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1.– Conceptos Básicos
CHA Volts CHA Amps 06:35:58,000 06:35:58,005 06:35:58,010 06:35:58,015 06:35:58,020
Volts
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
Cargas de tipo resistivo
• Hornos eléctricos.
• Calefactores.
• Planchas.
• Alumbrado incandescente.
• Calentadores de agua.
Cargas de tipo inductivo
• Transformadores.
• Motores de inducción.
• Alumbrado fluorescente.
• Máquinas soldadoras.
Carga resistiva
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
t [s]
V [V
]
I [A
]
v(t)
i(t)
Carga inductiva
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
t [s]
V [V
]
I [A
]
v(t)
i(t)
Carga capacitiva
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
t [s]
V [V
]
I [A
]
v(t)
i(t)
Potencia instantánea en un resistor
( ) ( ) ( )tIVIVtIVIV
tp rmsrmsrmsrmspppp ωω 2cos2cos
22+=+=
t
v(t) i(t) p(t)
Comportamiento de la potencia instantánea en un resistor• Es pulsante.
• Es unidireccional.
• Siempre va de la fuente hacia la resistencia (carga).
• Su valor promedio es . rmsrms IV
Componentes de la potencia instantánea en un resistor
p(t) Vp Ip / 2 = Vrms Irms Vp Ip (cos(2wt))/2 = Vrms Irms cos(2wt)
Comportamiento de la potencia instantánea en un inductor• Es pulsante.
• Es bidireccional.
• Va de la fuente hacia la carga y de la carga hacia la fuente.
• Su valor promedio es cero.
Potencia instantánea en un capacitor
t
v(t) i(t) p(t)
( ) ( ) ( )tIVtIV
tp rmsrmspp ωω 2sen2sen
2−=−=
Comportamiento de la potencia instantánea en un capacitor• Es pulsante.
• Es bidireccional.
• Va de la carga hacia la fuente y de la fuente hacia la carga.
• Su valor promedio es cero.
Potencia en resistores, inductores y capacitores• En una resistencia la potencia siempre va
desde la fuente hacia el elemento.
• En un inductor y en un capacitor la potencia fluctúa entre los elementos y la fuente.
• La potencia instantánea en un inductor es de signo opuesto a la potencia instantánea en un capacitor.
Carga resistiva – inductiva
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
t [s]
V [V
]
I [A
]
v(t)
i(t)
Fasores en una carga resistiva –inductiva
IILL
IIRR VV
IITT
ϕ ( )ϕcosTR II =
( )ϕsenTL II =22LRT III +=
Corriente en una carga resistiva –inductiva• Tiene una componente de la corriente en
fase con el voltaje.
• Tiene una componente de la corriente atrasada 90º (fuera de fase) con el voltaje.
• La corriente total es la suma fasorial de las dos componentes.
Potencia instantánea en un circuito resistivo – inductivo
t
v(t) i(t) p(t)
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )tIVIVtIVtp rmsrmsrmsrmsrmsrms ωϕϕωϕ 2sensencos2coscos ++=
Comportamiento de la potencia instantánea en un circuito resistivo –inductivo• El valor promedio de la componente resistiva
de la potencia instantánea es:
• La amplitud de la componente inductiva de la potencia instantánea es:
( )ϕcosrmsrms IVP =
( )ϕsenrmsrms IVQ =
Tipos de potencia• Potencia Activa (P):
– Es la potencia capaz de desarrollar trabajo útil.
– Es motivada también por dispositivos de tipo resistivo.
– La origina la componente de la corriente que está en fase con el voltaje.
– Sus unidades son kW o MW.– Se calcula como:
( )ϕcosrmsrms IVP =
Tipos de potencia• Potencia Reactiva (Q):
– Genera campos magnéticos y campos eléctricos.
– Es originada por dispositivos de tipo inductivo y de tipo capacitivo.
– La origina la componente de la corriente que está a 90º con el voltaje, en adelanto o en atraso.
– Sus unidades son kVAR o MVAR.– Se calcula como:
( )ϕsenrmsrms IVQ =
Tipos de potencia• Potencia Aparente (S):
– Es la potencia total que requiere la carga.– Es la potencia total que pueden entregar
generadores, transformadores y UPS.– Se obtiene por medio de la suma vectorial
de la potencia activa y la reactiva.– Con esta potencia los equipos eléctricos
alcanzan su calentamiento máximo permisible.
