instructivo factor de potencia

Gerencia Comercial Departamento de Atención al Cliente Unidad de Solicitudes y Telegestión

6a. Avenida 8-14, Zona 1 Guatemala, C. A. PBX (502) 2420-4000 Fax (502) 2230-0658

Teleservicio 2277-7000 ~ www.eegsa.com

FACTOR DE POTENCIA En el presente artículo se abordará el tema del bajo factor de potencia, definición, costo del mismo en la factura mensual extendida en concepto de consumo de energía eléctrica y soluciones al potencial problema que representa. Definición Se denomina factor de potencia a la relación existente entre la potencia activa utilizada en un suministro eléctrico, expresada en vatios o kilovatios (kW) y la potencia total denominada aparente, expresada en voltio-amperios o kilovoltio-amperios (kVA). Lo anterior se expresa gráficamente a través del Triángulo de Potencias;

En el Triángulo de Potencias se muestran tres tipos de potencia: Activa (kW), que es la potencia que se aprovecha realizando un trabajo útil. Reactiva (kilovoltio-amperio reactivo, simbolizado kVAr), utilizada para producir un flujo

electromagnético necesario para el funcionamiento de equipos industriales como motores, compresores, soldaduras, etc.; dicha potencia no se traduce en trabajo pero es necesaria para el funcionamiento del equipo.

Aparente, que es la suma geométrica de las dos anteriores y establece la capacidad de la infraestructura a instalar para brindar un suministro eléctrico.

¿Porqué existe el bajo factor de potencia? Queda evidente del triángulo de potencias, que el factor de potencia equivale al coseno del ángulo � y como tal, su valor únicamente puede variar entre 0 y 1; siendo definido dicho valor por la cantidad de potencia reactiva que se requiera para funcionar; mientras más cercano a la unidad sea el factor de potencia, menor potencia reactiva se requerirá del suministro eléctrico, y al contrario, mientras más bajo sea el factor de potencia más potencia reactiva se requerirá para el funcionamiento del equipo. Como se mencionó, la potencia reactiva es necesaria para producir el campo electromagnético indispensable para el funcionamiento de equipos tales como motores, transformadores, soldaduras, equipos de refrigeración, lámparas fluorescentes y otros similares. Cuando la cantidad de estos equipos es apreciable, los requerimientos de potencia reactiva también se hacen significativos, lo cual produce una disminución del factor de potencia. Esto se presenta en casos tales como: un gran número de motores, presencia de equipos de refrigeración, aire acondicionado y compresores, así como por la sub-utilización de la capacidad instalada en equipos electromecánicos ocasionada por mala planificación del sistema eléctrico en la industria. Cargas puramente resistivas como alumbrado incandescente, resistencias de calentamiento, etc. no causan este tipo de problema ya que no necesitan de la potencia reactiva para funcionar.

Factor de potencia = (potencia activa) / (potencia

Potencia aparente(kVA)

Potencia activa(kW)

Potencia reactiva(kVAR)



Potencia activa(kW)

Potencia activa(kW)






Consecuencias del Bajo Factor de Potencia Según el triángulo de potencias, un factor de potencia bajo indica alta potencia reactiva y también alta potencia aparente (y por lo tanto el equipo de suministro debe dimensionarse con mayor capacidad), y de igual forma aumenta la cantidad de corriente, por lo que las pérdidas aumentan de igual manera; todo lo anterior trae consecuencias negativas como las que se mencionan a continuación: Para el Distribuidor: Incremento de la necesidad de generadores, puesto que la capacidad en kVA debe ser mayor para

entregar la energía reactiva adicional. Mayor capacidad en líneas de transmisión, líneas de distribución y transformadores, para el

transporte y transformación de esta energía reactiva. Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo que puede afectar la estabilidad de la red

eléctrica y la calidad del servicio prestado. Para el Usuario: Aumento de la intensidad de corriente. Pérdidas en los conductores y mayores caídas de tensión. Incremento de capacidad en kVA de los transformadores y plantas de emergencia, reducción de su

vida útil y de la capacidad de conducción de los conductores. Disminución de la vida útil del aislamiento, debido al aumento de la temperatura de los conductores. Aumentos en la facturación mensual por consumo de energía eléctrica Efecto del Bajo Factor de Potencia en la Facturación de Energía Eléctrica El aumento en la facturación se debe a la “Penalización por bajo factor de potencia”. Esta penalización puede aplicar a todos los usuarios en los cuales se disponga un medidor con características adecuadas para medir el factor de potencia. En el caso de clientes con potencia mayor a 11 kW, que tienen un factor de potencia menor a 0.9, la penalización se calcula como un recargo en los rubros o cargos por energía y potencia de la tarifa correspondiente y equivale al uno por ciento (1%) del valor de los mismos por cada centésima en que dicho factor baja del límite mencionado. De forma tal que, prácticamente dicha penalización constituye un porcentaje de aumento a la factura de consumo de electricidad en proporción directa a cuan bajo está el factor de potencia del suministro con relación al límite establecido. A continuación se ejemplifica el cálculo de la penalización por bajo factor de potencia, para lo cual se muestra un segmento de factura de energía eléctrica que contiene los costos a ilustrar.




