Como reducir los costos de un bajo factor de potencia

El bajo factor de potencia es costoso e ineficiente. Muchas compañías de servicios públicos le cobran una tarifa adicional si su factor de potencia es inferior a 0,95.

El bajo factor de potencia también reduce la capacidad de distribución de su sistema eléctrico al aumentar el flujo de corriente y causar caídas de voltaje. Este articulo describe el factor de potencia y explica cómo puede mejorar su factor de potencia para reducir las facturas de electricidad y mejorar la capacidad de su sistema eléctrico.

Que es el factor de potencia:

Para comprender el factor de potencia, visualice un caballo tirando de un vagón de ferrocarril por una vía férrea. Debido a que las ataduras del ferrocarril son desiguales, el caballo debe tirar del vagon desde el lado de la pista.Similitud de caballo en vias y factor de potencia

El caballo está tirando del vagón de ferrocarril en ángulo con respecto a la dirección del viaje de este. La potencia requerida para mover el auto por la vía es la potencia de trabajo (real). El esfuerzo del caballo es el poder total (aparente).
Debido al ángulo en que tira el caballo, no todo el esfuerzo del caballo se usa para mover el vagon por la pista.

El vagon no se moverá de lado; por lo tanto, la atracción lateral del caballo es un esfuerzo desperdiciado o una potencia (no reactiva) que no funciona.

El ángulo del tirón del caballo está relacionado con el factor de potencia, que se define como la relación entre potencia real (de trabajo) y potencia aparente (total). Si el caballo se conduce más cerca del centro de la pista, el ángulo de tracción lateral disminuye y la potencia real se aproxima al valor de la potencia aparente. Por lo tanto, la relación de potencia real a potencia aparente (el factor de potencia) se aproxima a 1. A medida que el factor de potencia se aproxima a 1, la potencia reactiva (no operativa) se acerca a 0.

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Por ejemplo, usando el triángulo de potencia ilustrado a continuación:

triangulo de factor de potencia

Esto indica que solo el 70% de la corriente proporcionada por la empresa eléctrica se usa para producir trabajo útil.

Causa del bajo factor de potencia:

El bajo factor de potencia es causado por cargas inductivas (como transformadores, motores eléctricos e iluminación de descarga de alta intensidad), que son una parte importante de la energía consumida en los complejos industriales.

A diferencia de las cargas resistivas que crean calor al consumir kilowatts, las cargas inductivas requieren que la corriente cree un campo magnético, y el campo magnético produce el trabajo deseado. La potencia total o aparente requerida por un dispositivo inductivo es un compuesto de lo siguiente:

• Potencia real (medida en kilovatios, kW)
• Potencia reactiva, la potencia que funciona causada por la corriente de magnetización necesaria para operar el dispositivo (medido en kilovares, kVAR)

La potencia reactiva requerida por cargas inductivas aumenta la cantidad de potencia aparente (medida en kilovoltios amperios, kVA) en su sistema de distribución. El aumento en la potencia reactiva y aparente hace que el factor de potencia disminuya.

¿Por qué mejorar tu factor de potencia?

Algunos de los beneficios de mejorar su factor de potencia son los siguientes:

• Su factura de servicios públicos será más pequeña. El bajo factor de potencia requiere un aumento en la capacidad de generación y transmisión de la red eléctrica para manejar el componente de potencia reactiva causado por cargas inductivas. Las empresas de servicios públicos suelen cobrar una tarifa de penalización a los clientes con factores de potencia inferiores a 0,95. Puede evitar esta tarifa adicional aumentando su factor de potencia.

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• La capacidad de su sistema eléctrico aumentará. El factor de potencia no corregido causará pérdidas de energía en su sistema de distribución. Puede experimentar caídas de voltaje a medida que aumentan las pérdidas de potencia. Las caídas de voltaje excesivas pueden causar sobrecalentamiento y falla prematura de los motores y otros equipos inductivos.

Como corregir el factor de potencia:

Algunas estrategias para corregir su factor de potencia son:

  • Minimice el funcionamiento de motores en vacío o con poca carga.
  • Evite el funcionamiento de equipos por encima de su voltaje nominal.
  • Reemplace los motores estándar ya que consumen mas potencia que los motores de bajo consumo de energía.
    Incluso con motores eficientes en energía, sin embargo, el factor de potencia es significativamente afectado por variaciones en la carga. Un motor debe ser operado cerca de su capacidad nominal para darse cuenta de los beneficios de un diseño de factor de alta potencia.
  • Instale condensadores en su circuito de CA para disminuir la magnitud de la potencia reactiva.

Como se muestra en la siguiente imagen, la potencia reactiva (medida en kVAR) causada por la inductancia siempre actúa en un ángulo de 90 ° con respecto a la potencia real.

capacitancia vs reactancia 180°

Los condensadores almacenan kVAR y liberan energía que se opone a la energía reactiva causada por el inductor. Esto implica que la inductancia y la capacitancia reaccionan 180 ° entre sí. La presencia de ambos en el mismo circuito da como resultado la transferencia de energía alternante continua entre el condensador y el inductor, reduciendo así el flujo de corriente del generador al circuito. Cuando el circuito está balanceado, toda la energía liberada por el inductor es absorbida por el condensador.

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En el siguiente diagrama, el triángulo de potencia muestra un factor de potencia inicial de 0,70 para una carga inductiva de 100 kW (potencia real).
La potencia reactiva requerida por la carga es de 100 kVAR, esto es lo que demandaría de la red publica, sin embargo como requerimos subir el factor de potencia a 0.95, deberemos instalar un condensador de 67-kVAR, por lo tanto la carga ya no tendrá que tomar la potencia reactiva de la red sino del banco de capacitores con lo cual la potencia aparente se reduce de 142 a 105 kVA, lo que resulta en una reducción del 26% en la corriente. El factor de potencia se mejora a 0.95, ver la siguiente figura:

triangulo de potencia kVAR kva y kw

En la analogía de «Caballo y vagón de ferrocarril», esto es equivalente a disminuir el ángulo que el caballo está tirando de la autovía llevando al caballo más cerca del centro de la vía férrea. Debido a que la tracción lateral se minimiza, se requiere menos esfuerzo total del caballo para hacer la misma cantidad de trabajo.
Los proveedores de capacitores y las empresas de ingeniería pueden brindarle la asistencia que pueda necesitar para determinar el factor de corrección de potencia óptimo y para ubicar e instalar correctamente los condensadores en su sistema de distribución eléctrica.

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