miércoles, 4 de marzo de 2009

SISTEMA DE ACEITE DE REGULACIÓN DE VELOCIDAD

SISTEMA DE ACEITE DE REGULACIÓN DE VELOCIDAD

En una central, cada grupo dispone del apropiado sistema de aceite a presión, destinado al correcto funcionamiento tanto del regulador en sí como del equipo de regulación que esta última gobierna, controla y regula. Dado que no procede particularizar sobre una instalación concreta, expondremos en sentido muy amplio las características más destacadas de dicho sistema, respecto a componentes y funciones esenciales. Hemos hablado de la necesidad de disponer de grandes esfuerzos, para accionar los servomotores que, a su vez, regulan la posición del distribuidor. Ello se logra mediante la aplicación de elevadas presiones en el circuito de aceite que recorre las válvulas y mecanismos mencionados, presiones que se consiguen con bombas de gran potencia. Ahora bien, además de éstas, son varios los elementos que integran el sistema de aceite a presión para un solo grupo, estando reflejados en la siguiente relación los más significativos.

Grupos moto-bombas.

En las grandes instalaciones, normalmente se montan varios grupos motobombas, a fin de que unos mantengan el servicio de forma continua y otros entren en funcionamiento cuando la presión, necesaria en el circuito, descienda por debajo de unos valores preestablecidos. Periódicamente se alternan las funciones encomendadas a dichos grupos, para equilibrar el número de horas de trabajo de los mismos.
Las bombas, como ya indicamos oportunamente, suelen ser de tipo rotativo, las cuales envían aceite al sistema a una presión considerablemente elevada, llegándose a trabajar con valores superiores a los 100 kg/cm2, en las instalaciones modernas, al disponer de materiales y métodos de soldadura que permiten la construcción de equipos compactos de reducidas dimensiones.
Un conjunto de válvulas de cambio, permite que el aceite pase al calderín de presión de aceite-aire y, por consiguiente, al circuito del regulador y equipo de regulación, o descargue en el depósito colector, sin presión, del cual toman los tubos de aspiración de las bombas, a través de filtros de aceite.

Filtros de aceite.
En cada entrada de bomba, se instala un filtro que retiene las impurezas que pueden estar en suspensión en el aceite, evitando que las mismas pasen a los delicados mecanismos de precisión del regulador impidiendo posibles fallos en los mismos como consecuencia de obstrucciones, agarrotamientos, etc.

Refrigeradores.
Para que el aceite no adquiera temperaturas elevadas, lo cual podría repercutir desfavorablemente en su correcta utilización y conservación (grado de viscosidad, descomposición, etc.), se colocan convenientemente equipos de refrigeración.

Los refrigeradores están diseñados de tal modo, que el agua de refrigeración no puede acceder nunca al circuito de aceite, en caso de rotura de los conductos del serpentín de agua, por encontrarse esta a menor presión que el aceite. Cuando las bombas están paradas, grupo fuera de servicio, se debe de cerrar el paso de agua.
El agua de refrigeración del aceite de regulación puede ser tomada de la tubería de agua de refrigeración del cojinete guía de la turbina, o de otra conducción de la instalación propia para este cometido.

Calderín de presión de aceite-aire.
Se denomina calderín de regulación. En el, se acumula y mantiene el aceite, a una presión elevada y estable, mediante una cámara de aire a presión, suministrado por un sistema de compresores y calderines. Dicha cámara, además de permitir utilizar gran cantidad de aceite sin perdida de presión, hace función de amortiguador, manteniendo el nivel de aceite de manera reposada, evitando borboteo, torbellinos y su posible gasificación.
Dispone de los flotadores y presostatos adecuados, los cuales accionan los contactos respectivos para provocar señales de alarma o de desacoplamiento del grupo, en caso de anormalidades, tanto por exceso o defecto en el nivel de aceite del calderín, como por variaciones sensibles del valor idóneo de la presión de aceite.

Calderín de presión de aire. Además del calderín anteriormente mencionado, por cada grupo se instale otro destinado, sólo y exclusivamente, a almacenamiento de aire a presión, para servir de suministro directo a la cámara de aire en el calderín de regulación, según exijan las circunstancias de mantenimiento de este.
Así mismo, y dentro del equipo de regulación, conviene destacar los circuitos y electro-válvulas pertenecientes a los dispositivos conocidos como cerrojos, master y seguridad. Todos ellos intercalados adecuadamente en el sistema de aceite, y cuyas misiones respectivas son:
Cerrojos. Enclavar o desenclavar los servomotores de accionamiento del distribuidor al parar o poner en servicio el grupo.
Master. Conocido también como cierre de emergencia, solenoide o electro de seguridad, el cual, en el momento de arranque de la turbina, y una vez desenclavados los cerrojos, permite el paso de aceite a presión hacia la válvula distribuidora del regulador, situándola en la posición intermedia.

COMPONENTES DE UN REGULADOR DE VELOCIDAD

COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UN REGULADOR DE VELOCIDAD

Aparte de los componentes ya mencionados, tales como tacómetro, válvula piloto, válvula distribuidora, etc., todo regulador cuenta con mecanismos para realizar funciones parciales muy definidas, que complementan la fundamental, cual es la regulación. Si bien, en los nuevos reguladores, son electrónicos los dispositivos que no han de transmitir esfuerzos directos, hacemos una sucinta exposición de los mas significativos, basándonos, por similitud de cometido, en los puramente mecánicos.

Control de caída de velocidad.

Este dispositivo, vinculado estrechamente al equipo estabilizador, se conoce también como dispositivo de estatismo permanente, control del grado de estatismo, control de caída relativa de vacío a plena carga, control de velocidad inherente, etc.
Tiene como misión, prefijar la repartición de la carga entre dos o más grupos acoplados en paralelo.

Permite ajustar la caída de velocidad desde el valor cero hasta el 6 %, aproximadamente, de la velocidad de régimen a plena carga.
El valor usualmente ajustado, está comprendido entre el 2 y el 4 %, dependiendo de las fluctuaciones de carga previstas en el sistema.
Cuando se ajusta para caída de velocidad de valor cero, posición de regulación totalmente astática (velocidad constante para cualquier carga) el grupo tenderá a aceptar todas las oscilaciones de carga. En cambio, éste se opondrá a dichas oscilaciones en mayor grado cuanto mayor sea el valor ajustado, es decir, menor será la proporción de las fluctuaciones de carga del sistema tomadas por los grupos.

Control de velocidad.

O, en sentido más amplio, control de carga-velocidad, distinguiendo como control de carga cuando actúa sobre la máquina acoplada, y control de velocidad cuando está desacoplada.
Está gobernado por un motor eléctrico, con reductora y embrague, denominado motor de ajuste de velocidad o motor de sincronización porque se utiliza para ajustar la velocidad de sincronismo del grupo, cuando se realiza a maniobra de acoplamiento de éste, en paralelo, al sistema.
Este mecanismo puede ser controlado a distancia, a través del motor, desde los pupitres del Cuadro de Control; o localmente, desde el propio cuerpo del regulador.

Debido a la acción que ejerce el muelle limitador del tacómetro, le permite al Operador mantener los valores requeridos de carga o de velocidad, según proceda, haciendo los ajustes oportunos. En condiciones de funcionamiento normal del grupo, las acciones sobre el dispositivo del control de carga, son ejercidas directamente por el llamado equipo de telerreguIación o, lo que es lo mismo, regulación automática a distancia, desde un centro común de coordinación, conocido como Despacho Central de Maniobras (D.C.M.), todo ello según exigencias del servicio en la red.

Control del límite de apertura.

Su denominación más usual es la de limitador de carga.
Consiste en un mecanismo que, accionado por motor, bloquea el movimiento de la válvula piloto, estableciendo el límite de carga que debe proporcionar el grupo, en relación con el límite de apertura permitido al distribuidor.

Puede ser maniobrado a distancia o localmente.

Control de desconexión por exceso de velocidad.

También se identifica como control de desconexión por sobrevelocidad o embalamiento. El exceso de velocidad se detecta por dos procedimientos distintos.
Uno, puramente mecánico, consiste en el uso de interruptores centrífugos, situados convenientemente sobre distintas zonas del eje del grupo, los cuales, según proceda, intervienen en los circuitos de control, eléctricos o de aceite a presión, destinados a tal fin. Otro está basado en la alimentación directa de los circuitos de control por medio del generador de imanes permanentes o el generador de impulsos.

Para cada turbina, se suelen establecer dos valores de sobrevelocidades o escalones de exceso de velocidad, denominados primer escalón y segundo escalón, disponiéndose de los controles respectivos para cada uno de ellos.

En el primer escalón, el valor de velocidad bajo control está comprendido entre el 110 y el 125 % del valor nominal, dependiendo de las características del grupo, produciéndose una alarma de prevención al alcanzar el número de revoluciones por minuto establecido. El segundo escalón corresponde a velocidades del orden del 140 al 150 %, y provoca el cierre inmediato de la compuerta o válvula de alimentación, así como del distribuidor si no existen fallos en éste.
En ambos casos, a través de los controles mencionados, el regulador da órdenes de cierre total al distribuidor, si bien, cuando se trata del primer escalón, existe la posibilidad de espera de un comportamiento del grupo que permita la recuperación del número normal de revoluciones por minuto. El embalamiento se da cuando, el regulador, no responde eficazmente ante un desacoplamiento con carga.

ACCIONAMIENTO DE LOS REGULADORES DE VELOCIDAD

ACCIONAMIENTO DE LOS REGULADORES DE VELOCIDAD


Al regulador, y concretamente a su dispositivo tacométrico, se transmite continuamente la velocidad del grupo, al objeto de que detecte las variaciones que puedan surgir en cada instante. En definitiva, entre el grupo y el regulador, existe una conexión que acciona al tacómetro, de forma mas o menos directa.

