Calidad de la Energ

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Calidad de la Energía Eléctricay su relación con
laConfiabilidad
Rumv Julio 2001.
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Qué es la Confiabilidad?

• Antes de establecer una definición formal en
  términos de de ingeniería veamos un ejemplo
  práctico.
• Cuando vemos salir el sol cada día se forma en
  nosotros la idea de la certeza.
• En cambio, cuando vemos que un día es lluvioso y
  otro no, comienza a formarse la idea de la
  incertidumbre.

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Qué es la Confiabilidad?

• Un ejemplo similar sucede cuando adquirimos un
  equipo de computo, el cual al principio no falla,
  pero con el tiempo comienza a fallar.

Entonces proviene la incertidumbre y uno se
pregunta Cuál es el grado de confianza que
tengo?
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Qué es la Confiabilidad?

• Precisamente, confiabilidad viene de la palabra
  confianza.
• Asi que, quisieramos tener una idea precisa de
  cuál es la esperanza de funcionamiento de este
  equipo.
• Y más que una sola idea cualitativa nos gustaría
  que fuera una idea cuatitativa !

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Qué es la Confiabilidad?

• De esta idea intuitiva de la Confiabilidad,
  podríamos preguntarnos
• Qué nos motiva a conocer la Confiabilidad?
• La respuesta a esto puede ser el deseo de saber a
  que atenernos, tal vez porque quisiéramos saber y
  poder cambiar el futuro y aun más anticipar
  cuánto nos costaría una falla.

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Qué es la Confiabilidad?

• Pero entonces, volviendo al caso de la
  computadora, sabemos por qué falla la computadora
  o sabemos si hay más factores que influyen para
  que falle?
• Si lo pensamos bien, la computadora depende del
  suministro de energía, así que sus fallas pueden
  ser dependientes de ese evento externo.

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Qué es la Confiabilidad?

• Entonces que hacemos, talvez conectemos una
  fuente ininterrumpible (UPS) para anticipar el
  futuro y tratar de cambiar el resultado original.
• Pero, y si fallara el UPS? Nunca se sabe, también
  es un aparato susceptible de falla !

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Qué es la Confiabilidad?
Bueno y qué estamos haciendo con estas acciones?
Estamos jugando con la probabilidad de falla o de
no falla de un equipo. Asi que, esto es lo que
define al concepto de la Confiabilidad La
probabilidad de ocurrencia de un evento, llamese
funcionamiento o falla.
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Qué es la Confiabilidad?

• Por lo tanto, una de las definiciones de la
  confiabilidad es
• Confiabilidad, es la probabilidad de que un
  elemento o sistema no falle bajo determinadas
  condiciones de operación específicas dentro de su
  vida últi.

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Qué es la Confiabilidad?

• Así que, si trasladamos más específicamente está
  definición a los sistemas eléctricos, podría
  darse un buen número de definiciones para la
  Confiabilidad. Una de ellas es
• Confiabilidad, se define como el número de
  interrupciones que sufre un usuario, en el
  suministro de energía eléctrica, en un período de
  tiempo determinado.

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La Confiabilidad

• Como vemos la confiabilidad es un evento
  probabilistico y debido a esto las variables
  asociadas son de caracter aleatorio.
• Esto quiere decir que no sabemos cuándo y con qué
  regularidad y en qué magnitud las variables
  tomarán valores.

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La Confiabilidad

• En el caso del sistema eléctrico y sus elementos,
  las fallas y algunas de sus salidas forzadas son
  justamente de naturaleza aleatoria, tal como
  ocurre cuando se presentan las descargas
  atmosféricas.

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La Confiabilidad

• Por lo tanto, la confiabilidad o más bien su
  evaluación cuantitativa, depende de un registro
  historico de fallas, salidas forzadas y
  mantenimientos de todos y cada uno de los
  equipos.
• Con esta información historica, es posible
  determinar la confiabilidad de los equipos o
  sistemas, la cual podremos representar por
  Índices.

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La Confiabilidad

• Dos de los principales y más comunes índices para
  evaluar cuantitativamente este concepto son
• Q Probabilidad de estar fuera Inconfiabilidad
  Falla.
• R Probabilidad de estar dentro Confiabilidad
  funcionamiento.

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La Confiabilidad

• Figura 1. Relación falla funcionamiento.

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La Confiabilidad

• Figura 2. Evaluación cuantitativa de la
  confiabilidad.

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Calidad y Confiabilidad

• Y entonces, cuál es la relación entre la Calidad
  de la Energía Eléctrica y la Confiabilidad?
• La relación más clara son los eventos que
  afectan el desempeño y la vida útil de los
  equipos y que causan su salida de servicio.

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Calidad y Confiabilidad
Evaluación Y Mejoras
Eventos Diversos en el sistema
Confiabilidad Del Sistema Eléctrico
Problemas de Calidad De la Energía Eléctrica
Algún tipo de Interrupción del Suministro
al Usuario

• Figura 3. Relación Calidad Confiabilidad.

