Energía Activa: corresponde a la potencia activa P(kW) medida en kWh. Se transforma íntegramente en energía mecánica (trabajo) y calor (pérdidas).
Energía Reactiva: corresponde a la potencia reactiva Q(VAR) medida en kVARh. Es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los motores y transformadores. La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil.
Energía aparente:Corresponde a la potencia aparenteS(VA) medida en VAh. La red de distribución suministra energía aparente, la cual se compone vectorialmente de la energía activa y la reactiva. Factor de potencia: se define como el cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, o bien, como el coseno del ángulo que forman los fasores de las mismas. El factor de potencia es un termino utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se convierte en trabajo. El valor ideal del factor de potencia es 1, indicando que toda la energía consumida por los equipos ha sido transformada en trabajo y perdidas por calor.El instrumento usado para medir el factor de potencia es el cosimetro o fasimetro; actualmente para corregir el factor de potencia usamos el analizador de redes que tras unas horas incluso unos días en una determinada instalación nos dará la información necesaria para realizar los cálculos para obtener nuestra batería de condensadores,
CONSUMO DE ENERGÍA REACTIVA
En la práctica los circuitos no pueden ser puramente resistivos ni reactivos, observándose desfases, más o menos significativos, entre las formas de onda de la corriente y el voltaje. Así, si el f.d.p. está cercano a la unidad, se dirá que es un circuito fuertemente resistivo por lo que su f.d.p. es alto, mientras que si está cercano a cero que es fuertemente reactivo y su f.d.p. es bajo. Cuando el circuito sea de carácter inductivo, caso más común industrialmente, se hablará de un f.d.p. en retraso, mientras que se dice en adelanto cuando lo es de carácter capacitivo
CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA:
Mejorar el factor de potencia consiste en instalar condensadores en la instalación para llevar el factor de potencia, cosf, lo mas próximo a la unidad. Los condensadores mejoran el factor de potencia debido a que sus efectos son exactamente opuestos a los de las cargas reactivas inductivas, eliminando así el efecto de ellas. La corriente que circula por un condensador está adelantada cerca de los 90 º respecto a la tensión aplicada en sus bornes. De este modo compensa el efecto provocado por las bobinas o elementos que generan campos magnéticos cuya intensidad está retrasada respecto a la tensión y por lo tanto mejora el factor de potencia.
LAS DESVENTAJAS DE UN FACTOR DE POTENCIA BAJO.
Para quien la tiene contratada el aumento de la intensidad de la corriente.
Aumento en la sección de los conductores.
Puesto que la sección de los conductores depende de la intensidad de la red y esta es inversamente proporcional al cosf nos lleva a que a menor cosf mayor sección.
Aumento de la temperatura de los conductores (por efecto Joule) y por ende disminución de la vida de su aislamiento.
Pérdidas en los conductores y altas caídas de tensión.
Aumento en la facturación del consumo de energía eléctrica.
Para la compañía generadora de la energía eléctrica:
Mayores capacidades en líneas de transporte y transformadores para el transporte y transformación de esa energía eléctrica.
Caídas y baja regulación de voltajes, los cuales pueden afectar la estabilidad de la red eléctrica.
PARA SOLUCIONAR ESTO PROBLEMAS PODEMOS ACTUAR DE TRES FORMAS INDISTINTAS SOBRE LAS INSTALACIONES.
Compensación global.
Compensación parcial.
Compensación individual.
La localización de los condensadores ideal para producir E reactiva en el lugar donde se consume y en la cantidad demandada depende de los criterios técnicos-económicos que determinan su elección.
COMPENSACIÓN GLOBAL.La batería está conectada en la cabecera de la instalación. Conviene cuando la carga es estable.Ventajas: Disminuye S en función de la necesidad de P de la instalación. Elimina las penalizaciones por consumo excesivo. Desventajas: La I reactiva está presente de 1 a 3.No se disminuye las pérdidas por efecto Joule y el dimensionamiento de los cables aguas abajo.
COMPENSACIÓN PARCIAL.La batería suministra E reactiva a cada taller o grupo de receptores.Conviene cuando la instalación es amplia y cada taller tiene regímenes de carga distintos. Ventajas: Optimiza parte de la red ya que no circula I reactiva entre los niveles 1 y 2. Desventajas:Efecto Joule y sobredimensionamiento del cableado entre 2 y 3. - Existe riesgo de sobrecompensación como consecuencia de variaciones de cargas importantes (Se elimina con un sistema de compensación automática)
COMPENSACIÓN INDIVIDUAL.La batería está conectada a los bornes de cada receptor. Se justifica cuando la potencia del receptor es importante en relación a la potencia total. La Q de la batería de ser aprox. 25% de la P del motor.Ventajas: Reduce el dimensionamiento de los cables y las pérdidas por efecto Joule.Produce E reactiva en el lugar donde se consume y en la cantidad demandada.Aumento de los costes de la instalación.
DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE COMPENSACIÓN DE ENERGÍA REACTIVA.
Se puede determinar a través de cuatro métodos.