En el caso de reguladores centrífugos, la conexión se puede llevar a efecto mediante

Transmisión por correa.

Una correa transmite el giro del eje del grupo al eje del tacómetro.
Se utiliza cuando se trata de máquinas de pequeña potencia. No es recomendable su empleo en grupos de mediana y gran potencia, debido a la inseguridad de funcionamiento (elasticidad incontrolada, rotura, etc.), y a la falta de precisión del regulador.

Transmisión mecánica rígida.

Se consigue por engranajes, transmisiones cardans, etc.
Presenta el inconveniente de que las oscilaciones que se producen en el eje del grupo se comunican instantáneamente al tacómetro, haciendo que este tenga un funcionamiento brusco e irregular, lo que repercute en la fiabilidad de la regulación.


Transmisión eléctrica.

Es el sistema más utilizado actualmente, por su seguridad de funcionamiento y uniformidad de respuesta.El dispositivo de masas giratorias, es movido por un pequeño motor eléctrico, alimentado directamente por una conducción eléctrica tomada del propio alternador (mediante transformación previa); de la excitatriz principal (cuando es individual para el grupo); o proveniente de un generador auxiliar acoplado al eje del grupo, conocido como generador de imanes permanentes o alternador piloto siendo esta última solución la más habitual.


En estos casos, motor eléctrico que acciona al tacómetro. es casi siempre de tipo asíncrono de pequeño deslizamiento, con el fin de evitar oscilaciones perjudiciales al regulador.


Para los reguladores eléctricos, en los que el dispositivo tacométrico está constituido por equipos de medida directa de la frecuencia, éstos reciben, los valores de dicha frecuencia, de un generador de imanes permanentes, en la mayoría de los casos. La velocidad de funcionamiento normal, está representada por una magnitud proporcional a un valor predeterminado de la frecuencia del generador de imanes (Fig. 12.)



Hemos de considerar los modernos reguladores de velocidad constituidos por equipos electrónicos, con los que se consigue una regulación mucho más rápida y exacta, a la vez que sus dimensiones son más reducidas. La transmisión del número de revoluciones del eje hacia el regulador, se logra mediante un circuito conectado al denominado generador de impulsos (pick-up), componente electromagnético, instalado en una determinada zona del eje del grupo adecuada a las características del mismo, que capta y transfiere, al componente electrónico que hace las veces de tacómetro del regulador, las revoluciones del grupo en cada instante, en forma de impulsos de corriente.

Tecnologías mas avanzadas, permiten prescindir del generador de impulsos, al detectar la velocidad mediante valores de tensión, traducidos a valores de frecuencia, tomados de los transformadores de tensión de los circuitos de protección o medida del generador. Estando este desexcitado, es suficiente el pequeñísimo valor de tensión (0,5 V. o menor) originado por el magnetismo remanente.

martes, 3 de marzo de 2009

RELE DE FRECUENCIA


1. DESCRIPCIÓN

Los relés tipo MFF son relés digitales basados en microprocesador que proporcionan funciones de protección contra las variaciones de frecuencia en los sistemas de alterna.
Las funciones realizadas por el MFF son:

Función de protección contra las variaciones de frecuencia.
Medición de la frecuencia.
Registro de la frecuencia y tiempo de actuación del último disparo, así como el nivel de ajuste que ha disparado.

El MFF tiene dos niveles de ajuste que pueden programarse independientemente como de máxima o de mínima frecuencia, pudiendo obtenerse cualquiera de las siguientes combinaciones:

Dos ajustes de máxima frecuencia.
Dos ajustes de mínima frecuencia.
Un ajuste de máxima y otro de mínima frecuencia.

A cada ajuste se le puede programar independientemente un tiempo de retraso. Para el caso de los dos ajustes de mínima o los dos de máxima, si hay una variación rápida de frecuencia y alcanza al primer ajuste, se empieza a contar el tiempo de retraso. Si se alcanza el segundo ajuste antes de que acabe el tiempo de retraso del primero, este es disparado después de tres ciclos de temporización sin esperar a que termine el tiempo ajustado para el disparo a esta frecuencia.

Si la tensión es menor que una tensión de inhibición (ajustable en % de la tensión nominal) se bloquean los disparos del MFF.

Cada ajuste dispone de su propio relé de salida. Cada uno de estos relés dispone de un contacto normalmente abierto y de otro normalmente cerrado de forma que se pueda utilizar para máxima o mínima frecuencia. Además dispone de un relé auxiliar de alarma con un contacto normalmente cerrado.




1.1 Selección de Modelos

Los modelos disponibles se describen en la siguiente tabla:



2. APLICACIÓN BÁSICA DE LOS RELÉS DE FRECUENCIA

2.1. Deslastre de Cargas

Un sistema eléctrico verá deteriorada su operación si existe un exceso de carga en relación con la generación disponible. En esta situación, las máquinas primas asociadas a los generadores (turbinas) tenderán a frenarse haciendo el sistema eléctrico cada vez más inestable debido a la disminución de la frecuencia.

Asimismo, la disminución de la frecuencia, puede dañar a los propios generadores. Mientras que una planta hidroeléctrica prácticamente no es afectada por una reducción de la frecuencia de un 10%, una planta térmica es bastante sensible aun a reducciones del orden del 5% en la frecuencia. La potencia de una planta térmica depende en gran medida de elementos auxiliares tales como bombas de alimentación de agua, equipos de pulverización del carbón, equipos de ventilación, etc. Al bajar la frecuencia en la red, la potencia de salida de los generadores térmicos empieza a bajar muy rápidamente, lo cual a su vez disminuye la energía de entrada al generador, produciendo un efecto de cascada. El mayor peligro de esta situación, es el daño que se pueda ocasionar a las turbinas de vapor a l tener una operación prolongada a frecuencia reducida en una situación de sobrecarga severa.

Para prevenir el colapso completo del sistema eléctrico, se usan relés de mínima frecuencia para realizar un deslastre automático de cargas y así balancear la generación con la carga en el área afectada.

2.2. Reposición de Cargas

Si el sistema de deslastre de cargas ha sido aplicado con éxito, el sistema eléctrico se estabilizará y la frecuencia será otra vez la nominal (50Hz). Esta recuperación de la frecuencia se produce por acción de los reguladores de velocidad sobre la reserva rotante de potencia del sistema eléctrico.

Es posible implementar un sistema automático de reposición de cargas que hayan sido desconectadas, por medio de relés de máxima frecuencia de tal modo que cuando la frecuencia de la red sea muy cercana a la nominal, se puedan conectar las cargas que hayan sido desconectadas por acción de los relés de mínima frecuencia. Esta recuperación de cargas debe de hacerse en forma lenta con tiempos que pueden ser del orden de varios minutos para evitar que puedan producirse oscilaciones en la frecuencia al conectar cargas que por su magnitud pudieran dar lugar a descensos significativos de la frecuencia que ocasionen nuevos deslastre de la carga.

2.3. Problemas Especiales en el Deslastre de las Cargas

2.3.1. Cargas Compuestas por Motores

Una subestación con una gran cantidad de cargas compuestas por motores eléctricos, puede presentar problemas de coordinación de tiempo en la aplicación de relés de mínima frecuencia.

En el caso de una subestación cuyas líneas de aportación han sido desconectadas en el extremo remoto tendremos que las cargas compuestas por motores tenderán a mantener la tensión mientras que la frecuencia irá decreciendo conforme lo motores se vayan parando. Esta situación ocurriría en el caso de que la capacitancia de la línea mantiene a los motores excitados Este descenso lento de la tensión puede ser mayor que los tres o seis ciclos de retardo para el disparo rápido que tienen los relés de mínima frecuencia y el relé puede disparar y loquear interruptores innecesariamente. Esta situación puede ser desventajosa en instalaciones no atendidas donde nos e tiene un control remoto de todos los interruptores. Una solución es tener un retraso adicional en la operación de os relés de mínima frecuencia de alrededor de 20 ciclos.

2.3.2. Reenganche de Alta Velocidad

Muchas grandes plantas industriales tienen implementado algún sistema de deslastre de cargas. Existen casos en los cuales la alimentación principal es realizada
mediante una derivación de una línea de transmisión que tiene reenganche automático de alta velocidad. En faltas que se produzcan en la línea de transmisión, por lo general se disparan los dos extremos y se inicia el reenganche de alta velocidad en al menos uno de los extremos. Debido a que este reenganche no estará sincronizado con ningún elemento de la planta industrial, tal como motores síncronos y generadores, es importante que la planta sea desconectada antes de que se produzca el reenganche, para así evitar daños en los equipos.

Esta es una buena aplicación para los relés MFF, que permitirán desconectar la planta entera o las cargas o generadores que pudieran ser dañados con el reenganche.


2.4 Protección por Mínima Frecuencia de los Generadores

Una turbina de vapor puede sufrir serios daños sise mantiene una operación prolongada a frecuencia reducida durante una condición de sobrecarga del sistema eléctrico.

Asimismo, hay que tener en cuenta que debido a la naturaleza oscilatoria de la variación de frecuencia durante disturbios en el sistema eléctrico, es posible tener frecuencias de operación por encima del valor nominal (caso de un exceso de deslastre de cargas), situación igual de peligrosa, para las turbinas de vapor, como la operación con frecuencias por debajo de la frecuencia nominal.

En el diseño de la turbina de un generador se tiene un cuidado extremo para que la frecuencia de resonancia de los álabes esté lo suficientemente alejada de la frecuencia natural del vapor, para así evitar vibraciones que puedan dañar a los álabes de la turbina, sin embargo, al variar la velocidad de giro de la turbina, la frecuencia natural del vapor puede acercarse a la frecuencia de resonancia de los álabes, produciendo una vibración excesiva con la consiguiente fatiga mecánica. Hay que tener en cuenta que la fatiga mecánica es acumulativa.

