Tablero Para Compensar Energía Reactiva

Tableros para compensar la

energía reactiva

Juan A. Chacón De La [email protected]

INSTALACIÓN DE TABLEROS ELÉCTRICOS DE CONTROL Y

MEDICIÓN

En el consumo de electricidad, están implicadas la energía activa y la energía reactiva. La finalidad, de compensar el factor de potencia, es optimizar el consumo de energía en una instalación eléctrica.Esto es, reducir el consumo de reactiva.

Tableros para compensar la energía reactiva

INTRODUCCIÓN:

Es la que, en el proceso de transformación de la energía eléctrica, se aprovecha como trabajo, la que se convierte en potencia útil.

Ejemplo: en el eje del motor, la que se transforma en calor, etc.


ENERGÍA ACTIVA (Kwh)

Es la encargada, de generar el campo magnético, que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos, como los motores y transformadores, que se utilizan en todo proceso productivo o de transformación.


ENERGÍA REACTIVA (Kvarh)

El factor de potencia, es la relación entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), que según el triángulo de potencias, coincide con el coseno del ángulo que forman ambas.

El factor de potencia, es un indicativo de la eficiencia con que se esta utilizando la energía eléctrica para producir un trabajo útil.


FACTOR DE POTENCIA


FACTOR DE POTENCIA

- Aumento de la intensidad de corriente- Pérdidas en los conductores- Caídas de tensión- Reducción de la capacidad de conducción de los conductores- Incremento de temperatura de conductores- Mayor consumo de potencia - Incremento en el pago de consumo eléctrico- Necesidad de utilizar cables de mayor calibre.


EFECTOS DE UN BAJO FACTOR DE POTENCIA

- Aumento de la potencia disponible en el secundario de transformadores- Reducción de la sección de los conductores.- Disminución de las pérdidas por efecto joule.- Reducción de las caídas de tensión en conductores.


VENTAJAS DE LA CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA


FACTOR DE POTENCIA DE RECEPTORES

- Generadores sincrónicos.

- Motores sincrónicos.

- Compensadores estáticos.

- Condensadores de potencia.


MÈTODOS DE COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Máquinas utilizadas para la generación de energía eléctrica. Proporcionan potencia eléctrica al usuario final a través de los sistemas de transmisión y distribución.


GENERADORES SINCRÓNICOS


GENERADORES SINCRÓNICOS

Son motores que funcionan en vacío, puestos en sincronismo con la red, cuya única función es absorber la potencia reactiva excedente (sub excitado) o bien proporcionar la potencia que falta (sobrexcitado).


MOTORES SINCRÓNICOS

Dispositivos basados en la electrónica de potencia, para permitir una regulación modulada con continuidad la potencia reactiva producida/absorbida.

Se aplica en redes de alta y muy alta tensión.


COMPENSADORES ESTÁTICOS

Los condensadores mejoran el factor de potencia, debido a que sus efectos son exactamente opuestos, a los de las cargas inductivas.


CONDENSADORES DE POTENCIA

- Se utilizan en la actualidad, en la mayoría de las instalaciones.

- Más económico

- Permite mayor flexibilidad.


CONDENSADORES DE POTENCIA

Para el cálculo del factor de potencia de una planta o instalación se puede seguir los siguientes métodos:

- Método general. - Método simplificado. - A parir de mediciones. - A partir del recibo tarifario.


CÁLCULO PARA COMPENSAR EL FACTOR DE POTENCIA


TRIÁNGULO DE POTENCIAS CORREGIDO

A partir de los datos, suministrados por los fabricantes de los diferentes receptores, tales: - Potencia activa,- Índice de carga,- cos Φ,y conociendo el factor de simultaneidad de cada uno en la instalación, se puede determinar los niveles de potencia activa y reactiva, consumida por el total de la instalación.


MÉTODO GENERAL

Conociendo los siguientes datos se pueden calcular de una manera simplificada las necesidades de compensación de una instalación: - cos Φ medio inicial, - cos Φ objetivo, - Potencia activa media de la instalación.

Qc = P x (tg1 - tg2)Qc = P x factor


MÉTODO SIMPLIFICADO


MÉTODO SIMPLIFICADO

Efectuar distintas mediciones,Los datos a medir deben ser los siguientes:

- Potencia activa (kW),- Potencia reactiva inductiva (kVAr),- cos Φ.

A partir de estos datos elegir el cosΦ medio de la instalación y verificar dicho valor con el caso más desfavorable.


