ABB 3/1996,

10–17.

[4] Asplund, G. y cols. “Enlace CCAT Light basado

en convertidores con circuito intermedio de ten-

sión”. Revista ABB 1/1998, 4–9.

[5] Nestli, T. y cols. “Powering Troll with new techno-

logy”. Revista ABB 2/2003, 15–19.


Índice

Revista ABB 1/2008 Detrás del enchufe

Enchufar La Revista ABB le propone un viaje por detrás del enchufe 6

La energía eléctrica El desafío de las próximas décadas 8

Eficacia energética inteligente Cómo controlan nuestros edificios los sistemas de bus KNX 14

Cuestión de tiempo Los dispositivos de protección activa que reaccionan con rapidez a la formación de arcos internos mejoran la seguridad del operario y la disponibilidad del equipo 18

Cómo sobrevivir a un cortocircuito Capacidad de los transformadores de potencia para resistir un cortocircuito 24

El problema de los grandes transformadores El control del estado se está convirtiendo en una herramienta estratégica para las compañías eléctricas 29

Evolución de las subestaciones El diseño de subestaciones a principios del siglo XX y en la actualidad 34

Con el impulso de la energía A ABB nunca le faltan soluciones para hacer funcionar y controlar la red 39

Cuando las redes se vuelven inteligentes Automatización inteligente de las redes de distribución 44

¿Transporte o transmisión? ¿Debemos transportar los recursos de energía primarios, o transmitirlos en forma de electricidad? 48

Suministro de energía eléctrica a las plataformas Conexión de plataformas de petróleo y gas a las redes eléctricas de territorios continentales 52

Puesta en marcha de la caldera La optimización de la puesta en marcha de las calderas de vapor en las centrales eléctricas de E.ON 57

Hasta la última gota Cómo apoya la comunicación inalámbrica la prolongación de la vida útil de la producción de petróleo y gas 63

Lady of Victories Esta central eléctrica autónoma montada en una gabarra se encuentra en su elemento en el mar Caspio 67

Prohibido el paso Vigilancia de la seguridad informática de la central 71

Un futuro seguro El servicio Remote Monitoring and Operation Services (Servicios de Vigilancia y Explotación a Distancia) de ABB está cambiando la forma de controlar los sistemas de automatización de procesos 76

125 años funcionando Desde sus primeros pasos, ABB ha sido pionera en la construcción de máquinas y motores eléctricos 81

. . . para un mundo mejor

2/2008



Revista ABB

a

La lucha contra la escasez de agua página 19

Pronóstico del tiempo página 39

El transporte de la electricidad en el futuro página 52

1/2008



Revista ABB

Pioneering spirits


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a

Detrás del enchufe

KNX: sistemas de bus inteligente para edificiospágina 14

Llevar la energía de un sitio a otro: ¿transporte o transmisión?

página 48

Motores: 125 años trabajando página 81

Revista ABB 2/2008 . . . para un mundo mejor

Una mejor tecnología para un mundo mejor La electricidad hace la vida más confortable, y en todo el planeta 6

El confort como valor añadido La tecnología inteligente de instalaciones eléctricas hace la vida más segura y más fácil y contribuye a mejorar el aprovechamiento eficaz de la energía 10

Seguridad invisible Las instalaciones eléctricas en los edificios 15

Infundir nueva vida La tecnología del abastecimiento de agua se emplea para enfrentarse con el problema crucial a escala mundial de la disminución de las fuentes de agua potable 19

Rendimiento sobre carriles Material eléctrico para ferrocarriles diseñado por ABB para hacer más cómodos los viajese 25

¡Sube! Un fabricante de ascensores alcanza nuevas alturas con el accionamiento para maquinaria de altas prestaciones de ABB 30

Un operario suave Grúas con cerebro que hacen la vida más cómoda a todo el mundo 34

Pendientes del tiempo Mejores previsiones meteorológicas para aumentar la seguridad y el confort 39

Mover algo más que porterías Los accionamientos de ABB abren y cierran los gigantescos paneles de la cubierta de un estadio, y los sistemas de arranque de motores desplazan el terreno de juego 43

El sonido del silencio Diseño y fabricación de transformadores silenciosos 47

Ligeros, seguros y eficaces Los sistemas de cables HVDC Light® representan el futuro del transporte de la electricidad 52

Historia de un éxito Una mirada retrospectiva a la aportación de ABB a la robótica industrial 56


Índice

Revista ABB 3/2008 Electrónica de potencia

El negocio de la conducción La empresa de semiconductores de potencia de ABB en Lenzburg está dejando huella en el sector de la energía 6

Empaquetamientos que mejoran las prestaciones Diseño de un paquete de módulos IGBT que proporciona un funcionamiento fiable y de gran calidad 9

Un punto diminuto capaz de cambiar el mundo Tecnología de alta potencia para IGCT 15

La conmutación a un rendimiento superior La evolución de la tecnología IGBT 19

El caballo de carga y su jinete Combinados con motores eléctricos de cualquier potencia nominal, los accionamientos de CA de ABB están ganando la carrera de la eficiencia energética y el control de procesos 25

Un equipo de accionamientos Los accionamientos múltiples o multiaccionamientos con tecnología front-end en los sectores del cemento y los minerales 30

El controlador compacto PP D104: Una extensión de gama baja para la plataforma de control AC 800PEC 35

Excitación de CA con ANPC Tecnología de convertidor ANPC adaptada a las necesidades del equipo de excitación de CA para plantas de bombeo para reserva de energía 40