– Sus unidades son los kVA o MVA.– Se calcula como:
rmsrms IVS =
Representación vectorial de la potencia• La potencia activa P, por originarse por la
componente resistiva, es un vector a cero grados.
PP
VV
Representación vectorial de la potencia• La potencia reactiva Q, por originarse por la
componente inductiva o capacitiva, es un vector a 90º en atraso o en adelanto, respectivamente.
QQCC
VV
QQLL
Representación vectorial de la potencia• La potencia aparente S, por ser la potencia
total es el vector resultante de sumar la potencia activa y la potencia reactiva.
QQLL
PP
SS
ϕ
Triángulo de potencias• Se forma por las representaciones vectoriales
de la potencia activa P, potencia reactiva Q y potencia aparente S.
QQLL
PP
SS
ϕ ( )ϕcosrmsrms IVP =
( )ϕsenrmsrms IVQ =
rmsrms IVS =
Factor de potencia
• Es la relación de la potencia activa P con la potencia aparente S.
• Es la proporción de potencia que se transforma en trabajo útil (P) de la potencia total (S) requerida por la carga.
• Bajo condiciones de voltajes y corrientes senoidales el factor de potencia es:
SPfp =
( )ϕcos=fp
Factor de potencia
• Los resistores tienen factor de potencia unitario.
• Los inductores tienen factor de potencia cero.
• Los capacitores tienen factor de potencia cero.
1=Rfp
0=Lfp
0=Cfp
Factor de potencia
• Las cargas de tipo resistivo – inductivo tienen un factor de potencia entre cero y uno.
• El factor de potencia de las cargas de tipo resistivo – inductivo está en atraso y se denomina de tipo inductivo.
• El factor de potencia de las cargas de tipo resistivo – capacitivo está en adelanto y se denomina de tipo capacitivo.
10 << RLfp
Cargas típicas en la industria y comercio
• Transformadores.
• Motores de inducción.
• Reguladores.
• Aires acondicionados.
• Equipo electrónico.
• Soldadoras.
• Hornos de inducción.
• Balastros.
• Alumbrado fluorescente.
• Variadores de velocidad.
Cargas típicas con factor de potencia inductivo
• Transformadores.
• Motores de inducción.
• Aires acondicionados.
• Soldadoras.
• Hornos de inducción.
• Balastros.
• Variadores de velocidad.
Factores de potencia típicos de la industria y el comercio
0.80 – 0.95Centros comerciales
0.15 – 0.40Hornos de inducción
0.80 – 0.97Oficinas Ser. Emergencia
0.70 – 0.90Hornos de arco
0.82 – 0.98Plantas de Corrugados
0.35 – 0.60Soldadoras de arco
0.79 – 0.95Periódicos0.40 – 0.65Maquinaria
0.96 – 0.99Bancos0.65 – 0.75Química
0.75 – 0.94Hoteles0.65 – 0.75Textil
Efecto principal del bajo factor de potencia• Aumento de la potencia aparente.
• Incremento en la corriente.
1S2S
3S
1Q 2Q 3QP P P
Potencia en una carga resistiva –inductiva• Muchos equipos eléctricos requieren de
potencia activa y reactiva para funcionar.
kWkVAR
Problemas que ocasiona el bajo FP de los usuarios a las suministradoras
• Mayor consumo de corriente de los usuarios.• Instalaciones utilizadas a una fracción de su
capacidad.• Mayores pérdidas eléctricas y caídas de
tensión en alimentadores.• Necesidad de invertir en instalaciones
adicionales para satisfacer los aumentos de carga.
Medios de corregir el factor de potencia• Bancos de capacitores.
• Motores síncronos.
• Condensadores síncronos.
• Compensadores estáticos de VARS.
Corrección de factor de potencia mediante bancos de capacitores
• Casi siempre son el medio más económico.
• Se pueden fabricar en configuraciones distintas.
• Son muy sensibles a las armónicas presentes en la red.
Definiciones básicas de capacitor• Capacitor: dispositivo que almacena energía
en forma de campo eléctrico formado por dos placas conductoras aisladas y separadas por un dieléctrico.