A PARTIR DE MEDICIONES

Efectuar distintas mediciones,Los datos a medir deben ser los siguientes:

- Potencia activa (kW),- Potencia reactiva inductiva (kVAr),- cos Φ.

A partir de estos datos elegir el cosΦ medio de la instalación y verificar dicho valor con el caso más desfavorable.


A PARTIR DEL RECIBO TARIFARIO

- Energía Activa Total (EA) EA = E horas punta + E horas fuera de punta- Energía reactiva total (ER) - TgΦ Actual

TgΦ actual = ER / EA

Cantidad de horas de trabajo en el periodo medido (T) Energía Reactiva Necesaria (QC)

QC = (EA / T ) (TgΦ actual - TgΦ deseado)


A PARTIR DEL RECIBO TARIFARIO

El condensador podrá conectarse en diferentes puntos de la instalación, dependiendo de esta ubicación se obtendrá beneficios en mayor o menor grado.Según el puerto de conexión, esta compensación puede clasificarse en:

- Compensación individual. - Compensación por grupo. - Compensación global.


MÉTODOS DE COMPENSACIÓN


COMPENSACIÓN INDIVIDUAL

Los condensadores se conectan directamente a los bornes de cada consumidor.Ventajas- Se optimiza la instalación- Mejora los niveles de tensión- Si tienen un consumo constante - Menor corriente por los cables de acometidaDesventajaAumenta el costo de la instalación y mantenimiento.


COMPENSACIÓN INDIVIDUAL


COMPENSACIÓN GRUPAL

Ventajas: - Suprime los recargos por consumo de energía reactiva. - Aumenta la potencia disponible de la fuente de alimentación. - Reduce la corriente (o potencia) transportada por los cables alimentadores principales y por lo tanto, reduce las pérdidas de los mismos.Desventajas:- La potencia reactiva circula "aguas abajo" de la posición de los condensadores . - Se debe instalar un banco de condensadores por cada tablero.


COMPENSACIÓN GRUPAL


COMPENSACIÓN GLOBAL


COMPENSACIÓN GLOBAL Ventajas:• Suprime los recargos por consumo de energía reactiva.• Aumenta la potencia disponible de la fuente de alimentación.• Es de fácil mantenimiento.• Sencillo de instalar y económico pues se trata de un solo equipo.

Desventajas:• No se disminuyen las pérdidas de disipación en los conductores.


ELECCIÓN DE UN BANCO DE CONDENSADORES

- Objetivos de la compensación,

- Tipo de compensación: - Fija. - Automática.

- Factor económico.

- Características de la instalación.

- Variación del factor de potencia de la instalación durante el funcionamiento de la misma.


COMPENSACIÓN FIJA

Consta de un banco de condensadores cuya potencia reactiva permanece constante y cuyo funcionamiento puede ser manual (mando por interruptor), semiautomático (mando por contactores) o directo (conectado directamente a los bornes de la carga).


COMPENSACIÓN AUTOMÁTICA

Consta de un conjunto de baterías de condensadores de potencia unitaria y suministra la potencia reactiva según varía el factor de potencia . El mando de conexión y desconexión está dado por un regulador automático (relé de control varimétrico), el cual mide la potencia reactiva de la instalación.


COMPENSACIÓN AUTOMÁTICA

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APARATOS DE MANIOBRA PARA LA COMPENSACIÓN

La puesta en tensión de un condensador provoca grandes intensidades de carga que deben ser limitadas a 100 In. En una salida para condensadores se deberán contemplar 3 funciones:• El seccionamiento.• La protección contra cortocircuitos.• La conmutación.



Elección del interruptorDeberá ser un interruptor con protección termomagnética.

El calibre de la protección deberá ser 1,43 veces la In de la batería con el objeto de limitar el sobrecalentamiento producido por las armónicas que generan los capacitores.



Elección del fusible El fusible deberá ser de alta capacidad de ruptura tipo gl, calibrado entre 1,6 y 2 veces la intensidad nominal, recomendando poner un seccionador o un interruptor manual enclavado eléctricamente con el contactor, para evitar que aquel realice maniobras bajo carga.



Elección del contactor Para disminuir el efecto de la corriente de cierre, se conecta una resistencia en paralelo con cada polo principal y en serie con un contacto de precierre que se desconecta en servicio.



Elección del conductor IEC 831:

Id = 1,40 In del capacitor

NEC 460 – 8:

Id = 1,35 In del capacitor



Elección de la barra

Id = 1,40 In del banco de capacitores

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