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La importancia de la medición
y corrección del factor de potencia
Por Equipo de Prensa de Revista ElectroIndustria
Un factor de potencia fuera de rango conlleva un menor rendimiento del suministro eléctrico, daña los equipos y maquinarias y, además, genera cargos adicionales en la facturación eléctrica. Para conocer los alcances e implicancias de la medición y corrección de este importante parámetro, consultamos a cinco expertos.

El factor de potencia (FP) es una medida que relaciona la potencia utilizada para realizar trabajo (potencia activa) con la potencia para la cual debe ser dimensionado un equipo (potencia aparente). “Estas cantidades difieren debido a la existencia de la denominada ‘potencia reactiva’, que corresponde a la parte de la potencia que va y viene entre algunos componentes del sistema, pero que, en promedio, no genera trabajo. Matemáticamente, el FP se define como el cociente entre la potencia activa y la aparente, dado que esta última es siempre mayor o igual a la activa, el FP corresponde a un número entre 0 y 1. Mientras menor sea el FP, esto implica que, para aplicar la misma potencia activa en una carga, se requieren equipos más grandes (conductores de mayor calibre, núcleos de hierro más grandes, etc.) y por ende más costo”, explica Pablo Lezana, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UTFSM.

En general, añade, al hablar de FP se asocia directamente al término “coseno phi”, que hace referencia al coseno del desfase (phi) que existe entre el voltaje y la corriente. Si bien esta asociación es correcta en sistemas donde predominan las cargas lineales (tales como motores y resistencias), el aumento sostenido en el tiempo de cargas no lineales, principalmente equipos en base a rectificadores, genera una disminución adicional del FP, vía la aparición de armónicas de corriente. “De esta forma, el FP es directamente proporcional al ‘coseno phi’ (mayor desfase, menor FP) e inversamente proporcional a la cantidad de distorsión armónica de la corriente (más armónicas vs fundamental, menor FP). Este último efecto no siempre es correctamente considerado a la hora de medir el FP y/o dimensionar los equipos”, aclara el académico.

Figura: Triángulo del factor de potencia.

“En definitiva, la importancia del factor de potencia es que evita el desperdicio de energía en las instalaciones eléctricas. Esto se logra eliminando el efecto de las corrientes reactivas por las instalaciones las que provocan pérdidas de energía en conductores eléctricos por calor y caídas de tensión. En 3) (ver Figura) se aprecia que si la potencia reactiva (Q), es cero el factor de potencia es 1, lo que implica que estamos aprovechando la energía en un 100%. Cualquier otro factor, ya sea inductivo o capacitivo, provocará pérdidas”, sostienen desde el Departamento de Regulación de EEPA.

En tanto, el académico de la UTFSM precisa que en los sistemas eléctricos en particular, el FP impacta directamente en el tamaño/dimensionamiento de los transformadores y líneas del sistema. “A modo de ejemplo, si un cliente consume 1MW y trabaja con un FP de 1, en teoría bastaría que se alimentara desde un transformador de 1MVA, pero si ese mismo cliente trabajara con un FP de 0,5, el transformador debiese ser de 2MVA, aumentando no solo el costo mismo del transformador, sino que también el costo de su instalación. Es por esto que las distribuidoras consideran en sus contratos penalización a la operación con bajo FP”.

¿Cómo se detecta un factor de potencia fuera de rango? “Una forma de detectarlo es revisando los diferentes cargos que componen la facturación del servicio eléctrico, indicados en la boleta entregada por las diferentes compañías, donde el factor de potencia puede aparecer como uno de estos cargos. Otra manera puede ser a través del uso de instrumentos de medida que permitan realizar un análisis instantáneo en el punto de conexión del consumo, que puede ser a nivel del artefacto o del punto de conexión del empalme, en forma general”, puntualiza Jack Nahmías Suárez, Jefe de la División de Electricidad de la SEC.

Desde el Departamento de Regulación de EEPA, afirman que la magnitud del factor de potencia es una de las condiciones de funcionamiento de una instalación que requiere especial atención por su importante significación económica. “El hecho de que una instalación trabaje con un factor de potencia inferior al estimado óptimo puede significar alimentadores y transformadores de mayor capacidad, mayores caídas de tensión y mayores potencias en las líneas; esto se traducirá en un funcionamiento inadecuado de los artefactos de la instalación, principalmente motores”, recalcan.

Para mantener un factor de potencia en niveles correctos, Francisco Karmy, Subgerente Comercial de Chilquinta Energía, dice que es necesario contar con la instalación de un equipo que facilite la medición del indicador promedio del sistema. “De esta forma, con las entradas y salidas de cargas, podremos saber si nuestro FP se mueve en los rangos permitidos. Estos mismos dispositivos posibilitan, mediante el control, la regulación de sus niveles cuando este se encuentre fuera de rango, con el ingreso de cargas capacitivas que permitirán que el FP se situé en los rangos esperados”, comenta.

