A) LA ENERGÍA REACTIVA:

 

Las redes de corriente eléctrica suministran energía que se utiliza para dos funciones distintas: La energía activa, que se transforma en trabajo útil y calor. La energía reactiva, que se utiliza para crear campos magnéticos (inducción).
Todas las máquinas eléctricas (motores, transformadores...) se alimentan en corriente alterna, para dos formas de consumo: el que transforman en potencia activa, con las correspondientes pérdidas por efecto Joule (calentamiento), y el correspondiente a la creación de los campos magnéticos, que denominamos reactiva.
La Energía Activa corresponde a la potencia activa (P) dimensionada en W; se transforma íntegramente en energía mecánica (trabajo) y en calor (pérdidas térmicas).
La Energía Reactiva (Q) corresponde a la energía necesaria para crear los campos magnéticos propios de su función. Esta energía es suministrada por la red de alimentación (preferencialmente) o por los condensadores instalados para dicha función. La red de suministro alimenta la energía aparente que corresponde a la Potencia Aparente, denominada (S) y dimensionada en VA. La energía aparente es la resultante de dos energías vectoriales, la activa y la reactiva.

 

Los receptores consumidores más importantes de Energía Reactiva son:

 

Los motores asíncronos, en proporciones del 65 al 75% de energía reactiva (Q) en relación a la energía activa (P).

 

Los transformadores, en proporciones del 5 al 10% de energía reactiva (Q) en relación a la energía activa (P).

 

Otros elementos, como las reactancias de las lámparas fluorescentes y de descarga, o los convertidores estáticos (rectificadores), consumen también energía reactiva.

 

B) EL FACTOR DE POTENCIA:

 

El Factor de Potencia (F) es la proporción de potencia activa en la potencia aparente. Es tanto mejor cuando se acerca al valor de 1 (de 0 a 1).

 

 

P = potencia activa (W)
S = potencia aparente (VA)
F = factor de potencia (cos φ)

El Factor de Potencia de una instalación es el cociente de la potencia activa P (W) consumida por la instalación, en relación a la potencia aparente S (VA) suministrada para esta potencia activa. Adquiere un valor entre 0 y 1. El cos φ no tiene en cuenta la potencia propia de los armónicos. Un factor de potencia próximo a 1 indica que la potencia absorbida de la red se transforma prácticamente en trabajo y pérdidas por calentamiento, optimizando el consumo.

Se utiliza, en forma clásica, la siguiente representación:

 

El Factor de Potencia o Cos φ se puede medir según:

Valor instantáneo
Con un medidor de cos φ
Valor medio
Por dos medidores de potencia (vatímetros) para activa y reactiva, con registro durante un período largo o equipos de medición preparados (Varmetro).

Factor de potencia de las cargas más usuales:


C) ¿POR QUÉ MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA?

 

A parte de las Ventajas Económicas comentadas en la Introducción, permitiéndonos reducir el coste del kW/h, la mejora del Factor de Potencia optimiza el dimensionado de la instalación, transformadores, aparamenta, cables, etc. Reduce las pérdidas de la línea y las caídas de tensión. Un buen factor de potencia permite optimizar las características técnico-económicas relativas a una instalación, evitando el sobredimensionado de los elementos y optimizando su utilización.

1) Aumento de la potencia de un transformador:
La instalación de condensadores aguas abajo de un transformador de potencia, que alimenta una instalación donde el cos φ es bajo, permite un aumento de la potencia activa disponible en bornes de BT y nos permite incrementar la carga de la instalación sin cambiar el transformador.

2) Disminución de las pérdidas de los cables:
La intensidad de circulación en un conductor y su naturaleza son factores directos en las pérdidas de un conductor; a igualdad de naturaleza la intensidad a circular será la determinante de las pérdidas. La intensidad de alimentación de una carga, es la (It) intensidad total (aparente). A medida que reducimos el cos φ nos acercamos a la (Ia) intensidad activa, menor que (It); por tanto, la intensidad que circulará por el conductor será menor y sus pérdidas menores.

3) Disminución de la caída de tensión:
La compensación del factor de potencia reduce las pérdidas en los conductores y consecuentemente disminuye la caída de tensión.

