Neurketa-sentsoreak, sistema elektriko jasangarri eta digitaletarako trantsiziorako funtsezko pieza gisa
Zenbait ekipo analogikok osatzen dituzte sistema elektrikoak, hala nola transformadoreek eta etengailuek, kontsumitzaileei energia elektrikoa behar bezala hornitzeko funtsezkoak direnek. Ekipo horiek sendoak eta fidagarriak dira; tentsio eta korronte elektriko handiak jasateko gai dira, eta 20 urtetik gorako bizitza baliagarriak izaten dituzte.
Dena den, ekipo horiek berez ez dira erraz moldatzen trantsizio ekologikoaren eskakizunetara. Izan ere, sistema elektriko jasangarriagoak garatzeko, haien efizientzia handitu behar da; ekipoak fabrikatzeko behar den baliabide-kantitatea murriztu behar dugu, eta haiek digitalizatzeko gai izan behar dugu.
Nolanahi ere, hasierako itxurazko bateraezintasun hori gorabehera, dagoeneko baditugu ekipo trinko eta efizienteak, bi munduren artean bitartekari gisa jarduten dutenak: linea elektriko baten barruan zirkulatzen ari diren elektroien mundu analogikoa eta kontrol-sistema sofistikatuen mundu digitala. Neurketa-sentsoreek, neurketa-transformadore konbentzionalak ordeztuta, aukera ematen dute sistema elektrikoak lehenago aipatutako eskakizun berrietara egokitzeko.
Unean-unean sistema elektrikoen egoeraren berri ematen
Jakina denez, gure zentzumenek ezin dute hauteman elektrizitatearen fenomeno fisikoa, eta horrek arazo bat dakar: ezin dugu zuzenean jakin korronte elektrikoa ote doan linea elektriko batetik, edo tentsiorik ote dagoen azpiestazio batean. Arazoa handiagoa da, gainera, kontuan hartuta sistema elektrikorako oinarrizko babes- eta ustiapen-lanak egiteko zehaztasunez jakin behar ditugula tentsioaren eta intentsitatearen balioak.
Horregatik, sistema elektrikoen garapena lotuta egon zen, hasiera-hasieratik, tentsioa eta intentsitatea neurtzeko transformadoreen garapenarekin. Ekipo horiek sare elektrikoetako puntu estrategikoetan instalatzen dira, eta sare horietako operadoreei aukera ematen diete unean-unean jakiteko benetan zer egoeratan dauden. Tentsioa altuegia da sistema elektrikoan lanak segurtasunez egiteko? Zirkuitulaburtzat jotzeko adinako muga gainditzen du neurtutako korronteak?
Neurketa-sentsoreek funtzio bera betetzen dute, baina ekipo efizienteagoak dira, eta beren aurrekari diren neurketa-transformadoreak baino errazago moldatzen dira jasangarritasun-joera berrietara. Horiek guztiek ezinbesteko zeregin bera betetzen dute: operadoreei aukera ematea sistema elektrikoen ezkutuko alderdian murgiltzeko eta linea elektrikoetako tentsio eta korronte handiak volt eta anpere gutxiko seinale bihurtzeko, neurketa- eta babes-ekipoek erregistratzeko modukoak izan daitezen.
«Neurketa-sentsore» terminoak teknologia alternatibo ugari biltzen ditu
Lehenago aipatu bezala, neurketa-transformadoreen funtzio bera dute neurketa-sentsoreek, baina desberdinak dira funtsezko alderdi batzuetan, eta alde horiek abantaila handiak ematen dizkiete, zenbait printzipio fisikotan eta teknologia alternatibotan oinarrituta funtzionatzen baitute.
Neurketa-transformadoreek oinarrizko printzipio elektromagnetikoetan oinarrituta funtzionatzen dute, eta nukleo magnetiko bat daukate. Neurketa-sentsoreek, berriz, beste bide batzuk bilatzen dituzte tentsio eta korronte primario handiak seinale sekundario erabilerraz eta seguru bihurtzeko.
Hala, tentsioa neurtzeko sentsoreek tentsio-zatitzailearen printzipioan oinarrituta funtzionatzen dute, eta horrek ez du eskatzen burdina, kobrea edo antzeko materialak kantitate handietan erabiltzea harilkatuak eta nukleo magnetikoa fabrikatzeko. Era berean, intentsitatea neurtzeko sentsoreek teknologia sorta handi batean oinarrituta funtzionatzen dute, hala nola Rogowski bobinan eta zuntz optikoan.
Neurketa-sentsoren abantailak
Lehen sistema elektrikoak sortu zirenetik, neurketa-transformadore konbentzionalak teknologia eskuragarri bakarra izan dira tentsioa eta korrontea neurtzeko. Baina hegemonia hori amaitu egin zen merkatuan lehen neurketa-sentsoreak agertu zirenean.
