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ABB

Interruptor de CC y otras innovaciones destacadas 6 Alimentacin de centros de datos 13 Carga de vehculos en la nube 24 Interfaces diseadas para las personas 70

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Innovacin

La revista tcnica corporativarevista

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Hace ms de 120 aos, la CC de Thomas Edison perdi la guerra de las corrientes frente a la CA de George Westinghouse. Pero la CC no ha muerto, ni mucho menos. ASEA, la empresa antecesora de ABB, lanz la tecnologa HVDC en 1954 con la conexin con Gotlandia (foto de esta pgina). Hoy, ABB es el principal proveedor mundial de sistemas HVDC (la portada ilustra un parque de

maniobra moderno). La HVDC presen-ta ventajas como pocas prdidas en el transporte a larga distancia y la posibilidad de tendidos subterrneos e incluso submarinos. Pero la falta de interruptores apropiados impeda, hasta ahora, tender redes de CC en lugar de lneas individuales. Con lo que probablemente constituye la mayor innovacin en varias dcadas, ABB ha resuelto este problema.

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Lo ms destacado en innovacinLas innovaciones ms destacadas de ABB para 2013

Energa empaquetadaDiseos de SAI inteligentes modulares

Factores de potenciaCalidad de la energa elctrica: problemas y soluciones

Electricidad aseguradaLos diseos de SAI inteligentes modulares ofrecen mayor flexibilidad y aumentan la disponibilidad

Carga controlada desde la nubeLas soluciones de conectividad de ABB estn cambiando la industria de la carga de vehculos elctricos

Carga de trabajo inteligenteUn interruptor automtico nuevo que disminuye las interrupciones gestionando las cargas

Equipos de conmutacinEl nuevo multiplexor multiservicio de ABB, FOX615, responde a los nuevos retos a los que se enfrentan las redes de comunicaciones operativas

Malla finaConectividad de la red inalmbrica mallada 802.11

Moldeo y clculoeRAMZES Una innovacin en las simulaciones por ordenador avanzadas

Ganancia netaHaga el seguimiento de su sistema de control a travs de Internet con el sistema My Control System de ABB

Conservacin de la energaUn anlisis de evaluacin de una mquina papelera reduce el consumo de energa

Ms potenciaLos nuevos motores ABB dejan su marca

Conocer al usuarioLa etnografa ayuda a crear mejores interfaces de usuario

Reaccin del reactorLa gestin por lotes de ABB con 800xA llega a Colombia por primera vez

Productividad y recursos

Comunicacin

Energa y movimiento

Centros de datos

Lo ms destaca-do en innovacin

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Editorial

Prith Banerjee

superred europea formada por una red HVDC que conectase los centros de consumo con centrales hidroelctricas, solares y elicas, en ocasiones situadas a miles de kilmetros de distancia. Pero la falta de un interruptor de CC adecuado ha hecho que los enlaces HVDC construidos hasta la fecha sean lneas de punto a punto. ABB acaba de eliminar el ltimo obst-culo tcnico importante del camino hacia una autntica red de CC con la presentacin de su interruptor de CC.

Hay mucho que decir sobre el interruptor de CC y, adems de la presentacin en este nmero, el asunto se examinar en los prxi-mos nmeros de la Revista ABB.

Otros aspectos tratados en esta edicin van desde los centros de datos hasta la aparamen-ta inteligente y desde las comunicaciones inalmbricas hasta el conocimiento ms amplio de las interfaces de operario. Todas estas innovaciones harn que las empresas de servicios y las industrias sean ms eficientes, ms seguras y ms productivas.

Confo en que estos y otros temas desarrolla-dos en esta edicin de la Revista ABB aumen-ten su conocimiento de la tecnologa de ABB y que encuentre en ellos aspectos relevantes para usted.

Que disfrute de la lectura.

Prith BanerjeeConsejero delegado de tecnologa y Vicepresidente ejecutivoGrupo ABB

Estimado lector:Las innovaciones son los cambios que impul-san el progreso tcnico. Hablando en trminos generales, pueden clasificarse en tres catego-ras: innovaciones derivadas, que se basan en la mejora de productos actuales; por ejemplo, la ampliacin de familias de productos. Las innovaciones de plataforma conducen a la creacin de productos y familias de productos nuevos. El tercer tipo, las innovaciones disruptivas, son las que dejan una huella ms profunda. Abren territorios nuevos a gran escala, amplan sustancialmente los lmites de lo posible y cambian la forma de hacer las cosas, por lo que redefinen aplicaciones, mercados y, en ltima instancia, realidades econmicas y sociales.

Recientemente, ABB ha anunciado una inno - vacin genuinamente disruptiva que revolucio-nar la red de transporte a una escala que quiz no se haba visto en un siglo.

Las centrales elctricas tradicionales se situaban habitualmente cerca de los centros de consumo, pero la generacin renovable exige con frecuencia el transporte desde zonas muy alejadas. La mayor abundancia de fuentes renovables se da en regiones poco pobladas con una infraestructura de red tradicional dbil. Su presencia creciente est redefiniendo los requisitos que se exigen a las redes de transporte, pues ahora deben transportar ms potencia a distancias mayores sin afectar a los flujos locales. La solucin de ABB a este problema es la CC de alta tensin (HVDC, por sus siglas en ingls).

ASEA, la empresa antecesora de ABB, lanz la HVDC en el decenio de 1950. Ahora esta tecnologa permite el transporte muy eficaz a lo largo de miles de kilmetros y a travs de los mares. Ya en 1992, ABB propuso una

Innovacin

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En su forma ms sencilla, la cadena de suministro de energa elctrica consiste en un cable que va del generador al consumidor. Pero en la prctica, las cosas no suelen ser tan sencillas. La energa elctrica que consume un hogar o una fbrica es suministrada por distintas fuentes y distribuida por amplias zonas, con los consumidores estn distribuidos de forma similar. Las redes elctricas actuales forman una malla compleja basada en el concepto de redundancia (esto significa que el suministro elctrico se mantiene aunque algunas centrales o lneas de transporte dejen de estar disponibles). Un componente importante de tales redes es la aparamenta, que permite controlar el flujo de la electricidad y desconectar seccio-nes individuales.

En la guerra de las corrientes de finales del decenio de 1880, la CC de Thomas Edison y la CA de George Westinghouse lucharon por la suprema-ca, un combate que finalmente gan la CA.Una de las ventajas inherentes a la CA es su aparamenta. Cuando se corta una corriente, no cesa de circular inmediatamente sino que se forma un plasma conductor entre los contactos abiertos de la aparamenta. En la CA este plasma se extingue cuando el valor de la corriente pasa por el cero (lo hace 100 veces por segundo para 50 Hz, o 120 veces para 60 Hz). El corte de una CC de alta tensin plantea una dificul-tad mucho mayor.En lugar de haberse convertido en una nota a pie de pgina en la historia, la CC ha vuelto en las ltimas dcadas gracias a la tecnologa HVDC que ha liderado ABB. La HVDC implica la conversin de la electricidad en CC de alta tensin, que se puede transpor-tar a distancias muy grandes (hasta miles de kilmetros) con muy pocas prdidas y de forma muy controlable. Adems, gracias a tecnologas tales como los cables submarinos, prctica-mente ningn obstculo es demasiado grande para la HVDC. Pero todos los

enlaces de HVDC construidos hasta la fecha son de transporte punto a punto.Al igual que las redes de CA aprove-chan la flexibilidad y la redundancia de su estructura en forma de malla, el campo de aplicacin de la HVDC aumentar asimismo si tambin puede conectarse en topologas ms comple-jas. Con el tiempo surgir una nueva red HVDC que reforzar la red tradicio-nal y aliviar los flujos de energa masivos a larga distancia, redefiniendo de ese modo la forma en que funciona el transporte. La importancia de esto ha aumentado recientemente con el crecimiento de la generacin renovable, que obliga a transportar la energa desde las zonas de generacin, donde la red suele ser dbil, hasta centros de consumo situados a cientos o miles de kil metros. ABB se ha lanzado al desarrollo de un interruptor de CC.A finales de 2012, la compaa anunci finalmente que lo haba conseguido. El nuevo interruptor utiliza una combi-nacin de conmutacin mecnica y electrnica de potencia para cortar de forma segura y rpida el flujo de CC. Esta tecnologa se examinar con ms detalle en un prximo nmero de la Revista ABB.

El dilema de Edison, resuelto

ABB est innovando continuamente en sus laborato-rios de investigacin y desarrollo repartidos por todo el globo para crear las tecnologas que conformarn el mundo de maana. Aqu encontrar una breve selec-

cin representativa de numerosos avances y logros importantes de la compaa. En este nmero y en otros prximos de la Revista ABB se examinan ms a fondo muchos de estos y otros logros tecnolgicos.

Las innovaciones ms destacadas de ABB para 2013

Lo ms destacado en innovacin

7Lo ms destacado en innovacin

aislante SF6, lo que lo hace ms respe - tuoso con el medio ambiente y extremadamente compacto y de poco peso. Este robusto equipo GIS de altas prestaciones mejora la fiabilidad y la eficiencia de la red en condiciones muy adversas.El ELK-3 se monta, prueba y embala en fbrica como una baha en un contene-dor sobre una plataforma plana o camin de caja baja, lo que acorta el tiempo de transporte, la instalacin en el lugar de destino y la puesta en servicio hasta en un 40 por ciento en compara-cin con los diseos clsicos. El acceso frontal a los accionamientos, los indicadores de posicin y las platafor-mas de servicios mejoran los procedi-mientos de manejo, inspeccin y mantenimiento. Los mdulos y los elementos de conexin normalizados permiten configuraciones de subesta-cin flexibles y optimizan los diseos de construccin.

Este nuevo equipo GIS incorpora un interruptor automtico de movimiento doble, rpido y de corte nico y est diseado para intensidades nominales de hasta 5.000 amperios (A). Proporcio-na proteccin para redes elctricas con intensidades de cortocircuito nominales de hasta 63 kiloamperios (kA).

ABB ha presentado su ltima generacin de aparamenta aislada en gas (GIS) ELK-3 para instalacio-nes de 420 kilovoltios (kV). Forma parte del inters de ABB por la tecnologa y la innovacin y sigue al reciente lanzamiento de versiones avanzadas de aparamenta aislada en gas en la gama de 245 kV y 72,5 kV.