• Capacitor: dispositivo formado por un conjunto de dieléctrico y electrodos dentro de un recipiente con terminales, capaz de aportar capacitancia a un circuito eléctrico. (NMX-J-203).
Representación típica de un capacitor
DieléctricoDieléctrico
Superficies metálicas conductorasSuperficies metálicas conductoras
¿Cómo realizar la corrección de FP con bancos de capacitores?• Se conecta en derivación para aportar la
potencia reactiva (kVARC) que antes aportaba la empresa suministradora.
kW
kVAR1kVARC
kVAR2
Banco de capacitores
Planteamiento analítico para la corrección del factor de potencia• Condición del sistema eléctrico antes de
efectuar la corrección.
kW
kVAR1kVA1
1ϕ
Planteamiento analítico para la corrección del factor de potencia• Condición del sistema eléctrico después de
efectuar la corrección.
kW
kVAR2kVA2
2ϕ
Planteamiento analítico para la corrección del factor de potencia
• Cálculo de la potencia del banco de capacitores por fórmula.
kVAR2kVA2
2ϕkW
kVAR1kVA1
1ϕ
kVARC
( )11 tan ϕ×= kWkVAR
( )22 tan ϕ×= kWkVAR
21 kVARkVARkVARC −=
( ) ( )( )21 tantan ϕϕ −= kWkVARC
−−
−=
2
22
1
21 11
fpfp
fpfp
kWkVARC
Planteamiento analítico para la corrección del factor de potencia
• Cálculo de la potencia del banco de capacitores por tablas. KkWkVARC ×=FACTOR DE FACTOR MULTIPLICADOR DE LOS KW DE LAPOTENCIA CARGA PARA ELEVAR EL FACTOR DE POTENCIA A:
INICIAL 1.00 0.98 0.94 0.90 0.86 0.85 0.82 0.800.50 1.732 1.529 1.369 1.248 1.139 1.112 1.034 0.982
0.54 1.559 1.356 1.196 1.074 0.965 0.939 0.861 0.8090.58 1.403 1.201 1.042 0.920 0.811 0.785 0.707 0.655
0.60 1.333 1.130 0.970 0.849 0.740 0.714 0.635 0.5830.66 1.138 0.935 0.775 0.654 0.545 0.519 0.440 0.3880.70 1.020 0.817 0.657 0.536 0.427 0.400 0.322 0.2700.74 0.909 0.706 0.546 0.425 0.316 0.289 0.211 0.159
0.78 0.802 0.599 0.439 0.318 0.209 0.183 0.104 0.052
0.80 0.750 0.547 0.387 0.266 0.157 0.130 0.520 0.0000.82 0.698 0.495 0.335 0.214 0.105 0.078 0.000
0.84 0.646 0.443 0.283 0.162 0.530 0.026
0.88 0.540 0.337 0.177 0.055 0.0000.90 0.484 0.281 0.121 0.000
FACTOR DE FACTOR MULTIPLICADOR DE LOS KW DE LAPOTENCIA CARGA PARA ELEVAR EL FACTOR DE POTENCIA A:
INICIAL 1.00 0.98 0.94 0.90 0.86 0.85 0.82 0.800.50 1.732 1.529 1.369 1.248 1.139 1.112 1.034 0.982
0.54 1.559 1.356 1.196 1.074 0.965 0.939 0.861 0.8090.58 1.403 1.201 1.042 0.920 0.811 0.785 0.707 0.655
0.60 1.333 1.130 0.970 0.849 0.740 0.714 0.635 0.5830.66 1.138 0.935 0.775 0.654 0.545 0.519 0.440 0.3880.70 1.020 0.817 0.657 0.536 0.427 0.400 0.322 0.2700.74 0.909 0.706 0.546 0.425 0.316 0.289 0.211 0.159
0.78 0.802 0.599 0.439 0.318 0.209 0.183 0.104 0.052
0.80 0.750 0.547 0.387 0.266 0.157 0.130 0.520 0.0000.82 0.698 0.495 0.335 0.214 0.105 0.078 0.000
0.84 0.646 0.443 0.283 0.162 0.530 0.026
0.88 0.540 0.337 0.177 0.055 0.0000.90 0.484 0.281 0.121 0.000
Beneficios por corregir el factor de potencia• Evitar el pago de cargos.