En la figura 2 se representa la curva del tiempo mínimo estimado en función de la frecuencia de operación (puede ser una frecuencia inferior o superior a la nominal), para dañar alguna parte de la estructura que forman los álabes. Las partes más débiles son las uniones metálicas entre las cubiertas de los álabes. La rotura de una de estas uniones, en sí no produce un daño severo, pero puede cambiar la frecuencia natural a velocidad nominal, produciendo fatiga mecánica y su posterior destrucción durante la operación normal de la turbina.

2.4.1. Protección de una Turbina por Máxima Frecuencia

La condición de sobrefrecuencia más frecuente es la debida a una súbita pérdida de carga de un generador al disparar su interruptor. En esta situación, la rápida respuesta del regulador de velocidad evita problemas de sobrefrecuencia a la turbina.

En caso de defecto del regulador de velocidad y asumiendo una reducción parcial de carga en el generador de digamos 50% y un estatismo del 5%, tendremos un incremento en la frecuencia de un 2.5%. Si observamos la Figura 2 notaremos que el tiempo límite que podemos mantener esta frecuencia es de unos 30 minutos, tiempo suficientemente largo para que el operador pueda realizar una acción correctiva.
La operación a baja frecuencia en una turbina de vapor es una situación más crítica debido a que el operador no tiene posibilidad de realizar un control de la operación.





2.4.2. Protección por Mínima Frecuencia de las Turbinas de Vapor

El establecer una protección por mínima frecuencia en una turbina no es simple, pues requiere un buen conocimiento del sistema eléctrico, así como del funcionamiento de la filosofía de deslastre de cargas que se haya implementado (en caso de existir). El procedimiento de protección requiere coordinar una característica del relé que es esencialmente un tiempo definido, con una curva variable en lo que se refiere a la capacidad de la turbina. Más aún, debido a que los efectos de una operación a baja frecuencia son acumulativos, esta situación introduce otra variable que es la historia previa de la turbina. Si una máquina se ha operado a frecuencia reducida por un periodo considerable de tiempo, los tiempos de operación de los relés de protección por mínima frecuencia también tienen que ser reducidos de acuerdo a esta nueva situación.

2.4.3. Protección por Mínima Frecuencia de Otros Tipos de Turbinas

Como habíamos mencionado anteriormente, las turbinas hidráulicas no son sensiblemente afectadas por la operación a baja frecuencia. En el caso de las turbinas a gas, al ser los álabes considerablemente más cortos que en el caso de las turbinas a vapor, no son tan sensibles, pero es preferible consultar al fabricante de la turbina la sensibilidad de esta a las variaciones de la frecuencia. Los motores diesel no tienen mayores problemas de operación a frecuencias bajas.

3. CARACTERISTICAS

3.1. Características Generales

Precisión, fiabilidad y bajo consumo.
Montaje empotrado.
Indicadores LED para: Disparo ajuste 1.
Disparo ajuste 2.
Disponibilidad del sistema

Displays de 7 segmentos de alta legibilidad.
Tapa precintable de plástico, antichoque e ignífuga, que permite reponer los indicadores desde el exterior.
Alta respuesta anti-sísmica.
Componentes de estado sólido de alta fiabilidad
Sistema de microprocesador.

3.2. Especificaciones Técnicas







3.3. Rangos y Valores de Ajustes

A continuación se indican los rangos correspondientes a los modelos normales. Existe la posibilidad de suministrar modelos especiales con otros rangos de ajuste bajo demanda.

Ajuste de Frecuencia (independiente para unidades 1 y 2):
Selección de tipo: Máximo o mínimo.
Frecuencia: 42.0 - 67.5 Hz en pasos de 0.1 Hz.
Temporización (independiente para unidades 1 y 2):
10.0s en pasos de 0.05s.
Tensión de Inhibición: 40% - 100% de Vn en pasos de 10%.


4. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN

4.1. Entradas
El diagrama de bloques del MFF viene representado por la figura 3



La tensión aplicada a la entrada del relé es reducida mediante un transformador de tensión interno. Esta tensión pasa a través de dos filtros pasabajos que la convierten en dos tensiones complementarias. Estas tensiones pasan a su vez por dos amplificadores cuadradores que las convierten en dos ondas cuadradas. Estas dos ondas cuadradas son complementarias y son las que llegan al microcontrolador.

4.2. Medida

Las ondas cuadradas que llegan al microcontrolador se miden independientemente. Se miden los tiempos entre flancos para cada onda y con estos valores se obtienen dos frecuencias, una por cada onda (si el relé funciona correctamente las dos frecuencias deben ser idénticas). Estas frecuencias se comparan entre sí para mayor seguridad. Las frecuencias de cada onda se unen en grupos de cuatro para hallar las medias y obtener una medida más estable.

Una vez pasado el límite de disparo por la frecuencia medida en una onda el relé espera durante tres ciclos antes de disparar (siempre que la frecuencia no caiga por debajo del límite). El relé muestrea alternativamente una y otra onda. Cuando la frecuencia de las dos ondas supere el límite durante tres ciclos el relé disparará. Si hay una avería en el relé y una de las ondas no es generada, el relé espera a que la frecuencia de la otra onda supere el límite de disparo durante al menos cuatro ciclos, antes de disparar (si no hay tiempo de retraso). Cuando desaparecen las condiciones de disparo, el MFF tarda tres ciclos en desactivar los relés de disparo.

Después de permanecer sin tensión de entrada, cuando se aplica ésta, el MFF permanece sin posibilidad de disparar durante 5 ciclos para darle tiempo a la medida de la frecuencia a estabilizarse.

Después de los filtros pasabajos y antes de los amplificadores cuadradotes aparecen unas tensiones de referencia proporcionales a la tensión de entrada. Estas tensiones se comparan entre sí para mayor seguridad. Si estas tensiones son menores que la tensión de inhibición ajustada no se permiten los disparos.

4.3. Manejo del MFF

El MFF se controla mediante tres pulsadores situados en el frente del relé.
Estos pulsadores están alineados verticalmente y, comenzando por el superior, son:
<>
< + >
< - >
Los dos pulsadores inferiores están rotulados con < + > y < - >. El símbolo que lleva el pulsador de ENTER es:


El relé suministra información mediante tres displays de siete segmentos y tres LEDs, todos situados en la parte frontal. Los LEDs están alineados en vertical y están rotulados, comenzando por el superior:

"EN SERVICIO"
"FREC 1''
"FREC 2"

Con la tapa puesta, sólo el pulsador ENTER es accesible desde el exterior.

El MFF puede encontrarse en dos situaciones:

Secuencia de Lecturas: Proporciona información sobre el estado del relé, valores de la frecuencia, registros del último disparo, etc. Para su operación sólo requiere el pulsador ENTER.

Secuencia de Ajustes: Permite consultar y cambiar los ajustes de operación del MFF. Requiere los tres pulsadores.

Además de estas secuencias, se puede realizar otra operación con el teclado: Borrado del último disparo. Trataremos esta operación con detalle más adelante.



4.3.1. Lecturas


Esta es la secuencia fundamental del MFF y en ella se coloca automáticamente al arrancar. Está dividida en una serie de “Funciones”, cada una de las cuales corresponde a una información diferente. Estas funciones están numeradas del 0 al 4, y se identifican mediante la letra F seguida del número de función.

En operación normal, el MFF muestra habitualmente en el display el valor de una de las lecturas. Generalmente, esta lectura será la medida de la frecuencia; si suponemos, por ejemplo, que el valor de la frecuencia es de 49.8 Hz, veríamos en el display el número 49.8. Si pulsamos en ese momento la tecla ENTER y la mantenemos pulsada, veremos aparecer una F seguida por un número, en este caso el 2.

Mientras la tecla siga pulsada, se mantendrá este código en el display.

Esto nos indica que estamos en la Secuencia de Lecturas, y que al soltar la tecla ENTER, veremos en el display el valor de la función 2 (Código de la unidad que efectuó el último disparo).

Esta es una norma general en toda la Secuencia de Lecturas: el código que aparece mientras mantenemos pulsado ENTER corresponde a lo que veremos en el display cuando lo soltemos. Supongamos que ya hemos soltado ENTER. Entonces estaremos viendo el código de la unidad que efectuó el último disparo. Así, si disparó la unidad 1, veríamos en el display lo siguiente:






Si volvemos a pulsar ENTER aparecerá F3, código de la siguiente lectura, y al soltarla aparecerá el valor de F3, que corresponde a la frecuencia que se alcanzó en el último disparo; si seguimos pulsando y soltando, iremos viendo sucesivamente todas las lecturas hasta la 4. De ésta se pasará a la 0 y así sucesivamente.



Las lecturas del MFF son las siguientes:
F0: Estado del relé
F1: Medida de la frecuencia.
F2: Código de la unidad que efectuó el último disparo.
F3: Frecuencia que se alcanzó en el último disparo.
F4: Tiempo de actuación.

Si se mantiene sin pulsar ninguna tecla durante dos minutos la secuencia de lecturas pasa a mostrar la medida de la frecuencia. Pasa lo mismo si antes estábamos en la secuencia de ajustes, iría a la medida de frecuencia después de los dos minutos.

F0: ESTADO DEL RELÉ

El estado del MFF viene dado por un código de dos dígitos, situado a la izquierda del display. Para distinguirlo de otras lecturas, los dos puntos decimales correspondientes están encendidos. Así, un código de estado de 00 (Todo correcto) ser representaría:






Los códigos de estado del MFF son:

00: Todo correcto.
01: Fallo de ajustes. Los ajustes almacenados son los de defecto.
80: Fallo de ROM. La memoria de programa ha fallado.
81: Fallo por checksum de ajustes en la EEPROM y no puede grabar datos por defecto posteriormente.
82: Fallo por no poder grabar datos en EEPROM en un cambio de ajustes.
84: Fallo por error en el sistema de medida de la tensión de entrada.
85: Fallo al intentar borrar el último disparo en la EEPROM.

