¿Cómo solucionar problemas de energía en aires acondicionados (HVAC)?

¿Cómo solucionar problemas de energía en aires acondicionados (HVAC)?

Muchos problemas en aires acondicionados se solucionan con tareas rutinarias como revisar fusibles, probando la presencia de voltaje en contactos y verificando que el flujo de corriente no exceda los datos de placa del motor, sin embargo, los sistemas que contienen controles electrónicos y VFDs tienen problemas relacionados a la calidad de energía. ¿Sabes cómo resolverlos? Descúbrelo aquí.

Soluciona problemas de energía en aires acondicionados con herramientas FLUKE

Entre más controles usemos en nuestros sistemas HVAC, más problemas de calidad de energía surgirán. El uso de multímetros de valor verdadero RMS y analizadores de calidad de energía que ingresen los parámetros eléctricos a través del tiempo mejorará en gran medida el aislamiento y la corrección de problemas de calidad de energía.

El conocimiento adecuado con las herramientas idóneas es el mejor camino para ayudar a los profesionales a solucionar problemas asociados con los sistemas HVAC actuales.

Los problemas comunes no siempre se solucionan con respuestas comunes

Algunos de los problemas presentes en los sitemas HVAC son debidos a la calidad de energía.

Seguramente te ha pasado que un manejador de frecuencia variable (VFD) deja de variar la velocidad de descarga de aire del ventilador o un motor se sobrecalienta y falla prematuramente. Controles programables que normalmente operan sin ningún contratiempo de repente experimentan problemas cuando operan con energía de reserva o quizá un VFD obstaculiza sin razón aparente un sistema de agua fría, que resulta en una alarma de alta temperatura o un interruptor de circuito conduce a un cierre de sistema; incluso cuando el lector de la pinza amperimétrica no revela un flujo de corriente anormal en el sistema después del reinicio. ¿Te sientes identificado con estas circunstancias? Entonces este artículo es para ti.

 

Es importante saber que a pesar de que cada solución de problemas en un sistema HVAC presenta su propio conjunto de circunstancias, los profesionales de HVAC reconocen que algunos problemas son debidos a la calidad de energía.

Como sabemos la electrónica es la base de los sistemas de control moderno, controles programables, réles de estado sólido, manejadores de frecuencia variable en ventiladores y bombas de agua fría, un control electrónico presente en todos los mecanismos de encendido es susceptible a problemas que los antiguos controles puramente electromecánicos no tenían. Estos problemas son a menudo resultado de la calidad del voltaje y pueden comúnmente ser provocados por el sistema HVAC.

¿Pero qué es la baja calidad de energía? La calidad de energía se puede definir como toda aquella energía eléctrica que no cumple con determinados parámetros.

Es sumamente importante que los técnicos puedan entender las fuentes potenciales de los problemas con el fin de resolver todo tipo de fallas en sistemas HVAC. Con bastante frecuencia se suele atribuir algunos problemas inexplicables a un equipo eléctrico defectuoso, cuando la verdadera causa puede no estar allí.

La distorsión de onda puede resultar en lecturas con poca exactitud cuando no se usa un multímetro de valor verdadero. Compara la lectura promedio del multímetro de la izquierda con la lectura del multímetro de valor verdadero de la derecha en el mismo sistema de control.

No te dejes engañar por pistas falsas

Por ejemplo, un VFD que falla y deja de variar de la manera apropiada la velocidad de descarga del aire del ventilador puede ser el resultado de varios problemas del sistema – desde una anulación del DDC iniciado en el VFD, hasta un sensor de presión estática dañado o fugas excesivas de conducto. Mientras se considera que la causa de la falla inicial es el VFD por sí mismo, esto puede ser de hecho el resultado de otros problemas.

La calidad de energía se puede definir como toda aquella energía eléctrica que no cumple con determinados parámetros.

Motores sobrecalentados, molestos errores de los disyuntores o fusibles fundidos de manera inexplicable y alarmas falsas pueden ocurrir en cualquier lugar del sistema de control digital. A pesar de que estas pueden ser caracterizadas como operaciones normales del VFD, los técnicos siempre deben rastrear el problema hasta la fuente.

En primera instancia un ventilador integrado con un VFD podría fallar inadvertidamente cuando la energía es transferida de la fuente inicial a la fuente de emergencia. El resultado sería una alarma de aumento de temperatura en el equipo de suministro por un inadecuado enfriamiento. Los VFD están diseñados para manejar a través de cierta cantidad de voltaje la interrupción de un sistema, sin embargo, si las especificaciones de los VFD para esas fallas son mayores, el VFD se apagará.

Seguramente lo primero que se te viene a la mente es una falla del manejador electrónico, aunque, investigando dentro de los parámetros de operación del VFD y la carga de los valores de voltaje y corriente durante la transferencia de energía al sistema, descubriremos la verdadera causa del problema: El tiempo de cambio de transferencia fue demasiado largo para mantener el funcionamiento del VFD.