−×= 190.053
fpnFacturacióCargo
Porcentaje de cargo por bajo factor de potencia
0%10%20%30%40%50%60%
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Factor de potencia
% d
e ca
rgo
Beneficios por corregir el factor de potencia• Obtener bonificación.
−×=
fpnFacturacióónBonificaci 90.01
41
Porcentaje de bonificación por alto factor de potencia
0.0%
0.5%
1.0%1.5%
2.0%
2.5%
0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1
Factor de potencia
% d
e bo
nific
ació
n
Beneficios por corregir el factor de potencia• Liberación de potencia en el transformador y
en la instalación.
1kVAR2kVAR
1kVA2kVA
kW
−×=−=
2121
11fpfp
kWkVAkVAkVAL
kW
CkVAR
2kVAR
1kVAR
Beneficios por corregir el factor de potencia• Reducción de corriente en alimentadores.
11 3 fpkV
kWIL ××
=
22 3 fpkV
kWIL ××
=
21 IIcorrientedereducción −=
Beneficios por corregir el factor de potencia• Reducción de pérdidas en alimentadores.
RIP 211 =
RIP 222 =
21 PPpérdidasdereducción −=
Beneficios por corregir el factor de potencia• Reducción de la caída de tensión.
RIV 11 =
RIV 22 =
21 VVtensióndecaídasdereducción −=
Planteamiento de un caso práctico
100 M100 MOperación: 20 horas diarias.Operación: 20 horas diarias.
350 KW350 KW220 220 VoltsVolts
Factor deFactor dePotencia = 0.7Potencia = 0.7
Conductor 600 KCM Conductor 600 KCM 6 conductores (2/Fase)6 conductores (2/Fase)
500 500 KVAKVA
Datos previos
Tarifa OMTarifa OM
•• Costo de Costo de kWkW--H = H = 0.181630.18163
•• Costo de Costo de kWkW de Demanda Máxima = de Demanda Máxima = 3030
•• Cargo por bajo factor de potencia :Cargo por bajo factor de potencia :
1714.0170.090.0
53 ×=
−× nFacturaciónFacturació
Datos del recibo•• Demanda Máxima medida 350 Demanda Máxima medida 350 kWkW 10,81910,819
•• Consumo de Energía 210,000 Consumo de Energía 210,000 kWHkWH 38,14238,142
•• FacturaciónFacturación 48,96148,961
•• Cargo por bajo FP (0.7)Cargo por bajo FP (0.7) 8,3918,391
•• SubtotalSubtotal 57,35357,353
•• +15% IVA+15% IVA 8,6038,603
•• TotalTotal 65,95665,956
Cálculo del banco de capacitores
• Por tabla:– La intersección del factor de potencia inicial,
0.7, y el factor de potencia deseado, 0.95, arroja un valor de K = 0.691.
– La potencia necesaria del banco de capacitores para elevar el factor de potencia a 0.95 es:
85.241350691.0 =×=CkVAR
Cálculo del banco de capacitores
• Por fórmula:– El factor de potencia inicial, fp1, es de 0.70
inductivo.– El factor de potencia deseado, fp2, es de
0.95 inductivo.– La potencia necesaria del banco de
capacitores para subir el factor de potencia a 0.95 es:
85.24195.0
95.017.0
7.0135022
=
−−−=CkVAR
Cálculo del banco de capacitores
• Por fórmula:– El factor de potencia inicial, fp1, es de 0.70
inductivo.
– El factor de potencia deseado, fp2, es de 0.95 inductivo.
– La potencia necesaria del banco de capacitores para subir el factor de potencia a 0.95 es:
( ) °== − 57.457.0cos 11ϕ
( ) °== − 19.1895.0cos 12ϕ
( ) ( )( ) 85.24119.18tan57.45tan350 =°−°=CkVAR
Potencia liberada en el transformador• Potencia en el transformador con FP = 0.7
• Potencia en el transformador con FP=0.95
• Potencia liberada en el transformador.
