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    El Especialista global en gestin energtica

    Make the most of your energy

    P r e s e n t a

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    Soluciones para la Compensacin

    de energa reactiva en redescontaminadas con armnicos

    Jhames Jaco T.Setiembre 2015

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    CONTENIDO

    INTRODUCCIN

    COMPENSACION FIJA Y AUTOMATICA

    CALCULO DE LA ENERGIA REACTIVA

    EJEMPLOS PRACTICOS

    Clculo prctico de potencias reactivas

    Ventajas de la compensacin de la energa reactiva. Dnde compensar?

    Tipos de compensacin

    CONCLUSIONES

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    INTRODUCCIN

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    Aparicin de las primeras

    mquinas elctricasCorrientecontinua

    Invencin del transformador

    y el motor de induccinCorriente Alterna

    Siglo XIX

    Alumbrado pblico

    Edison y J.P. Morgan Tesla y Westinghouse

    Transmisin a grandesdistancias

    Transformadores

    Aparicin de la Potencia

    Reactiva

    Origen de la EnergaElctrica

    Las cargas necesitan para su funcionamiento.No genera trabajo.Disminucin del rendimiento de la distribucin.Genera perdida Joule.

    Banco de capacitores para

    compensacin de energa reactiva

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    Una Pregunta Bsica

    Por qu se espera obtener de la compaa

    de suministro y dentro de la planta, unaforma de onda senoidal de amplitud yfrecuencia fijas?

    En general, define el funcionamiento adecuado del equipamientoaparatos y dispositivos en el Sistema adems permite el mximo

    aprovechamiento de la energia.

    Respuesta:

    Porque la onda estndar define:

    El diseo de los equipos y dispositivos(industriales, residenciales y sus controles.

    Las perdidas, aislamiento y calentamientos.Los niveles de interferencia .

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    Pregunta:

    Por qu la energa reactiva no se consume?

    Cargo por Energa Reactivaque exceda el 30% del total de la Energa Activa (ctm. S/./kVar.h)

    Pliego Tarifario Mximo del Servicio Pblico de Electricidad

    Fuente: OSINERGMIN-GART

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    Porque compensar Energa

    reactiva?

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    Naturaleza de la Energa Reactiva

    Energa activa

    Todas las mquinas elctricas alimentadas encorriente alterna convierten la energa elctricasuministrada en trabajo mecnico y calor.Esta energa se mide en kWh y se denominaenerga activa.Los receptores que absorben nicamente estetipo de energa se denominan resistivos.

    Este trasiego de energa entre los receptores y la fuente, provoca prdidas en losconductores, cadas de tensin en los mismos, y un consumo de energa suplementario

    que no es aprovechable directamente por los receptores.

    Energa reactivaCiertos receptores necesitan camposmagnticos para su funcionamiento (motores,transformadores...) y consumen otro tipo deenerga denominada energa reactiva.El motivo es que este tipo de cargas(denominadas inductivas) absorben energa

    de la red durante la creacin de los camposmagnticos que necesitan para sufuncionamiento y la entregan durante ladestruccin de los mismos.

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    Flujo de potencias en una instalacin

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    El factor de potencia

    El cos como representacin del rendimiento

    elctrico de una instalacin

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    Factor de potencia de los receptores ms

    usuales

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    CALCULO DE LA

    ENERGIA REACTIVA

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    Clculo de la energa reactiva

    Clculo prctico de potencias reactivas

    Ventajas de la compensacin de la energa reactiva.

    Dnde compensar?

    Tipos de compensacin

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    Clculo prctico de potencias reactivas

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    Ventajas de la compensacin de la energa

    reactiva.

    Aumento de la potencia disponible

    Mediante la reduccin de laintensidad eficaz, se mejora elrendimiento elctrico de la

    instalacin, y permite aumentarla potencia disponible en elsecundario de un transformadorMT/BT. En la siguiente tabla semuestra el aumento de potenciadisponible en funcin del cosinicial si se corrige hasta uncos= 1.

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    Ventajas de la compensacin de la energa

    reactiva.

    Reduccin de la seccin de los conductores

    Permite la reduccin de laseccin de los conductores anivel de proyecto, porque para

    una misma potencia activa laintensidad resultante de lainstalacin compensada esmenor.En la siguiente tabla se observael coeficiente multiplicador dela seccin del conductor enfuncin del cos de lainstalacin.

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    Ventajas de la compensacin de la energa

    reactiva.