De tamao un tercio menor que su predecesor, el equipo ELK-3 tambin precisa un 40 por ciento menos de gas

Cmo superar la barrera de las prestaciones con aparamenta ELK 3 aislada en gas

ABB MACHsense es un servicio de supervisin del estado que utiliza sistemas de vigilancia porttiles o remotos junto con algoritmos inteligentes para evaluar el estado o la condicin de motores, generado-res y otros equipos conectados a elementos mecnicos de transporte de energa elctrica.

El servicio se centra en la identificacin temprana de fallos en la mquina que se est vigilando. Esto permite a los encargados del mantenimiento de las centrales programar las intervenciones en el momento oportuno y resolver los problemas.Estos defectos incluyen, entre otros, problemas de cojinetes, anomalas elec-tromagnticas de motores o generado-res y cualquier incidencia negativa en la fiabilidad o las prestaciones derivada del entorno conectado.Las mediciones se basan en combina-ciones configuradas de datos de senso-res de vibracin, tensin, intensidad y

Algoritmos de vigilancia

temperatura. El software de anlisis se compone de bibliotecas de algoritmos que se utilizan conjuntamente para conseguir la mejor discriminacin posible de los defectos.El despliegue de estos algoritmos constituye la piedra angular del sistema de vigilancia, que utiliza un mtodo de fsica del fallo, combinado con un sofisticado procesamiento de seal de los datos, para extraer parmetros clave del estado que reflejen la evolu-cin de los defectos.

En la configuracin de vigilancia a distancia, se dispara una alarma si un parmetro clave del estado supera los lmites fijados, lo que presenta al operario de la planta una alerta precoz de mantenimiento necesario. Los clientes pueden acceder por Internet a los datos y observar las tendencias en el funcionamiento de los elementos de sus motores, generadores u otros elementos del transporte de energa.

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La herramienta de bsqueda CoMoGen puede reducir las tareas de mantenimiento del software hasta un 40 por ciento.La adquisicin de una casa requiere un contexto que se define con preguntas como en qu tipo de barrio se encuentra? Hay colegios cerca? El contexto es igualmente importante cuando se trata de buscar sistemas de software. Los creadores de software necesitan algo ms que un fragmento de cdigo fuente relevante; tienen que saber en qu objeto se encuentra (barrio) y a qu est vinculado (cole-gios). Si las herramientas de bsqueda

de cdigo han ofrecido resultados contextualizados, los creadores pueden tomar decisiones racionales.El equipo Industrial Software Systems (ISS) de ABB ha creado una herramienta de bsqueda avanzada denominada CoMoGen que ahorra tiempo y dinero eliminando la exploracin manual del contexto generando ste automtica-mente para cada resultado de la bsqueda, lo que ayuda a los creadores a tomar decisiones ms informadas con mayor rapidez. La herramienta mejora asimismo los resultados de la bsqueda.Las tareas de mantenimiento del software empiezan a menudo por la identificacin de los trminos de bsqueda en la descripcin de la tarea. Se busca entonces en el cdigo fuente una lista de fragmentos de cdigo relevantes, de forma muy parecida a una pgina de resultados de Google. Se abren los vn- culos de inters y se explora el barrio, lo que puede requerir fcilmente varios minutos antes de que se determine que el resultado es irrelevante. ISS estima que CoMoGen puede reducir cada

tarea de mantenimiento de un 5 a un 40 por ciento, lo que puede ahorrar a ABB millones de dlares al ao en costes de mantenimiento de software.

La bsqueda contextual trata de ahorrar tiempo y reducir los costes de mantenimiento del software

ABB Corporate Research y ABB Robotics estn colaborando en un proyecto de investigacin que per- mita a los usuarios guiar el robot a distancia y sentir lo que l siente. Cuando el operario mueve un puntero, el robot emular de forma sincronizada sus gestos y proporcio-nar un retorno de fuerza a travs del puntero. Esta tecnologa de telemando combinar la precisin y la fuerza del robot con la destreza del usuario para proporcionar un funcionamiento interactivo seguro y preciso para muchas aplicaciones, tales como la manipulacin, el mon- taje y la eliminacin de materiales.

Actualmente se disean robots indus-triales para entornos muy estructurados para que lleven a cabo tareas repetiti-vas. Es deseable la automatizacin de tareas dinmicas y no repetitivas, pero

hasta ahora no ha sido prctico ni rentable. En tales casos un operario humano deseara manejar directamente el robot.Las capacidades de sensacin de fuerzas del robot proporcionarn un retorno de informacin al operario en tiempo real y mantendrn estrictamente los lmites de las fuerzas del proceso, impidiendo colisiones y asegurando que se cumplen las exigencias de calidad. La seguridad del operario se asegura

fcilmente ya que l puede encontrarse a cualquier distancia del robot. Se pueden optimizar los procesos combi-nando el movimiento de un robot guiado por el usuario y una operacin automtica.Adems de la informacin tctil de retorno, la teleoperacin proporciona tambin un retorno de informacin visual para que el operario pueda ver y sentir lo que el robot ve y siente.

Destreza humana, fuerza robtica

9Lo ms destacado en innovacin

informacin de la compaa, en forma de una previsin de 24 horas del precio de la electricidad y de las emisiones de CO2. Al emplear las preferencias domsticas junto con la informacin del contador y de la compaa, la lgica del sistema de gestin de energa del ESI programa las cargas elctricas de la casa con el objetivo de minimizar los costes del consumo elctrico y los impactos medioambientales mantenien-do al mismo tiempo el bienestar.

En 2010, ABB junto con la Ciudad de Estocolmo y la compaa elctrica Fortum, invit a que asociados acadmicos y comerciales investiga-ran la red inteligente urbana futura en un proyecto a largo plazo.

Como primer paso el proyecto realiz un estudio previo que produjo como resultado la arquitectura de respuesta a la demanda residencial Active House. La arquitectura se basa en normas existentes y emergentes para redes inteligentes y conecta el sistema de red inteligente de la compaa suministradora con el sistema de automati-zacin domstico. ABB ha desarrolla-do y demostrado una primera prueba

Respuesta a la demanda residencial

La industria de carga de vehculos elctricos est cambiando constante-mente. En la actualidad, las compa-as de carga exigen ms que nunca soluciones de conectividad segura que permitan que sus redes de carga trabajen de forma ms eficiente y fiable. Las soluciones de ABB basadas en conectividad forman ahora parte de cada dispositivo de carga que fabrica, lo que se traduce en flexibilidad y ahorro de costes con los que los clientes pueden contar.

La conectividad del cargador de vehcu-los elctricos (EV) es esencial para el futuro del mercado de carga, con un tratamiento de la informacin en la nube que elimine muchas de las complejas limitaciones de los entornos informti-cos clsicos, incluidos espacio, tiempo, potencia y coste. Los servicios conec-tados a travs de la nube permiten que

Conectividad en la nube para la carga de vehculos elctricos

los clientes de ABB cambien la forma en que utilizan la tecnologa para prestar servicio a sus propios clientes, socios y proveedores.La informtica en la nube (o SaaS) permite a las empresas reducir los costes de soporte de la TI subcontra-tando el mantenimiento del hardware y el software al proveedor de SaaS. Las aplicaciones web pueden actualizarse y mantenerse sin distribuir e instalar software en los ordenadores de los clientes, y el soporte para la compatibi-lidad entre plataformas es intrnseco al servicio.

Incluidos en la oferta de ABB basada en la nube estn el mantenimiento y el diagnstico a distancia, y las interfaces con los proveedores de servicios que permitan aplicaciones de gestin del suscriptor. La proteccin de datos cumple la norma de seguridad ms exigente de Internet (ISO 27001).

Para ms informacin sobre soluciones de ABB para conectividad basadas en la nube para la carga de vehculos elctricos, vase el artculo Carga controlada en la nube, en la pgina 24 de este nmero de la Revista ABB.

de concepto de la arquitectura en 2012 empleando el sistema de red inteligente de Ventyx y Busch-Jaeger y las soluciones de automatizacin para el hogar de ABB STOTZ-KONTAKT. (Ventyx es una compaa de ABB y Busch-Jaeger es un miembro del Grupo ABB.) Uno de los componentes fundamentales de la arquitectura es la nueva interfaz Energy Service Interface (ESI), desarrollada por investigadores de Busch-Jaeger y ABB, que es un dispositivo montado en el cajetn elctrico del hogar. El ESI utiliza el software intermedio (middleware) EEBus para comunicarse a travs de, por ejemplo, KNX, ZigBee e IP con componentes de la automatizacin del hogar y una comunicacin segura con la compaa elctrica y el contador de la casa. Diariamente se enva a la ESI

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Los recientes avances en tecnolo-gas de informtica y comunicacio-nes mviles han permitido solucio-nes innovadoras en forma de aplicaciones para mviles e informtica porttil. Los dispositivos mviles pueden aumentar el conocimiento de la situacin cuando se utilizan en fbricas y centrales para proporcio-nar sobre la marcha la informacin necesaria. Adems, los dispositivos mviles se pueden utilizar para llevar a cabo tareas complejas gracias a la introduccin de nuevas tecnologas. La informtica porttil facilita otras

La ventilacin adecuada es esencial para asegurar un entorno de trabajo saludable en una mina subterrnea. Se trata de una funcin de apoyo que influye en gran medida en la produccin. El objetivo es distribuir aire limpio a las reas de produccin donde se encuentra el personal. La ventilacin consume una cantidad importante de energa, usualmente 100 GWh/ao, lo que puede llegar a

mejoras en la eficiencia en entornos industriales, como la interaccin sin manos y la vigilancia de la seguridad y la proteccin de la persona que la utiliza.El equipo de investigacin de software de ABB ha explorado varios aspectos de los dispositivos mviles y la inform-tica porttil. Por ejemplo, se ha desarro-llado un traje de seguridad, que incorpora diversos sensores y se controla por medio de un dispositivo mvil. Los sensores cosidos en la ropa pueden mejorar la seguridad del personal de mantenimiento y servicio recogiendo informacin relacionada con condicio-nes ambientales tales como niveles de

representar el 50 por ciento del con-sumo total de energa de una mina.En la actualidad, los ventiladores prin-cipales de la superficie suministran aire a la mina que se distribuye bajo tierra mediante ventiladores o/y reguladores de aire. El control de la moderna tec-nologa de ventilacin es la ventilacin a peticin (VoD). Los inconvenientes de la VoD es que no hay retorno de informacin para el control y se utiliza un complejo, o pobre, modelo de relaciones entre ventiladores. ABB ofrece ahora un mtodo nuevo y exclusivo para el control coordinado en toda la mina de los

gases o temperatura as como sobre la condicin sanitaria de la persona que lo lleva puesto. Por medio de aplicaciones de aumento de la realidad incorporadas en telfonos mviles, tabletas o gafas especiales, el tcnico que est a pie de obra puede obtener informacin de segundo plano que haga su trabajo ms eficiente y seguro.

ventiladores para conseguir una solucin fiable y optimizada energticamente que suministra a la mina automticamente el aire necesario. La solucin se basa en tcnicas de optimizacin y depende del retorno de informacin de los sensores de aire. Los modelos multivariable des-criben la forma en que las variaciones de la velocidad de los ventiladores afectan tanto a los caudales de aire como a la presin sobre los ventiladores. Los parmetros de los modelos se obtienen empricamente a partir de datos ope-rativos, que los hacen adaptables para nuevas condiciones.

