EFECTOS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA
El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda
la energa consumida por los aparatos ha sido transformada en
trabajo.Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad
significa un mayor consumo de energa necesaria para producir un
trabajo til.
Causas:
Para producir un trabajo, las cargas elctricas requieren de un
cierto consumo de energa.Cuando este consumo es en su mayora energa
reactiva, el valor del ngulo se incrementa y disminuye el factor de
potencia.
Factor de potencia VS ngulo :
PROBLEMAS POR BAJO FACTOR DE POTENCIA
Problemas tcnicos:
* Mayor consumo de corriente.* Aumento de las prdidas en
conductores.* Sobrecarga de transformadores, generadores y lneas de
distribucin.* Incremento de las cadas de voltaje.
Problemas econmicos:
* Incremento de la facturacin elctrica por mayor consumo de
corriente.* Penalizacin de hasta un 120 % del costo de la
facturacin.
Prdidas en un conductor VS factor de potencia:
FORMAS DE CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA
El factor de potencia exigido por la empresa elctrica se puede
conseguir en una forma prctica y econmica, instalando condensadores
elctricos estticos o utilizando los motores sincrnicos disponible
en su industria.Las cargas inductivas requieren potencia reactiva
para su funcionamiento.Cuando se reduce la potencia reactiva, se
mejora el factor de potencia.
Condensadores elctricos estticos.
En plantas industriales, la forma ms prctica y econmica para la
correccin del bajo factor de potencia es la utilizacin de
condensadores. LA corriente del condensador es usada para suplir en
su totalidad o en parte, las corrientes magnetizantes requeridas
por las cargas sincrnico puede entregar bajo diferentes condiciones
de carga y excitacin.DETERMINACIN DE LA CANTIDAD DE CONDENSADORES
NECESARIOS:
Midiendo la energa activa y reactiva en instalaciones ya
existentes se puede calcular la potencia necesaria del condensador
para obtener el factor de potencia deseado. Tambin se pueden
conectar durante cierto tiempo registradores de la potencia activa
y reactiva para obtener informacin sobre el consumo de energa
reactiva. Si se desea alcanzar un valor determinado del factor de
potencia cos 2 en una instalacin cuyo factor de potencia existente
cos 1 se desconoce, se determina este con ayuda de un contador de
energa activa, un ampermetro y un voltmetro. Existen diferentes
mtodos para realizar estas mediciones.Cuando se van a realizar
estudios del factor de potencia, es imprescindible contar con
suficiente cantidad de datos, o en su defecto tomarlos en las
instalaciones. Si el estudio es solo para propsitos de disminucin
tarifaria, es suficiente con la informacin de su factura para
determinar los KVAR requeridos.
LOCALIZACIN DE CONDENSADORES Y MOTORES SINCRNICO:
Los beneficios que los condensadores en paralelo y los motores
sincrnico dan al sistema es el de proveer una base para la reduccin
de los KVAR. Estos beneficios se manifiestan en una reduccin de sus
facturas de electricidad, liberacin de capacidad de KVA en el
sistema, mejoramiento de voltaje y reduccin de prdidas.En sistemas
de 240 a 600 voltios yLos condensadores mejoran el factor de
potencia debido a que sus efectos son exactamente opuestos a los de
las cargas reactivas ya definidas, eliminando as el efecto de
ellas.
Motores Sincrnicos
Los motores sincrnicos pueden tambin actuar como generadores de
KVAR. Su capacidad para generar KVAR es funcin de su excitacin y de
la carga conectada; cuando operan en baja excitacin no genera los
suficientes KVAR para suplir sus propias necesidades y en
consecuencia los toman de la red elctrica.Cuando operan
sobrexcitados (operacin normal) suplen sus requerimientos de KVAR y
pueden adems entregar KVAR a la red; en este caso son utilizados
como compensadores de bajo factor de potencia. En la fig 10 se
muestra los KVAR que un motor siempre que sea posible, los
condensadores deben ser localizados en o cerca de las cargas a fin
de obtener el mnimo costo y los mximos beneficios, estas
localizaciones son mostradas en las figuras 13 y 14. La localizacin
ms efectiva es en la carga tal como C1, luego C2 etc.En el caso de
motores sincrnicos, no es fcil lograr esta flexibilidad; usualmente
los motores sincrnicos son de gran potencia y no son econmicos para
la operacin a 240 o 480 voltios, que es el voltaje comn en las
plantas industriales. Sin embargo siguen vigentes los principios ya
mencionados, esto es correccin a la carga cuyo factor de potencia
se desea mejorar.
COMPENSACIN DEL FACTOR DE POTENCIA
En la figura anterior se tiene:
* Ql es la demanda de reactivos de un motor y S1 la potencia
aparente correspondiente.* Qc es el suministro de reactivos del
capacitor de compensacin.* La compensacin de reactivos no afecta el
consumo de potencia activa, por lo que P es constante.* Como efecto
del empleo de los capacitores, el valor del ngulo 1 se reduce a 2.*
La potencia aparente S1 tambin disminuye, tomando el valor de S2.*
Al disminuir el valor del ngulo se incrementa el factor de
potencia.
MTODOS DE COMPENSACIN
Son tres los tipos de compensac condensadores se pueden conectar
al equipo sin necesidad de aparatos de maniobras ni fusibles, y se
maniobran y protegen junto con l.
Aplicaciones y ventajas:
* Los capacitores son instalados por cada carga inductiva.* El
arrancador para el motor sirve como un interruptor para el
capacitor.* El uso de un arrancador proporciona control
semiautomtico para los capacitores.* Los capacitores son puestos en
servicio slo cuando el motor est trabajando.
