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COMPENSACION DE ENERGIA REACTIVA

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NDICE

1. INTRODUCCIN2. CONCEPTOS BSICOS3. TIPOS DE COMPENSACIN REACTIVA4. EVALUACIN TCNICO ECONMICA

PARA LA COMPENSACIN REACTIVA

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INTRODUCCIN

Una de las formas de medir medir el grado de utilizacin de la potencia til (activa) con respecto a la potencia total (activa mas reactiva) de un equipo o circuito elctrico es empleando el trmino de factor de potencia, tal es as que un buen factor de potencia serla unidad y cuando este se reduzca y se aproxime a cero ser un factor deficiente.

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CONCEPTOS BSICOSRESISTENCIA APARENTE, EFECTIVA Y REACTIVA

La resistencia aparente o impedancia esta compuesta por componentes activos y reactivos:

Resistencia R Reactancia Inductiva X L = 2*f*L Reactancia Capacitiva X c = 1/ 2*f*C Impedancia Z = ((((R2+(XL-XC)2)

La suma de las reactancias en el circuito nos dar la reactancia real que predomine, o sea X = XL XC.f = Frecuencia en Hz (Hertz)L = Inductancia en H (Henry)C = Capacitancia en F (Faradio)

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CONCEPTOS BSICOSPOTENCIA APARENTE, EFECTIVA Y REACTIVA

La potencia elctrica es el producto de la tensin por la corriente correspondiente. Podemos diferenciar los tres tipos:

Potencia aparente (kWA) S = VI Potencia efectiva (kW) P = V.I.Cos Potencia reactiva (kVAR) Q = V.I.Sen

La potencia efectiva P se obtiene de multiplicar la potencia aparente S por el "Cos", al cual se le denomina como "factor de potencia".

P

QS

Cos =P/S

TRINGULO DE POTENCIAS

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CONCEPTOS BSICOS

Para el factor de potencia los valores estn comprendidos desde 0 hasta 1.

Por lo anterior, en la tcnica de la energa elctrica se utiliza el factor de potencia para expresar un desfase que sera negativo cuando la carga sea inductiva, o positivo cuando la carga es capacitiva.

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CONCEPTOS BSICOSa) En casos como por ejemplo las

bombillas incandescentes el X = 0 y Z = R, entonces la corriente y el voltaje estn en fase.

b) En casos de transformadores o motorespredomina la reactancia inductiva XL. La corriente corre retrasada con respecto al voltaje a un ngulo .

c) En casos de condensadores predomina la reactancia capacitiva Xc. La corriente corre adelantada con respecto al voltaje a un ngulo .

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CONCEPTOS BSICOS

La corriente desfasada total que circula en un circuito se divide en: corriente real IR y corriente reactiva IX.. Esto es equivalente a la corriente en paralelo de una resistencia efectiva R con una reactancia inductiva XL.

Calculando: I = V/Z = ( IR2 + IX2)

La corriente efectiva est en fase con la tensin corriente reactiva tiene un desfase de 90 negativos con respecto a la tensin.

DIVISIN DE UNA CORRIENTE ALTERNA DESFASADAEN SUS COMPONENTES.

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CONCEPTOS BSICOS

1. Alto costo de suministro de la energa elctrica2. Sobrecarga en los generadores.3. Sobrecarga en los transformadores.4. Sobrecarga en las lneas de distribucin dentro de la planta,5. Mayores cadas de voltaje y prdidas de potencia.

Todo esto representa prdidas y desgaste en el equipo industrial.

EFECTOS DE UN BAJO FACTOR DE POTENCIA

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CONCEPTOS BSICOSEFECTOS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA EN LOS CONDUCTORES

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CONCEPTOS BSICOSVENTAJAS DE LA CORRECCIN DEL FACTOR DE POTENCIA

1. Un menor costo de energa elctrica Al mejorar el factor de potencia no se tiene que pagar penalizaciones por mantener un bajo factor de potencia,

2. Aumento en la capacidad del sistema Al mejorar el factor de potencia se reduce la cantidad de corriente reactiva que inicialmente pasaba a travs de transformadores, alimentadores, tableros y cables.

3. Mejora en la calidad del voltaje. Al mejorar el factor de potencia , la corriente total de la lnea disminuye, debido a la menor corriente reactiva que circula, causando una menor cada de voltaje.

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CONCEPTOS BSICOSCOMPENSACIN

La demanda de potencia reactiva se puede reducir sencillamente colocando condensadores en paralelo a los consumidores de potencia inductiva QL.

Dependiendo de la potencia reactiva capacitiva Qc de los condensadores se anula total o parcialmentela potencia reactiva inductiva tomada de la red. A este proceso se le denomina compensacin

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CONCEPTOS BSICOS

Despus de una compensacin la red suministra solamente (casi)la potencia real. La corriente en los conductores se reduce, por lo que se reducen las prdidas en stos. As se ahorran los costos por consumo de potencia reactiva facturada por las centrales elctricas.

COMPENSACIN

Q

Qc

QL

P

1

2S con

compensacin

S sincompensacin

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CONCEPTOS BSICOS

Definimos que Q = V.Ixc

Ademas: IXc = V/XcXc = 1 / C IC = V. . C = 2**f

Entonces: Q = V2 *2**f*C

POTENCIA REACTIVA DEL CONDENSADOR

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TIPOS DE COMPENSACINREACTIVA

Las inductancias se compensan con la conexin en paralelo de condensadores. Esta forma de compensacin es la ms usual, existiendo tres tipos de compensacin en paralelo, los cuales son:

A. Compensacin individual.

B. Compensacin en grupos.

C. Compensacin central.

TIPOS DE COMPENSACIN

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Compensacin individual.