Los errores cuya primera cifra es 0 pueden ser subsanables por el usuario. Los errores cuya primera cifra es 8 indican fallos de la electrónica del relé y requieren reparación del MFF. Los procedimientos de recuperación de errores se verán al tratar de la operación 4.3.4. Errores.

F1: MEDIDA DE FRECUENCIA

Esta lectura nos proporciona el valor de la frecuencia de la tensión de entrada del relé en ese momento. El MFF es capaz de medir desde 20 hasta 99.9 Hz. Si sobrepasa este valor aparecen los indicadores de overflow “- - -“ en el display.


F2: CODIGO DE LA UNIDAD DEL ÚLTIMO DISPARO



Esta lectura muestra el código de la unidad que ha causado el último disparo. En caso de que las dos unidades hayan ordenado disparar, se registrarán ambas.

La figura de la izquierda describe cómo mostraría esta lectura un disparo ordenado por la unidad 1, por la 2 y por ambas.

Como puede verse, a la izquierda aparece la letra U (unidad), el dígito del centro corresponde a la unidad 1 y el de la derecha a la unidad 2. Si no hubiese ninguna registrada, aparecería la letra U y los otros dos displays en blanco. Esta información se conserva aunque al relé se le retire la tensión auxiliar y puede ser borrada por el usuario.







F3: FRECUENCIA ALCANZADA EN EL ULTIMO DISPARO

Esta lectura muestra la frecuencia alcanzada en el último disparo. Cuando se produce un disparo, el relé guarda la máxima o mínima frecuencia de disparo. Supongamos que los dos ajustes están en máxima frecuencia, entonces el MFF guardará la máxima frecuencia que mida mientras el relé de disparo esté activado. Si los ajustes son de mínima frecuencia, el MFF guardará la mínima frecuencia que mida mientras el relé de disparo esté activado. Si hay un ajuste de máxima y otro de mínima, guardará la mayor o menor frecuencia dependiendo de qué ajuste haya disparado.

Esta información se conserva aunque al relé se le retire la tensión auxiliar y puede ser borrada por el usuario.

F4: TIEMPO DE ACTUACION DEL ULTIMO DISPARO

Esta lectura muestra el tiempo que ha pasado desde que ha arrancado una unidad de disparo hasta que se produzca el disparo.

Normalmente esta medida será la del tiempo de retraso ajustado, pero se puede dar el caso de que los dos ajustes estén programados para mínima o para máxima frecuencia y que haya una variación rápida de frecuencia. En este caso, si se alcanza el primer ajuste comienza a contar el tiempo de retraso, pero si se alcanza el segundo ajuste sin acabar este tiempo, automáticamente se dispara el primer ajuste, tras tres ciclos sin tener en cuenta su temporizador.

Esta información se conserva aunque al relé se le retire la tensión auxiliar y puede ser borrada por el usuario

4.3.2. Ajustes

La Secuencia de Ajustes es el estado del relé en el cual se puede modificar los ajustes de las distintas unidades del MFF. La Secuencia de Ajustes requiere el uso de los tres pulsadores del MFF, por lo que no puede accederse a ella con la tapa puesta.

Si en cualquier punto de la Secuencia de Ajustes transcurren dos minutos sin que se pulse ninguna tecla, el MFF volverá a la Secuencia de Lecturas, a la medida de la Frecuencia.

Para entrar en la Secuencia de Ajustes debemos estar en Secuencia de Lecturas; es indiferente en qué punto de ella estemos. La entrada se efectúa pulsando la tecla “-“ mientras mantenemos pulsada ENTER. Vamos a ver esta operación con detalle, suponiendo que nos encontramos en F1 viendo el valor de la frecuencia, que resulta ser de 49.8 Hz.





El display muestra ahora el valor de la frecuencia, 49.8 Hz. Ahora pulsamos ENTER y lo mantenemos pulsado. Aparecerá el código de la siguiente función, F2. No olvidemos que cualquier otra función valdría exactamente igual para entrar en Ajustes.

Manteniendo pulsado ENTER pulsamos la tecla “- “. El display cambia y aparece la lectura 1-1. Esto es lo que veremos siempre que entremos en la Secuencia de Ajustes. El número de la izquierda muestra la unidad y el de la derecha el ajuste. Así pues, 1-1 significa Unidad 1 – Ajuste 1; la unidad 1 corresponde al primer ajuste de frecuencia (FREC 1) y el ajuste 1 es la elección de máxima o mínima frecuencia. Si queremos ver o modificar el valor de la frecuencia de FREC 1 pulsaremos la tecla “+” y pasamos a 1-2 que corresponde al valor de la frecuencia ajustada para FREC 1. Si entonces pulsamos ENTER (sin mantener) veremos aparecer el valor que en este momento tiene el ajuste, que supondremos es de 47.3. El valor del ajuste parpadeará. Siempre que en el display aparezca el valor de un ajuste lo hará parpadeando.




Antes de seguir adelante, es conveniente dar una relación completa de las unidades y ajustes del MFF. Así pues, vamos a salir de la Secuencia de Ajustes.

Para ello, lo primero es volver a pulsar (y soltar) ENTER. Esto hace que vuelva a salir en el display el código del ajuste (1-2). Para volver a la Secuencia de Lecturas se pulsan al mismo tiempo “+” y “-“; no importa en qué orden se pulsen, con tal de que las dos estén pulsadas al mismo tiempo. Esto nos lleva de nuevo a la Secuencia de Lecturas, pero no al mismo punto por donde entramos. Siempre que salgamos de la Secuencia de Ajustes iremos al estado habitual del relé, la función F1 (medida de la frecuencia).



El MFF consta de tres unidades de protección, a saber:

Unidad 1: Ajuste de Frecuencia 1
1-1 Elección del ajuste como de máxima o mínima frecuencia.
Rango: máxima o mínima frecuencia (ver figura 4)
1-2 Frecuencia a la que dispara
Rango: 42.0 a 67.5 Hz en pasos de 0.1 Hz.
1-3 Tiempo de retardo
Rango: 0.00 a 10s en pasos de 0.05s.

Unidad 2: Ajuste de Frecuencia 2
2-1 Elección del ajuste como de máxima o mínima frecuencia.
Rango: Máxima o mínima frecuencia (ver figura 4)
2-2 Frecuencia de disparo
Rango: 42.0 a 67.5 Hz en pasos de 0.1 Hz.
2-3 Tiempo de retardo.
Rango: 0.00 a 10s en pasos de 0.05s.

Unidad 3: Tensión de Inhibición
3-1 Tensión por debajo de la cual se bloquean los disparos del relé.
Rango: 40% a 100% de Vn en pasos de 10%.


Una vez citadas todas las unidades, es el momento de realizar un auténtico cambio de ajustes. Como ejemplo, vamos a programar la UNIDAD DE FRECUENCIA 2 como de mínima frecuencia, con un valor de 46.5 Hz y un tiempo de retardo de 1.25 segundos.

Entramos en la Secuencia de Ajustes de la forma ya explicada, con lo que aparecerá el código 1-1. Nuestro ejemplo requiere que cambiemos los ajustes del 2-1, 2-2 y 2-3. Para llegar a ellos, pulsamos repetidamente las teclas “+” y “-“ hasta que aparezca en el display el código que deseamos, en este caso 2-1. La selección de ajuste es circular, de forma que si se pulsa “+” cuando se tiene en pantalla el último ajuste se pasa al primero, y si se pulsa “-“ cuando se tiene en pantalla el primer ajuste se pasa al último.


Una vez con el 2-1 en pantalla, pulsamos ENTER y aparecerá, parpadeando, el valor del ajuste. Supongamos que estaba en máxima frecuencia, entonces aparece el símbolo de máxima . Para cambiarlo a mínima pulsamos la tecla “+”. En el display aparecerá el símbolo de mínima. Para aceptarlo pulsamos ENTER y aparece el código 2-1 de nuevo. Con esto el valor del ajuste 2-1 ha cambiado de máxima a mínima frecuencia. A la izquierda puede verse el gráfico de esta operación.

Este proceso es el mismo para cualquier ajuste que se quiera cambiar. Seleccionar el código del ajuste que se quiera cambiar. Cuando el código aparezca en el display, pulsar ENTER. Aparecerá el valor actual del ajuste en el display. Con las teclas “+” y “-“ se incrementa y disminuye el valor del ajuste hasta que el valor deseado aparece en el display. En ese momento se pulsa ENTER y el nuevo valor del ajuste es aceptado.

Si en el display aparece el valor máximo permitido para ese ajuste, la pulsación de “+” no producirá ningún efecto. Lo mismo ocurriría si en el display apareciese el valor mínimo permitido para ese ajuste y se pulsase la tecla “-“.

Si se mantiene pulsada la tecla “+” o la “-“, el valor del ajuste se incrementa o disminuye de forma automática diez veces por segundo. Para evitar pulsaciones indeseadas, la primera repetición tarda un cuarto de segundo en producirse.

Este mecanismo sólo funciona en el cambio del valor del ajuste, y no en la selección del código de
ajuste. En ésta hay que pulsar y soltar “+” o “-“ para cada incremento o disminución del código.





En la figura superior, vemos de forma resumida cómo haríamos el cambio de los otros dos ajustes, teniendo en cuenta que las teclas a pulsar serían las ya citadas.

Se ha supuesto que el valor original del ajuste 2-2 era 49.4 Hz, el del ajuste 2-3 era 1.00 y el valor de la frecuencia que está midiendo es 50.0 Hz. Si hubiesen sido otros, hubiera bastado con pulsar las teclas “+” y “-“ hasta seleccionar los valores deseados, pulsando después ENTER.