También se puede dar el caso de que un VFD en una terminal VAV pueda fallar fuera de línea cuando suministre energía de la fuente de emergencia. El problema sería la incapacidad del generador de emergencia para proveer de suficiente energía de calidad para operar el VFD.

Fluctuaciones del voltaje en la energía de emergencia resulta en fallas en el VFD. La solución es simple, se debe colocar el VFD dentro de una derivación cuando se ocupe la energía de emergencia, evitando así los controles electrónicos de velocidad variable.

¿Por qué surgen los problemas de calidad de energía?

El equipo electrónico opera tomando corriente alterna convirtiéndola en corriente directa para su uso en componentes electrónicos. Este proceso crea corrientes armónicas que fluyen de nuevo al sistema. Estas corrientes armónicas pueden provocar un calentamiento excesivo y en ocasiones también pueden generar una distorsión armónica.

Si te estas preguntando ¿qué es una corriente armónica? Son corrientes y/o voltajes presentes en un sistema eléctrico con un sistema múltiplo de la frecuencia fundamental, Así, por ejemplo en sistemas con frecuencia de 60 Hz y cargas monofásicas, las armónicas (corriente armónica) características son la tercera (180 Hz), quinta (300 Hz), y séptima (420 Hz).

¿Cómo medimos las armónicas?

Los técnicos miden el nivel de varias armónicas y la cantidad de distorsión creada para determinar si la armónica está creando problemas. Usa un analizador de calidad de energía para medir los niveles de la armónica y la distorsión. La medición clave es el total de distorsión armónica (THD) o voltaje.

Coloca el analizador de calidad de energía de acuerdo a las instrucciones y lee el THD directamente de la pantalla del medidor, el THD no debe exceder el 5 % cuando se mide en el punto en donde el alimentador que suministra al VFD está también suministrando otras cargas, este es el punto de acoplamiento (PCC).

Si el voltaje THD excede los limitantes, entonces consulte con el fabricante del VFD para determinar la mejor solución. Esta puede incluir la instalación de una línea de reactor o un transformador de aislamiento.

Aprender a usar el analizador de calidad de energía es mucho más fácil que encargarse de los costos que surgen al tener tu sistema HVAC inactivo.

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Esta captura de imagen de un analizador de calidad de energía identifica que el total de la distorsión armónica que es creada en cada fase del sistema de distribución como un porcentaje de la frecuencia fundamental de 60 Hz. De igual manera indica si la distorsión es creada por cada frecuencia armónica. La distorsión armónica puede crear un calentamiento excesivo y una mal funcionamiento del equipo eléctrico, especialmente de los controles del HVAC.

¿Y qué pasa si lo que está fallando es el motor?

Otra falla que puede experimentar nuestro sistema HVAC es la falla de motor, especialmente aquellos suministrados por VFDs. Esta falla incluso puede ir en aumento si el motor tiende a operar a velocidades mínimas que es bastante común en muchas aplicaciones. Las fallas normalmente incluyen un calentamiento excesivo, ruptura de aislamiento y un fallo prematuro de la dirección.

De igual manera estas fallas pueden ser atribuidas a la operación normal característica del VFD. El manejador electrónico varía el voltaje y la frecuencia al motor para variar su velocidad.

Desafortunadamente, las armónicas también son suministradas al motor, lo que puede resultar en un calentamiento excesivo, este “pulso ancho modulado” del suministro de voltaje y corriente al motor puede dañar también el aislamiento térmico, provocando una ruptura y una falla del motor. Las corrientes también pueden fluir a los generadores del motor, recortando dramáticamente la vida de este.

La mejor solución para este problema es usar motores de grado inversor diseñados especialmente para su uso con manejadores de frecuencia variable.

Desequilibrio del voltaje

Los motores de tercera fase no son suministrador con VFDs, pero también pueden fallar por problemas de calidad de energía: Desequilibrio del voltaje.

Para determinar el desequilibrio, mide el voltaje de fase a fase por cada etapa, A-B, A-C y B-C. Suma el total de las tres lecturas y divídelas entre 3. Este es el voltaje promedio de fase a fase, si alguna de las tres lecturas varía por más del 1 % del promedio, tienes un desequilibrio del voltaje. Con un desequilibrio del 5 % el motor normalmente se sobrecalienta y es destruido, generalmente el problema es tener muchas fases únicas de carga siendo suministradas por una fase individual, estas cargas deben ser distribuidas de manera equitativa entre las fases del tablero para solucionar el problema.

Algo que debes tomar en cuenta

Es importante usar también un multímetro de valor verdadero RMS cuando midamos valores de voltaje y corriente. Hay que tomar en cuenta que los sistemas modernos HVAC no solamente producen armónicas si no también distorsiones de onda sinusoidal causadas por las armónicas.

Solamente los multímetros de valor verdadero RMS te pueden garantizar lecturas correctas.

Fluke México: “Troubleshooting power problems on HVAC equipment” Soporte, Notas de aplicación [documento en línea www.fluke.com; acceso: febrero 2014

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