Apuntes:COMPENSACIN FIJAEste sistema slo se utilizar en cargas o instalaciones donde:.- Tendrn una demanda de energa bastante constante.- La reactiva a compensar, tambin estar presente en los momento en que la carga es baja.En la prctica slo se utiliza para compensar transformadores y grandes motores asncronos. Se conecta en paralelo con ellos de modo que al entrar en servicio tambin lo haga la batera de condensadores y, que al desconectarse lo haga sta, tambin.Motores asncronos:Estos motores consumen gran cantidad de energa reactiva para mantener los campos magnticos internos necesarios para su funcionamiento. Depender de la velocidad del giro del motor, pero la reactiva puede llegar a ser de 1/3 de la nominal del motor. Esto es mucho.

Para calcular el condensador fijo que se deber instalar, puede consultar la tabla que acompaa a este texto. Est sacada de un viejo catlogo de Circutor. Pero la potencia del condensador a montar coincide con el 90% de la potencia de vaco de la mquina. Aproximadamente el cos quedar alrededor del 0,91 0,92..Si desea compensar mayores cos la entrada y salida del condensador de la red deber estar mandada por un contactor de maniobra..Si el motor cuenta con un arrancador progresivo, un variador de frecuencia u otro sistema de electrnica de potencia que lo regule, habr que estudiar el montar algn tipo de rechazo para evitar problemas de resonancias magnticas debidas a los armnicos que puedan ocasionar estos equipos.Transformadores:Al igual que los motores asncronos, los transformadores, para mantener los campos magnticos en su ncleo necesitan de grandes cantidades de energa reactiva. Este tipo de mquinas, adems, suelen estar permanentemente conectadas y, cuando la potencia activa demandada por la instalacin baja , como ellos tienen una necesidad constante de reactiva, hacen que se alcancen valores del cos muy malos..Para el dimensionamiento del condensador a instalar se tendrn en cuenta las frmulas indicadas en la tabla que acompaa a este texto y, que se ha escaneado del mismo catlogo que la anterior..Aunque como consejo, se recomienda instalar un condensador fijo del orden del 4% 6% de la potencia aparente nominal del transformador. Nunca instale un condensador mayor del 10% de la potencia aparente del transformador o pueden darse fenmenos de resonancias magnticas.

Diferencias entre Cos y Factor de PotenciaANTECEDENTESHace unos das charlando con uno de los chicos de la divisinQdeCircutorcoment que algunos pases estn comenzando a penalizar en el recibo elctrico porFactor de Potenciay no por elCos. Lo curioso fue saber que estos pases no son ni Suecia, ni Japn, ni Dinamarca, sino los pases en vas de desarrollo [Brasil, Chile, India, ], para as conseguir mayor eficiencia en, su masificado, sistema de distribucin.Uno de nuestros acompaantes no entendi porqu se conseguir mayor eficiencia midiendo el Factor de Potencia (FP), de hecho no saba que existiera diferencia entre ambos conceptos. Esta persona pertenece al gremio y aunque la utilizo como ejemplo no es ningn caso aislado ya que en muchos de los cursos que he dado sobre calidad y eficiencia energtica a profesionales me he encontrado con esta situacin bastantes veces.OBJETOEl objeto de este artculo es aclarar la diferencia entre ambos conceptos y porqu como afirma la gente de Circutor si las compaas penalizasen o bonificasen midiendo el FP se conseguira un sistema de distribucin mejor.Si la explicacin os resultase demasiado tcnica, aburrida y tediosa podis ojear los dibujos e ir directamente al apartado Resumen y Conclusin en el que se va al grano sin utilizar expresiones matemticas.BREVE INTRODUCCINPrimero hay que decir que la Potencia Elctrica (Potencia Aparente(S)) es una magnitud, matemticamente hablando,compleja, resultante de la suma de otras doscomponentes vectoriales: la Potencia Activa (P) y la Reactiva (Q).Cabe destacar, que la penalizacin, en Espaa, de valores bajos del Cos atiende a la necesidad de reducir la Potencia Reactiva En prximos artculos se explicar el porqu de la necesidad de la compensacin y reduccin de la Potencia Reactiva y no por que ste sea malo. De hecho, como se ver, ni el FP ni el Cos son nada, no tienen unidades (metros, kW, kVA, ) ya que simplemente o son la comparacin entre dos magnitudes (cunto se parecen dos potencias expresado en tanto por uno) o el coseno de un ngulo.En Espaa, en base al Cos se pueden obtener bonificaciones de 4% sobre la facturacin bsica para valores igual a 1 y un recargo del 47% para valores iguales o inferiores a 0,8. Este recargo, segn elMinisterio, es en concepto de Energa Reactiva.COSEl Cos (Coseno de ) no es ms que el coseno del ngulo que forman la potencia activa (P) y la aparente (S) en el tringulo de potencias tradicional. Como ya se ha explicado, en un sistema elctrico de corriente alterna con ondas senoidales perfectas la descomposicin de la potencia aparente en la suma de dos vectores da como resultados untringulo rectngulo, en el que las componentes se encuentran en los ejes de los nmerosrealesy losimaginarios:

Si en este tringulo rectngulo aplicamos elTeorema de Pitgorasy lasrelaciones trigonomtricasobtenemos que:

El Cos slo depende de las Potencias Activa (P) y Reactiva (Q)..

EL FACTOR DE POTENCIA (FP)El Factor de Potencia (FP) es la relacin entre las Potencias Activa (P) y Aparente (S). Si la onda de corriente alterna es perfectamente senoidal, FP y Cos coinciden, segn se ha visto en el apartado anterior.Si la onda no fuese perfecta S no estara nicamente compuesta por P y Q, sino que aparecera una tercera componente suma de todas las potencias que genera la distorsin. A esta componente de distorsin le llamaremos D.Supongamos que en la instalacin hay una Tasa de Distorsin Armnica (THD) alta y debido a que hay corrientes armnicas. Estas corrientes armnicas, junto con la tensin a la que est sometido el conductor por el fluyen da como resultado una potencia, que si fuese sta la nica distorsin en la instalacin, su valor se correspondera con el total de las distorsiones D. Grficamente se vera as:

Si atendemos a la cara inferior del prisma vemos el tringulo rectngulo anterior, pero la hipotenusa no es ahora S, sino S1, ya que S ha de tener en cuenta a D en su composicin y en este caso la estamos obviando.Si prestamos atencin al prisma completo veremos dos ngulos , : Ahora el ngulo importante no es ya que no tiene en cuenta a D, sino .Atendiendo a la definicin de Factor de Potencia, como la relacin entre P y S obtenemos la siguiente expresin:

RESUMEN Y CONCLUSINComo se ha visto FP y Cos son dos trminos distintos y dependen de distintas cosas:Cos: Slo depende de las Potencias Activa (P) y Reactiva (Q).FP: Depende de las Potencias Activa (P), Reactiva (Q) y de las Distorsiones (D).En el caso de que el flujo elctrico sea perfecto y no haya distorsiones (D=0) ambos coincidirn.En pases en vas de desarrollo en vez de penalizar por los niveles de Reactiva y usar para medirlo el Cos penalizan por los niveles de Distorsin y de Reactiva y para ello usan el FP.En Espaa con una Batera de Condensadores se compensa la Reactiva y se puede conseguir hasta una bonificacin del 4% en la factura elctrica y darse la paradoja de que esa instalacin est exportando distorsiones (Por ejemplo corrientes armnicas) a la Red de Distribucin.En estos pases la Red de Distribucin no est tan sobredimensionada y han de sacarla el mximo partido y para ello quieren que el que la est ocupando pague por ello. Si esta ocupacin se hace sin sacar provecho energtico que se pague con creces.Sin duda es una buena poltica para obligar a los abonados a que mejoren su calidad de red. Aqu slo nos preocupamos de los otros parmetros de la electricidad cuando aparecen problemas en los equipos.