5007.0
350
11 ===
fpkWkVA
13236850021 =−=−= kVAkVAkVAL
36895.0
350
22 ===
fpkWkVA
Reducción de corriente en el alimentador• Corriente con factor de potencia de 0.7
• Corriente con factor de potencia de 0.95
AfpkV
kWIL
312,17.0220.03
3503 1
1 =××
=××
=
AfpkV
kWIL
96695.0220.03
3503 2
2 =××
=××
=
AIIcorrientedereducción 346966312,121 =−=−=
Reducción de pérdidas en el alimentador• Corriente en los conductores de fase sin
corregir el FP.
• Corriente en los conductores de fase al corregir el FP.
• Resistencia de un conductor de 600 KCM.
A6562/312,1 =
A4832/966 =
kmΩ0753.0
Reducción de pérdidas en el alimentador• Resistencia en 100 metros de conductor de
600 KCM.
• Pérdidas considerando la corriente por conductor sin corregir el FP.
• Pérdidas considerando la corriente por conductor al corregir el FP.
Ω=×= 00753.00753.01.0R
kWP 2.300753.065621 =×=
kWP 7.100753.048322 =×=
Reducción de pérdidas en el alimentador• Diferencia de pérdidas.
• Ahorro mensual obtenido considerando:– Diferencia de pérdidas.– Seis conductores en el alimentador.– Veinte horas diarias de operación.– El costo de la energía.
kWPPP 5.17.12.321 =−=−=∆
64.980$1816.02065.130 =××××=mensualAhorro
Reducción de la caída de tensión en el alimentador• Caída de tensión antes de corregir el FP.
• Caída de tensión después de corregir el FP.
• Porcentaje de la disminución de la caída de tensión.
VV 93.400753.06561 =×=
VV 63.300753.04832 =×=
%36.2610093.4
63.393.4
1
21% =×−=−=∆
VVVV
Determinación del factor de potencia
• Cargas sin variaciones grandes.– Datos del recibo de la empresa
suministradora.
– Mediante el uso de medidores de factor de potencia.
22 kVARhkWhkWhfp+
=
Determinación del factor de potencia
• Cargas con variaciones grandes (medición en condiciones de demanda máxima).– Mediante el uso de medidores de potencia
activa, reactiva y aparente.
– Mediante el uso de medidores de factor de potencia.
22 kVARkWkWfp+
=kVAkWfp =
Inicios de la industria eléctrica en México
• En base a capitales extranjeros privados norteamericanos y canadienses.
• Cobro de tarifas de acuerdo a los paises de origen.
• Dichas tarifas no tienen prioridad por:– Sobrecapacidad.– Conservación de recursos naturales.
Situación actual del cobro de tarifas en México• Uso de tarifas horarias:
– HM y HMC.– HS y HSL.– HT y HTL.
• Cargo por bajo factor de potencia.
• Bonificación por alto factor de potencia.
−×= 190.053
fpnFacturacióCargo
−×=
fpnFacturacióónBonificaci 90.01
41
Cobro de tarifas eléctricas en Europa
• Empresas estatales principalmente.
• Prioridades de las empresas:– Aprovechamiento máximo de las
instalaciones.– Maximizar el uso de recursos naturales.
• Cobro de tarifas en base a razones técnicas y económicas.
Similitudes y diferencia en el cobro de tarifas eléctricas en México y Europa
• Similitudes:– Cobro del consumo en kWh.– Cobro por concepto de factor de potencia
(aprovechamiento de la potencia).– Uso de tarifas horarias.
• Diferencias:– Cargo por demanda.
• México: kW.• Europa: kVA.
¿Cuál es la diferencia entre medir la demanda en kW y kVA?• La potencia que requiere el usuario para
crear trabajo es la activa (kW).• Si el usuario tiene bajo factor de potencia
consume potencia reactiva (kVAR).• La empresa suministradora debe tener
capacidad para entregar potencia aparente (kVA).
kVARkVA
kW
Ejemplo 1• Un usuario consume 350 kW con un factor de
potencia de 0.7 inductivo.• La potencia reactiva que el usuario requiere es
de 357 kVAR.• El transformador de la empresa suministradora
debe tener capacidad para entregar 500 kVA.
kVAR357kVA500
kW350
Ejemplo 2• El usuario corrige su factor de potencia a 0.98
inductivo.• La potencia reactiva que el usuario requiere de
la empresa suministradora es 71 kVAR.• El transformador de la empresa suministradora
debe tener capacidad para entregar 357 kVA.
kVAR71kVA357
kW350
Resultados de los ejemplos
• Un aumento de carga equivale a:– Cambiar el transformador por uno de mayor
capacidad.– Instalar un transformador adicional.