Neurketa-transformadore konbentzionalek ez zeuzkaten gero eta beharrezkoagoak ziren zenbait funtzionalitate, eta horregatik sortu behar izan ziren lehen neurketa-sentsoreak. Gero, abantaila ugari dituztelako hedatu dira oso azkar sentsoreak:
- Ekoizpen jasangarria: Ez da material ugari eta garestirik behar sentsoreak fabrikatzeko. Ez dute burdinazko nukleo magnetiko astunik, ez eta kobrezko harilkaturik ere. Material horiek, forma puruan erraz berrerabil badaitezke ere, birziklatze-prozesua zailtzen dute, erretxina isolatzailearekin nahasita baitaude.
- Ekipo trinkoagoak: Nukleo magnetikoen ordez osagai erresistiboak edo kapazitiboak (tentsio-sentsoreetan) eta aire-nukleoak (intentsitate-sentsoreetan) erabiltzen direnez, sentsoreak ekipo oso trinko bihurtu dira, eta beste ekipo elektriko batzuetan integra edo ezkuta daitezke, hala nola potentzia-transformadoreen terminaletan eta kableetan. Horrela, azpiestazioek hartzen duten azalera murriztu daiteke.
- Efizientzia handiagoa: «Potentzia txikiko neurketa-transformadore» izen teknikoa ere erabiltzen da neurketa-sentsoreak aipatzeko. «Potentzia txiki» terminoarekin adierazten da kontsumo txikia behar dutela funtzionatzeko, ohiko neurketa-transformadoreen aldean. Hala, eragiketaren ondoriozko energia-galerak murrizten dira, eta sistema elektriko eraginkorragoa lortzen da.
- Digitalizazioa: Transformadore konbentzionalek tentsio prozesagarri bihurtu behar diren korronteak ematen dituzte, edo kontrol-sistema modernoetarako handiegiak diren tentsioak. Sentsoreek, berriz, zenbait milivolteko irteera-seinaleak ematen dituzte, eta, ondorioz, seinale horiek zuzenean erabil daitezke kontrol-sistema digitalak elikatzeko. Hala, sistema elektrikoen digitalizazioa bizkortzen da, ez direlako ezinbesteko irteera-seinaleak egokitu behar dituzten bitarteko ekipoak.
- Moldakortasuna: Nukleo magnetikoen desabantaila nagusia asetasun magnetikoa da. Horren ondorioz, mugatuta dago neurketa-transformadore konbentzionalen funtzionamendu-tartea; muga horietatik kanpo, nukleo asea ez da gai seinale sekundario fidagarria emateko. Neurketa-sentsoreek ez dute nukleo magnetikorik, eta, horregatik, funtzionamendu-tarte zabal batean mantentzen dute linealtasuna; horri esker, operadoreek sentsore-modelo bera erabil dezakete tentsio- edo korronte-ezaugarri desberdinak dituzten lineetan.
- Erantzun ona dute harmonikoen aurrean: Energia berriztagarrien integrazioak eta potentzia-faktorea zuzentzeko edo energia biltegiratzeko sistemek dakarten ondorio bat da sistema elektrikoetan potentzia-elektronika ugari sartzea. Elektronika horrek orain arte ez bezalako funtzionalitateak eta kontrola ematen ditu, baina, era berean, harmoniko edo perturbazio ugari ere eragin ditzake sare elektrikoetan, eta, horien ondorioz, kalitatea murrizten da eta efizientzia-arazoak sortzen dira. Horregatik, ezinbesteko bihurtu da harmonikoak doitasunez neurtzea. Baina neurketa-transformadore konbentzionalek arazoak dituzte zeregin hori betetzeko. Neurketa-sentsoreek, ordea, doitasun handiz neurtzen dituzte.
- Segurtasun handiagoa: Ez dute transformadore konbentzionalek duten zenbait segurtasun-arazo (hala nola ferrorresonantzia eta eztanda bortitzak eragin ditzaketen berotze desegokiak); horregatik, inguruko pertsonen edo ekipoen gaineko arriskua murrizten da neurketa-sentsoreekin.
Neurketa-transformadore konbentzionalak guztiz baztertuko dira?
Neurketa-sentsoreak duela gutxi hasi direnez modu masiboan erabiltzen, eta ohiko neurketa-transformadoreek bizitza baliagarri luzea dutenez, teknologia konbentzionalak nagusi dira oraindik sistema elektrikoen tentsioa eta intentsitatea neurtzeko ekipoen parkean.
Hala ere, neurketa-sentsoreek hazkunde esponentziala izan dute, eta joera horri eustea aurreikusten da, bat baitator NBEren garapen jasangarrirako helburuekin eta Europar Batasunaren jasangarritasun-zuzentarauekin.
