Equipos que Intervienen en el Control
Sistema de suministro de agua: 68 kW
Equipos de la planta de proc: 210 kW
Línea de Osmosis: 65 kW
Bomba y Grupos Carrier: 30 kW
Bomba de agua Industrial: 12 kW
Total = 385 kW
Diagrama de Carga
Descripción del Potencial de Ahorro
Los equipos y sistemas actualmente operan en distintas horas sin una programación definida.
Las características de operación de los equipos y sistemas descritos intermitentes, los cuales se controlan de acuerdo a la solicitud de los niveles de consumo y producción.
Realizando un control de operación en horas puntas de los sistemas y equipos descritos se tiene una reducción de 385 kW.
Acción
Rehabilitar el controlador de máxima demanda existente con accesorios de alarma y señales luminosas.
Coordinar con los supervisores de las áreas el cumplimiento de las acciones de control.
Iniciar la programación de desconexión en horas punta de las maquinas y sectores de producción elegidas.
Beneficios
Las acciones descritas anteriormente, repercutirá en la reducción de la demanda en horas punta y en la de facturación.
El ahorro por reducción de la demanda y energía en horas punta estará reflejado en los 400 kW que se dejara de facturar y los cuales son equivalentes a:
34512 US$/año + 4311 US$/año = 38,823 US$/año
Controladores de Máxima Demanda
¿Que es el Factor de Potencia (F.P)?
Denominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura, etc.
Es aconsejable que en una instalación eléctrica el factor de potencia sea alto y algunas empresas de servicio electro energético exigen valores de 0,8 y más. Las cargas industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo, este obliga que junto al consumo de potencia activa (KW) se sume el de una potencia llamada reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinan el comportamiento operacional de dichos equipos y motores.
El valor ideal del factor de potencia es de 1, esto indica que toda la energía consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo.
Un factor de potencia menor a la unidad significa un mayor consumo de energía necesaria para producir un trabajo útil.
Potencias
Potencia Efectiva o Real (P) es la que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo , sus unidades es en Watts (W).
Potencia Reactiva (Q) es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los motores y transformadores, sus unidades VAR.
Potencia Aparente (S) es la suma geométrica de las potencias efectiva y reactiva, sus unidades son VA.
Angulo
El ángulo nos indica si las señales de voltaje y corriente se encuentran en fase.
Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia puede ser en adelanto, retraso o igual a 1.
Cargas Resistivas
Las cargas resistivas son como las lámparas incandescentes , el voltaje y la corriente están en fase.
Por lo tanto el ángulo es de 0.
En este caso se tiene un Factor de Potencia Unitario.
Cargas Inductiva
Las cargas inductivas son como los motores y transformadores, la corriente se encuentra retrasada respeto al voltaje.
Por lo tanto el ángulo es menor de 0.
En este caso se tiene un Factor de Potencia Retrasado.
Cargas Capacitiva
Las cargas inductivas son como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje
Por lo tanto el ángulo es mayor de 0.
En este caso se tiene un Factor de Potencia Adelantado.
¿Por qué existe un bajo Factor de Potencia?
La potencia reactiva, es necesaria para producir el flujo electromagnético que pone en funcionamiento elementos tales como: motores, transformadores, lámparas fluorescentes, equipos de refrigeración y otros similares. Cuando la cantidad de estos equipos es apreciable los requerimientos de potencia reactiva también se hacen significativos, lo cual produce una disminución del exagerada del factor de potencia.
Un alto consumo de energía reactiva puede producirse como consecuencia principalmente de:
Un mal estado físico de la red eléctrica y de los equipos de la industria.
Aires Acondicionados.
Motores.
Cargas puramente resistivas, tales como alumbrado incandescente, resistencias de calentamiento, etc. no causan este tipo de problema ya que no necesitan de la corriente reactiva
¿Por qué es dañino y caro mantener un F.P bajo?
El hecho de que exista un bajo factor de potencia en su industria produce los siguientes inconvenientes:
Al suscriptor:
Aumento de la intensidad de corriente
Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión
La temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento.
Aumentos en sus facturas por multas y recargos
¿Cómo se puede mejorar el F.P?
Mejorar el factor de potencia resulta práctico y económico, por medio de la instalación de bancos de capacitores, o utilizando motores sincrónicos disponibles en la industria.
Estos elementos electricos que instalados correctamente y con el valor adecuado compensan la energia reactiva necesaria requerida para elevar el factor de potencia por sobre los valores exigidos, y asi evitar consecuencias negativas.
El mantenimiento de valores del factor de potencia redundara en su beneficio y en el de la empresa proveedora de energia ya que:
Aumentara la vida util de la instalacion
Evitara penalizacion en la facturizacion
Mejorara la regulacion de tension del suministro.
