Los capacitores en vez de consumir energía reactiva la producen, lo cual permite compensar el Factor de Potencia Resultante en el sistema eléctrico
Cuando el factor de potencia es bajo hay un incremento de la facturación eléctrica por pérdidas en watts al tener mayor consumo de corriente, así como una penalización de hasta un 120% del costo de la facturación.
Al participar en la Expo Eléctrica Internacional 2014, Ernesto Viveros Domínguez, representante de Fervisa Ingeniería, sostuvo que para corregir el factor de potencia los capacitores son una buena opción, los cuales son equipos eléctricos capaces de entregar energía reactiva. Entonces, los capacitores en vez de consumir este tipo de energía la producen, lo cual permite compensar el Factor de Potencia Resultante en el sistema eléctrico.
El factor de potencia se define como el cociente de la relación de la potencia activa entre la potencia aparente; es decir la relación entre la potencia consumida (KW) y la potencia total requerida (KVA).
Métodos para Corregir el F.P. en presencia de Armónicas
Viveros Domínguez señaló que en las plantas industriales se busca operar a factores de potencia superiores a 0.90 para evitar la penalización por este concepto e incluso es conveniente alcanzar valores cercanos a la unidad, que típicamente se ubican en un factor de potencia arriba de 0.95, para lo cual se instalan capacitores que pueden provocar resonancias paralelas en el rango de la 3ª y 21ª armónica.
Por ello es necesario determinar o medir el THDi (Distorsión armónica total de corriente) y THDv (Distorsión armónica total de voltaje) en el punto de conexión de los capacitores, así como la frecuencia de resonancia que se formará con los KVAR de los bancos de capacitores que se conectarán a la red.
«Además se tendrá que hacer un cálculo empírico para determinar los KVAR (potencia llamada reactiva) del Banco de Capacitores para alejarnos de una frecuencia de resonancia armónica donde exista una corriente armónica a esa frecuencia”.
Para lograr la corrección del F.P. en presencia de Armónicas, actualmente hay dos tipos de filtros pasivos que son capaces de evitar la resonancia armónica y corregir el F.P. simultáneamente.
a)
Los Filtros Sintonizados (Absorción) r=4.5%. Estos están compuestos por una inductancia en serie con un capacitor que puede estar conectado en delta o en estrella y sintonizados a la frecuencia armónica existente en el sistema eléctrico. Por ejemplo: Filtro de Absorción de 5ª (hr=4.8 fr= 288 Hz).
Estos pueden a llegar a absorber entre el 70 y 90% de la corriente total armónica en el punto de conexión del equipo.
b)
Los Filtros Desintonizados (Rechazo) r=7%. Al igual que los de absorción, éstos están compuestos por una inductancia en serie con un capacitor que puede estar conectado en delta o en estrella y sintonizados a una frecuencia armónica alejada de las existentes en el sistema eléctrico. Por ejemplo: Filtro de Rechazo de 5ª (h=3.8 fr= 228 Hz).
Los cuales pueden llegar a absorber entre el 30 y 40% de la corriente total armónica en el punto de conexión del equipo.
Las corrientes armónicas son aquellas que se manifiestan dentro de los sistemas eléctricos a una frecuencia múltiplo del fundamental Hz.
Todas las cargas que tengan una fuente de rectificación producen una distorsión de la onda fundamental de Hz. Estas cargas son llamadas No-lineales y se relacionan con cualquier tipo de carga electrónica tales como drives (AC y DC), arrancadores estáticos, Ups, PC´s, entre otras.
Capacitadores y armónicas no se pueden mezclar
Existen dos razones que deben considerarse cuando los capacitores se instalen para corregir el factor de potencia. Los capacitores y las armónicas no deben mezclarse.
Los capacitadores son por naturaleza un camino bajo impedancia para las corrientes armónicas, es decir absorben la energía a las altas frecuencias. El ingeniero de la empresa Fervisa, enfatizó que este aumento en las corrientes incrementa la temperatura del capacitador y por consiguiente reduce su vida útil. Asimismo mencionó que no deben combinarse por el efecto de resonancia. Cuando los capacitadores son conectados al sistema eléctrico, ellos forman un circuito de resonancia en paralelo junto con las inductancias del sistema (transformador). Si llegase a existir una corriente armónica cercana al punto de resonancia formado, entonces el efecto se magnifica.
«Este efecto amplificado, puede causar serios problemas tales como un exceso en la distorsión de voltaje, disparos por sobrevoltajes en los drives, niveles de aislamiento estresados de transformadores y conductores”.
Para solucionar este problema en caso de aparecer, en primera instancia se debe conocer la distorsión total de corriente presente en el sistema, para lograrlo es esencial una medición con un analizador de armónicas. Si la distorsión total de corriente es mayor de 15 por ciento, entonces se recomienda instalar un filtro pasivo de armónicas, el cual proporcionará los reactivos indispensables para mejorar el factor de potencia sin que se presente el efecto amplificado de la corriente por resonancia.
El efecto de sobrevoltajes se reduciría y con ello los problemas potenciales en los equipos.