Si el valor del ajuste no ha variado, la unidad no se reinicializa, aunque se hayan pulsado las teclas “+” y “-“

La reinicialización de la unidad cuyos ajustes han cambiado es completa, incluyendo la eliminación del arranque o disparo si se hubiesen producido.


4.3.3. Borrado del Último Disparo

Los registros del último disparo, una vez visualizados, pueden ser puestos a cero. Para borrarlos hay que estar en la Secuencia de Lectura y apretar a la vez las teclas ENTER y “+”, y al soltarlas, la frecuencia y el tiempo del último disparo aparecerán en el display con valor cero. La indicación de qué unidad ha disparado saca una U en el display izquierdo y los otros dos en blanco.


4.3.4. Errores

Cuando el MFF detecta durante su operación un fallo de funcionamiento, pueden pasar dos cosas:

· El fallo no afecta al funcionamiento del relé. Simplemente se indica en el status. Los valores del status tendrán un valor que comienza por cero.

· El fallo afecta al funcionamiento del relé. En este casos se muestra en el display el código de error correspondiente, se apaga el LED de EN SERVICIO y se desactiva el relé de alarma. Si en estas condiciones se pulsa la tecla ENTER durante cinco segundos, el relé procederá a una reinicialización completa del software, permitiendo así reanudar el funcionamiento si las causas de error han desaparecido.

Vamos a ver con detalle los códigos de error y su significado.

01- Error de Ajustes

Al comienzo del programa, el MFF carga los ajustes de EEPROM. Si los ajustes almacenados no pasan alguno de los controles a los que son sometidos, se cargan los ajustes por defecto y el status pasa a un valor 01 que nos indica el estado de los ajustes. Este error es subsanable por el usuario, para lo cual debe programar de nuevo los ajustes del relé.

Este error siempre se produce cuando la EEPROM es nueva y no tiene ningún ajuste almacenado. Cargando los ajustes deseados el MFF funcionará correctamente.

80 – Fallo de ROM

El contenido de la memoria de programa se ha deteriorado. Es preciso reemplazarla.

81- Fallo de Escritura a EEPROM (Inicio de Programa)
Al comienzo del programa se han chequeado los ajustes de la EEPROM y han fallado. Al intentar cargar los de defecto no se ha conseguido.

La memoria no volátil EEPROM se ha deteriorado y ya no es capaz de almacenar los ajustes. Es preciso reemplazarla.

82 – Fallo de Escritura a EEPROM (Cambio de ajustes)
Al intentar cargar los nuevos ajustes a la EEPROM ha fallado y no se han podido grabar.

La memoria no volátil EEPROM se ha deteriorado y ya no es capaz de almacenar los ajustes. Es preciso reemplazarla.

84 – Fallo del Sistema de Medida de la Tensión de Entrada
La medida de la tensión de entrada se realiza por dos caminos diferentes. Si los resultados difieren en un cierto valor indica que hay un error en un componente del sistema de medida.

85 – Fallo al Intentar Borrar el Ultimo Disparo en la EEPROM
Después de ordenar el borrado del último disparo en la EEPROM, se verifica si realmente se ha producido. Si no ha sido así, se produce este error.

La memoria no volátil EEPROM se ha deteriorado y ya no es capaz de borrarse. Es preciso reemplazarla.


4.4. Autochequeos y Rutinas de Error

Cuando el MFF detecta un fallo grave de alguno de sus componentes inmediatamente da una orden de error fatal y deshabilita los disparos. En este caso se deja al relé en un bucle de programa del que no puede salir hasta que se quite y se restablezca la tensión de alimentación o se apriete la tecla ENTER durante cinco segundos. Para indicarlo localmente apaga el LED de EN SERVICIO del frente del relé y en el display aparece el estado del relé. El error también se indica con el relé de alarma. Una vez pasados los cinco segundos con la tecla ENTER pulsada, se apagan los LEDs y los displays para indicar que ya se puede reinicializar el MFF. Si se mantiene el error volverá a dar la orden de error fatal.

Lo primero que hace el MFF una vez alimentado es un chequeo completo de la EPROM. Si hubiese un error pasaría a dar un error fatal.

Una vez el relé en funcionamiento se realizan chequeos parciales de la EPROM durante el tiempo que dejan libre las funciones de protección. Si alguno da error se
pasa a error fatal.

El MFF dispone de un WATCHDOG como sistema de vigilancia del programa.

Continuamente se comprueban las medidas de la tensión de entrada para asegurar que el circuito de entrada funciona correctamente.

5. CONSTRUCCION

5.1. Caja
La caja del MFF es de chapa de acero. Las dimensiones generales se muestran en la Figura 5.





La tapa frontal es de material plástico y se ajusta a la caja del relé haciendo presión sobre una junta de goma situada en toda la periferia del relé, lo que produce un cierre hermético que impide la entrada de polvo.

5.2. Uniones Eléctricas y Conexiones Internas

La unión de los cables exteriores se hace en el bloque de terminales montado en la parte posterior de la caja. Este bloque contiene 12 bornas a base de tornillo de 4mm de diámetro roscado.

Las conexiones se hacen a través de terminales engastados a presión.

5.3. Identificación
El modelo completo del relé se indica en la placa de características. La figura 6 representa la placa frontal del MFF.

5.4. Señalizaciones Externas

El MFF dispone de tres diodos luminiscentes (LEDs) en el frente del relé para señalizar las siguientes situaciones:

· EN SERVICIO : LED verde que indica que el relé está funcionando.

· FREC 1: LED rojo que indica que se ha producido el disparo de la unidad de ajuste 1.

· FREC 2: LED rojo que indica que se ha producido el disparo de la unidad de ajuste 2.


6. RECEPCION, MANEJO Y ALMACENAJE

Los relés se suministran al cliente dentro de un embalaje especial que lo protege debidamente durante el transporte, siempre que éste se haga en condiciones normales.

Inmediatamente después de recibir el relé, el cliente deberá comprobar si se presenta algún signo de que el relé haya sufrido deterioro durante el transporte. Si resulta evidente que el relé ha sido dañado por mal trato, deberá avisarse inmediatamente por escrito a la agencia de transportes, dando parte a fábrica del hecho.

Para desembalar el relé es necesario tomar las precauciones normales teniendo cuidado de no perder los tornillos que se suministran dentro de la caja.

Si el relé no va a ser instalado inmediatamente, es conveniente almacenarlo en su embalaje de origen en un lugar seco y libre de polvo.

Es importante comprobar que la inscripción de la placa de características coincide con los datos del pedido.


7. PRUEBAS DE RECEPCION

Con el MFF sin conectar se comprueban los contactos de los relés de alarma y disparo.

Alarma A6 - A8 Cerrado
Relé 1 A7- A8 Abierto
A9 - A8 Cerrado
Relé 2 A10 - A11 Abierto
A12 - A11 Cerrado


Alimentamos el MFF con una tensión continua (cuyo valor depende del modelo de MFF) entre A1 y A2. En el display debe aparecer el status del MFF (0.0.). Comprobar que el relé de alarma se ha abierto.

Por las bornas A4 y A5 se aplica una fuente de tensión de frecuencia variable. Programar el MFF con una tensión de inhibición del 60% de la tensión nominal y los ajustes 1 y 2 a 49.0 y 48.0 Hz respectivamente, con un tiempo de retraso cualquiera. Aplicar 110V con una frecuencia de 50 Hz. Bajar lentamente la frecuencia hasta pasar de 49.0. En este punto el MFF empieza a contar el tiempo de retraso y tarda en disparar este tiempo más 3 ó 4 ciclos.


Comprobar que se enciende el LED FREC 1 del frente del relé y que los contactos del relé 1 están de la forma:

Relé 1 A7- A8 Cerrado
A9 - A8 Abierto


Seguir bajando la frecuencia y comprobar que el relé 2 dispara a la frecuencia y tiempo programado, encendiendo el LED FREC 2 y dejando los contactos del relé 2 de la manera siguiente:

Relé 2 A10 - A11 Cerrado
A12 - A11 Abierto

Incrementar la frecuencia y comprobar que los disparos caen cuando deben.

Repetir lo anterior pero esta vez, no incrementar la frecuencia una vez disparados, sino bajar la amplitud de la tensión. Comprobar que los disparos caen aproximadamente al 60% de la tensión nominal. Si se incrementa la amplitud de la tensión volverá a disparar, esperando el tiempo de retraso, ya que al estar por debajo del nivel de la tensión de inhibición, se reinicializan los disparos.



8. INSTALACION

8.1. Introducción


El lugar donde se instale el relé debe ser limpio, seco, no debe haber polvo ni vibración y debe estar bien iluminado para facilitar la inspección y las pruebas. El relé debe montarse sobre una superficie vertical. La figura 5 representa el croquis de dimensiones y de taladrado.

Los esquemas de conexiones externas vienen reflejados en la figura 1.

8.2. Conexión a Tierra para Supresión de Sobretensiones

La toma A3 del relé debe conectarse a tierra para que los circuitos de supresión de perturbaciones incluidos en el relé funcionen correctamente. Esta conexión debe ser multifilar de 2.5 mm de sección y lo más corta posible para asegurar la máxima protección (preferiblemente 25 cm o menor).

8.3. Pruebas

Puesto que la mayor parte de los usuarios utilizan procedimientos diferentes en las pruebas de instalación, el apartado PRUEBAS DE RECEPCION incluye todas las pruebas necesarias que pueden realizarse como pruebas de instalación según el criterio del usuario.

Si por algún motivo no se hubieran realizado las pruebas específicas en el apartado PRUEBAS DE RECEPCION se recomienda que se realicen en el momento de la instalación.


9. PRUEBAS Y MANTENIMIENTO PERIODICO

Dado el papel primordial de los relés de protección en el funcionamiento de cualquier instalación se recomienda seguir un programa periódico de pruebas. Puesto que el intervalo que separa las pruebas periódicas varía habitualmente para diferentes tipos de relés, tipos de instalación, así como con la experiencia que tenga el usuario sobre pruebas periódicas, se recomienda que los puntos descritos en el apartados INSTALACION se comprueben a intervalos de 1 a 2 años.