Dena den, teknologia gazte (baina ez emergente) guztiekin bezala, neurketa-sentsoreekin fintze-maila handiagoa behar da, eta oraindik ez da lortu: intentsitate handiko eremu magnetikoek neurketa-sentsoreen doitasunari eragin diezaiokete haietatik gertu egonez gero, baita giro-tenperaturaren aldaketa handiek ere. Transformadore konbentzionalei, ordea, ez diete eragiten fenomeno horiek.
Gainera, ikusi behar da ea hamarkadetako bizitza erabilgarria izan dezaketen neurketa-sentsore berriek, neurketa-transformadore konbentzional sendoek bezala.
Azken batean, teknologiak oraindik heldutasun handiagoa behar badu ere, saihestu ezineko abantailak dituzte neurketa-sentsoreek, eta, halabeharrez, azkenean ia guztiz eraldatuko dituzte sistema elektrikoen tentsioa eta intentsitatea neurtzeko teknologiak.
Nolanahi ere, oraindik ez da lortu neurketa-transformadore konbentzionalen sendotasuna gainditzea. Orduan, galdera hauek sortzen dira: Erabatekoa izango da belaunaldi-erreleboa ala jatorrizko transformadore fidagarriak erabiliko dira aurrerantzean ere eginkizun espezifikoetan? Neurri berean egingo lukete neurketa-sentsoreen alde sistema elektriko bateko operadore batek eta zentral nuklear baten eragile batek?
TECNALIAko Goi Tentsioko Laborategia
Teknologia berri bat arrakastaz ezarri ahal izateko eta kalitate-bermeak eskaini ahal izateko, funtsezkoa da berariazko araudia edukitzea. Neurketa-sentsoreen kasuan, IEC 61869 arau-familiak mota horretako ekipoak hartzen ditu barne, eta guztiz garatuta dago.
TECNALIAren Ekipamendu elektrikoen saiakuntzetako laborategia ISO/IEC 17025:2017 arauaren arabera ziurtatuta dago neurketa-sentsoreei tipo-saiakuntzak egiteko IEC 61869ren 6., 10. eta 11. zatietako betekizunei jarraituz. Horretaz gain, saiakuntza berezietarako gaitasunak garatu ditugu, hala nola harmonikoen aurreko doitasunarena eta hondar-tentsioa eta -korrontea neurtzekoak.
Horrela, TECNALIAk, Goi Tentsioko Laborategiaren bidez, neurketa-sentsoreen fabrikatzaileei beren ekipoen arauzko ebaluazioa egiteko baliabideak ematen dizkie, baita neurketa-sentsoreen eta -transformadoreen saiakuntzaren arloko esperientzia zabala ere.
Egileaz:
Ander Ortiz Quintanilla industria ingeniaria da, EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolan ingeniaritza elektrikoan espezializatua. Bere lan-esperientzia ingeniaritza elektrikoarekin lotuta dago: merkatu elektrikoaren itxieren jarraipena eta ibilgailu elektrikoak kargatzeko instalazioen garapena. Duela hiru urtetik, TECNALIAko Goi Tentsioko Laborategiko arduraduna da.
Zentroari buruz:
TECNALIA Espainiako ikerketa aplikatuko eta garapen teknologikoko zentro handiena da, Basque Research and Technology Alliance-ko (BRTA) kide. 1.500 lagunetik gorako taldeari esker, enpresen lehiakortasuna, bizi-kalitatea eta hazkunde jasangarria bultzatzen ditu. Bere jarduera-eremu nagusiak dira: fabrikazio adimenduna, eraldaketa digitala, energia-trantsizioa, mugikortasun jasangarria, osasuna eta elikadura, hiri-ekosistema eta ekonomia zirkularra.
Basque Research & Technology Alliance (BRTA) 17 zentro teknologiko eta ikerketa kooperatiboko zentroen aliantza bat da. Partzuergo honek Euskadiren etorkizuneko erronka sozioekonomiko globalei aurrea hartzen die, ikerketa eta garapen teknologikoaren bidez erantzuna emanez eta nazioartean proiektatuz. BRTAko zentroek ezagutza sortzen eta ezagutza hori euskal gizarteari eta industriari transferitzen laguntzen dute, berritzaileagoak eta lehiakorragoak izan daitezen.
BRTA aliantzak Eusko Jaurlaritzaren, SPRIren eta Araba, Bizkaia eta Gipuzkoako Foru Aldundien babesa du, eta, gaurtik aurrera, BRTA osatzen duten zentroen artikuluak publikatuko dira Zientzia Kaieran euren ikerlanen berri emateko.
