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Corrección del Factor
de Potencia (II Parte):
Equipos de compensación
de reactiva

Para la compensación de la energía reactiva de tipo inductiva, se emplean condensadores conectados en paralelo con las cargas que generan dicha energía. Existen varias posibles soluciones en cuanto a la forma de implantación, dependiendo del entorno de que se trate. Desde el punto de vista de la eficiencia, los condensadores de compensación deberían conectarse lo más próximo posible a las cargas que generan energía reactiva inductiva, pero en general se suele agrupar la compensación de varias cargas.

En el caso de equipos de compensación globales, la potencia reactiva total se suele fraccionar en varios escalones formados por condensadores de potencias adecuadas, de forma que la suma sea el total de la potencia reactiva a compensar, y en caso de desconectar cargas pueden desconectarse también grupos de condensadores para adaptar la compensación a la demanda de cada momento. Los distintos escalones se conectan y desconectan mediante contactores o interruptores estáticos, bajo el control de un regulador automático.

El número de escalones y la potencia de cada uno suelen escogerse en la fase de diseño del equipo de compensación y pueden darse diversas combinaciones. En primer lugar, daremos algunas definiciones que nos ayudarán a centrar el problema:

Número de escalones (NE): Entenderemos como tal el número de grupos en que se ha fraccionado la potencia total de un equipo de compensación de reactiva. Estos grupos podrán ser de igual potencia o no, tal como se explica a continuación.

Programa de regulación: Las potencias de los distintos grupos o escalones suelen seguir ciertos patrones denominados "programas". El programa indica la relación que existe entre las potencias de los distintos escalones. A continuación se indican los programas más frecuentes:


-Programa 1:1:1. Todos los escalones tienen la misma potencia. Por ejemplo, un equipo de 100 kVAr y cinco (5) pasos, estaría formado por cinco (5) escalones iguales de 20 kVAr y se describiría como equipo de (5 x 20) Kva. Obsérvese que la potencia del primer escalón (regulación mínima), P1, y el número de escalones, NE, están relacionados por la relación:

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-Programa 1:2:2. Todos los escalones a partir del segundo tienen doble potencia que el primero. Por ejemplo, un equipo de 180 kVAr y 5 escalones estaría formado por un primer escalón de 20 kVAr y 4 escalones iguales de 40 kVAr y se describiría como equipo de 20 + (4 x 40) Kvar. Obsérvese que la potencia del escalón menor de regulación P1, y el número de escalones, NE, están relacionados por la relación:

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-Otros programas. Pueden utilizarse otros programas, como el 1:2:2:4 o el 1:1:2:2, etc. El significado de los números, como se habrá deducido de los casos anteriores, da la proporción de las potencias entre el primer escalón, al que se asigna valor 1 y los siguientes (2 significa doble potencia, 4 significa 4 veces más, etc.).


Número de pasos (NP):El término número de pasos significa el número de valores intermedios en que está fraccionada la potencia total. A veces se confunde el número de pasos con el número de escalones, pero en realidad sólo coinciden en el programa 1:1:1. En general, el número de pasos se obtiene de la siguiente fórmula:

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 Elección del número de pasos

Es frecuente que para regular un equipo de reactiva se conecten y desconecten pasos que pueden representar un 20% ó 25 % de la potencia total. Puede parecer que estos pasos tan grandes darán lugar a una regulación pobre o a un mal comportamiento del sistema, haciendo que la corriente total sufra grandes variaciones, pero el ejemplo siguiente pone de manifiesto que esto no es cierto y que cuatro o cinco pasos suelen ser suficientes para obtener una buena regulación. El aumentar excesivamente el número de pasos puede, por el contrario, generar inconvenientes por el elevado número de maniobras que debe hacer el equipo de compensación, causando como consecuencia un envejecimiento prematuro de los contactores. El ejemplo siguiente permite tener una idea cuantificada de los saltos que comporta la regulación por escalones.

Ejemplo: Para un conjunto de cargas que consumen 141 A con un cosf = 0,707, calcular cuáles serían los valores de cosf y de la corriente total al ir compensando con un equipo dividido en 5 escalones.

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La solución se da en la tabla superior, y está basada en los cálculos geométricos de los triángulos de potencias dibujados en la figura de la misma tabla.

La corriente reactiva Ir es de 100 A inicialmente, y se compensa en 5 escalones, por tanto cada vez que introducimos un escalón, la Ir desciende en 20 A (100 A/5). Una vez conocida Ir y puesto que Ia es fija, también de 100 A, se puede obtener el cosf y la corriente total Itot por las ecuaciones siguientes:

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Obsérvese por ejemplo, que entre conectar 4 ó 5 escalones, la diferencia en la corriente total es sólo de 2 A, y el cosf resultante varía sólo de 1 a 0,98. En términos porcentuales, estas proporciones se mantienen para cualquier potencia, dependiendo sólo del número de pasos. Es decir, al fraccionar la potencia en 5 pasos, el último paso sólo haría variar la corriente total en un 2% y el cosf de 1 a 0,98. Es por esto que el excesivo fraccionamiento del número de pasos no aporta ventajas y, en cambio, comporta un mayor número de maniobras y, consecuentemente, mayor desgaste del equipo.

Gentileza de CLAS Ingeniería Eléctrica S.A.
www.clas-sa.com, clasmail@clas-sa.com
Enero 2011
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Comentarios acerca de este artículo
gustavo diaz quetim (01/03/2019)
me gusta
Arturo Mondaca Smith Humboldt Shipmanagement (10/02/2011)
Excelente ,realmente un aporte,seria
bueno contar con un estimativo de costos y algunas dificultades de su
instalación.-
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