En caso de que la temperatura y la humedad del lugar donde se opera difieran de los valores especificados, o si la atmósfera contiene gases químicamente activos o polvo, el relé debería inspeccionarse visualmente durante la prueba secundaria. En esta inspección visual deberá observarse lo siguiente:

- Signos de daños mecánicos en la caja del relé y terminales.
- Acumulación de polvo dentro de la caja del relé; quitar con aire comprimido.
- Signos de corrosión en los terminales, caja o interior del relé.


El relé deberá ser revisado si tiene funcionamiento defectuoso o si los valores de operación difieren de los especificados. Medidas menores pueden ser realizadas por el cliente pero cualquier reparación mayor que incluya electrónica deberá ser llevada a cabo por el fabricante. Por favor, contacte con el fabricante o su representante más cercano para mayor información respecto al control, revisión y recalibración del relé.

Los relés de protección contienen circuitos sensibles a descargas electroestáticas. Antes de retirar un módulo del relé, asegúrese de estar al mismo potencial que el módulo, por ejemplo, tocando la caja.

¡Nota!
Los relés de protección son instrumentos de medición y deberán manejarse con cuidado y protegerse contra humedad y esfuerzo mecánico, especialmente durante el transporte.






lunes, 2 de marzo de 2009

FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VELOCIDAD

FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VELOCIDAD

Para explicar mejor el funcionamiento de un sistema regulador vamos a recurrir a un ejemplo, una central hidroeléctrica. Ésta se esquematiza convenientemente en la siguiente figura (Figura 1) resaltando las partes importantes del sistema regulador.


Todo sistema de control debe contar con un sensor y un sistema actuador. En el caso que estudiamos el sensor es un péndulo taquimétrico (o péndulo de Watt), que traduce un cambio en la velocidad de rotación en un movimiento sobre la palanca de unión AGM (que también opera como realimentador).





Péndulo taquimétrico:

Como se muestra en la Figura 1 el mecanismo de funcionamiento de este mecanismo es simple, las dos masas m giran con la máquina (directamente o con reducción) unidas a unos anillos a través de barras fijas. Al girar por fuerza centrífuga tienden a abrir el mecanismo y esto es compensado por el resorte central. La variación de longitud del resorte produce un movimiento sobre los anillos móviles actuando sobre la barra de unión, que luego accionará al sistema actuador.

Hoy en día este sistema mecánico está en desuso y está siendo reemplazado por sensores electromecánicos y su electrónica asociada. Esto lo mostraremos luego con el modelo en bloque de un regulador.


Amplificador hidráulico:

Comprende el distribuidor o válvula piloto y el pistón principal (servomotor hidráulico). La válvula piloto cuenta con dos pistones con movimiento ligado a la variación de velocidad por el brazo de palanca L1. En caso de producirse un descenso de los pistones S1 y S2 (aumento del consumo), por el canal b el aceite a alta presión proporcionado por la bomba producirá una diferencia de presión en el pistón S3 moviéndolo hacia arriba produciendo la apertura de la válvula V que controla el caudal de agua. Debido a que la válvula piloto funciona en forma diferencial con pequeños desplazamientos de el equilibrio, la potencia requerida para su movimiento es baja comparada con la otorgada luego al pistón principal. Por esto se lo llama al sistema entero amplificador hidráulico.


Palanca de unión:

La representa en la Figura 1 la varilla AGM y su función es producir el desplazamiento de la válvula piloto. La parte AG proporciona una realimentación para el pistón principal. Supongamos que la posición de equilibrio era AGM, en caso de aumento de consumo la velocidad del grupo disminuye y los anillos deslizantes descienden de la posición M a M’. Esto produce la apertura del canal b de la válvula piloto a través del brazo GD (se mueve a G’), esto se traduce finalmente en un mayor caudal de agua hasta que cesa el decaimiento de velocidad (equilibro la potencia mecánica con el consumo). El punto A se mueve junto con la apertura de la válvula V hasta A’ esto produce que el vástago GD sube de nuevo hasta G. Las fases sucesivas de equilibrio de la palanca son AGM – AG’M’ – A’GM’.


Motor de control de potencia:

Este motor es el encargado de realizar la regulación secundaria, manteniendo la frecuencia de generación constante.

Básicamente este motor actúa sobre el tornillo cambiando la posición del punto A de la varilla hasta alcanzar la velocidad deseada de funcionamiento. Suponiendo que el equilibrio de la regulación primaria lo obtuvimos en la posición A’GM’, el motor devuelve el punto A’ al A con el consecuente aumento de caudal por lo cual la velocidad aumenta hasta el punto deseado siendo el nuevo equilibrio la posición AGM (la varilla pasa por un equilibrio intermedio en A’G’’M).


Regulación:

Para mantener constante la velocidad de la turbina, el caudal inyectado tiene que adaptarse en cada instante al valor de la carga, por lo que la posición del inyector tiene que ajustarse mediante un regulador que actúa según la velocidad de la turbina y en el caso más general, en forma automática, Fig. 11.




Si se supone que la turbina se ha acelerado, el regulador 7 levantará la válvula 1 y el aceite a presión entrará en el cilindro grande haciendo bajar el émbolo 8, con lo que la palanca 2 bajará y el deflector 6 cortará al chorro desviando una parte del mismo.
El punzón 5 que estaba retenido por la palanca 2 no avanza solidariamente con ésta, debido al huelgo de la hendidura 3, sino que es empujado lentamente por el agua a presión que pasa por un orificio estrecho, señalado en la figura y que actúa sobre el émbolo 4.
El punzón en su avance llega a encontrarse con el tope inferior de la hendidura 3 que le impide seguir cerrando la salida del inyector. Si sobreviene una carga brusca, el émbolo 8 actuará en sentido contrario, tirando rápidamente de la aguja 5 hacia atrás y llevando, simultáneamente, el deflector a su posición primitiva.
Cuando se utilizan grandes caudales de agua y se emplee un solo inyector, las cazoletas resultan muy grandes y pesadas; también se encuentra el inconveniente de que toda la fuerza tangencial se ejerce en un solo punto de la rueda, lo que representa un desequilibrio dinámico.
En consecuencia conviene hacer el montaje de dos o mas inyectores cuando el caudal lo requiera, por lo que las cazoletas estarán menos cargadas y, por lo tanto, serán más pequeñas.
El par motor se distribuye más uniformemente sobre la periferia de la rueda, aumenta el número específico de revoluciones en z y a igualdad de diámetro del rodete, la turbina adquiere una velocidad angular mayor.

REGULADOR DE VELOCIDAD


1.- REGULADORES DE VELOCIDAD
No hemos de confundir estos dispositivos con los reguladores de tensión de los alternadores, pues si bien actúan al unísono sobre el grupo, como elementos reguladores que son, sus funciones, aunque relacionadas, están perfectamente delimitadas.
Según lo manifestado hasta el momento, deducimos que todo regulador de velocidad es el mecanismo, de distinta índole, destinado a conseguir, en cualquier circunstancia, el equilibrio de los trabajos motor y resistente presentes en una turbina, manteniendo, sensiblemente constante, la velocidad de sincronismo del grupo ante todas las cargas solicitadas, protegiéndole, además, contra velocidades excesivas que pudieran surgir.

Estimamos que hacer un estudio detallado de cada uno de ellos sería una labor ardua por nuestra parte, y tediosa para el lector, al tener que seguir un texto con exhaustivas explicaciones descriptivas de los distintos elementos, componentes y los interminables, e inevitables, párrafos sobre el modo de operar de los mismos.

Tengamos presente que determinadas industrias, para el funcionamiento de sus complicadas instalaciones, requieren un suministro de energía eléctrica con unos valores muy exactos de la frecuencia y de la tensión. Por lo tanto, los reguladores deben de responder a unas exigencias de sensibilidad, estabilidad y seguridad muy precisas.
No podemos ocultar el grado de cierta complejidad que conlleva la constitución de los modernos reguladores automáticos, los cuales se han ido perfeccionando progresivamente a través del tiempo como resultado de las experiencias y estudios llevados a efecto ante los avances y exigencias tecnológicas desde que fue ideado el primer regulador por James Watt en el siglo XVIII (fig. 1).
En base a lo indicado, oportunamente describiremos de forma muy sencilla, el principio de funcionamiento de un regulador, partiendo de un esquema que podemos considerar tipo. También expondremos toda aquella terminología, hoy en uso, que sirve para identificar y definir componentes, funciones y modos de actuar de los mismos.

2.- CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE VELOCIDAD.

Una clasificación, relativamente extensa, se puede establecer de los reguladores de velocidad en función de las características de sus componentes, manera de operar, etc.

La resumiremos a los siguientes aspectos.

Por los componentes fundamentales.
En la actualidad, dos procedimientos distintos se utilizan como medios esenciales, en los que radica el fundamento de los reguladores automáticos. El primero, y más generalizado, se basa en el desplazamiento o elevación, por efecto de la fuerza centrífuga, de masas giratorias denominadas péndulos del regulador (Fig. 2).

podemos establecer una primera clasificación en los términos siguientes:
- Reguladores centrífugos.
- Reguladores eléctricos.
Por la forma de actuar:
- Reguladores de acción directa.
- Reguladores de acción indirecta.

La diferencia entre ambos, basados en los procedimientos mencionados anteriormente estriba en que la señal de regulación, emitida por el tacómetro, pase directamente del regulador al distribuidor de la turbina, reguladores de acción directa; o que dicha señal sea transmitida por medio del equipo de regulación, servomotores, caso del regulador de acción indirecta.