¿Cómo determinar el numero de Condensadores?
Midiendo la energía activa y reactiva que consumen las instalaciones existentes, se puede calcular la potencia necesaria (KVAR) que deben tener los condensadores para lograr la compensación deseada.
Se debe proceeder de la siguiente manera:
Medir el Coseno instantaneo
Medir la corriente por fase del circuito.
Calcular la maxima Potencia activa.
Calcular la tangente actual.
Calcular la potencia capacitiva faltante.
Qfaltante= (Tgactual – Tgdeseada) x P
EJEMPLO
Se tomaron las mediciones de un suminstro de energia trifasico en el horario pico arrojando los sig. Datos:
Tension : 480 volts
Corriente Maxima : 85 Amps
Coseno Instantaneo : 0.72.
Calculamos:
Potencia Activa =
v(3) * 480 * 85 * 0.72 = 50.8 KW
Por ultimo, calculamos :
Qfaltante= (Tgactual – Tgdeseada) x P
Q = ( 0.964 – 0.329) x 50.8 KW
= 32 Kvar (aprox) faltantes.
Por lo tanto se debera instalar un banco de capacitores equivalentes a 32 Kvar
Para compenar el F.P. y llevarlo a un valor minimo de 0.95
A la empresa distribuidora de energía:
Mayor inversión en los equipos de generación.
Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución así como en transformadores para el transporte y transformación de esta energía reactiva.
Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.
Una forma de que las empresas de electricidad a nivel nacional e internacional hagan reflexionar a las industrias sobre la conveniencia de generar o controlar su consumo de energía reactiva ha sido a través de un cargo por demanda , facturado en Bs./KVA, es decir cobrándole por capacidad suministrada en KVA. Factor donde se incluye el consumo de los KVAR que se entregan a la industria.
¿Dónde instalar los Capacitores?
Para la instalación de los capacitores deberán tomarse en cuenta diversos factores que influyen en su ubicación como lo son: La variación y distribución de cargas, el factor de carga, tipo de motores, uniformidad en la distribución de la carga, la disposición y longitud de los circuitos y la naturaleza del voltaje. Se puede hacer una corrección del grupo de cargas conectando en los transformadores primarios y secundarios de la planta, por ejemplo, en un dispositivo principal de distribución o en una barra conductora de control de motores.
Cuando los flujos de potencia cambian frecuentemente entre diversos sitios de la planta y cargas individuales, se hace necesario efectuar la corrección primero en una parte de la planta, verificar las condiciones obtenidas y después compensar en la otra.
Sin embargo, es más ventajoso usar un capacitor de grupo ubicado lo mas equidistante que se pueda de las cargas. Esto permite la desconexión de una parte de los capacitores de acuerdo a condiciones específicas de cargas variables.
Correcciones aisladas
La corrección aislada del factor de potencia se debe hacer conectando los capacitores tan cerca como sea posible de la carga o de las terminales de los alimentadores.
Debe recordar que la corrección se lleva a cabo sólo del punto considerado a la fuente de energía y no en dirección opuesta. Los capacitores instalados cerca de las cargas pueden dejar de operar automáticamente cuando las cargas cesan, incrementan el voltaje y por ende el rendimiento del motor
Conclusiones
El factor de potencia se puede definir como la relación que existe entre la potencia activa (KW) y la potencia aparente (KVA) y es indicativo de la eficiencia con que se está utilizando la energía eléctrica para producir un trabajo útil.
El origen del bajo factor de potencia son las cargas de naturaleza inductiva, entre las que destacan los motores de inducción, los cuales pueden agravarlo si no se operan en las condiciones para las que fueron diseñados.
El bajo factor de potencia es causa de recargos en la cuenta de energía eléctrica, los cuales llegan a ser significativos cuando el factor de potencia es reducido.
Un bajo factor de potencia limita la capacidad de
los equipos con el riesgo de incurrir en sobrecargas
peligrosas y pérdidas excesivas con un dispendio de
energía.
El primer paso en la corrección del factor es el prevenirlo mediante la selección y operación correcta de los equipos. Por ejemplo, adecuando la carga de los motores a su valor nominal.
Los capacitores de potencia son la forma más práctica y económica para mejorar el factor de potencia, sobre todo en instalaciones existentes.
El costo de los capacitores se recupera rápidamente, tan sólo por los ahorros que se tienen al evitar los recargos por bajo factor de potencia en el recibo de energía eléctrica.
Entre más cerca se conecten los capacitores de la carga que van a compensar, mayores son los beneficios que se obtienen.
Cuando las variaciones de la carga son significativas, es recomendable el empleo de bancos de capacitores automáticos.
A corrección del factor de potencia puede ser un problema complejo. Recurrir a especialistas es conveniente, si no se cuenta con los elementos necesarios para resolverlo
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