    Disminucin de las prdidas

    Se reducen las prdidas porefecto Joule (calentamiento) en

    los conductores ytransformadores. Estas

    prdidas son contabilizadascomo energa consumida(kWh) en el contador, son

    proporcionales a la intensidadelevada al cuadrado.

    Estas prdidas se pueden

    determinar segn la siguientefrmula:

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    Reduciendo las emisiones de C02

    Cada kvar instalado, equivale a una reduccin de 150 grde emisiones de C02

    Cuidando el medio ambiente

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    Dnde compensar?

    La instalacin de los Banco de Capacitores en una red elctrica

    depender de los siguientes criterios:

    Objetivo deseado: Supresin de penalizaciones, descarga de las

    lneas, aumento de la capacidad de los transformadores, aumento

    de la tensin.

    Se pueden dar los siguientes tipos de compensacin de energa

    reactiva:

    BC AT en red de distribucion AT

    BC MT, regulada o fija, para abonado MT

    BC BT, regulada o fija, para abonado BTCompensacin fija para motor MT

    Compensacin fija para motor BT

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    Compensacin global

    Ventajas:Suprime las penalizaciones por un

    consumo excesivo de energa reactiva.

    Ajusta la potencia aparente (S en kVA)

    a la necesidad real de la instalacin.

    Descarga el centro de transformacin(potencia disponible en kW).

    Observaciones:La corriente reactiva (Ir) est presente

    en la instalacin desde el nivel 1 hasta

    los receptores.

    Las prdidas por efecto Joule en los

    cables no quedan disminuidas.

    en las salidas BT

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    Compensacin Parcial

    Ventajas:Suprime las penalizaciones por un

    consumo excesivo de energa reactiva.

    Optimiza una parte de la instalacin, la

    corriente reactiva no se transporta entre

    los niveles 1 y 2.Descarga el centro de transformacin

    (potencia disponible en kW).

    Observaciones:La corriente reactiva (Ir) est presente

    en la instalacin desde el nivel 2 hasta

    los receptores.

    c Las prdidas por efecto Joule en los

    cables se disminuyen.

    a la entrada de cada taller

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    Compensacin Individual

    Ventajas:Suprime las penalizaciones por un

    consumo excesivo de energa reactiva.

    Optimiza toda la instalacin elctrica.

    La corriente reactiva Ir se abastece en el

    mismo lugar de su consumo.Descarga el centro de transformacin

    (potencia disponible en kW).

    Observaciones:

    La corriente reactiva no est presenteen los cables de la instalacin.

    Las prdidas por efecto Joule en los

    cables se suprimen totalmente.

    en los bornes de cada receptor de tipo inductivo

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    Ejemplos prcticos

    Calculo de la potencia requerida.

    Calculo a partir de recibos.

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    Compensacin del factor de potencia

    Q = Potencia reactiva inicialQc = Potencia capacitiva

    Qf = Potencia reactiva finalS = Potencia aparente inicial

    Sf = Potencia aparente finalP = Potencia activa

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    Ejercicio N1

    Se tiene una planta industrial que tiene una carga en potencia real de

    600 kW. En la factura aparece un cargo "por bajo factor de potencia",e indica que ste es de 80 % atrasado promedio. Se desea instalar unbanco de capacitores para compensarlo, por algn otro motivo, hastaun valor de 97 %

    Carga industrial

    capacitor

    Instalacin

    P=600kw fp=0.8(-)

    Qc=?

    Fdp=0.97

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    Ejercicio N2

    Para mejorar El factor de potencia de una carga industrial, se

    conecta en paralelo un equipo que absorbe 50kVar y seconsigue un f.d.p. de 0.96 inductivo. La potencia aparentetotal es de 350kVa.Determine el triangulo de Potencias de lacarga industrial

    Carga industrial

    capacitor

    Instalacin

    P=? Q=? S=?

    Qc=-50kvar

    Fdp=0.96 350kva

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    Calculo de la potencia compensar

    1. Determinar el cos la instalacin

    A partir del recibo de compaa

    Sumaremos todos los consumosde potencia activa (kWh)

    Sumaremos todos los consumosde potencia reactiva (kVArh)

    3. Aplicar la frmula general

    2. Determinar la potencia activa media

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    Ejemplo de compensacin de energa reactiva