Estos últimos son los más utilizados, dada la envergadura y potencia de las turbinas actuales, necesitándose unos elementos auxiliares de regulación, capaces de desarrollar los elevados esfuerzos que se requieren para conseguir que las palas directrices del distribuidor, etc., respondan rápidamente a las señales de regulación, adoptando las posiciones adecuadas, en razón al mayor o menor caudal de agua que deba de incidir sobre los álabes del rodete.





REGULADOR DE VELOCIDAD EN TURBINAS HIDRAULICAS

INTRODUCCIÓN:



Debido al cambio constante en la demanda de potencia que sufre un generador es necesario contar con los mecanismos de regulación que puedan adaptar en todo momento la generación al consumo.

Si la potencia mecánica de una máquina se mantiene constante y varía el consumo (potencia eléctrica), la diferencia será absorbida por las partes rotantes del sistema variando su energía cinética. La variación de la velocidad de giro de un grupo generador ante los cambios en el consumo proporciona una referencia para efectuar la regulación.

Cuando el consumo aumenta la velocidad baja, mientras que si disminuye la velocidad aumenta, esto va a proporcionar un buen mecanismo de censado.

Al control de velocidad realizado en cada grupo generador se lo llama regulación primaria. La magnitud objeto de la regulación es la velocidad o número de revoluciones por minuto a que ha de girar el rodete de la turbina, con el fin de que, por medio del eje se transmita el giro uniforme que debe de existir y mantenerse entre dicho rodete y el rotor del alternador.

Cuando se produce una variación en la carga, es decir, según aumente o disminuya el par resistente que actúa sobre la turbina, esta tenderá respectivamente a reducir o aumentar el número de revoluciones con que estuviese en funcionamiento normal antes de producirse la variación de carga. En tales condiciones, el funcionamiento de la turbina sería totalmente inestable. llegando a parase al aumentar la carga y a embalarse cuando ésta disminuyese.
Dado que en la realidad las cargas solicitadas varían constantemente, es necesario adaptar el trabajo motor al resistente, y esto se consigue graduando adecuadamente el paso de agua hacia el rodete. Al regular el caudal de agua preciso para cada valor de carga en cada instante se dispondrá de la potencia requerida debiéndose obtener al mismo tiempo el numero de revoluciones de funcionamiento normal de la turbina.

OTRAS TECNICAS DE MANTENIMIENTO


OTRAS TECNICAS DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO



1.- METODO DE IMPULSO DE CHOQUE


La velocidad de vibración de los equipos rotativos, nos da la idea de la magnitud de la fuerza ejercida sobre los cojinetes, los cuales de ser muy elevadas van ha reducir considerablemente la vida de los mismos.

Cuando un equipo que gira a una velocidad, esta desbalanceado, genera fuerzas muy elevadas sobre los cojinetes debido a que estará “golpeando”, en cada giro sobre los apoyos.

Con estos datos se pueden identificar instalación o reemplazos incorrectos de rodamientos, el uso de lubricante inadecuado, pobre manejo y distribución de lubricante o incorrecto instalación o mantenimiento de sellos y empaques, etc.
Estos golpes o impulso de choques, pueden ser medidos y empleados para predecir la resistencia de los cojinetes.

Asimismo, se puede emplear para predecir la resistencia de las válvulas. Por ejemplo, en un sistema hidráulico el fluido que corre por una tubería es pulsante; por lo tanto, al pasar por una válvula, genera choques sobre el mecanismo interno los que iran aumentando en función al desgaste de la válvula. Estos impulsos pueden ser medidos y nos pueden ayudar a predecir la vida de la válvula.
Para el empleo de esto método, se emplean los siguientes instrumentos:




· Transductores.
· Acelerómetro.
· Detector de impulsos.
· Sonda ultrasonica.
· Medidores de vibración.
· Conjunto de balanceadores.
· Recopilador portátil de datos.




Medidor de vibración-VB-8201HA.



2.- ANALISIS DE ACEITE


El monitoreo de la condición del aceite lubricante avisa sobre el incremento de sustancias extrañas, tales como, agua, el cual degrada las propiedades lubricantes del aceite y origina la falla de los rodamientos. También detecta la presencia de partículas metálicas arrastradas en el flujo de lubricante. Estas partículas metálicas pueden ser analizadas para determinar que parte de la maquina es la que se esta desgastando.

2.1.- ANALISIS ESPECTOGRAFICO DE ACEITE


Permite analizar el estado del aceite y del combustible, para revisar su velocidad, su grado de oxidación su contaminación (agua, suciedad, partículas metálicas, lacas, etc.) y poder predecir la necesidad de un cambio de aceite.

Los instrumentos normalmente empleados son:
Viscosímetro.
Espectrómetro.
Kit de prueba de lubricación.












Viscosímetro.



2.2.- ANALISIS FERROGRAFICOS DE PARTICULAS
La ferrografia es el estudio y análisis de las partículas contenidas en el aceite lubricante. La composición, el tamaño y las cantidades relativas pueden registrarse, ser proyectadas en tendencias y analizadas para reducir los problemas y asociadas con el desgaste y la contaminación.
El análisis, detecta la presencia de partículas metálicas arrazadas por el flujo lubricante y depositadas en el mismo.

Se puede evaluar hasta 21 metales de desgaste para determinar su procedencia y con el cual se pueden encontrar componentes desgastados. Identificar diversas aleaciones de partículas de desgaste, ferrosas y no ferrosas y detectan la pieza que presenta desgaste anormal.







cojinete.


Algunas fuentes de metales de desgaste son la siguiente:
Los instrumentos que se emplean para este análisis son los siguientes:
Ferrografo de lectura directa.
Ferrografo analítico.
Ferroscopio.



3.- ANALISIS DE TEMPERATURA

la medición de la temperatura es un indicador muy útil de la condición o de la carga aplicada a componentes específicos tales como cojinetes de empuje. Los defectos en el rodamiento causan fricción lo cual hace que la temperatura se eleva.

La instalación de sensores o termocuplas en el alojamiento del rodamiento y la medición de los cambios de la temperatura en el rodamiento o en el lubricante permite detectar problemas tempranos y programar el mantenimiento antes de que ocurra una falla mas seria y costosa.

En otras palabras, se mide la temperatura de las superficies de las maquinas y sus componentes; materiales, construcciones, componentes eléctricos (conmutadores, transformadores, hornos, trampas de vapor, cañerías, aisladores, etc.), para lo cual emplean siguientes instrumentos:

Termómetros compactos de infrarrojo con visor láser; termómetro de bolsillo, termómetro bimetalico de aire/superficie. La imagen se muestra en la pantalla realiza estas diferencias dando diferentes tonalidades de color.

Estas imágenes pueden ser fotografiadas o grabadas y utilizadas para analizar los patrones de color ganado o perdido. Sin embargo, la termografía mide solo la temperatura superficial, pero nos dan imágenes de infrarrojo de todas las áreas o de los componentes que indican una distribución exacta de la temperatura.
Para estos análisis se emplean los siguientes instrumentos:
· Explorador infrarrojo.
· Cámara de infrarrojo.
· Radiómetro de imágenes térmicas de infrarrojo.
· Termómetro láser de infrarrojo.



camara infrarroja




4.- ANALISIS ACUSTICO

las vibraciones de muy altas frecuencias transmitidas acústicamente son medidas con un sensor piezo eléctrico de alta frecuencia. El sensor es excitado por la comprensión producida por las ondas generadas debida al contacto metal con metal y por el metal mecánicamente averiado.+
la señal acústica del defecto detectado es procesado para producir una señal que pueda ser medida en valores numéricos por un medidor. Esta mediciones se usa para evaluar la condición total del rodamiento, así como también, para reconocer y evaluar los defectos locales. Esta técnica es muy efectiva en la detección temprana de fallas en rodamiento y la falta de lubricación.


Se mide los sonidos normalmente audibles para el oído humano, con el objeto de detectar deterioros en los cojinetes y problemas similares. Es también apropiado para medir los niveles de sonido de los equipos, líneas de proceso de planta en general.
Se emplea por lo general: micrófono, por anofono, analizador de frecuencias y medidores de nivel de sonido.
Así mismo, se pueden realizar ensayos ultrasónicos, que detectan y miden niveles de sonido y señales acústicos con el objeto de inspeccionar cojinetes, detectar perdidas de (gas, aire, líquidos en trampa de vapor, válvulas, intercambiadores de calor).
Las ondas sonoras se emplean para medir espesores y para detectar y definir discontinuidades internas o superficiales en casi todo los metales sólidos.
Al trabajar altas frecuencias en onda corta, se pueden detectar problemas como cavitacion en bombas, jugas en válvula de compresores, perdidas de dientes engranajes, etc.
Se emplean los siguientes instrumentos:
Explorador ultrasónico,
transmisor ultrasónico, auricular acústico, registradores.




explorador ultrasonido.





5.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Y OTROS.



Dentro de estos ensayos tenemos la termografía infrarroja, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ensayos de ultrasonidos, radiografías (rayos x).
Permiten encontrar grietas y fisuras, internas o superficiales, espesores, que al hacer una evaluación estructural podrán definir si se puede seguir en operación, y de ser así, por cuanto tiempo.
Así mismo, el análisis de resistencia eléctrica en un motor, es ora forma de MPD que realiza ensayos sobre la integridad dieléctrica de la aislamiento entre giros, como bobinas y fases y verifica la existencia de corto circuitos en los motores.

El 60% de la falla de los motores se produce en el bobinado.
Otro tipo de análisis es la medición de la presión, medir la presión ( vació) en calderas, tanques, intercambiadores, sistema neumáticas, etc., advierte sobre la excesiva presión (vació) y puede para el equipo(presión de alivio).
Se puede usar para determinar el estado de equipo (grado de contaminación) y la limpieza necesaria, empleando manómetros, indicadores de vació, válvulas de alivió.
La información disponible en un sistema de control de maquinas, tales como la presión, el flujo y la velocidad, o de los indicadores de la maquina pueden ser incorporados en el programa de MPD para complementar la información necesaria y la evaluación y también pueden proyectarse las tendencias.