Desventajas:
* El costo de varios capacitores por separado es mayor que el de
un capacitor individual de valor equivalente.* Existe subutilizacin
para aquellos capacitores que no son usados con frecuencia.
Diagrama de conexin:
Compensacin Por Grupos
Cuando hay un grupo de equipos conectados conjuntamente, se
pueden tomar los condensadores en lugares apropiados, por ejemplo,
en un tablero de compensacin y para evitar que se produzcan
sobrecompensaciones, los equipos y los condensadores tienen que
estar conectados conjuntamente. En este caso es conveniente
realizar un anlisis ms detallado para definir los grupos y forma de
compensacin segn las caracterstica de operacin de la industria.
Aplicaciones y ventajas:
* Se utiliza cuando se tiene un grupo de cargas inductivas de
igual potencia y que operan simultneamente.* La compensacin se hace
por medio de un banco de capacitores en comn.* Los bancos de
capacitores pueden ser instalados en el centro de control dein en
paralelo ms empleados:
Compensacin Individual
La compensacin individual es rentable sobre todo en motores
grandes con operacin continua y en transformadores. En la mayora de
estos casos, los motores.
Desventajas:
* La sobrecarga no se reduce en las lneas de alimentacin
principales
Diagrama de conexin:
Compensacin Central Con Sistema De Regulacin
Cuando hay un gran nmero de equipos de potencias diferentes y
conexin variable, resulta muy apropiada la compensacin central con
un sistema de regulacin a fin de mantener constante el factor de
potencia de la instalacin.
Caractersticas y ventajas
* Es la solucin ms general para corregir el factor de potencia.*
El banco de capacitores se conecta en la acometida de la
instalacin.* Es de fcil supervisin.
Desventajas
* Se requiere de un regulador automtico del banco para compensar
segn las necesidades de cada momento.* La sobrecarga no se reduce
en la fuente principal ni en las lneas de distribucin.
Diagrama de conexin
BENEFICIOS POR CORREGIR EL FACTOR DE POTENCIA
Beneficios en los equipos:
* Disminucin de las prdidas en conductores.* Reduccin de las
cadas de tensin.* Aumento de la disponibilidad de potencia de
transformadores, lneas y generadores.* Incremento de la vida til de
las instalaciones.
Beneficios econmicos:
* Reduccin de los costos por facturacin elctrica.* Eliminacin
del cargo por bajo factor de potencia.* Bonificacin de hasta un 2.5
% de la facturacin cuando se tenga factor de potencia mayor a
0.9
Cmo determinar la cantidad de condensadores necesarios?Midiendo
la energa activa y reactiva que consumen las instalaciones
existentes, se puede calcular la potencia necesaria (KVAR) que
deben tener los condensadores para lograr la compensacin deseada.
Sin embargo, es recomendable la instalacin de registradores de
potencia durante eltiemponecesario para cubrir (medir) por lo menos
un ciclo completo de operacin de la industria, incluyendo sus
perodos de descanso.Por lo general se recomienda
realizarregistrostrifsicos donde se monitoree para cada fase y para
el total de la planta: Potencia Activa (KW) y Reactiva (KVAR),
Voltaje y Energa (KWH). Los valores de corriente, potencia aparente
(KVA) y factor de potencia (FP) se calculan a partir de las
lecturas anteriores, sin embargo, si el registrador dispone de la
suficiente capacidad podrn se ledos tambin.Los intervalos
demedicinrecomendados oscilan entre cada 5 y cada 15 min. como
mximo. Por supuesto, a menores intervalos de medicin, tendremos
mayor exactitud en cuanto a la curva real de la industria, sin
embargo esto depender de la capacidad del registrador que se
utilice y del tipo de empresa a registrar. Aquellas empresas donde
sus ciclos de carga varan lentamente, podra extenderse an mas el
intervalo de medicin.De esta forma se podr obtener una curva de
carga completa la cual mostrar la mxima capacidad posible de
instalar sin elriesgode caer en sobrecompensacin reactiva.Tambin es
importante, registrar con las mediciones, el grado de distorsin
armnica existente; con el objeto de evitar la posibilidad de
resonancia entre estos y los bancos de capacitores a instalar .
Por qu resulta daino y caro mantener un bajo factor de
Potencia?El hecho de que exista un bajo factor de potencia en su
industria produce los siguientes inconvenientes:Al suscriptor:
Aumento de la intensidad de corriente Prdidas en los conductores y
fuertes cadas de tensin Incrementos de potencia de lasplantas,
transformadores, reduccin de su vida til y reduccin de la capacidad
de conduccin de los conductores Latemperaturade los conductores
aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento. Aumentos en sus
facturas por consumo de electricidad.Ala empresadistribuidora de
energa: Mayor inversin en los equipos de generacin, ya que su
capacidad en KVA debe ser mayor, parapoderentregar esa energa
reactiva adicional. Mayores capacidades en lneas de transmisin y
distribucin as como en transformadores para eltransportey
transformacin de esta energa reactiva. Elevadas cadas de tensin y
baja regulacin de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de
la red elctrica.Una forma de que las empresas de electricidad a
nivel nacional e internacional hagan reflexionar a las industrias
sobre la conveniencia de generar o controlar su consumo de energa
reactiva ha sido a travs de un cargo pordemanda, facturado en
Bs./KVA, es decir cobrndole por capacidad suministrada en KVA.
Factor donde se incluye el consumo de los KVAR que se entregan a la
industria.