Se lleva puesto

Ventilacin de minas

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El IED RIO600 se basa en un concepto modular que est normalizado en cuanto a su mecnica, comunicacin intermodular y diseo de los propios mdulos. Esto hace que los mdulos, hasta cierto punto, sean autnomos e intercambiables. Se pueden crear muchas variaciones en la funcionalidad combinando varios mdulos. El cliente puede ampliarlo o reducirlo segn las necesidades de la aplicacin.Puesto que el factor de forma mecnico viene dado, no se precisa un diseo nuevo de su alojamiento cuando se intro - duzcan nuevas funciones, por lo que se simplifica el desarrollo. Todos los mdulos existentes, por ejemplo, los mdulos de alimentacin, comunicaciones y E/S, se pueden usar tal como se presentan. En

El dispositivo electrnico inteligente (IED) RIO600 de ABB ampla la entrada/salida (E/S) de los IED de Relion y los dispositivos de auto-matizacin de red COM600. El RIO600 incluye un mdulo de procesador/comunicaciones, un mximo de 10 mdulos binarios de entrada y salida (40 canales) y una fuente de alimentacin. Admite el servicio de comunicaciones GOOSE, que se basa en la norma IEC 61850. Por tanto, el RIO600 se aade a la capacidad de E/S de los perifricos de un IED host comunicndose con l sobre IEC 61850 GOOSE.

E/S para adaptarse

principio, si se precisara una funcionali-dad muy especfica, se puede disear un mdulo e incorporarlo con los mdulos normalizados para crear una nueva unidad, completamente funcional.

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En 2005, ABB present un sensor de intensidad de fibra ptica (FOCS) de altas prestaciones para la medicin de CC de hasta 600 kA, especialmente en el rea de la electroextraccin de metales. Actualmente, este sensor (basado en el efecto Faraday, donde el campo magntico producido por la corriente que circula afecta a la velocidad de la luz en una fibra ptica) se utiliza en todo el mundo, por ejemplo en los procesos de fundicin de aluminio, produccin de cobre y plantas de cloro. Actual-mente, ABB ha desarrollado an ms la tecnologa para su uso en las subestaciones de alta tensin.

Las topologas usuales en electrni-ca de potencia incorporan diodos conectados en antiparalelo (con-duccin en sentido contrario) para activar los dispositivos de conmuta-cin. Para simplificar la fabricacin y aumentar las densidades de potencia, se observa una tendencia hacia la integracin de los dos dispositivos en una sola pieza de silicio. Debido a dificultades tcnicas implcitas, el mtodo slo se ha empleado hasta ahora en componentes de menor potencia, tales como IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) y MOSFET (transistores metal-xi-do-semiconductor de efecto de campo) y para aplicaciones espe-ciales. ABB ha creado ahora un IGBT de alta potencia y diodo snubber totalmente integrado en un nico chip.

Sus ventajas sobre los transformadores de instrumentos convencionales que se utilizan actualmente para la medicin de intensidades incluyen una mayor fidelidad (por ejemplo, no existe saturacin magntica), mayor seguridad de funcionamiento y menor impacto ambiental. El producto inicial se integrar en interruptores automticos con cuba activa (LTB) de 420 kV o 550 kV. Esto permitir a los clientes reducir significativamente el espacio ocupado por la subestacin, especial-mente cuando se instala en combina-cin con interruptores automticos de desconexin (DCB).El sensor se instala en fbrica en el LTB de forma que no interfiera con el mon- taje del LTB a pie de obra. No se nece- sita aislamiento adicional. Un cubculo exterior cercano al LTB aloja la unidad trifsica opto-electrnica del sensor. Un bus de proceso IEC 61850-9-2LE ptico conecta el sensor al control y a los dispositivos de deteccin en la

El nuevo concepto es denominado BIGT (transistor bimodal de puerta aislada). La principal aplicacin a la que se destina es la de inversores de la corriente principal de conmutacin rpida. Los primeros prototipos con tensiones nominales superiores a 3.300 voltios han demostrado altas densidades de potencia y mejores prestaciones globales.El BIGT se ha diseado de acuerdo con los ltimos conceptos de diseo de IGBT incorporando totalmente un diodo antiparalelo integrado y optimizado en la misma estructura. Adems de la influencia de la potencia y el tamao del BIGT, el dispositivo proporciona una mejor suavidad en el apagado en ambos

baha. La redundancia total ofrece un alto nivel de disponibilidad: hay dos sensores independientes para un punto de medicin que comparten una carcasa de la cabeza del sensor y un cable de fibra comunes entre la electrnica y la carcasa. Un sistema prototipo ha estado funcionando satisfactoriamente en una subestacin durante unos tres aos. Las primeras instalaciones de la versin comercial del sensor se producirn durante 2013.

modos de funcionamiento, as como capacidad para altas temperaturas de funcionamiento, mejor comportamiento de condicin de fallo para condiciones de corriente de cortocircuito del IGBT y de sobretensin de diodos y mejor reparto de la corriente cuando dichos dispositivos trabajan en paralelo. Adems, utilizando el mismo volumen de silicio disponible en los modos de IGBT y diodos, el dispositivo proporcio-na una mejor utilizacin trmica y, en consecuencia, una mayor fiabilidad. La tecnologa de BIGT de un solo chip proporcionar una solucin ideal para la prxima generacin de aplicaciones de alta tensin que exigen sistemas compactos con mayores niveles de potencia.

La luz mide la intensidad

Integracin de ms potencia: BIGT

Lo ms destacado en innovacin

Nota a pie de pgina1 Los dispositivos bipolares de gran superficie

tales como el IGCT (tiristor conmutado de puerta integrada) tambin han incorporado integracin monoltica, pero en este caso el diodo y el IGCT utilizan regiones totalmente independientes de la oblea de silicio.

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13Energa empaquetada

H ace una dcada dej de pres-tar servicio la ltima central telefnica Strowger. Estas lea-les servidoras de la industria de

la telecomunicacin fueron instaladas por primera vez en el decenio de 1920 y muchas de ellas han prestado servicio durante ms de 50 aos. Tales expectati-vas de longevidad para un producto que se est instalando actualmente son inau-ditas. La tecnologa evoluciona a tal velo-cidad que incluso es prcticamente im-posible hacer previsiones a una dcada, incluso a cinco aos. Y esto tiene un efecto directo sobre el diseo de los SAI. Puesto que los SAI estn presentes en una asombrosa diversidad de ins-talaciones indus-triales, comercia-les, acadmicas y mdicas, todas las cuales estn suje-tas a rpidos cam-bios tecnolgicos, tienen que ser sufi-cientemente flexi-bles como para responder a demandas de energa que varan a lo largo del tiempo. No slo es probable que la carga soportada aumente con la ampliacin de los equipos, sino que tambin puede que las condiciones de sobrecarga se hagan ms exigentes al variar la calidad de la energa, por la razn que sea.

NICOLE NGELE Con la adquisicin de la compaa de innovadores sistemas de alimentacin ininterrumpida (SAI) Newave Energy, establecida en Suiza, ABB es ahora capaz de ofrecer una gama completa de productos SAI que se adaptan a todas las necesidades de flexibilidad, disponibilidad y energa. Newave trabaja en las gamas de SAI de media y alta potencia, que es el segmento ms atractivo del mercado ya que representa una parte importante y de rpido crecimiento del mercado global de SAI. Los productos de Newave constituyen el ncleo de las ofertas de SAI de ABB y se basan en una filosofa de diseo robusto que asegura las mejores prestaciones.

Energa empaquetada

Adems de esto hay que considerar la cre-ciente importancia de la infraestructura en la sociedad actual. Como se ha podido comprobar recientemente, acontecimien-tos tales como la cada del sistema infor-mtico de un banco durante unos das pueden tener una repercusin financiera que ascienda a cientos de millones de dlares. Por lo tanto, la proteccin con SAI debe estar disponible en todo momento (y eso crea sus propios problemas de mantenimiento).El coste es tambin un factor a considerar. Pocos organismos extendern un cheque en blanco para una solucin de reserva de energa indeterminada. Se exige eficiencia,

no slo por razones de coste, sino para asegurar que se adopta una solucin res-petuosa con el medio ambiente; siempre hay presin para que sea verde.Este deseo de ms eficiencia, flexibilidad y disponibilidad ha sido esencial para el desarrollo y la incorporacin de soluciones modulares de SAI. La capacidad de ampliacin de una arquitectura modular

Imagen del ttuloCon la adquisicin de Newave Energy, ABB ha completado su cartera de productos UPS y puede ahora ofrecer dispositivos capaces de satisfacer cualquier necesidad de flexibilidad, disponibilidad y potencia a un coste razonable.

Diseos de SAI inteligentes modulares

Las SAI estn presentes en una asombrosa diversidad de instalaciones industriales, comerciales, acadmicas y mdicas.

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puede proporcionar grandes reducciones del consumo de electricidad y de las emi-siones de CO2 y ayudar a los diseadores a establecer planes flexibles para las nece-sidades de energa y de espacio, tanto para las necesidades inmediatas como para las futuras 1.