Esta información adicional en el análisis de condición. El monitoreo de los parámetros de funcionamiento separadamente del sistema de control de la maquinaria, también sirve como respaldo para verificar la presión del sistema de control, proporciona alarma adicional y reporte de control.










TIPOS DE SENSORES


4. Transductores (sensores)

Los transductores o sensores son los elementos que van a colocarse en el punto a ser medido y nos van a servir para la adquisición de datos los cuales estarán conectados a equipos que pueden ser de diferente naturaleza, por ejemplo, se tiene equipos portátiles con los cales sólo se pueden tomar niveles de vibración total, y equipos recolectores y analizadores con los que se pueden recolectar datos, analizar datos con espectros FFT y además , pueden conectarse con un software, lo cual va a ser posible que estos sean analizados en una computadora personal, o es más, los transductores pueden conectarse en forma permanente y los datos van a llegar de manera continua a una central computarizada para su chequeo constante.

4.1 Tipos de medición de vibraciones

Las vibraciones tomadas respecto a un eje y su cojinete, pueden ser:
· Vibración absoluta del apoyo.
· Vibración absoluta del eje.
· Vibración relativa del eje.

En los dos primeros casos, se toma la medida, ya sea de apoyo (chumacera) o del mismo eje, con respecto a tierra, lo cual se considera estática, y en tercer caso se considera el desplazamiento o vibración del eje con respecto a su mismo apoyo. Cabe indicar que este último método es aplicable básicamente en cojinetes de deslizamiento, debido a que en los cojinetes de rodadura, el juego entre eje y apoyo es casi nulo.


4.2 Tipos de Transductores (sensores)

Los sensores básicamente se pueden dividir en sensores relativos y sensores sísmicos. Los sensores relativos son los sensores de no contacto de desplazamiento y los sensores sísmicos son los que miden la vibración absoluta, dentro de los cuales tenemos los sensores de velocidad y los acelerómetros o sensores piezo eléctricos.

4.2.1 Sensores para la medida relativa de vibraciones en ejes (sensores de no contacto)

Los sensores para medir las vibraciones relativas de ejes en una máquina en una máquina en operación deben llenar algunos requerimientos especiales, ya que deberán medir los movimientos de la superficie del eje rotando. Esos requerimientos son:
· Medir el valor de vibración sin contacto.
· No ser influidos por aceite u otro medio entre el sensor y la superficie de medida.
· Rango de medida lineal amplio, con elevada resolución.
· Instalación, ajuste y calibración simples.






De los tipos de sensores disponibles y posibles (capacitivos, inductivos, a corrientes de Foucault o Eddy), el tipo de corrientes parásitas en el más ampliamente usado mundialmente como resultado de sus características.

Método a corrientes Eddy

El método de corrientes de Eddy opera basado en el principio de que el campo magnético producido en una bobina por una corriente alterna induce corrientes parásitas en cualquier material conductor próximo a esa bobina. Esas corrientes parásitas tienen el efecto de extraer potencio de la bobina por medio del campo magnético.

Esa extracción de potencia es mayor si el material conductor es más denso, o si una mayor parte del campo magnético actúa sobre el material por aproximarse a la bobina. Ese efecto se manifiesta como una pérdida en la amplitud de la tensión del convertidor (oscilador). Después de ser rectificada y procesada la señal, el efecto se convierte en una señal de medida normalizada proporcional a la distancia entre la bobina y el material conductor (típicamente del orden de 8 mV/mm).

Ventajas: puede ser usado con cualquier material conductor, no es influido por cualquier material dieléctrico como aceite o agua en el entrehierro; el recambio del sensor es posible sin recalibraciones; y hay una mínima influencia del magnetismo residual.

Desventajas: Las mediciones pueden ser alteradas por una estructura no homogénea del material del eje. Esto es conocido como “runout” o conocimiento de la excentricidad.

Características: Las características mecánicas y eléctricas de las cadenas de medida a corrientes Eddy están detalladamente descritas en la Norma API 670 (8). Por lo tanto esa norma es usada internacionalmente para evaluar las mediciones de este tipo. Otros requerimientos están contenidos en la Norma Din 45 670 (9).

Hoy en día puede hacerse una distinción entre dos tipos constructivos de sensores a corrientes Eddy:

La cadena de medida con componentes discretos, consiste del sensor con un cable integral, un cable de extensión y un convertidor (oscilador).

4.2.2 Transductores electrodinámicos de velocidad de vibración

Los sensores de velocidad de vibración operan de acuerdo al principio electrodinámico. Se suspende una bobina, libre de fricciones, mediante dos muelles de membrana que forman (junto a la bobina) un sistema masa-resorte. Al estar suspendida en un campo magnético permanente, la tensión que se genere será proporcional a la velocidad de vibración.

Cuando el sensor es apoyado en, o unido al objeto que vibra, la bobina permanece estacionaria en el espacio –a cualquier frecuencia por encima de la frecuencia de resonancia de sus sistema masa-resorte mientras que el magneto vibra con el objeto. El corte por las bobinas del campo magnético genera una tensión inducida, sin que el sensor requiera fuente de potencia externa alguna. Por tal razón un sensor de velocidad de vibración es conocido como un sensor activo.


Las ventajas y desventajas de los sensores de velocidad de vibración pueden resumirse como sigue:
Ventajas:
· Construcción robusta.
· Elevada sensibilidad aun a bajas frecuencias.
· Fuerte señal de salida con baja resistencia interna.
· Sensor activo, no requiere fuente de alimentación.
· Impermeable, estanco al aceite y al vacío, resistente a productos químicos agresivos (carcaza de inoxidable).
Desventajas:
· Frecuencia superior limitada a 2000 Hz.
· Sensible a campos magnéticos fuertes.

4.2.3 Transductores de aceleración de vibración (piezoeléctrica)

En los sensores de aceleración el sistema masa resorte se sintoniza muy alto, para que funcione a frecuencias por debajo de su resonancia natural. Para la conversión del movimiento mecánico a una señal eléctrica se emplea el efecto piezoeléctrico del cuarzo. Ese efecto es la existencia de una carga eléctrica en una de las caras del cristal que está sometido a una tensión o compresión.
Esa carga eléctrica es causada por el desplazamiento polar de moléculas en el cristal.





Se puede considerar al acelerómetro piezo eléctrico como el transductor estándar para medición de vibración en máquinas. Se produce en varias configuraciones, pero la ilustración del tipo a compresión sirve para describir el principio de la operación. La masa sísmica está sujetada a la base con un perno axial, que se apoya en un resorte circular. El elemento piezo eléctrico está ajustado entre la base y la masa. Cuando una materia está sujeta a una fuerza, se genera una carga eléctrica entre sus superficies. Hay muchas materias de este tipo. Cuarzo se usa más. También hay materias piezo eléctricos sintéticos que funcionan bien y en algunos casos son capaces de funcionar a temperaturas más altas que el cuarzo lo puede hacer. Si se incrementa la temperatura de un material piezo eléctrico, se va llegar al llamado "punto curie" o " temperatura curie" y se pierde la propiedad piezo eléctrica. Una vez que esto pasa, el transductor está defectuoso y no se puede reparar.


Cuando se mueve el acelerómetro en la dirección arriba abajo, la fuerza que se requiere para mover la masa sísmica esta soportada por el elemento activo. Según la segunda ley de Newton, esa fuerza es proporcional a la aceleración de la masa. La fuerza sobre el cristal produce la señal de salida, que por consecuente es proporcional a la aceleración del transductor. Los acelerómetros son lineales en el sentido de la amplitud, lo que quiere decir que tienen un rango dinámico muy largo. Los niveles más bajos de aceleración que puede detectar son determinado únicamente por el ruido electrónico del sistema electrónico, y el límite de los niveles más altos es la destrucción del mismo elemento piezo eléctrico. Este rango de niveles de aceleración puede abarcar un rango de amplitudes de alrededor de 10 , lo que es igual a 160 dB. Ningún otro transductor puede igualar esto.


El acelerómetro piezo eléctrico está muy estable sobre largos periodos. Mantendrá su calibración si no se le maltrata. Las dos maneras de que se puede dañar un acelerómetro son la exposición a un calor excesivo y la caída en una superficie dura. Si se cae de una altura de mas de un par de pies, en un piso de concreto, o en una cubierta de acero, se debe volver a calibrar el acelerómetro para asegurarse que el cristal no se cuarteó. Una pequeña cuarteadura causará una reducción en la sensibilidad y también afectará de manera importante a la resonancia y a la respuesta de frecuencia. Es una buena idea calibrar los acelerómetros una vez al año, si están en servicio con colectores de datos portátiles.


El rango de frecuencias del acelerómetro es muy ancho y se extiende desde frecuencias muy bajas en algunas unidades hasta varias decenas de kilohertzios. La respuesta de alta frecuencia está limitada por la resonancia de la masa sísmica, junto con la elasticidad del piezo elemento. Esa resonancia produce un pico importante en la respuesta de la frecuencia natural del transductor, y eso se sitúa normalmente alrededor de 30 kHz para los acelerómetros que se usan normalmente. Una regla general es que un acelerómetro se puede usar alrededor de 1/3 de su frecuencia natural. Datos arriba de esta frecuencia se acentuarán debido de la respuesta resonante, pero se pueden usar si se toma en cuenta este efecto.


Ventajas:
· Construcción robusta.
· Insensibles a campos magnéticos.
· No son unidireccionales.
· Reducidas dimensiones.
· Carcaza de inoxidable sellada herméticamente.
Desventajas:
· Sensor pasivo, requiere potencia externa para opera.
· Baja sensibilidad a bajas frecuencias.