• Un alto el factor de potencia implica que:– Se requiere menos potencia aparente (kVA’s)
para entregar la misma potencia activa (kW’s).– Se tiene reserva de instalaciones en la
empresa suministradora para aumentos de carga.
¿Cómo se debería medir la demanda?
• La demanda se debería medir en kVA’s porque:
– La empresa suministradora invierte para tener capacidad de suministrar los kVA’s no los kW’s.
– La demanda en kVA’s lleva implícito el factor de potencia del usuario:• Factor de potencia ↑ ⇒ Potencia aparente ↓ .• Factor de potencia ↓ ⇒ Potencia aparente ↑ .
¿Basta con corregir el factor de potencia?• Los datos del recibo son:
– Energía activa (kWh) en todo el intervalo.
– Energía reactiva (kVARh) en todo el intervalo.
– Demanda máxima de potencia activa (kW).
• El factor de potencia en base a los datos del recibo es el valor promedio en el intervalo:
22 kVARhkWhkWhfp+
=
Si la compensación se realiza en forma incorrecta se tienen efectos adversos
• Es típico corregir erróneamente en base al valor promedio del FP y la demanda máxima con bancos fijos.
• Si la carga tiene grandes variaciones se tienen tres casos posibles:– FP instantáneo > FP promedio.– FP instantáneo = FP promedio.– FP instantáneo < FP promedio.
Efectos del banco fijo en la potencia • FP instantáneo < FP promedio.
• FP instantáneo = FP promedio.
• FP instantáneo > FP promedio.
kVARkVA
kW
kVARkVA
kW
kVARkVA
kW
Conclusiones• La medición y facturación de la demanda en kVA’s
propiciará un ahorro real de energía porque:– Los usuarios compensarán correctamente su
factor de potencia.– Se disminuirán las pérdidas en las instalaciones
y equipos.– La empresa suministradora tendrá menos
necesidad de invertir en instalaciones y equipos adicionales.
– Los usuarios que no compensen correctamente tendrían que pagar el costo de la demanda total de potencia que consumen.
Celdas capacitivas
• De polipropileno metalizado en zinc.
• De tipo monofásico.• Pueden conectarse en delta
o estrella.• Con resistencia individual de
descarga.• Pérdidas individuales de 0.4
W/kVAR.• No contienen PCB´s.
Celdas capacitivas
• Temperatura continua de operación de 80 ºC.
• Interruptor sensible a la presión.
• Celdas e interruptor aprobados por UL.
• Cumplen con las normas ANSI-NEMA y EIA-456.
0
50
100
150
200
70 74 78 82 86 90 94 98
Temperatura [°C]
% d
e vi
da
Celdas capacitivas• Las fallas eléctricas se
autoextinguen en el polipropileno.
• Hasta 40 ºC durante 8 horas máximo (IEC 831-1).
• El diseño a 80 ºC incrementa el tiempo de vida de la celda.
0
50
100
150
200
250
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105
Temperatura [°C]
% d
e vi
da
Diseñoa 40 °CDiseñoa 80 °C
Zinc
Polipropileno
Falla eléctrica
Banco fijo de capacitores
• Trifásico.• Delta o estrella.• Tensiones: 240, 480 y
600 V (hasta 830 V).• Frecuencia: 60 Hz.• Potencia: 1 a 130
kVAR.
Banco fijo de capacitores
• Gabinete NEMA 1.• Montaje en piso o
pared.• Ventilación por
convección natural.• Acometida por la parte
superior o inferior.• Indicación visual de
falla en las celdas.• Normas: IEC 831-1 y
2, NMX-J-203, ANCE 1996.
Banco fijo de capacitores con ITM
• Trifásicos.• Delta o estrella.• Tensiones: 240, 480 y
600 V (hasta 830 V).• Frecuencia: 60 Hz.• Potencia: 5 a 130
kVAR.• Interruptor
termomagnético que cumple normas IEC-947-2 e ISO 9001.