Gama completa de productosNewave Energy, un fabricante lder de so-luciones de alimentacin ininterrumpida, fue adquirida por ABB en marzo de 2012, cerrando de esta forma un vaco de pro-ductos en la electrificacin fundamental de centros de datos y calidad de la energa industrial. Aunque ABB mantiene una fuer-te presencia en los mercados industriales y ya ofrece productos de SAI industrial, Newave tiene su actividad en las gamas de SAI de media y gran potencia. Se trata del segmento ms atractivo del mercado, ya que representa el 50 por ciento del mer-cado global de SAI y presenta una tasa de crecimiento anual de entre el 6 y el 10 por ciento. Esta compaa lder present en 2001 una tecnologa de SAI modular y sin transformadores. En la actualidad, estos conceptos forman las bases de las ten-dencias ms importantes de arquitecturas del mercado de SAI. Aunque Newave tiene una amplia cartera de productos que in-cluye tanto SAI autosuficientes tradiciona-les como SAI modulares, la mayora de sus ventas se encuentran ahora en los SAI tri-fsicos modulares. En la actualidad, cerca del 70 por ciento de sus ventas correspon-

esttica, lo que significa que cada uno de ellos es un SAI por s mismo 2. Esque-mas inteligentes de accin en paralelo permiten que los mdulos trabajen como un solo sistema, pero sin interdependen-cia 3. En el caso improbable de que un mdulo SAI fallara, todo el sistema conti-nuar funcionando con normalidad pero con un mdulo menos de capacidad. Como es habitual que los sistemas SAI estn sobredimensionados, esto ofrece una fiabilidad muy elevada.El concepto DPA de Newave proporciona a cada mdulo de SAI sus propios interrup-tor esttico, rectificador, inversor, control de lgica, panel de control y cargador de batera independientes. Incluso las bateras se pueden configurar en caso necesario separadamente para cada mdulo, lo que hace que el sistema paralelo sea total y verdaderamente redundante. Con todos los componentes crticos duplicados y dis-tribuidos entre las unidades individuales, se eliminan los posibles puntos de fallo nico. El tiempo de funcionamiento del sistema est an ms optimizado mediante la modularidad real de transferencia de segu-ridad de los mdulos.

DisponibilidadEl tiempo medio entre fallos (MTBF) y el tiempo medio de reparacin (MTTR) son parmetros usuales en la industria de SAI y ambos influyen en la disponibilidad del sistema. Los diseos de SAI modulares maximizan el MTBF del sistema. Una repa-

de a sistemas SAI modulares. El mercado de SAI es atractivo y enorme: de 6.000 a 7.000 millones de dlares anuales (se pre-v que el mercado global de sistemas SAI alcance 14.000 millones de dlares en 2017 [1]). Subrayando las perspectivas de este mercado est el hecho de que ms de la mitad de la demanda de electricidad se debe al mercado de la tecnologa de la informacin. Solamente en Estados Uni-dos, alrededor del 8 por ciento de la ener-ga elctrica consumida se puede atribuir al uso de Internet, por encima de las in-dustrias del acero y qumica [2]. La combi-nacin de la presencia en el mercado y la experiencia tecnolgica de ABB y Newave permitir a ABB ofrecer una gama comple-ta de soluciones SAI a clientes industria-les, comerciales y de centros de datos.

SAI modularLos sistemas basados en una topologa modular de SAI representan actualmente el segmento de ms rpido crecimiento del mercado de SAI trifsico. La facilidad de ampliacin, la mantenibilidad y la dis-ponibilidad son las principales ventajas ofrecidas por los SAI modulares. Pero no todos los SAI modulares son iguales: los tcnicos de Newave han diseado sus sistemas SAI trifsicos modulares, de do-ble conversin, empleando una arquitec-tura paralela descentralizada (DPA) que elimina los puntos de fallo nico. Cada mdulo SAI incluye su propio control inde-pendiente e interruptor de derivacin

1 La escalabilidad de los SAI ahorra energa, reduce las emisiones y simplifica el trabajo del proyectista.

2 Los diseos de SAI modulares tienen muchas ventajas.

15Energa empaquetada

dad instalada y el tamao de la carga crti-ca real y determinara el uso ineficiente del costoso espacio ocupado. Sin embargo, las configuraciones montadas sobre basti-dores pueden ser dimensionadas correc-tamente insertando o retirando mdulos de transferencia de seguridad, que per-miten aadir energa a media que aumen-tan los requisitos sin ninguna penalizacin por ocupacin de espacio en planta. Esta tecnologa de transferencia de seguridad, junto con importantes reducciones de los tiempos de reparacin, tambin puede conseguir la disponibilidad conocida como de los seis nueves (99,9999 por ciento), muy deseable para centros de datos que aspiran a conseguir un tiempo de inmovili-zacin nulo.ABB se encuentra actualmente en la afor-tunada posicin de disponer de una am-plia gama de productos de proteccin energtica que eviten a cualquier tipo de carga cadas de tensin, sobretensiones y cortes.

modulares disponibles en ABB ofrecen la mejor eficiencia energtica de su catego-ra. Los productos modulares Newave pueden trabajar en regulacin de tensin,

en modo de doble conversin donde toda la potencia es convertida de CA a CC y de nuevo a CA. Alternativa-mente, se pueden configurar en un modo econmico (modo de econo-ma > 99%) donde la carga se sumi-nistra muy eficien-

temente a travs del interruptor esttico y solo se recurre a hacer funcionar el inver-sor si la alimentacin de entrada se sale de tolerancias.

CosteAunque el coste de capital inicial de un sis-tema realmente modular suele ser ligera-mente superior al de un diseo SAI anti-guo, la cuestin cambia cuando se tiene en cuenta el coste total de propiedad (TCO). La mayor eficiencia energtica, as como otros ahorros, hacen que el coste adicional del sistema modular se recupere habitualmente en su primer ao de funcio-namiento. El espacio en planta ocupado siempre es escaso y tambin puede ser caro, por lo que el diseo compacto de los productos SAI de ABB es otro beneficio econmico en comparacin con los dise-os de SAI anteriores.Tratar de cubrir futuras necesidades de energa con sistemas SAI independientes tradicionales puede llevar a un exceso en las especificaciones, lo que creara una desviacin despilfarradora entre la capaci-

racin rpida y sencilla gracias al inter-cambio de mdulos, que a menudo podrn guardarse como repuestos en el lugar de instalacin o en un centro de ser-

vicio prximo, minimiza el MTTR del siste-ma. No slo mejora esto la disponibilidad, sino que tambin reduce el coste, ya que los tcnicos de servicio emplean menos tiempo en la instalacin y se minimiza el riesgo de prdida de datos o produccin. Se reducen las existencias de repuestos especializados y se elimina la necesidad de la presencia en el lugar de tcnicos de alta capacitacin. Gracias al diseo com-pacto y al poco peso de los mdulos, la insercin de mdulos adicionales o la sus-titucin de los existentes durante el trabajo es fcil y a menudo puede ser realizado por un solo tcnico.

EficienciaLa eficiencia elctrica es especialmente importante en las aplicaciones de SAI, ya que la prdida directa de energa no slo es cara y perjudicial para el medio am-biente sino que, puesto que muchos sis-temas SAI funcionan en ambientes con aire acondicionado, hay que emplear energa y dinero aadidos para eliminar el exceso de calor. Los productos SAI

Nicole Ngele

Newave SA, una compaa de ABB

Quartino, Suiza

[email protected]

Referencias[1] Global Industry Analysts, Inc. (1 de octubre de

2011). Uninterruptible power supply (UPS) systems - a global strategic business report. [En lnea]. Disponible en: http://www.strategyr.com/Uninterruptible_Power_Supply_UPS_ Systems_Market_Report.asp

[2] PRWEB. (11 de noviembre de 2011). Global Uninterruptible Power Supply (UPS) Systems Market to Reach US$14 Billion by 2017, According to a New Report by Global Industry Analysts, Inc. [en lnea]. Disponible en: http://www.prweb.com/releases/uninterruptible_ power/supply_UPS_systems/prweb8953934.htm

4 La principal aplicacin de este tipo de tecnologa de SAI est en los centros de datos.

Los conceptos de tecnologa modular y sin transformado-res de SAI constituyen la base de las tendencias ms impor-tantes de arquitecturas en el mercado de SAI.

RED

CARGA

rectificador

control lgico panel de control

inversor bypass esttico

rectificador



rectificador



3 Sistemas inteligentes de accin en paralelo que permiten que los mdulos trabajen como un solo sistema pero sin interdependencia.

16 revista ABB 1|13

NICOLE NGELE, SOPHIE BENSON-WARNER La sociedad moderna depende ahora de un suministro continuo de energa elctrica limpia. Pero la energa suministrada por la red elctrica no siempre es limpia, o continua, y hay que adoptar medidas para atenuar este problema. El primer paso para el diseo de la solucin para la proteccin de la energa elctrica es conocer los tipos de problemas de calidad de la energa en la alimentacin suministrada y la naturaleza de las cargas que se conectan.

Calidad de la energa elctrica: problemas y soluciones

Factores de potencia

Imagen del ttuloCuando se produce algn problema en el suministro de energa elctrica a instalaciones complejas o crticas, los sistemas de alimentacin ininterrumpida mantienen un suministro elctrico de buena calidad a los equipos esenciales.

17Factores de potencia

18 revista ABB 1|13

millones de dlares al ao en alimentos estropeados, prdida de productividad y otros conceptos, segn los datos de la Galvin Electricity Initiative [1]. Los cortes del suministro tienden a ser relativamen-te poco frecuentes, pero son costosos. Las bajadas de tensin son mucho ms corrientes y, acumulativamente, muy caras. Por supuesto, invertir dinero en las redes puede mejorar su comporta-miento, pero es imposible protegerse completamente contra todas las even-tualidades.Una red elctrica nunca es perfecta y puede sufrir subidas (swell) y bajadas (dropout) de tensin as como huecos

de tensin (sag). Algunas cargas industriales son relativamente in-munes a estas fluctuaciones de tensin (suminis-tros de energa en modo conmuta-do, accionamien-tos, motores, etc.) y puede que no precisen ninguna

proteccin elctrica adicional, sobre todo si no son crticas. Por supuesto, son vulnerables cuando la alimentacin falla por completo. Otras, tales como sistemas crticos o equipos de proceso

E n todos los aspectos de nues-tras vidas se ha incorporado una tecnologa sofisticada que aporta enormes ventajas en el

estilo de vida, las actividades comercia-les, la infraestructura y la salud. Sin em-bargo, la aceptacin de estas ventajas, aumenta la dependencia de la energa elctrica, y esa energa tiene que estar a menudo totalmente exenta de interrup-ciones o perturbaciones para que todo funcione como es debido.

Las consecuencias de las grandes per-turbaciones en la energa elctrica pue-den ser tremendas. En Estados Unidos

se han efectuado bastantes anlisis de los costes de los problemas de calidad de la energa. Por ejemplo, se estima que los cortes y las cadas de tensin les cuestan a los americanos unos 150.000

1 Instalacin de SAI PCS 100.

La cartera de productos del sistema convertidor de poten-cia PCS100 de ABB incluye equipos que ofrecen una eficiencia muy alta y un bajo coste de propiedad.