    Potencia Activa HP Potencia Activa FP Potencia Reactiva Potencia Activa TOTAL

    KWH KWH KVARH KWH

    enero 240 500.00 1 062 300.00 510 560.00 1 302 800.00

    febrero 225 679.00 1 109 800.00 523 980.00 1 335 479.00

    marzo 223 061.00 1 100 620.00 499 098.00 1 323 681.00

    abril 235 690.00 1 030 790.00 498 069.00 1 266 480.00

    mayo 230 640.00 1 041 640.00 470 760.00 1 272 280.00

    junio 233 980.00 1 110 570.00 511 850.00 1 344 550.00

    Para realizar un anlisis de compensacin se requiere los 6 ltimos recibos de la empresa.Total Numero de horas Potencia Reactiva Potencia Activa TOTAL Factor de Potencia Factor de Potencia Potencia Reactiva

    dias H KVAR KW cos cos objetivo KVAR

    31 24 686.24 1 751.08 0.9311 0.98 330.67

    28 24 779.73 1 987.32 0.9309 0.98 376.19

    31 24 670.83 1 779.14 0.9357 0.98 309.56

    30 24 691.76 1 759.00 0.9306 0.98 334.58

    31 24 632.74 1 710.05 0.9379 0.98 285.50

    30 24 710.90 1 867.43 0.9346 0.98 331.70

    PROMEDIO 0.93 0.98 328.03

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    ANALISIS ECONOMICO

    Pago por concepto de consumo de energia reactiva Importe

    Consumo Precio Unitario S/.

    enero 119 720.00 0.0350 4 190.20

    febrero 123 336.30 0.0352 4 341.44

    marzo 101 993.70 0.0364 3 712.57

    abril 118 125.00 0.0360 4 252.50

    mayo 89 076.00 0.0361 3 215.64

    junio 108 485.00 0.0357 3 872.91

    PROMEDIO 110 122.67 0.04 3 930.88

    Precio por KVAr instalado $ 70.00

    Potencia del Banco de Capacitores KVAr 330.00

    Costo del Banco de Capacitores $ 23 100.00

    Costo del Banco de Capacitores S/. 64 449.00

    Importe promedio mensual 3 930.88

    Retorno de la INVERSION (meses) 16.40

    Expectativa de vida de un banco de

    capacitores

    15-20 aos

    Existe un pagopor consumode potencia

    reactiva

    NTCSE queestablece quese realiza el

    pago porpotencia

    reactiva si se

    sobrepasa el30% de la

    potencia activade un cliente

    regulado.

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    Compensacin fija de motores asncronos ytransformadores

    1. Motores asncronos

    Fenmeno de autoexcitacin Clculos

    En la prctica se puede aproximarcomo:

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    Compensacin de motores asncronos ytransformadores

    1. Transformadores de Potencia

    La compensacin de energa reactiva de los transformadores debe ser lanecesaria para corregir la reactiva que aparece en su funcionamiento en vaco,que es una cantidad fija (Q0), y la reactiva que absorbe cuando se encuentra

    en carga (Qcarga

    ).

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    Compensacin de motores asncronos ytransformadores

    1. Transformadores de Potencia

    Formula:

    En la prctica se puede aproximar

    como:

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    Compensacin Automtica

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    Conclusiones

    Favorece la eficiencia Amplia la capacidad Optimiza el diseo

    Aumenta la durabilidad Mejora la calidad Ahorro econmico

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    Diseo de banco de capacitores

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    Consigueel mximode tu energa

    Gracias!Schneider Electric Per SA

    Servicio de Atencin al Cliente:LIMA : (511) 618 - 4411

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    Jhames Jaco T.Servicios Avanzados

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    Soluciones para la Compensacin

    de energa reactiva en redescontaminadas con armnicos

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    Sesin II

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    DIMENSIONAMIENTO

    Banco de Capacitores

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    1. Banco de Capacitores Convencional

    Eleccin del capacitor acorde al nivel de tensin de la instalacin.

    Acorde a la potencia por paso de regulacin.

    Tensin nominal del capacitor

    Potencia del capacitor

    La potencia entregada por el capacitor

    vara con relacin a la tensin deoperacin !!!!

    a. Capacitor

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    b. Contactor

    El ingreso y salida de los pasos en los bancos de capacitores por actuacin de loscontactores producen corrientes transitorias de elevada intensidad.

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    c. Interruptor Termomagntico

    Dispositivo de maniobra mediante el cual se realiza la energizacin de las

    cargas.

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    d. Regulador de Factor de Potencia

    Censa la corriente de carga a travs de un CT y realiza el clculo del factor de potenciay lo compara con el valor seteado; as es como decide el ingreso o la salida de lospasos.

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    NOTA : PIRMIDE DE CALIDAD DE ENERGA

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