Método simplificado:Consiste en considerar que el cos fi de una instalación es un promedio de 0.8 sin compensación. Se considera que hay que subirlo a 0.93, por lo que mediante valores tabulados se necesita 0.335 KVAR por cada KW de carga.
Q (VAR) = 0.355 x P (KW) Método basado en el calculo de potencias.
Datos conocidos:Potencia activa (KW), cos fi inicial y cos fi deseado:
Q (VAR) = P (KW) x 8 tg f inicial - tg f deseado)
Método a partir del balance de potencia reactiva:
ETAPA 1: Establecer una lista de receptores de la instalacion. ETAPA 2: Determinar el factor de utilización máxima (ku) y el factor e simultaneidad (ks) para determinar las potencias de utilización máxima. ku: aparece porque la potencia utilizada de un receptor puede ser inferior a la nominal. Para cada receptor se toma:Promedio= 0.75.Alumbrado y calefacción= 1.Toma corrientes= depende del destino ks: aparece porque no todos los receptores funcionan simultáneamente
Método basado en los datos del recibo de electricidad:A partir del recibo de electricidad de la instalación se obtienen: Período del recibo Consumo de energía activa (Ea) [KW-h] Consumo de energía reactiva (Er) [KWAR-h] A partir de la instalación: Calculo de horas efectivas de funcionamiento al mes (T) (período recibo*horas efectivas de funcionamiento) Luego se calcula: tg f = Er / Ea (se obtiene tg fi inicial en consecuencia el fi) Se obtiene la tan fi deseado a partir del cos fi deseado A partir de los tg fi inicial y deseado calculamos el valor de reactiva necesario,
Q = (Ea / T) * (tg fi inicial – tg fi deseado)
Q = (Ea / T) * (tg fi inicial – tg fi deseado)
Tipos de compensación:
Condensadores fijos: Tiene una potencia unitaria constante. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado y su forma. Su conexión puede ser:
Manual:mando por interruptor automático.Semi-automática: mando por medio del contactor. Directa: conectada a los bornes de un receptor. Se utilizan: En los bornes de los receptores inductivos (motores, transformadores, reactancias, etc). En la barra donde estén muchos pequeños motores cuya compensación individual sea costosa. Cuando la fluctuación de carga es poco importante. Conviene cuando la potencia de los condensadores en
KVAr < 15% de la potencia nominal (Sn) del transformador.
Baterías de condensadores de regulación automática: Son mas frecuentes y permite la adaptación automática de la potencia reactiva suministrada por la batería de condensadores en función de un cos fi deseado. Se utilizan donde la potencia reactiva consumida y la potencia activa varían en proporciones importantes: En barras de los tableros generales de baja tensión. Para salidas importantes. Conviene cuando la potencia de los condensadores en KVAr > 15% de la potencia del transformador.
Cálculo de la potencia reactiva:
De batería y condensadores Por tabla Es necesario conocer: La potencia activa consumida en kW El cos fi inicial El cos fi deseado A partir de la potencia en kW y del cos fi de la instalación La tabla nos da, en función del cos fi y de la instalación antes y después de la compensación, un coeficiente a multiplicar por la potencia activa para encontrar la potencia de la batería de condensadores a instalar
Cálculo de la potencia reactiva Método simplificado: Consiste en considerar que el
cos fi de una instalación es en promedio de 0.8 sin compensación. Se considera que hay que subirlo a 0.93 por lo visto anteriormente. Es necesario proporcionar 0.335 KVAR por KW de carga. Uso de Tabla Método basado en el cálculo de potencias Datos conocidos: Potencia activa (kW), cos fi inicial, cos fi deseado.
Q(KVAR) = Potencia activa (KW) x (tg fi inicial- tg fi deseada)
Recibo de la compañía eléctrica .El cálculo de potencia a través del recibo es solamente un método aproximado pero muy práctico para el cálculo de baterías.Generalmente proporciona resultados aceptables, pero en el caso que existan regímenes de funcionamiento muy dispares o no se conozcan las horas de funcionamiento, los resultados pueden ser insatisfactorios.
Ej:Energía activa total EA= E Resto + E Valle + E Punta EA= 47730 kW hora Energía reactiva ER= 64000 kVAr hora Calculamos Tg fi tg fi= 64000 = 1,33 47730 Calculamos el valor de reactiva necesario Q= EA (tg fi actual - tg fi T deseado) donde T= cantidad de horas de trabajo en el período de medición.
En este caso, las horas trabajadas son 18 por día los días de semana:
T= 18hs x 22días T= 396 horas Para obtener la tan fi a partir del cos fi utilizamos la tabla que podemos ver en el enlace pie de página:
Q = 47730 (1,33 - 0,33) Q= 121 kVAr 396 Necesitaremos instalar 120 kVAr. Debemos, a continuación, determinar el tipo de compensación (global, parcial, individual o mixta), y el modo de realizarla (compensación fija o automática). Recibo de la compañía eléctrica
Enlace de interés:
http://www.monografias.com/trabajos104/correccion-del-factor-potencia-ii/correccion-del-factor-potencia-ii.shtml
https://es.slideshare.net/rdcardenas75/correccin-factor-de-potencia
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