19Factores de potencia

Histricamente, las elevadas prdidas elctricas de los clsicos SAI de doble conversin (entre el 4 y el 8 por ciento) y las grandes exigencias de mantenimien-to asociadas con las bateras u otros medios de almacenamiento disuaden a las empresas industriales y comerciales de proteger totalmente toda la carga frente a las fluctuaciones de tensin. Debe llegarse siempre a un compromiso entre la frecuencia con que se presentan los incidentes y sus consecuencias financieras por un lado, y los costes de instalacin y explotacin, por el otro.Sin embargo, la cartera de productos del sistema convertidor de potencia PCS100 de ABB incluye productos que ofrecen una eficiencia muy alta y un bajo coste de propiedad 1.Estos productos ofrecen tiempos de amortizacin ms reducidos que ahora los hacen ms atractivos para instalar equipos de atenuacin.A menudo, ciertas cargas no requieren proteccin mientras que otras necesitan un acondicionamiento de tensin y las cargas muy crticas requieren proteccin de SAI. La separacin de las cargas de acuerdo con esa idea al disear un sistema elctrico puede reducir notable-mente los costes y dar lugar a una solu-cin optimizada.

Otros problemas de calidad de la energaLos huecos de tensin y los cortes tien-den, con razn, a ser el principal objetivo de una accin correctora, pero no son los nicos problemas costosos de cali-dad de la energa relacionados con la tensin que pueden encontrarse. En algunos suministros, en especial en las economas emergentes, otros proble-mas, tales como picos de tensin, des-equilibrios de tensin y variaciones de la frecuencia de red, pueden causar problemas de importancia a las cargas conectadas. Aqu se utilizaran los pro-ductos SAI de doble conversin y con-vertidor esttico de frecuencia (SFC) PCS100 de ABB para mejorar la calidad del suministro.Tambin pueden presentarse problemas en la corriente extrada por las cargas de los clientes. Aqu, los problemas de ar-mnicos y del factor de potencia son los principales motivos de preocupacin, y tambin pueden ser atenuados con pro-ductos de ABB, incluyendo el PCS100 STATCOM-I, que trabaja de forma similar a un compensador esttico de VAr.

continuo en los que una interrupcin se traduce en la necesidad de un tiempo prolongado para una nueva puesta en marcha, necesitan realmente proteccin. Ciertas cargas, tales como mediciones delicadas o equipos mdicos, pueden verse afectadas por esos episodios, in-cluso dentro de la tolerancia normal de la red del +/ 10 por ciento y necesitan una especial consideracin.Las actualizaciones de la red pueden mejorar la calidad de la energa: los cables areos que son sensibles a inter-ferencia de rboles, rayos y tormentas pueden mejorarse o tenderse bajo tierra; los sistemas de proteccin pueden ser mejorados; y las redes se pueden esta-blecer en configuracin de anillo.A menudo es posible reducir la inciden-cia de los cortes, pero los huecos de tensin son ms difciles de eliminar. En una red fuertemente conexa, cualquier fallo de la red se propagar, repercutien-do negativamente en las cargas sensi-bles. Incluso las mejores redes elctricas del mundo tienen un nivel de problemas residuales de calidad del suministro elctrico, ya que siempre hay un lmite econmico a lo que se puede lograr. Normalmente, la solucin ms econmi-ca despus de efectuar las mejoras fac-tibles en la red es, para los consumido-res de electricidad, emplear esquemas de acondicionamiento de la tensin o proteccin con sistemas de alimentacin ininterrumpida (SAI) para las cargas sen-sibles. El coste de estas soluciones suele ser soportado por el consumidor: Es posible que los problemas de calidad de la energa se produzcan en el suministro de la compaa, pero los consumidores, debido a la naturaleza de sus cargas, pueden estar exigiendo un suministro de calidad mucho mayor de lo que es facti-ble. Aunque est claro que la compaa suministradora tiene la obligacin de proporcionar tensin con un cierto nivel de calidad y pueda ser discutible cmo se debe aplicar el coste de las mejoras de redes especficas de los clientes. No slo est ah el coste inicial de capital en equipos de atenuacin y su instala-cin, sino tambin los costes corrientes. Encima de los costes de mantenimiento estn los costes de eficiencia, ya que ningn equipo tiene una eficiencia del 100 por cien. Adems, el equipo debe ser fiable y mantenible para garantizar las prestaciones y la disponibilidad, por lo que debe tenerse cuidado en su seleccin.

Nicole Ngele

Newave SA, una compaa de ABB

Quartino, Suiza

[email protected]

Sophie Benson-Warner

ABB Discrete Automation and Motion,

Napier, Nueva Zelanda

[email protected]

Referencia[1] Galvin Electricity Initiative. (1 de julio de 2010).

Galvin Electricity Initiative: Heat Wave-Related Blackouts Preventable with Smarter, More Reliable Electricity Grid. [En lnea]. Disponible en: http://www.galvinpower. org/%20media/releases/heat-wave-related-blackouts-preventable-wi-th-smarter-more-reliableelectricity-grid

Los problemas de armnicos de la corriente y el factor de poten-cia pueden ser atenuados con el PCS100 STAT-COM-I de ABB, que trabaja de forma similar a un compensador esttico de VAr.

20 revista ABB 1|13

SOPHIE BENSON-WARNER Los sistemas de alimentacin ininterrumpida (SAI) han asegurado a lo largo de muchos aos un suministro de energa elctrica limpia y continua para los equipos industriales y comerciales. Son pocos los productos con presencia en aplicaciones tan variadas: centros de datos, salas de ordenadores, todo tipo de procesos de produccin industrial (semiconductores, automocin, etc.) e incluso equipos mdicos sensibles. Histricamente, los sistemas SAI se disearon como dispositivos monolticos con flexibilidad, capacidad de ampliacin, mantenibilidad y disponibilidad limita-das. A menudo, estos diseos monolticos no cumplan las expectativas de los clientes, por lo que en los ltimos aos se ha desarrollado una filosofa nueva de diseo de los SAI basada en un enfoque modular. ABB presenta un largo historial en el suministro de energa elctrica y sus equipos de proteccin, incluyendo productos SAI modulares para la industria. La oferta de SAI modulares de ABB se ha reforzado an ms gracias a la adquisicin de la empresa suiza Newave Energy y su gama de SAI innovadores de potencias media y alta.

Los diseos de SAI inteligentes modulares ofrecen mayor flexibilidad y aumentan la disponibilidad

Electricidad asegurada

21

lar la familia PCS100 de acondicionadores activos de tensin (AVC) y las aplicaciones de SAI Industrial (SAI-I) [1, 2].

Acondicionador de tensin activo PCS100El PCS100 AVC protege plantas industria-les y cargas sensibles contra cadas de tensin, desequilibrios y problemas de

regulacin 1. Mediante una supervisin continua del suministro entrante y su com-paracin con formas de onda sinusoidales perfectas de referencia, se pueden crear vectores de tensin utilizando electrnica de potencia e inyectarlos en tiempo real para proporcionar un suministro acondi-

Newave Energy, un fabricante lder de soluciones de sistemas de alimentacin ininterrumpida, fue adquirida por ABB en marzo de 2012. Esta empresa lder pre-sent en 2001 una tecnologa de SAI modular y sin transformadores. En la actualidad, estos conceptos forman las bases de las tendencias ms importantes de arquitecturas del mercado de SAI. Aunque Newave tiene una amplia cartera de produc-tos que incluye tan-to los SAI autno-mos tradicionales como los SAI mo-dulares, la mayora de sus ventas se encuentran ahora en el segmento de los SAI trifsicos modulares. En la actuali-dad, cerca del 70 por ciento de sus ventas corresponde a sistemas SAI modulares.Estos productos complementan la gama de acondicionadores de tensin y SAI in-dustriales de ABB. Tambin utilizan una moderna y muy eficiente topologa modu-

L a mera presencia de los SAI en tantas reas de la industria y el comercio significa que puesto que el progreso tecnolgico im-

pulsa el cambio, los SAI tienen que ser lo bastante flexibles para adaptarse a los nuevos problemas creados. Critici-dad, coste y eficiencia energtica son factores importantes que deben tenerse en cuenta. Estos factores han impulsa-do en gran medida la aceptacin de las soluciones SAI modulares. Una arqui-tectura modular proporciona facilidad de ampliacin y los ltimos diseos de alta eficiencia facilitan reducciones con-siderables del consumo de electricidad y de las emisiones de CO2. Adems, ofrecen la flexibilidad que precisan los proyectistas para disear potencia y espacio para las necesidades tanto inmediatas como futuras.

21

Algunos de los mayores fabri-cantes de semiconductores del mundo confan en esta tecnologa para proteger sus cargas crticas.

Imagen del ttuloGran parte de nuestra sociedad actual depende de infraestructuras crticas, como este centro de datos. El diseo de SAI modulares proporciona una base slida y flexible para mantener una alimentacin elctrica de calidad y maximizar la disponibilidad.


22 revista ABB 1|13

industriales ms exigentes. Un interruptor esttico (para desconexin de la red elc-trica) con un alto valor nominal alimenta la carga en condiciones normales, con el inversor modular suministrando energa a la carga cuando la tensin de alimentacin est fuera de la tolerancia.Una de las dificultades para la proteccin de cargas industriales es la determinacin de los ajustes adecuados de discrimina-cin en los sistemas de proteccin. Debi-do a la topologa exclusiva del diseo SAI-I y la solidez del interruptor esttico, se dis-pone de una considerable capacidad de fallo con la que el diseador del sistema elctrico puede trabajar. Con una eficien-cia de aproximadamente el 99 por ciento, el SAI-I presenta muy pocas prdidas, lo que significa que el coste de propiedad y la necesidad de refrigeracin son reduci-dos, lo que convierte a este producto

en una solucin a la vez econmica y respetuosa con el medio ambiente.El SAI-I puede uti-lizar bateras tra-dicionales de plo-mo-cido como medio de almace-namiento, aunque muchos de los clientes de ABB eli-gen superconden-

sadores de altas prestaciones que ofrecen hasta 500.000 ciclos de trabajo y requie-ren nicamente un mantenimiento preven-

El PCS100 AVC asegura una correccin rpida y completa de las cadas de tensin trifsica de hasta un 70 por ciento de la tensin nominal y de un 55 por ciento de la tensin nominal en las de tensin monof-sica. En el caso de cadas de tensin ms profundas, realiza una correccin parcial, lo que a menudo evitar la desconexin de la carga. Adems, todos los modelos pueden corregir de forma continua varia-ciones de tensin del 10 por ciento de la tensin de la red. Esto resuelve desequili-brios, que son un problema particular de los motores de arranque directo en lnea y los accionamientos con motores de veloci-dad variable.