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La Confiabilidad

• Como ya sabemos, los problemas de la calidad de
  la energía eléctrica pueden provocar reducción de
  la vida útil de los equipos eléctricos, salidas
  forzadas y hasta fallas mayores en todo el
  sistema eléctrico.
• Estas situaciones causan la interrupción del
  suministro eléctrico a los usuarios, ya sea
  momentanea, temporal o definitiva.

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La Confiabilidad
Bajos Índices de Confiabilidad
Continuos Problemas de calidad de la energía
eléctrica
Altos Índices de Confiabilidad
Bajos Problemas de calidad de la energía
eléctrica

• Figura. Relación Calidad - Confiabilidad

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Índices de Confiabilidad

• En un sistema eléctrico de potencia, existen
  diversos índices de confiabilidad, estos están
  debidamente clasificados entre grandes bloques.

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Índices de Confiabilidad

• Figura. Niveles de Confiabilidad en el sistema
  eléctrico.

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Índices de Confiabilidad

• Cada nivel tiene sus índices.
• Los niveles van avanzando en grado de dificultad
  hacia la carga o usuarios.
• Los índices de un nivel menor sirven de inicio o
  referencia para un nivel mayor.

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Índices de Confiabilidad

• El Nivel I, generación, puede volverse complicado
  debido al número de estados o eventos de las
  máquinas generadoras.
• El Nivel II, transmisión, es el que se considera
  más simple, sobre todo si los sistemas no son muy
  mallados.
• El Nivel III, distribución, se considera que es
  el nivel más complejo, debido a que son sistemas
  normalmente muy mallados.

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Índices de Confiabilidad

• Índices del Nivel I y II
• LOLE. Pérdida de Carga Esperada, en (h/año).
• LOLF. Frecuencia de Pérdida de Carga, en (1/año).
• ENS. Energía Esperada No Suministrada, en
  (MWh/año).

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Índices de Confiabilidad

• Índices del Nivel III.
• CAIFI. Frecuencia promedio de interrupción al
  usuario, en (1/Csmaño)
• CAIDI. Duración promedio de interrupción al
  usuario, en (h).
• ASUI. Indisponibilidad promedio del servicio.

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Índices de Confiabilidad

• Índices del Nivel III.
• LPIF. Frecuencia de interrupción annual, en
  (1/año).
• LPIT. Tiempo de interrupción en el punto de
  carga, en (Csmh/año)
• AID. Duración promedio de interrupción, en (h).

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Comó se evaluan los índices?

• Dependiendo de la complejidad del sistema a
  evaluar, pueden ser por
• Reducción serie paralelo

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Comó se evaluan los índices?

• Sistemas mixtos, por reducción serie paralelo.

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Comó se evaluan los índices?

• Sistemas complejos, aplicando técnicas como
• Cortes Mínimos
• Enumeración de Estados
• Teorema de Markov
• Reducción de Árbol
• Serie Monte Carlo.
• Reducciones Delta-Estrella

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Comó se evaluan los índices?

• Las técnicas simples puede realizarse en forma
  manual, aunque tome gran cantidad de tiempo de
  evaluación.
• Para los sistemas complejos, tal como lo son los
  sistemas eléctricos de potencia, es necesario
  usar programas digitales de cálculo y análisis.

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Qué se obtiene al evaluar?

• Por supuesto, se obtienen los índices de
  confiabilidad, los cuales se usan para estimar
  asuntos relacionados con
• Los pronósticos de carga
• La expansión del sistema eléctrico
• La necesidad de generación
• La necesidad de redundancias
• Costos por Interrupciones
• Costos por tiempos de reparación y
  mantenimeintos.
• Entre otros.

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Qué se obtiene al evaluar?

• Estos índices puede verse en forma númerica o a
  través de una serie gráficos que muestren su
  comportamiento con el tiempo.

LOLP
EDNS
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Conclusión

• El grado de calidad de la energía eléctrica,
  puede definir el grado de confiabilidad del
  sistema eléctrico.
• La confiabilidad es dependiente de los eventos
  que suceden en el sistema eléctrico, muchos de
  los cuales suceden por problemas de calidad de la
  energía eléctrica.

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Conclusión

• Es necesaria la oportuna atención a los problemas
  de calidad de la energía eléctrica.
• De esto depende el aumento en la confiabilidad
  del sistema eléctrico.
• Con la introducción de un Mercado de Energía, la
  confiabilidad del sistema, en cualquiera de sus
  niveles, se traducira en costos que serán
  facturados.

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Conclusión

• En un mercado de energía regulado, cada
  participante se compromete a tener continuidad en
  el servicio que presta y a cobrar por esa
  continuidad o confiabilidad de sus servicios.
• Por lo mismo, hay manera de penalizar por
  inclumpimientos o bajos niveles de confiabilidad.