Limpio e invisible Las nuevas tecnologías de transporte constituyen un valioso enlace a un futuro limpio y sostenible 44

La conexión del ferrocarril Convertidores de frecuencia para suministrar electricidad a los ferrocarriles 49

En el mar y en línea Convertidor PCS 6000 para turbinas eólicas marinas de 5 MW 56

Aprovechar el poder del viento HVDC Light® para la integración eólica marina a gran escala 62

Resolución acelerada de problemas Una nueva herramienta de diagnóstico mediante software vigila los sistemas de control de las plantas industriales 67

Aterrizajes seguros con potencia pulsante Los conmutadores semiconductores de ABB están mejorando los sistemas de control por radar en los aeropuertos de EE.UU. 70

Los chips ganadores Historia de los semiconductores de potencia de ABB 72

3/2008



Revista ABB

Pioneering spirits


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a

Electrónica de potencia

IGBT: un chip diminuto que produce un efecto enorme

página 19

Accionamientos: más prestaciones con menos consumo

página 30

Convertidores eólicos: hacer electricidad del aire

página 56

Revista ABB 4/2008Los frutos de la innovación

Un 2008 innovador 6

Living Space Una nueva dimensión en el control de edificios 11

Acertar a la primera Desarrollo innovador de relés inteligentes de gama baja para aplicaciones de distribución 15

Noticia de última hora Aparamenta de tensión ultra alta para impulsar a China 20

Una plataforma más inteligente, un proceso más inteligente Network Platform: un nuevo sistema de control de calidad para la industria papelera 25

Seleccionar un ganador y pegar fuerte El FlexPickerTM de segunda generación 29

El dominio de la red eléctrica Una mejora continua de la vigilancia de zonas extensas para conseguir una mayor estabilidad de la red 34

El futuro está aquí Conexión de la mayor zona de parques eólicos marinos con transmisión por HVDC 40

Seguridad integrada Sistemas de seguridad integrados: a salvo 44

Alimentar la eficiencia El sistema 800xA de ABB contribuye a que las plantas de producción de bioetanol de pequeño tamaño sigan siendo productivas 49

Se necesita la vestimenta adecuada El paso siguiente en transformadores de instrumentos para exteriores 51

Bajo vigilancia La lucha mundial por la energía 55

HVDC ABB, de pionero a líder mundial 59

4 / 2008



Revista ABB

Pioneering spirits


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a

Los frutos de la innovación

Lo más destacado en innovación de 2008

página 6

Batiendo récords: aparamenta para tensión ultra alta

página 20

FlexPickerTM IRB 360: el robot que recoge y envasa

página 29


Avance 1/2009

Productividad industrial

El número de la Revista ABB que está leyendo está dedicado a la innovación. Una innovación es un adelanto que proporciona mejores soluciones a pro-blemas antiguos, o grandes soluciones a problemas nuevos. El efecto de dichas innovaciones es que se puede conse-guir más con menos, es decir, que se mejora la productividad. Por lo tanto, la productividad será el objetivo del próximo número de la Revista ABB.

Un área en la que la productividad es de primordial importancia es la energía y la extracción de materias primas. Las tecnologías de ABB, que abarcan desde accionamientos a control de procesos, están fomentando la productividad en la minería y el petróleo.

Aunque la industria de fabricación ha proporcionado durante mucho tiempo ejemplos clásicos de los beneficios para la productividad, no significa que se haya agotado la posibilidad de seguir

obteniéndolas. Desde un analizador de defectos en el sector papelero hasta un robot de limpieza, la Revista ABB apor-tará su visión de la productividad del mañana.

En términos de conectividad y software, los ejemplos presentados destacarán la verificación de recursos, la gestión de recursos y las comunicaciones entre dis-positivos.

Sin embargo, no todas las ganancias en productividad se consiguen median-te la instalación de productos físicos. Es igualmente importante el correcto cuidado de estos productos. La Revista ABB examinará sus ofertas en el sector de los servicios y mostrará por qué representan elementos diferenciadores para los clientes.

Estos ejemplos son sólo una selección de los temas que aparecerán en el número 1/2009 de la Revista ABB.

Consejo de redacciónPeter TerwieschDirector general de tecnologíaI+D y tecnología del Grupo

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EditorialRevista ABB es una publicación de I+D y tecnología del Grupo ABB.

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La Revista ABB se publica cuatro veces al año en inglés, francés, alemán, español, chino y ruso. La Revista ABB es una publi-cación gratuita para todos los interesados en la tecnología y los objetivos de ABB. Si desea subscribirse, póngase en contacto con el representante de ABB más cercano o haga una suscripción en línea en www.abb.com/abbreview.

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ISSN: 1013-3119


¿Conectar a la red una energía no contaminante?

De manera natural.

ABB está ayudando a construir el mayor parque eólico marino. Se espera que esta central –de 400 megavatios y dotada de una tecnología de trans-misión de electricidad respetuosa con el medio ambiente– evite 1,5 millones de toneladas anuales de emisiones de CO2 y mejore la fi abilidad de la red eléctrica. Es sólo una de las formas en que nosotros, como los mayores proveedores de productos y servicios eléctricos para el sector de la energía eólica, podemos emplear las fuentes renovables de energía para ayudar a combatir el cambio climático. www.abb.com/energyeffi ciency

aEnergía y productividad para un mundo mejor