PCS SAI-IEl PCS100 SAI-I es un diseo modular de alta eficiencia que utiliza una topologa de lnea interactiva 3. El producto PCS100

SAI-I est diseado para trabajar con motores y accionamientos. El diseo, muy robusto, se adapta incluso a las cargas

cionado. Al ofrecer acondicionamiento de la tensin en lnea, el PCS100 AVC de ABB se ha utilizado mucho en algunas de las aplicaciones industriales ms exigentes, incluyendo las industrias de automocin y semiconductores 2.El PCS100 AVC no incluye superconden-sadores ni bateras para el almacenamien-to de energa, sino que toma la energa del suministro restante a un factor de potencia unitario, con un impacto reducido. Puesto que las cadas de tensin suelen constituir ms del 90 por ciento de los problemas que afectan al funcionamiento de las plan-tas, el AVC ofrece una solucin fiable, efi-ciente y compacta para la proteccin de las plantas industriales.Determinadas cargas industriales crticas, especialmente en el control de procesos, justifican una proteccin frente a los cortes de suministro que el AVC no puede pro-porcionar, y es aqu donde se aplica la solucin complementaria del PCS100 SAI-I. Se pueden encontrar ambos pro-ductos en muchas industrias como apoyo para distintos tipos de carga.El PCS100 AVC incluye un bypass redun-dante que asegura la continuidad del suministro en el caso improbable de que fallara la electrnica de potencia del AVC. Esto asegura unos niveles muy altos de disponibilidad y fiabilidad. Algunos de los mayores fabricantes de semiconductores del mundo, con exigencias especialmente altas de disponibilidad para la planta, con-fan en esta tecnologa para proteger sus cargas crticas.

1 El acondicionador de tensin activo PCS100. 2 Los productos PCS100 y SAI-I prestan apoyo a los ms diversos tipos de cargas y en distintos entornos.

El acondicionador de tensin activo PCS100 protege plantas industriales y cargas sensibles frente a cadas de tensin, desequilibrios y problemas de regulacin.

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tivo mnimo. Esto hace que la vida til del medio de almacenamiento no se vea acor-tada por la utilizacin real del sistema, como suele pasar con las bateras. En muchas aplicaciones industriales, el alma-cenamiento slo se precisa para tratar las cadas profundas de tensin o los inciden-tes de desconexin de la corriente, por lo que muchas aplicaciones slo necesitan disponer de unos pocos segundos de almacenamiento.Mientras que los productos SAI comercia-les de Newave se basan en un diseo modular muy redundante y descentraliza-do, ABB ha seleccionado una topologa de diseo modular centralizada para su gama de productos PCS100 SAI-I debido a los requisitos de resolucin de averas en muchas aplicaciones industriales. Se ha diseado el interruptor esttico para hacer frente al alto nivel de sobrecargas (arran-que de motores, equipos de soldadura, etc.), armnicos (accionamientos de mo-tores, rectificadores electrnicos, etc.) y fallos que aparecen habitualmente en en-tornos industriales. Si llega a fallar algn mdulo del inversor, el sistema se mantie-ne en servicio con menor capacidad. Aun-que el interruptor esttico podra conside-rarse un punto de fallo nico, est respaldado por un bypass electromecni-co a prueba de fallos. Esto significa que se consiguen altos niveles de fiabilidad.

Factor de potenciaMuchos de los problemas asociados a la aplicacin de los SAI proceden de las car-


3 El PCS100 SAI-I de ABB. 4 Armario del PCS100 SAI-I inversor.

aplicacin para seleccionar el modelo ms adecuado. Aunque los requisitos de po-tencia brutos, medidos en kilovatios (o kVA), de dos aplicaciones puedan ser simi lares, la naturaleza de las cargas y los problemas de calidad de la energa exis-tentes en el suministro pueden ser muy distintos. La amplia gama de soluciones de proteccin del suministro elctrico y la experiencia especializada que tiene ABB permite encontrar la solucin de protec-cin correcta para asegurar que sta sea fiable y rentable para las cargas crticas.

gas a las que alimentan. Existen proble-mas de cargas incluso en aplicaciones de centros de datos y de salas de ordenado-res: Muchos de los modernos suministros de energa en modo conmutado utilizados en cargas de servidores de ordenador pro-vocarn un factor de potencia de subida y condiciones de carga ligera cuando tra-bajan a su rgimen normal. Un factor de potencia de subida es un problema impor-tante para los diseos de SAI preexistentes y da lugar a una sobrecarga del inversor y a la necesidad de una reduccin importan-te de la capacidad. La tecnologa SAI co-mercial de ABB y los productos PCS100 SAI-I industriales se han diseado para una gama mucho ms amplia de factores de potencia de la carga y de esa forma eliminan el coste oculto asociado con la reduccin de la capacidad y la necesidad de sobredimensionar el SAI seleccionado.El factor de potencia de subida es tambin un problema importante para los sistemas de generadores disel de reserva que ali-mentan muchas instalaciones. El producto hermano del PCS100 SAI-I, el PCS100 STATCOM-I, es una solucin econmica para este problema, ya que proporciona una correccin rpida de los VAr de subi-da, las corrientes desequilibradas y los armnicos de bajo orden, todos ellos pro-blemas que se presentan en los sistemas de alternadores instalados en estos siste-mas de generadores.Cuando se selecciona un SAI de ABB, deben considerarse con sumo cuidado los requisitos tcnicos especiales de cada

Sophie Benson-Warner

ABB Discrete Automation and Motion

Napier, Nueva Zelanda

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Referencias[1] R. Hoffmann, La electricidad en forma:

Proteccin fiable de la tensin en cargas sensibles, Revista ABB 1/2012, pgs. 3033.

[2] S. Benson-Warner, Eliminacin del tiempo de inmovilizacin: Mantener el suministro durante las inestabilidades de la red elctrica, Revista ABB 1/2012, pgs. 2729.

24 revista ABB 1|13

HANS STRENG, JOOST VAN ABEELEN Al igual que han aparecido aplicacio-nes que han aadido una dimensin completamente nueva al uso de los telfonos mviles, tambin la conectividad basada en la nube ha cambiado la cara de la carga de vehculos elctricos (VE). No basta con que un dispositivo de carga cargue simplemente un vehculo: actualmente, las empresas que efectan la carga necesitan soluciones de conectividad seguras y protegidas que permitan explotar sus redes de carga de forma mucho ms fiable y eficiente, mientras se mantiene la mxima flexibilidad en una industria en constante evolucin. Los cargadores de ABB se suminis-tran completos con un paquete de servicios basados en la conectividad, incluyendo mantenimiento y diagnstico realizados a distancia, as como interfaces con los proveedores de servicios para permitir aplicaciones de gestin de los suscriptores. La proteccin de datos cumple la norma de seguridad de datos ms exigente (ISO 27001).

Las soluciones de conectividad de ABB estn cambiando la industria de la carga de vehculos elctricos

Carga controlada desde la nube

25Carga controlada desde la nube

El mercado de la carga de veh-culos elctricos est evolucionan-do rpidamente, al igual que las necesidades de los clientes.

tes adquieran e instalen un software cos-toso porque se dispone de l a distancia, lo que genera un enorme ahorro de cos-tes, especialmente en ofertas que preci-san actualizaciones frecuentes para con-servar su competitividad. La flexibilidad aadida permite a los clientes de ABB ha-cer ampliaciones con rapidez y facilidad de acuerdo con la demanda. Esto puede resultar especialmente beneficioso cuando hay picos temporales de demanda, como en vacaciones o en verano.La conectividad permite un mantenimiento eficiente y efectivo y un apoyo a cada car-gador sobre el terreno. Al mismo tiempo, la conectividad permite a ABB supervisar tanto el desarrollo del mercado como las necesidades del cliente. El mercado de la carga de vehculos elctricos est evolu-cionando rpidamente, al igual que las ne-cesidades de los clientes 2.

Prestacin de servicios de alto valor aadido a travs de la nubeDado que se prestan a travs de la nube, los servicios conectados a ABB son com-patibles con cualquier red de carga o pla-

miles de ordenadores de clientes, y ofrece apoyo intrnseco para la compatibilidad multiplataforma.

Ofertas de servicios conectados de ABBLa conectividad de los cargadores de vehculos elctricos (VE) es esencial para el futuro del mercado de carga 1, con un tratamiento de la informacin en la nube que elimine muchas de las complejas limi-taciones de los entornos informticos cl-sicos, incluyendo espacio, tiempo, poten-cia y coste. El empleo de servicios conectados a travs de la nube permite a los clientes de ABB cambiar la forma en que utilizan la tecnologa para prestar ser-vicio a sus propios clientes, asociados y proveedores. Las ventajas son numero-sas, pero las ms importantes son la flexi-bilidad y la reduccin de costes.Gracias al tratamiento de la informacin en la nube, los clientes pueden acceder en cualquier momento y lugar a los datos que necesitan, incluso cuando estn trabajan-do lejos o fuera del horario de oficina. Con la nube no hay necesidad de que los clien-

L as ventajas del tratamiento de la informacin en la nube son am-pliamente reconocidas por dife-rentes sectores. En los ltimos

aos, el software como servicio (SaaS, tambin llamado informtica en la nube) se ha incorporado a la estrategia de las prin-cipales empresas. Muchas empresas asig-nan hasta el 70 y el 80 por ciento de sus presupuestos de TI a actualizaciones pe-ridicas y mantenimiento del software de la infraestructura existente. El SaaS permi-te a las empresas reducir los costes de apoyo de TI subcontratando el manteni-miento del hardware y el software al pro-veedor de SaaS. Los sistemas de trata-miento de la informacin en la nube tambin permiten actualizar y mantener las aplicaciones de Internet sin necesidad de distribuir e instalar el software en quiz

Imagen del ttulo Carga de un vehculo elctrico en una estacin de servicio en Estonia

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Acceso a servicios de vanguardia y normas abiertasLa estrategia para prestar servicios conec-tados a travs de la nube permite a ABB trasladar a los clientes enormes ahorros de costes por medio del despliegue simul-tneo de servicios de software y mejoras. El cliente ya no tiene que preocuparse de actualizar cada cargador, sino que puede recibir instantneamente mejoras al tiem-po que se beneficia de cualquier desarrollo automatizado gratuito de la nube. Por ejemplo, un paquete de servicio de ABB recientemente publicado proporcionaba actualizaciones de software que contenan funcionalidades tanto ya existentes como nuevas (actualizaciones de seguridad y apoyo de idiomas, respectivamente).Al incorporar normas abiertas y protocolos seguros, ABB proporciona los servicios conectados que, a su vez, admiten los modelos comerciales de sus clientes y que generan mayor rentabilidad de la inversin en su infraestructura de carga de vehcu-los elctricos, actual y futura. Dado que ABB ofrece soluciones B2B (empre-sa-a-empresa), corresponde a sus clientes decidir qu solucin B2C (empresa-a-con-sumidor) satisface sus necesidades. Los servicios conectados de ABB permiten a los clientes cambiar fcilmente a otras ofertas B2C: en vez de cambiar la cone-xin para todos y cada uno de los carga-dores de su red, slo necesitaran hacerlo en una ubicacin.Las plataformas basadas en la nube se usan desde hace aos: los coches cada vez ms se construyen como mquinas conectadas (por ejemplo, cada Nissan

dor es mucho ms sencilla, tanto para el hardware como para el software.En segundo lugar, la configuracin basada en la red permite funcionalidades futuras, como la integracin en configuraciones de redes inteligentes mayores, sin tener que cambiar nada en los cargadores. Por lti-mo, admitiendo interfaces abiertas e incor-porndolas como interfaces de la nube en lugar de interfaces de cargadores perso-nalizados, los clientes pueden, en princi-pio, seguir trabajando con otros proveedo-res de cargadores que hayan decidido fabricar cargadores autnomos (no aten-didos). De esa forma se ofrecen a los clientes todas las ventajas de una platafor-ma basada en la nube 4.

