INSTALACION ELECTRICA
Corrección del Factor de Potencia
CORRECCION DE FACTOR DE POTENCIA Naturaleza de la energía reactiva
Todas las maquinas eléctricas (motores, transformadores, ...) alimentadas en corriente alterna necesitan para su funcionamiento dos tipos de energía, que son: •
Energía activa: En la que se transforma en trabajo o en calor (pérdidas).
•
Energía reactiva: se pone de manifiesto cuando existe un trasiego de energía activa entre la fuente de energía y la carga. Generalmente esta asociada a los campos magnéticos internos en los motores y transformadores. Como esta energía provoca sobrecargas en las líneas transformadoras y generadoras, sin producir trabajo útil, es necesario neutralizarla o compensarla.
Los capacitores generan energía reactiva de sentido inverso a la provocada por los motores o transformadores. Al instalar condensadores, se reduce el consumo total de energía de lo cual se obtienen algunas ventajas.
Ventajas de la compensación Algunas de las ventajas de la compensación compensación son las las siguientes: •
Reducción de los recargos: las compañías eléctricas aplican recargos o penalizaciones al consumo de energía reactiva con objeto de incentivar su corrección.
•
Reducción de las caídas de tensión: Al colocar capacitores, estos permiten reducir la energía reactiva transportada disminuyendo las caídas de tensión en las líneas.
•
Reducción de las secciones de los Conductores : Al reducirse la potencia reactiva circulando, se disminuye la corriente circulando por las líneas, lo que nos permite reducir la sección de los conductores.
•
Aumento de la potencia disponible en la instalación: Al mejor el factor de potencia, se reduce la corriente que entrega el transformador, por lo que permite una mayor potencia disponible, ya que el transformador esta preparado para entregar mayor corriente.
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Tipos de Compensación La corrección del factor de potencia se puede realizar de tres maneras diferentes, que son: •
Compensación Global: esta compensación se realiza con equipo de corrección de factor de potencia al lado del TGBT, lo que trae aparejado que la corriente este presente en la instalación en todos sus niveles, excepto desde el TGBT hasta el transformador. Las perdidas en los cables no quedan disminuidas.
•
Compensación Parcial: Es la compensación que se realiza por sectores, por ejemplo en una industria, una sección. La corriente reactiva se hace presente desde los receptores hasta el tablero seccional donde esta colocado el banco de capacitores. Las perdidas en los cables de alimentación al tablero seccional quedan disminuidas, no así los cables desde el tablero seccional al receptor.
•
Compensación Individual: esta compensación se realiza a los bornes de cada receptor de tipo inductivo, por ejemplo motores. La corriente reactiva no se encuentra presente en los cables de instalación, por lo tanto las perdidas se suprimen totalmente.
•
Compensación Mixta: De acuerdo al tipo de instalación, se pueden colocar compensaciones globales, parciales o mixtas, como va a ser nuestro caso que se formara de una compensación global y una parcial.
Compensación fija o variable La compensación se puede realizar de dos manera: •
Compensación Fija: es aquella que le suministramos a la instalación, de manera constante, la misma potencia reactiva (capacitiva). Debe utilizarse donde la demanda de potencia reactiva sea constante.
•
Compensación variable: es aquella que le suministramos la potencia reactiva según las necesidades de la instalación. Este manera de compensar es la que vamos a utilizar debido a que la potencia reactiva es variable.
Desarrollo del sistema de corrección de factor de potencia en el edificio
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En el edificio, según como están distribuidas las cargas, o sea los motores del sistema de aire acondicionado son los que demandan la mayor potencia del edificio, es por ello que se va a compensar en tipo global y parcial, dicha compensación parcial se colocara en el tablero seccional TST, el cual también compensara la potencia reactiva demandada de los motores de ascensores y de las bombas de elevación de agua. Con esto estamos logrando reducir las perdidas por efecto joule en las blindobarras y disminuir la corriente que circulara por ella, lo que se traduce en una reducción de la sección de las blindobarras, esta compensación se realizara de manera variable, debido a que los motores del sistema de aire acondicionado no trabajan a plena carga de manera constante, por lo que al trabajar a un régimen inferior al nominal demandan de una mayor potencia reactiva, por lo tanto se colocó un equipo electrónico que conecta y desconecta capacitores en función de la demanda de energía reactiva capacitiva. La compensación global esta conectada al tablero general TGBT y también será una compensación variable, la cual esta regulada por un celebro electrónico que incorporara o desconectara los capacitores según necesidad de la instalación.
Cálculo de potencia reactiva para tablero seccional TST
Tenemos entonces que la potencia activa consumida por el tablero seccional TST es de: •
4 motores de 110 kW con un cos ϕ = 0,87
•
2 motores de 5,5 kW con un cos ϕ = 0,88
•
2 motores de 1,5 kW con un cos ϕ = 0,86
Por lo que la potencia total es de 454 kW, que tomaremos el cos
ϕ =
0,87 ya que es
el de mayor importancia en este caso por lo tanto, tenemos que calcular la potencia reactiva que tenemos para este caso, y luego seleccionar la potencia reactiva capacitiva para lograr un cos ϕ = 0,95. Primero vamos a calcular la potencia reactiva inductiva (Q), para ello tenemos que conocer el valor de la potencia aparente (S) y luego sacar la potencia reactiva, por lo tanto:
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S = Q1
=
P
=
cos ϕ
S 2 − P 2
453 [kW ] 0,87
=
2
520,7 [kVA] 2
520,7 − 453
=
=
256,75 [kVAr ]
es por ello que si queremos un cos ϕ = 0,95 tendremos que hacer lo mismo para saber cual es la potencia reactiva que debemos compensar, por lo tanto: S = Q2
P cos ϕ
S 2 − P 2
=
=
=
453 [kW ] 0,95
=
2
476,8 [kVA] 2
476,8 − 453
= 149,9
[kVAr ]
por lo tanto si restamos la potencia reactiva que tenemos con cos ϕ = 0,87 a la potencia reactiva con cos ϕ = 0,95 nos dará la potencia reactiva capacitiva que tenemos que colocar, entonces: Qcap
=
Q1 − Q2
=
256,75 − 149,9 = 106,85 [kVAr ]
El equipo seleccionado será un corrector de factor de potencia variable de 6 pasos de 20 kVAr, que en total hacen 120 kVAr. El equipo constara de los siguientes elementos:
Celebro electrónico Capacitores (6 grupos) Contactores (6) Interruptores automáticos de protección (6)
Varlogic R6 (Schneider) 2 Capacitores Varplus modulares de 10 kVAr LC1 – DLK11 Compact NS80 HMAR80
Tablero de corrector de factor de potencia global (TGBT)
Este equipo esta compuesto de la siguiente manera:
Celebro electrónico Capacitores (6 grupos) Contactores (6) Interruptores automáticos de protección (6)
TRABAJO FINAL
Varlogic R6 (Schneider) 1 Capacitor Varplus modular de 15 kVAr LC1 – DGK11 Compact NS80 HMAR50
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