 

D) ¿CÓMO COMPENSAR UNA INSTALACIÓN?

 

Mejorar el factor de potencia de una instalación consiste en instalar un condensador al lado del consumidor de energía reactiva. Esto se denomina compensar una instalación. La instalación de un equipo de condensadores, eFACTOR, de potencia Qc disminuye la cantidad de energía reactiva suministrada por la red. El hecho de instalar un equipo de condensadores, en general, es un método simple de asegurar un buen factor de potencia.

 

Esquema de principio de la compensación: Qc = Pa (tgφ – tgφl).

 

El diagrama de la figura ilustra el principio de compensación de la potencia reactiva Q de una instalación a un valor de Ql por la conexión de una batería de condensadores de potencia Qc. La actuación de la batería logra que la potencia aparente S pase al valor de Sl.

La compensación de la energía reactiva puede realizarse con condensadores fijos o con condensadores de regulación automática. Mientras los primeros son condensadores de una potencia unitaria fija y constante, los segundos permiten la adaptación automática de la potencia reactiva suministrada por los condensadores, en función de la carga demandada por la instalación.

La ubicación del Sistema eFACTOR sobre una red eléctrica constituye un indicio de diseño de red moderna. La compensación de una instalación puede realizarse de diferentes formas:

 

1) Global:

Si la carga es estable y continua, una compensación global es adecuada. El equipo de condensadores es conectado en cabecera de la instalación, estando en servicio parejo con la red a que se aplica.

Ventajas

a) Los niveles de consumo propios de la instalación permiten dimensionar una mínima potencia de la batería y un máximo de horas de funcionamiento. Estas características permiten una rápida amortización.
b) Suprime las penalizaciones por energía reactiva en el recibo de energía eléctrica.
c) Disminuye la potencia aparente acercándola a la potencia activa.
d) Optimiza el rendimiento del transformador de suministro.

Inconvenientes

a) La corriente reactiva circula por toda la instalación.
b) Las pérdidas por calentamiento (Joule) se mantienen y no permite una reducción de su dimensionamiento aguas abajo de la instalación de la batería.

2) Por sectores:

Una compensación parcial es aconsejable cuando la distribución de cargas es muy desequilibrada y de un cuadro de distribución depende una carga importante.

Ventajas

a) Suprime las penalizaciones por energía reactiva.
b) Disminuye la potencia aparente acercándola a la potencia activa.
c) Optimiza el rendimiento del transformador de suministro.
d) Optimiza la parte de la instalación entre los equipos de condensadores.

Inconvenientes

a) La corriente reactiva circula desde el nivel del equipo de condensadores, aguas abajo de la instalación.
b) Las pérdidas por calentamiento (Joule) se mantienen a partir del nivel del Equipo y no permite una reducción del dimensionamiento de la instalación.
c) Si los escalones no están bien dimensionados, en función de la potencia y su propio reparto en cargas individuales, lleva el riesgo de sobredimensionamiento en períodos determinados.

3) Individual:

Una compensación individual es aconsejable cuando existen cargas muy importantes en relación a la carga total. Es el tipo de compensación que aporta más ventajas.

Ventajas

a) Suprime las penalizaciones por energía reactiva.
b) Disminuye la potencia aparente acercándola a la potencia activa.
c) Optimiza el rendimiento del transformador de suministro.
d) Optimiza la mayor parte de la instalación.

Inconvenientes

a) El coste de la instalación sólo es rentable con cargas muy inductivas y regulares.

 

En definitiva, la compensación ideal es aquella que limita el campo de actuación de la energía reactiva al entorno más próximo a su creación, pero los criterios técnico-económicos determinarán su localización final. En cualquier caso, eFACTOR puede cumplir plenamente las ventajas de cada una de la formas de instalación.

 


Télf. / Fax (0034) 968 248 829 // cadi@cadiexport.es // Calle Escuelas, nº 21 // San José de la Vega // 30570 MURCIA (España)
La información Gráfica, Técnica y Documental es propiedad de CaDi EXPORT 2010, S.L. // Aviso Legal