Costes de inversin considerable-mente menoresLos desarrollos de software son inversio-nes que requieren mucho capital e, histri-camente, numerosos proyectos de desa-rrollo de software no han llegado a alcanzar sus objetivos. Con el enfoque basado en la nube, los clientes no tienen que realizar inversiones costosas en personalizacin del hardware, ni tampoco tienen que inver-tir en el desarrollo de software relacionado con la personalizacin y la integracin de TI. Con las soluciones de conectividad de ABB, los clientes simplemente deben acti-var las licencias para usar el software. El desarrollo y el mantenimiento del software est cubierto por una cuota mensual.

La conectividad mediante la nube permite un mante-nimiento eficiente y efectivo y un apo-yo a cada cargador sobre el terreno.

1 El sector de la carga de vehculos elctricos se benfeicia de los servicios de conectividad en la nube, como los prestados por ABB.

2 La herramienta de gestin en lnea Galaxy de ABB da acceso a datos y estadsticas en tiempo real de cargadores Terra.

revista ABB 1|13

taforma de pago y facturacin disponible en la actualidad. Esto permite que los clientes puedan conectarse sencillamente a un punto central (el centro de operacio-nes de red de ABB) para obtener acceso individual a cada cargador de su territorio como componente de su red. Mediante interfaces basadas en normas abiertas, todos los cargadores de VE de ABB per-miten la supervisin a distancia, el mante-nimiento proactivo y mejoras funcionales para ofrecer a sus clientes las herramien-tas necesarias para recopilar estadsticas de uso e informes particulares para cada cliente 3. Esta configuracin beneficia tanto a ABB como a sus clientes.En primer lugar, la mayor parte de la con-figuracin particular de cada cliente se intro duce en la nube y se ejecuta por medio de software. Esto significa que los cargadores son esencialmente iguales, lo que ofrece una enorme economa de escala en toda la cadena de suministro y en la prestacin del servicio. Y la gestin de las actualizaciones y mejoras del carga-

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resante. Las compaas elctricas podran utilizar potencialmente las bateras de los vehculos elctricos estacionados mien-tras estn conectados a la red para alma-cenar electricidad cuando abunda. Cuan-do hay poca disponibilidad de electricidad, los vehculos elctricos podran proporcio-nar alimentacin de reserva sin preaviso (es decir, V2G) para responder a los picos de demanda, aliviando la presin de la demanda sobre las compaas elctricas y proporcionando capacidad de genera-cin de reserva y reduciendo la variabilidad que presentan las fuentes renovables. La conectividad permite la integracin con SCADA (control de supervisin y adquisi-cin de datos) y otros sistemas de gestin de la distribucin, poniendo ms funciones

LEAF tiene una tarjeta SIM, que lo convier-te en un telfono con ruedas), y hay conta-dores inteligentes en muchos hogares y oficinas. Por ello es adecuado que una plataforma de carga conectada tambin se convierta en algo normal. An ms, puesto que el mundo entra en la era del vehculo-a-la-red (V2G) donde la batera amortiguadora del vehculo puede utili-zarse para devolver energa a travs del cargador (una prctica ya obligatoria en Japn), es esencial una plataforma de carga conectada.

El siguiente paso en la carga de vehculos elctricosCuando se trata de crear una red ms in-teligente, el concepto de utilizar los veh-culos elctricos para almacenar el exce-dente de energa como una fuente de energa de reserva es especialmente inte-

Incorporando normas abiertas y protocolos segu-ros, ABB presta servicios conecta-dos que a su vez admiten los mode-los comerciales de sus clientes.

4 El acceso remoto a los datos de carga es una ventaja clave de la oferta de ABB en la nube.

Carga controlada desde la nube

de anlisis y control en las manos de los operadores de redes. Algunas de estas tecnologas pueden utilizarse, por ejemplo, para asegurar que la carga de los vehcu-los elctricos slo se produce cuando se dispone de energa, mejor que hacerlo de una forma aleatoria, aliviando el impacto sobre la red de una carga aadida.ABB tiene todos los elementos necesarios para una funcionalidad de red inteligente. La empresa ofrece soluciones (tanto de productos de hardware como de software, o combinaciones de ambos) que permiten a sus clientes hacer un negocio viable de la venta y la realizacin de servicios de carga elctrica o de servicios de gestin de cargas.

Para obtener ms informacin acerca de la oferta de carga de vehculos elctricos de ABB, visite http://www.abb.com/ evcharging

Hans Streng

Joost van Abeelen

ABB Product Group EV Charging Infrastructure

Eindhoven, Pases Bajos

[email protected]

[email protected]

3 Oferta de ABB para conectividad en la nube

Transporte y seguridad de los datosLos datos del punto de carga, sus parmetros de configuracin y las actualizaciones de software se transportan mediante TLS y certificados X509, una norma de seguridad ampliamente empleada para proteger la informacin clasificada industrial y oficial.

Acceso a la nubeLos operadores de las estaciones de carga pueden acceder a sus datos en la nube mediante una interfaz fiable que habilita la conectividad desde un servicio auxiliar o sistema de administracin de usuario directamente a la red de carga.

Servicios en la nube de ABBSolamente accesibles para el cliente, los datos se almacenan mediante tecnologa de nube de terceros independientes que utiliza normas estrictas de seguridad y sistemas profesionales de copia de seguridad. El software se actualiza por medio de la nube y al margen de sus datos. ABB no puede acceder a sus datos en bruto.

Centro de operaciones de red de ABBEl Centro de operaciones de red de ABB (NOC) proporciona asistencia en lnea y servicio sobre el terreno 24/7. El NOC mantiene actualizado el software del cliente, lo que mejora el rendimiento general de la operacin de carga de vehculos elctricos.

Centro de operaciones

Sistema

Servicios en la nube de ABBOperador de estacin de carga para

vehculos elctricos

AP

I

Gal

axy

Sistema

28 revista ABB 1|13

29Carga de trabajo inteligente

ALESSANDRO DE DANIELI, PIETRO ESPOSTO, PAOLO GRITTI, ENRICO RAGAINI

Los seres humanos sienten que han cargado las pilas tras una siesta, pero un corte de energa elctrica no proporciona la misma sensacin de que todo va bien. En el mundo ideal de un ingeniero, todas las cargas, suministros y entornos se crearan de la misma manera, previsibles y fiables. Pero dado que el mundo real es diferente del ideal, se ha presentado un nuevo interruptor automtico inteligente de ABB para hacer frente a lo que la vida nos echa encima. Los primeros requisitos de un interruptor se refieren a las prestaciones elctricas (valores nominales de capacidad de corte, tensin e intensidad). Su uso se ha extendido en las instalaciones elctricas, donde se utilizan para la proteccin y la conmutacin. Sin embargo, tambin tienen que satisfacer requisitos de funcionamiento en ambientes difciles y prestaciones cada vez ms exigentes.

Un interruptor automtico nuevo que disminuye las interrupciones gestionan-do las cargas

Carga de trabajo inteligente

Imagen del ttuloEl interruptor automtico Emax 2 tambin admite gestin a distancia mediante dispositivos inteligentes.

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Altas prestaciones, poco espacio, entorno difcilLos interruptores automticos tienen que trabajar a menudo en ambientes difciles: temperaturas extremadamente bajas o altas, humedad y vibraciones. El entorno elctrico tambin es duro. A veces la cali-dad de la energa elctrica es extremada-mente baja, con un gran contenido de armni cos y cortes frecuentes. Se llevan a cabo pruebas exhaustivas de compatibili-dad electromagntica para asegurarse de que un interruptor no es sensible a estas influencias.ABB es uno de los lderes tecnolgicos y del mercado en interruptores automticos de baja tensin. Un nuevo paso hacia la innovacin en sistemas elctricos de baja tensin es el nuevo Emax 2 Circuit

Breaker, presenta-do en marzo de 2013. El Emax 2 es una evolucin del bien probado interruptor de aire Emax, que ha sido uno de los mejores productos de ABB desde 1995, con ms de 1 milln de

unidades entregadas. Emax 2 ofrece las mximas prestaciones con una notable reduccin del tamao en comparacin con sus antecesores 1.Adems de disminuir las dimensiones de los cuadros de distribucin, este com-pacto diseo y la reduccin de tamao tambin supone una menor utilizacin de cobre, aluminio y acero, con la consiguien-te mayor optimizacin de recursos. El diseo, la ingeniera del producto y la pro-duccin del Emax 2 ha tenido en cuenta los difciles entornos fsico y elctrico en que debe trabajar. Se han aplicado una ingeniera del mximo nivel, experiencia de productos anteriores y nuevas necesida-

N o todas las demandas de con-sumo son iguales y, no obstan-te, los sistemas de suministro actuales manejan a menudo las

cargas conectadas de forma totalmente igualitaria, aunque contemplando su criti-cidad. Y hay que mantener las dimensio-

nes de los interruptores tan pequeas como se pueda ante la necesidad de unos cuadros de distribucin ms compactos. En algunas aplicaciones, la ocupacin de espacio es crtica, por ejemplo en los cen-tros de datos y a bordo de los buques, donde cada metro cuadrado ocupado por aparamenta es a costa de una carga til. El Emax 2 de ABB est diseado, proyec-tado y fabricado teniendo en cuenta todas estas consideraciones y lleva estos dispo-sitivos al mundo de los interruptores inteli-gentes.