Figura a) Motor de inducción sin compensación

80 Amp.

60 Amp.100 Amp.

Corriente total de línea = 100 Amp.

Corriente de trabajo (activa) = 80 Amp.

Corriente de magnetización (reactiva) = 60 Amp.

Figura a) Motor de inducción sin compensación

80 Amp.

60 Amp.100 Amp.

80 Amp.

60 Amp.100 Amp.



Corriente de magnetización (reactiva) = 60 Amp.

Capacitor

80 Amp.



Corriente de magnetización (reactiva) suministrada por el capacitor = 60 Amp.

F.P. = 1

Capacitor

80 Amp.




F.P. = 1

CapacitorCapacitorCapacitor

80 Amp.




F.P. = 1

Puede notarse que: El factor de potencia de este cliente tiene un valor de 0.6363 para este mes, por lo tanto está

26.37% más bajo que el límite del factor de potencia de 0.9 (0.9 – 0.6363 = 0.2637). Según lo descrito anteriormente, los costos de energía y potencia de este cliente tendrá como

recargo el porcentaje mencionado. Dichos costos son de Q 28,713.67 (suma de los cargos sin IVA por generación y transporte correspondientes a energía y potencia máxima, así como los cargos por distribución correspondientes a potencia máxima y potencia contratada).

Al multiplicar el costo indicado por 0.2637 se obtiene un total de penalización sin IVA de Q 7,571.79, que corresponde a Q 8,480.40 al incluir IVA; monto que aparece en la factura como “Penalización por Incumplimiento de NTSD con IVA” y corresponde a la penalización por bajo factor de potencia en este caso.

Como Mejorar el Factor de Potencia La mejora del factor de potencia es posible y se logra a través de la compensación de potencia reactiva, instalando capacitores dentro de la distribución industrial. Los capacitores tienen la función de “generar” potencia reactiva, de tal forma que los motores y transformadores toman dicha potencia desde los capacitores interiores y no es necesario que se suministre desde la red del distribuidor. De forma gráfica se facilita la comprensión del concepto anterior: En la Figura a) se muestra el funcionamiento de un motor de inducción sin compensación; se puede observar que la potencia activa (kW) y la potencia reactiva (kVAr) es proporcionada directamente desde el punto de suministro; de tal forma que los 100 amperios de corriente total atraviesan todos los dispositivos, tanto del distribuidor como de la instalación interior hasta llegar al motor y permitir su funcionamiento. Lo anterior también determina un factor de potencia bajo. Figura a) Motor de Inducción sin Compensación En la Figura b) se muestra el mismo motor luego de la compensación de potencia reactiva, puede observarse que la potencia reactiva ya no proviene desde la red exterior, sino que es provista por el capacitor. Lo anterior logra una disminución de la corriente de entrada y que el factor de potencia pueda llegar incluso a la unidad. Figura b) Motor de Inducción con Capacitores de Compensación




El consumo de potencia activa (kW) y reactiva (kVAr) permanece inalterable en los equipos antes y después de la compensación reactiva (instalación de capacitores), la diferencia estriba en que previo a la compensación, la potencia reactiva que se requería estaba siendo proporcionada por la empresa de distribución de energía eléctrica; posteriormente a la misma, a través de bancos de capacitores, la potencia reactiva es producida por éstos y ya no es entregada desde la red del distribuidor, por lo que se produce un intercambio de reactiva entre motores y capacitores; logrando reducción de pérdidas, mejora en el nivel de voltaje y reducción en la facturación mensual por consumo de energía eléctrica si es que estaba siendo penalizado. Los estudios de compensación de reactivos los realizan las distintas empresas de consultoría eléctrica existentes en el mercado, de esa forma se tendrá la solución óptima a cada industria; la inversión a realizar en capacitores, generalmente resulta muy rentable dada la rebaja a obtener en la factura por consumo de electricidad y la reducción de pérdidas internas. Conclusiones:

1. La penalización por bajo factor de potencia puede ser un componente importante en la facturación mensual por consumo de energía eléctrica, especialmente en servicios industriales con alta utilización de motores y transformadores.

2. Por la naturaleza del bajo factor de potencia, éste es enteramente mejorable a través de la

compensación de potencia reactiva. Si en una industria se tiene este problema, debe consultarse con una firma de ingeniería para que plantee una solución, así como la rentabilidad de las inversiones a realizar.

instructivo factor de potencia

Documents