Banco fijo de capacitores con ITM
• Gabinete NEMA 1.• Montaje en piso o
pared.• Ventilación por
convección natural.• Acometida por la parte
lateral o inferior.• Indicación visual de falla
en las celdas.• Normas: IEC 831-1 y 2,
NMX-J-203, ANCE 1996.
Relevador de corrección de factor de potencia
• Fabricado por Beluk.• Aprobado por UL.• Opera por factor de
potencia objetivo.• Alarmas:
– Factor de potencia.– Pérdida de pasos de
capacitores.– Sobrecarga
armónica.– Sobrecorriente.
Relevador de corrección de factor de potencia • Mide voltaje y
corriente en los cuatro cuadrantes.
• Armónicas: 3a, 5a, 7a, 9a, 11a y 13a.
• Parámetros eléctricos:– Potencia activa.– Potencia reactiva.– Factor de potencia.– Tensión.– Corriente.
+P
–P
+Q–Q
POTENCIA REACTIVA(IMPORTADA INDUCTIVA)
POTENCIA REACTIVA(EXPORTADA CAPACITIVA)
POTENCIA ACTIVA(IMPORTADA)
POTENCIA ACTIVA(EXPORTADA)
Relevador de corrección de factor de potencia
• Selecciona los tamaños adecuados de los pasos para corregir el FP.
• Optimiza el uso de pasos de la misma capacidad.
• Diferentes programas de switcheo: 1:2:2 ..., 1:2:3 ..., 1:2:4 ..., 1:2:4:8 ...
• Capacidad de detección automática de la potencia de los pasos en configuración 1:1:1 ...
• Indicación del factor de potencia actual y pasos en operación.
Banco automático de capacitores• Trifásico.• Delta o estrella.• Tensiones: 240 y 480
V (hasta 830 V).• Tensión de control: 120
V transformador protegido con ITM .
• Frecuencia: 60 Hz.• Potencia: 30 a 1200
kVAR.• Relevador de FP
Beluk.
Banco automático de capacitores• Protección general:
apartarrayos e ITM.• Protección de pasos: fusibles
alta capacidad interruptiva.• Conexión de pasos:
contactores para 200,000 operaciones.
Banco automático de capacitores
• Gabinete NEMA 1.• Autosoportado.• Ventilación por
convección forzada.• Acometida por la parte
superior e inferior.• Indicación visual de
falla en las celdas.• Normas: IEC 831-1 y 2,
NMX-J-203, ANCE 1996.
Banco híbrido de capacitores• Trifásico.• Delta o estrella.• Tensiones: 240 y 480 V (hasta 830 V).• Tensión de control: 120 V mediante
transformador protegido con ITM. • Frecuencia: 60 Hz.• Potencia: 25 a 1200 kVAR.• Relevador de FP Beluk
microprocesado.• Tiene una parte fija y uno o varios
pasos automáticos.
Banco híbrido de capacitores
• Protección general:apartarrayos e ITM.
• Protección de pasos: fusibles alta capacidad interruptiva.
• Conexión de pasos:contactores para 200,000 operaciones.
Banco híbrido de capacitores• Gabinete NEMA 1.• Autosoportado.• Ventilación por
convección forzada.• Acometida por la parte
superior e inferior.• Indicación visual de
falla en las celdas.• Normas: IEC 831-1 y
2, NMX-J-203, ANCE 1996.
Banco extrarrápido de capacitores
• Trifásico.• Delta o estrella.• Tensiones: 220 V
hasta 69 kV.• Frecuencia: 60 Hz.• Potencia: 30 a 4500
kVAR.• Resistencia individual
de descarga en todas las tensiones.
Banco extrarrápido de capacitores
• Conexión y desconexión mediante tiristores.
• Tiempo de operación de un ciclo.
• No produce transitorios.• No requiere descarga de
los capacitores.• Capacidad de realizar
maniobras con capacitores cargados.
Banco extrarrápido de capacitores
• Pasos de capacitores de diversas potencias.
• Celdas en AT:– Fabricadas por GE.– Configuración
monofásica.– Sin PCB´s– BIL de 75 kV hasta
220 kV.