El interruptor puede trabajar como sensor, actuador y componente activo del sistema distribuido de automatizacin.

1 Disminucin del tamao ocupado con Emax 2

Anchura del hueco necesario para instalar el interruptor (mm)

Interruptor Intensidad nominal Emax 2 Emax Disminucin

E1.2 1600 A 350 490 29 %

E2.2 2500 A 490 630 22 %

E4.2 4000 A 600 880 32 %

E6.2 6300 A 1200 1260 5 %

Disminucin de la anchura del hueco necesario para la instalacin del Emax 2 en comparacin con el Emax. Tambin disminuye la profundidad (de 380 a 355 mm para los modelos de 2.000 A o ms).

31Carga de trabajo inteligente

permite la mxima flexibilidad y definicin en el control del consumo de energa elc-trica.La inclusin de estas nuevas funciones en el interruptor proporciona las ventajas aa-didas siguientes: dado que el interruptor suele estar instalado en los sistemas elc-tricos con fines de proteccin y conmuta-cin, se pueden aadir nuevas funciones sin necesidad de dispositivos adicionales.

El interruptor tiene incorporados sensores de intensidad y de tensin, por lo que se pueden aadir nuevas funciones a las ya disponibles: los datos de las mediciones de tensin e intensidad ya estn disponi-bles con fines de proteccin, de modo que la unidad puede utilizarlos tambin para medicin de la energa, estadsticas, diag-nsticos, etc. Por lo tanto, puede satisfa-cerse la necesidad de disponer de cua-dros de distribucin compactos junto con la nueva necesidad de inteligencia 2.

des de los clientes para ofrecer las mxi-mas prestaciones y fiabilidad.

Los sistemas elctricos se vuelven inteligentesActualmente se est produciendo una evolucin a gran escala de los sistemas elctricos: las ciudades estn evolucio-nando para llegar a ser ciudades inteligen-tes, donde las redes de distribucin de electricidad se entrelazarn con las redes de comunicaciones. Aparatos digitales inteligen tes supervisarn la circulacin de la electricidad para suministrar energa donde y cuando se precise y con la mxima eficiencia: Entre ellos estn, por supuesto, los interruptores automticos.La innovacin en tecnologa electrnica permite incorporar ms inteligencia a las unidades de proteccin digital. El interrup-tor puede trabajar como sensor, actuador y componente activo del sistema distribui-do de automatizacin que gestiona la dis-tribucin de la electricidad. De esa forma, el interruptor inteligente puede procesar informacin, guardarla en memoria, trans-mitir datos y tomar decisiones de forma automtica. La integracin de la automati-zacin en el interruptor supone una mejora tecnolgica especialmente importante respecto a generaciones anteriores de productos, ya que convierte el interruptor en un verdadero dispositivo de gestin de la energa elctrica.Dado que los interruptores estn muy den-tro de la instalacin elctrica, para protec-cin de alimentadores y cargas, convertir-los en inteligentes representa acercar la inteligencia lo ms posible a las cargas. Esto es tremendamente efectivo porque

2 Familia de interruptores Emax 2 La integracin de la automatizacin en el interruptor lo convierte en un verdadero aparato de gestin de la energa.

La innovacin en tecnologa electrnica permite incorporar ms inteligencia a las unidades de proteccin digital.

32 revista ABB 1|13

A mayor escala, el sistema elctrico precisar capacidad de generacin de reserva para soportarlos.

Los picos de energa son el resultado de una falta de coordinacin entre las distin-tas cargas. La presencia de un dispositivo de gestin de la energa que impida que demasiadas cargas consuman demasia-do al mismo tiempo puede resultar muy eficaz para limitar o limar los picos de energa. El Emax 2 es ese tipo de disposi-tivo de gestin. El principio en que se basa es muy sencillo: cuando el consumo de energa se hace excesivo, se retrasa el funcionamiento de algunas cargas de baja prioridad durante algunos segun-dos o minutos, hasta el momento en que

su consumo de energa de forma indepen-diente. Si se activan varias cargas al mis-mo tiempo, pueden aparecer picos agu-dos. Estos picos producen varios efectos no deseados: Aumentan la demanda mxima de

potencia activa y de acuerdo con el tipo de contrato con la compaa elctrica, podran aplicarse tarifas adicionales.

Pueden provocar alarmas por sobre-carga e incluso el disparo de dispositi-vos de proteccin. Para evitar esto, los proyectistas de la instalacin puede que tengan que considerar su sobredi-mensionado, lo que representa la utilizacin de ms componentes caros.

El interruptor como gestor de la energaUna instalacin elctrica suele suministrar energa a un gran nmero de cargas inde-pendientes. Algunas de stas consumen energa a un ritmo constante, pero la mayora de ellas varan su consumo a lo largo del tiempo, por ejemplo las luces en un edificio que se pueden encender y apagar de forma aleatoria. Los sistemas de HVAC se encienden y apagan segn la temperatura, al igual que los refrigera-dores.Cada carga elctrica contribuye al consu-mo total de energa de una instalacin. Sin embargo, no suele existir coordinacin entre ellas: cada carga activa o desactiva

4 Aplicacin de control de la demanda

1) La instalacin est alimentada por la red y por generacin local (fotovoltaica). El controlador Ekip Power mide la energa neta absorbida de la red (diferencia entre el consumo de la carga y la produccin local).

2) Si disminuye la energa fotovoltaica producida, Power Manager detecta un aumento del consumo de energa de la red. Si se estima un exceso de consumo de energa, se desconectan una o varias cargas.

3) Las cargas prioritarias se mantienen conec-tadas en todo momento.

4) Cuando se recupera la generacin fotovoltaica, Power Manager detecta una disminucin del consumo neto de energa de la red, lo que activa en su caso una reconexin de cargas.

5) Por lo tanto, la carga total responde a la disponibilidad de energa renovable.

5 Controlador de energa Ekip

El controlador de energa Ekip controla la energa mxima consumida por la instalacin, empleando el mismo mtodo que se utiliza para medidas de facturacin, y de este modo consigue ahorros en el componente conectado al suministro de mxima potencia ($/kW) en las facturas de la electricidad. La energa consumida se calcula con el contador de energa como un valor medio a lo largo de perodos predeterminados como, por ejemplo, 5 minutos, o incluso 2 horas.

Puesto que la energa consumida se mide como valor medio en un periodo de tiempo, un consumo mayor en parte del periodo se puede compensar con uno menor en otra parte, conservando el valor medio de la energa total dentro de los lmites. Por ejemplo, un consumo pequeo en la primera parte de un perodo permite una mayor tolerancia con vistas a un mayor consumo en la segunda mitad.

El controlador de energa Ekip utiliza este principio junto con un algoritmo predictivo que estima, en cada momento, la energa consumida al final del perodo para decidir si desconecta o conecta las cargas y los generadores. Esto permite admitir demandas breves transitorias de mucha energa, como, por ejemplo, en el arranque de motores, sin que se produzca desconexin de cargas tan pronto como la energa supere el umbral establecido.

Por lo tanto, las operaciones de conexin y desconexin dependen del consumo desde el principio del perodo hasta el momento actual. Por ejemplo, si durante los primeros minutos del perodo de referencia el consumo es muy alto, el controlador de energa Ekip desconectar un n- mero mayor de cargas en los minutos siguientes; si, por el contrario, el consumo inicial es pequeo, dejar funcionando un nmero mayor de cargas.

El controlador de energa se basa en la medicin de la potencia, que se integra para obtener el valor total del consumo de energa. El tiempo transcurrido desde el comienzo del intervalo de tiempo se conoce gracias a su reloj interno, con lo que se puede calcular la energa media.

Basndose en estas cuatro cantidades (la potencia real instantnea, la potencia media en el periodo de tiempo actual, la energa total y el tiempo transcurrido), el controlador emplea un algoritmo exclusivo para estimar el consumo total al final del periodo de tiempo. De acuerdo con esta estimacin se adoptan distintas medidas. Si el valor estimado es: mayor que la potencia media fijada como

objetivo, el controlador Ekip toma la decisin de desconectar de la alimentacin elctrica una de las cargas controladas, o de conectar un generador;

igual o ligeramente inferior a la potencia media fijada, el controlador Ekip toma la decisin de dejar invariables las condiciones de las cargas controladas y los generadores;

considerablemente menor que la potencia media fijada, el controlador Ekip toma la decisin de volver a conectar a la alimentacin elctrica alguna de las cargas controladas, o de desconectar algn generador si se hubiera conectado previamente uno o ms de ellos.

El algoritmo predictivo se ejecuta varias veces en distintos momentos a lo largo del periodo de tiempo, de forma que la prediccin se actualiza y se pueden conectar o desconectar las cargas en consecuencia. El objetivo es efectuar un seguimiento del consumo real de energa e impedir que supere el lmite. Mientras tanto, cuando el consumo de energa disminuya, pueden volverse a conectar las cargas desconectadas previamente, evitando tiempos de desconexin innecesarios.

Esta operacin se lleva a cabo de forma cclica en cada momento calculando una nueva estimacin: por tanto, si la estimacin de la energa consumida sigue siendo demasiado alta a pesar de que se haya desconectado una carga, el controlador Ekip efectuar la desconexin de otra carga y as sucesivamente, hasta que se respete el lmite de energa. De esta forma, el nmero de cargas conectadas o desconectadas vara dinmicamente, y siempre con la garanta de que slo se desconecta el nmero mnimo preciso para respetar el lmite de energa.

3 Power Manager

1) Power Manager acta midiendo la energa absorbida por la instalacin elctrica desde el inicio del periodo de medicin [ventana/intervalo de medicin]. La potencia total es la variacin de la energa con el tiempo. En funcin de la energa y la potencia, se calcula el consumo al final del intervalo de tiempo.

2) Cuando se conectan cargas no controlables, la potencia aumenta y Power Manager calcula si el consumo al final del intervalo supera el valor lmite.

3) Power Manager desconecta una carga controlable (HVAC) durante algunos minutos.

4) Cuando disminuye la potencia total y la estimacin est por debajo del lmite con cierto margen, Power Manager vuelve a conectar la carga controlada.

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las condiciones permitan volver a conec-tarlas.En muchos sistemas de baja tensin, a menudo hay varias cargas que no requie-ren un suministro continuo de energa y que pueden retrasar su funcionamiento durante un corto perodo de tiempo sin que el usuario llegue siquiera a percibirlo. Por ejemplo, si un acondicionador de aire

se apaga

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