En tanto, Enrique Ramírez, Presidente Especialidad Ingeniería Eléctrica del Colegio de Ingenieros de Chile A.G., asegura que en aquellos casos de consumos con una alta potencia reactiva, la forma de compensarlo es incorporando condensadores. “La corrección del bajo factor de potencia de una instalación a través de la instalación de bancos de condensadores, ya sea en la modalidad de bancos de condensadores fijos o desconectables, continúa siendo una opción económica y adecuada para gran parte de la industria. Sus variaciones están principalmente definidas por la estructuración de distintos bloques de bancos, formas de conexión e incorporación de tecnología para la conexión y desconexión automática de ellos”, añade.

En industrias mayores o que cuenten con este elemento, puntualiza el profesional, la opción de corregir el factor de potencia con motores sincrónicos puede ser la más conveniente. Estos motores pueden generar potencia reactiva (KVAR) al operar sobreexcitados, lo que les permite suplir sus propias necesidades y adicionalmente entregar KVAR a la red.

“Al ser parámetros normales que se miden en el sistema eléctrico, medidas de tensión y de corriente, los equipos de medición principalmente deben cumplir con los niveles de precisión que exige la norma. Estos deben asegurar que el error en el cálculo del valor del factor de potencia no exceda del 1,0 %; para esto, los equipos o instrumentos de registro y transductores deben ser de una clase de precisión menor o igual a 0,5 %”, sentencia Ramírez.

Jack Nahmías, de la SEC, advierte que otra forma de corregir el FP es de manera localizada, es decir, a nivel de cada dispositivo que requiera mejorar su factor de potencia. “Esto último permite optimizar y reducir las pérdidas hasta los circuitos a los cuales se encuentran conectados dichos equipos al interior de la instalación eléctrica”, indica. “Una instalación con un mal factor de potencia afecta además a las redes de distribución y, por ende, a otros consumidores ajenos a la causa que la produce.

Las empresas eléctricas están autorizadas a cobrar un recargo en sus tarifas por este concepto y es así que por cada 0,01 del valor de FP inferior a 0,93 se cobra un recargo de un 1% del valor facturado de potencia activa. Es por esto que tener un factor de potencia cercano a la unidad es recomendable para el usuario ya que así evita el pago de multas por ‘empeorar’ el funcionamiento de la red”, indica el Departamento de Regulación de EEPA.


Buenas prácticas en la industria

“Para el país es muy importante contar con un sistema eléctrico eficiente por lo que la señal de precios ante una situación de operación con un bajo factor de potencia es relevante”, afirma Enrique Ramírez, Presidente Especialidad Ingeniería Eléctrica del Colegio de Ingenieros de Chile A.G.

Es por ello, añade, y por el efecto que también tiene en sus propias instalaciones, que la gran mayoría de las industrias, ya en la etapa de diseño de sus instalaciones eléctricas, analiza y evalúa esta situación, adoptando decisiones que le permitan solucionar el bajo factor de potencia, evitando recargos en su cuenta de consumo eléctrico y teniendo un uso más eficiente de sus instalaciones.

“Esa preocupación debe mantenerse a lo largo de la vida de esa industria de forma de detectar oportunamente cambios en la estructura de consumos que determine la necesidad de modificar el esquema de compensación de energía reactiva que tengan implementado”, complementa.

En tanto, Francisco Karmy, Subgerente Comercial de Chilquinta Energía, sugiere:

a. Optar por equipos eléctricos que presenten compensación del FP de fábrica.

b. Instalar equipos que faciliten una acción proactiva en la medición y corrección del FP medio mensual.

c. Antes de la conexión de nuevas instalaciones, contar con estudios que permitan determinar el valor esperado del FP.

d. Chequear constantemente el funcionamiento de las instalaciones, en especial las cargas con consumo inductivo, por ejemplo, bombas de regadío, que al cambiar las condiciones de extracción de agua, también se modifica su curva de rendimiento eléctrico.

e. Chequear la facturación mensual para ver si existe recargo por mal factor de potencia.

Por su parte, Jack Nahmías Suárez, Jefe de la División de Electricidad de la SEC, recomienda poner atención a las características técnicas, proporcionadas por los fabricantes de los artefactos que se van a poner en uso en la instalación eléctrica. “En este sentido, puede ser útil, por ejemplo, aquellas que hacen referencia al etiquetado de eficiencia energética”, remarca.

Y en general, el ejecutivo asegura que es conveniente asesorarse por un instalador eléctrico autorizado por SEC, “quien deberá considerar todos los aspectos técnicos de seguridad, eficiencia y de costo, procurando que este sea lo mejor para los usuarios finales de la instalación eléctrica”.

Por último, Pablo Lezana, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UTFSM, sostiene que el efecto del desfase corriente/voltaje en el FP es bien conocido, tanto en su efecto como en cuanto al cómo compensarlo. “Sin embargo, el efecto de las armónicas, tanto en redes domiciliarias como industriales, requiere de un trabajo importante, y debe ser considerado desde su medición hasta su incorporación en el dimensionamiento de los equipos. Más aún cuando todo hace prever que la cantidad y potencia de equipos generadores de armónicos aumentará en el tiempo”, concluye.
Marzo 2017
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