Banco extrarrápido de capacitores
• Gabinete NEMA 1, 12 y 3R• Autosoportado.• Ventilación por convección
forzada.• Acometida por la parte
superior e inferior.• Indicación visual de falla en
las celdas.• Normas: IEC 831-1 y 2, NMX-
J-203, ANCE 1996, IEEE 18-1992.
Banco automático de capacitores de un paso
• Trifásico.• Delta o estrella.• Tensiones: 240 y 480 V (hasta
830 V).• Frecuencia: 60 Hz.• Potencia: 25 a 1200 kVAR.• Tiene un solo paso.• Operación mediante un contactor
y un timer.
Banco automático de capacitores de un paso.
• Protección general: apartarrayos
• Protección del paso: fusibles alta capacidadinterruptiva.
• Conexión del paso: contactor para 200,000 operaciones.
Banco automático de capacitores de un paso
• Gabinete NEMA 1.• Autosoportado.• Ventilación por
convección forzada.• Acometida por la parte
superior e inferior.• Indicación visual de
falla en las celdas.• Normas: IEC 831-1 y
2, NMX-J-203, ANCE 1996.
Criterios de selección de bancos de capacitores• Bancos fijos: factor de potencia constante.• Bancos automáticos: factor de potencia
variable y valor máximo superior a 0.90.• Bancos híbridos: factor de potencia variable y
valor máximo inferior a 0.90.• Bancos extrarrápidos: factor de potencia con
variaciones grandes en intervalos pequeños de tiempo.
• Bancos de un paso: factor de potencia constante y se requiere la conexión y desconexión del banco con la carga.
Criterios de selección de bancos de capacitores• Bancos fijos y de un paso.
Comportamiento del factor de potencia
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
Tiempo
Fact
or d
e po
tenc
ia
fp1
fp2
Criterios de selección de bancos de capacitores• Bancos automáticos.
Comportamiento del factor de potencia
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
Tiempo
Fact
or d
e po
tenc
ia
fp1
fp2
Criterios de selección de bancos de capacitores• Bancos híbridos.
Comportamiento del factor de potencia
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
Tiempo
Fact
or d
e po
tenc
ia
fp1
fp2fija
Esquemas de compensación
• Compensación individual.– Ventajas:
• Distribuida en las cargas que lo requieren.
• Liberación del sistema a partir del punto de conexión.
• Menor caída de tensión. – Desventajas:
• Costo elevado.• Menor factor de potencia de utilización.
Esquemas de compensación
• Compensación combinada.– Ventajas:
• Más económico que el esquema individual.
• Requiere de menos unidades.• Más sencillo de supervisar que el
esquema individual.– Desventajas:
• Menor liberación del sistema con respecto al esquema individual.
Esquemas de compensación• Compensación central (baja tensión).
– Ventajas:• Factor de potencia de utilización mayor.• Supervisión fácil.• Mejor tensión en la instalación en
general.• Más económico que el esquema
combinado.– Desventajas:
• Elevación de voltaje en el sistema al disminuir la potencia reactiva.
• Potencia reactiva en el sistema de BT.
Esquemas de compensación• Compensación central (alta tensión).
– Ventajas:• Factor de potencia de utilización mayor.• Supervisión fácil.• Mejor tensión en la instalación en general.• Más económico que el esquema central en
baja tensión.– Desventajas:
• Elevación de voltaje en el sistema al disminuir la potencia reactiva.
• Potencia reactiva en el sistema de BT incluyendo el transformador principal.
Volviendo al ejemplo de la sección 2
• Ahorro mensual obtenido por evitar el pago de cargos por bajo factor de potencia:
−×= 190.0
53
1fpnFacturacióAhorro
391,8170.090.0
53961,48 =
−×=Ahorro
Volviendo al ejemplo de la sección 2• Ahorro mensual obtenido por evitar las
pérdidas en el alimentador:
• Ahorro mensual obtenido por la bonificación por alto factor de potencia:
64495.090.01
41961,48 =
−×=Ahorro
980=mensualAhorro
−×=
2
90.0141
fpnFacturacióAhorro
Volviendo al ejemplo de la sección 2
• Ahorro mensual total por corregir el factor de potencia:
• Precio de venta de un banco de capacitores de 250 kVAR a 220 V:
000,48
015,10644980391,8 =++=totalAhorro