Este tipo de compensacin asigna a cada consumidor inductivo el condensador necesario.

Este tipo es empleado ante todo para compensar consumidores grandes de trabajo continuo


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TIPOS DE COMPENSACINREACTIVACompensacin individual.Ventajas1. La compensacin

individual es el tipo de compensacin ms efectivo.

2. El condensador se puede instalar junto al consumidor, de manera que la potencia reactiva fluye solamente sobre los conductores cortos entre el consumidor y el condensador. COMPENSACIN EN TRANSFORMADOR

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Compensacin individual.Consideraciones

Para evitar la "sobre-compensacin"; el cual puede causar una elevacin de la tensin con resultados dainos, es necesario que el condensador cubra solamente la potencia reactiva inductiva demandada por el consumidor cuando est funcionando sin carga alguna, es decir, al vaco.

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TIPOS DE COMPENSACINREACTIVACompensacin individual de los Transformadores.

Para la compensacin individual de la potencia inductiva de los transformadores de distribucin, se recomiendan como gua los valores dados en la tabla siguiente.

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Compensacin individual de Motores.

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Compensacin en grupos.

Los grupos se conforman de varios consumidores de igual potencia e igual tiempo de trabajo y se compensan por medio de un condensador comn.

Este tipo de compensacin es empleado, por ejemplo para compensar un grupo de lmparas fluorescentes


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Compensacin central.

La potencia reactiva inductiva de varios consumidores de diferentes potencias y diferentes tiempos de trabajo es compensada por medio de un banco de compensadores.

Una regulacin automtica compensa segn las exigencias del momento.


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EVALUACIN TCNICO ECONMICA PARA LA COMPENSACIN REACTIVA

Mejora del factor de potencia de una Unidad

Minera

Resumen de parmetros registrados en los totalizadores de una Unidad Minera

Esta unidad minera tiene un suministro en 69 kV, transformando esta tensin en dos niveles 2.4 kV y 12 kV, para la distribucin de la energa elctrica.

De la tabla el totalizador en 2.4 kV presenta un bajo factor de potencia por lo tanto es necesario su compensacin.

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Para calcular la potencia que tendr el banco de condensadores usamos la siguiente frmula:

[ ])(cos)(cos 11finalinicial

FPtanFPtanPQ =

donde :Q = Potencia reactiva del banco de capacitores.P = Mxima demanda en KW .FPinicial = Factor de potencia inicial .FPfinal = Factor de potencia final (0.99).

CASO DE COMPENSACIN DE UNA UNIDAD MINERA

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Con los datos que se tiene en la tabla anterior para la barra de 2.4 kV, calculamos la potencia del banco de condensadores de la siguiente forma :

[ ])99.0(cos)90.0(cos20.1848 11 = tantanQKVARQ 77.631=

El valor normalizado ms cercano es : 650 KVAR, 440V 60 Hz. (con regulador automtico) .

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Las caractersticas del banco de condensadores ser la siguiente :

Este tipo de compensacin es grupal y puede ser instalado como una carga ms, que deber conectarse una vez iniciado las operaciones en la concentradora o por medio de un controlador automtico de factor de potencia .

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Ubicacin del banco de condensadores en el sistema

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Con el aporte de potencia reactiva del banco a instalarse, el factor de potencia en el totalizador se corrige a 0.98, que es un valor que eliminara los cargos por consumos de energa reactiva de la red.

El costo del banco de condensadores es de $ 25 000. El ahorro de energa es calculado por la siguiente relacin:

CHQAER **=donde :AER = Ahorro por energa reactiva en US$/ao.Q = Potencia del banco de condensadores en KVAR.H = Horas anuales que trabaja la planta.C = Costo de 1 KVAR-h en US$ (0.01 US$) .

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Entonces tenemos : 01.0*6336*650=AER41184$USAER =

Entonces el uso de este banco de condensadores traer un ahorro de 41 184 dlares por ao. Lo que significa :

Ahorros : US$ 41184 Inversin : US$ 25 000Payback : 8 meses

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BENEFICIOS ADICIONALES DE LA COMPENSACIN REACTIVA

Uno de los beneficios adicionales que se logran con la instalacin de estos equipos es la reduccin de prdidas de energa en los circuitos alimentadores.

Prdidasprdidasdeduccin *cos

cos1__Re

2

2

1

=

donde :cos 1 = Factor de potencia actual.Cos 2 = Factor de potencia mejorado.Prdidas = Prdidas en el sistema de transformacin.

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Actualmente se tiene prdidas en el transformador que se pueden calcular con la siguiente frmula:

PVSnom

SPcuPt +=

2

2*

donde:Pt = Prdidas totales en el transformador .Pcu = Prdidas en cortocircuito del Transformador.Snom = Potencia nominal aparente del transformador.PV = Prdidas en vaco del transformador.S2 = Potencia aparente promedio de la carga.

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2.52500

14.1674*5.19

2

+

=Pt

Para la carga actual sus prdidas son :

Las prdidas son: 13.97 kW.

Aplicando la frmula mostrada en la diapositiva anterior:

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El ahorro de energa activa para 6336 horas anuales ser de:

KWprdidasdeduccin

KWprdidasdeduccin

38.1__Re

97.13*99.0

94.01__Re

2

=

=

aoUSAhorrohoraKW

US

ao

horaKWAhorro

/18.437$

05.0$*6336*38.1

=

=

Este ahorro adicional de 437 dlares har que el tiempo de recupero se reduzca.

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GRACIAS POR SU

ATENCIN

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