COMPENSACIN DE POTENCIA REACTIVA

COMPENSACIN DE POTENCIA REACTIVA Ing. Jorge Mario Garzn G.

INTRODUCCINTodos los aparatos elctricos que suministran energa ya sea en forma de luz, calor, sonido, rotacin o movimiento consumen una cantidad de energa elctrica equivalente a la entregada directamente de la fuente de electricidad a la cual estn conectados. Esta energa consumida se denomina Activa, la cual se registra en los medidores y es facturada al consumidor por las respectivas empresas de suministro elctrico. Algunos aparatos, debido a su principio de funcionamiento, toman de la fuente de electricidad una cantidad de energa mayor a a la que registra el medidor: una parte de esta energa es la ya mencionada energa Activa, y la

parte restante no es en realidad consumida sino entretenida entre el aparato y la red de electricidad, y se conoce como energa Reactiva. La energa total (formada por la Activa y la Reactiva) que es tomada de la red elctrica se denomina Aparente y es la que finalmente debe ser transportada hasta el punto de consumo.El hecho de transportar una energa mayor a la que realmente se consume, impone la necesidad de que los conductores, transformadores y dems dispositivos que participan en el suministro de esta energa sean ms robustos, por lo tanto se eleva el costo del sistema de distribucin.

CONCEPTOS BSICOSCargas en los sistemas elctricos:

Resistivas: hornos elctricos, calefactores, planchas, alumbrado incandescente, calentadores de agua, etc.

Inductivas: transformadores, motores de induccin, alumbrado fluorescente, mquinas soldadoras, etc.

Capacitivas: bancos de capacitores, condensadores sncronos, motores sncronos, etc.

Cargas resistivas

Cargas inductivas

Cargas capacitivas

PotenciaEn una resistencia la potencia siempre va desde la fuente hacia el elemento.En un inductor y en un capacitor la potencia flucta entre los elementos y la fuente.La potencia instantnea en un inductor es de signo opuesto a la potencia instantnea en un capacitor.

Potencia instantnea

Corriente en una carga resistiva - inductivaTiene una componente de la corriente en fase con el voltaje.Tiene una componente de la corriente atrasada 90 (fuera de fase) con el voltaje.La corriente total es la suma fasorial de las dos componentes.

Tipos de potenciaPotencia activa (P):Es la potencia capaz de desarrollar trabajo til.Es motivada tambin por dispositivos de tipo resistivo.La origina la componente de la corriente que est en fase con el voltaje.Se calcula como:

Potencia reactiva (Q):Genera campos magnticos y campos elctricos.Es originada por dispositivos de tipo inductivo y de tipo capacitivo. La origina la componente de la corriente que est a 90 con el voltaje, en adelanto o en atraso.Se calcula como:

Potencia aparente (S):Es la potencia total que requiere la carga.Es la potencia total que pueden entregar generadores, transformadores y UPS.Se obtiene por medio de la suma vectorial de la potencia activa y la reactiva.Con esta potencia los equipos elctricos alcanzan su calentamiento mximo permisible.Se calcula como:

Tringulo de potencias

Factor de potenciaEs la proporcin de potencia que se transforma en trabajo til de la potencia total requerida por la carga:

CONSECUENCIAS DEL BAJO FPIncremento de las prdidas por efecto Joule: la potencia que se pierde por calentamiento est dada por la expresin I2R donde I es la corriente total y R es la resistencia elctrica de los equipos (bobinados de generadores y transformadores, conductores de los circuitos de distribucin, etc.). Las prdidas por efecto Joule se manifestarn en:Calentamiento de cablesCalentamiento de embobinados de los transformadores de distribucinDisparo sin causa aparente de los dispositivos de proteccinDeterioro irreversible del aislamiento de los conductores que reduce la vida til de los equipos y puede provocar cortocircuitos

Sobrecarga de los generadores, transformadores y lneas de distribucin: el exceso de corriente debido a un bajo factor de potencia ocasiona que los generadores, transformadores y lneas de distribucin, trabajen con cierta sobrecarga y se reduzca su vida til, debido a que estos equipos se disean para un cierto valor de corriente, y para no daarlos, se deben operar sin que ste se rebase.Incremento en la facturacin elctrica: debido a que un bajo factor de potencia implica prdidas de energa en la red elctrica, el productor y distribuidor de energa elctrica se ve en la necesidad de penalizar al usuario haciendo que pague ms por su electricidad.

Aumento de la cada de tensin: la circulacin de corriente a travs de los conductores ocasiona prdida de potencia transportada por el cable y una cada de tensin o diferencia entre las tensiones de origen y la que lo canaliza, resultando en un insuficiente suministro de potencia a las cargas; estas cargas sufren una reduccin en su potencia de salida. Esta cada de voltaje afecta a:Los embobinados de los transformadores de distribucinLos cables de alimentacinLos sistemas de proteccin y control

Caso prctico

Datos:Costo de KWh = $227Consumo de energa mensual = 210 MWhFacturacin = $47 670.000Capacidad necesaria para pasar de un fp de 0.7 a uno de 0.95:

Beneficios:Potencia liberada en el transformador: Para fp = 0.7: KVA = KW/fp = 350/0.7 = 500Para fp = 0.95: KVA = KW/fp = 350/0.95 = 368

KVA = 500 368 = 132

Reduccin de corriente en el alimentador:Para fp = 0.7: I = KW/(3*KV*fp) = 350/(3*0.220*0.7) = 1312 APara fp = 0.95: I = KW/(3*KV*fp) = 350/(3*0.220*0.95) = 966 A

I = 1312 - 966 = 346 A

Reduccin de prdidas:Corriente en los conductores:1312/2 = 656 A y 966/2 = 483 APrdidas en los conductores:656 * 0.00753 = 3.2 KW 483 * 0.00753 = 1.7 KWPrdidas en el transformador:1150 + 6000 * [350/(0.7*500)] = 7.1 KW1150 + 6000 * [350/(0.95*500)] = 4.4 KWPrdidas totales:(3.2 1.7) + (7.1 4.4) = 4.2 KW

Ahorro mensualConsiderando:Prdidas totalesSeis conductores en el alimentadorVeinte horas diarias de operacinEl costo de la energa

4.2 * 6 * 20 * 30 * 227 = $3432.240

FIN