Por qu las bateras se conectan en tringulo?Ya se han explicado lascaractersticasms importantes que tiene una batera de condensadores, sobre todo pensando en la compra de una, pero no se ha explicado cmo son por dentro. No es el cometido principal de este artculo, pero para poder llegar al fin del mismo se necesitan tener ciertas nociones de cmo son..CMO ES UN CONDENSADORComo se vio en el artculo delas caractersticas, las bateras estn compuestas de escalones, que no son ms que condensadores trifsicos que se conectan y desconectan de la instalacin segn las necesidades de compensacin de reactiva. Cada condensador, est compuesto por lminas de material conductor enrolladas sobre si mismas formando una espiral y, entre medias unmaterial dielctrico. En muchos casos derivados polimricos. .Para que sea trifsico, se le instalan tres bornes de conexin, que, como puede ver en la imagen estn conectados a cada uno de los tres rollos. Entre s, se conectan todos con todos de modo que internamente formen un tringulo. As al conectarlo en la instalacin la diferencia de potencial entre cada una de las fases har que la corriente fluja a travs de l y, se produzca la compensacin (En futuros artculos se explicar por qu se produce la compensacin en ms profundidad)..Una batera de condensadores est compuesta por varios de stos, que se llaman en el argot escalones, que estn conectados en paralelo, sometidos a la tensin de la instalacin al entrar en servicio y, sumando las corrientes correctoras que aportan cada uno...

CONEXIN DE LA BATERA EN ESTRELLAVisto cmo se conecta un condensador internamente, se explicar cmo se conectar en la instalacin que se desea compensar. Como todos los condensadores se conectan en paralelo, elctricamente habr uno, resultante de la suma de capacidades de todos, por cada una de las fases..En el esquema adjunto podr ver cmo resultara la conexin en estrella de estos condensadores. Se conectara el neutro de la estrella para que coincidiera con el de la instalacin y evitar diferencias de potencia entre ambos. Fjese en la tensin a la que est sometido cada condensador. Pinche sobre la imagen para ampliar..Cada bote est conectado entre neutro y fase, con lo que estar a una tensin de 230 V. Siempre entre el conductor azul y otro..Ante las preguntas: Este sistema es vlido? Funcionara?. Slo hay una respuesta: Si, todo funcionara..CONEXIN DE LA BATERA EN TRINGULOVisto cmo se conectara en estrella, ahora se ver el resultado en tringulo. Segn se explic al describir un condensador internamente, stos se conectan en tringulo, en las instalaciones trifsicas. Con lo que este esquema es el correcto, el que utilizan todos los fabricantes..Igual que en el caso de la estrella, debe fijarse en las tensiones a las que se somete cada condensador. En este caso no existe neutro en la batera de condensadores, con lo que cada rollo dentro de cada escaln estar conectado entre dos fases, o lo que es lo mismo, estar a 400 V..Esta solucin, al igual que la otra, tambin funciona. Entonces Por qu se conectan en tringulo?.POR QU SE CONECTAN EN TRINGULO?Est claro que la decisin no atiende a criterios de operatibilidad y funcionalidad. Como la mayora de todas las decisiones, es econmica. Realizar un escaln que internamente est conectado en tringulo es ms laborioso ya que las conexiones son ms complejas, pero se usa menos material y, es lo ms caro de una batera, la materia prima..El material conductor que se suele usar esZinc, que igual que el Cobre o el Hierro, tienen un precio muy variable.Si ley el artculo anterior quedediqu a las caractersticas ms destacadas de una batera de condensadoresrecordar que un parmetro importante era la tensin a la que la batera compensaba la potencia reactiva nominal indicada por el fabricante. Recordar que para dos bateras de igual potencia nominal, por ejemplo 10 kVAr y, tensiones nominales de 400 V y 440 V, montadas en la misma instalacin, la de 440 V tena un 10% menos de capacidad de compensacin..Para desarrollar la misma potencia compensatoria, si la batera se somete a una tensin mayor tendr que soportar menor corriente. Cuanto mayor es la corriente ms Zinc ha de tener la batera para evitar las prdidas por elEfecto Joule. La energa convertida en calor y, por lo tanto perdida por el Efecto Joule, depende del cuadrado de la corriente y de la resistencia del material..

.Con lo que para evitar esas prdidas, que evitan que el condensador compense la reactiva deseada, hay que reducir la corriente, primeramente, ya que por cada 2 A que se reduce, las prdidas de dividen por 4. Y luego la resistencia. Para reducir la resistencia slo queda elegir otro material por otro ms conductor o aumentar la superficie de ste, lo que implica un incremento en el coste..As que ante cablear la batera de un modo u otro o encarecer el material, la decisin es clara. Se conectan con el sistema que permite estar a los condensadores sometidos a la tensin ms alta, admisible, dentro de la instalacin. Esta configuracin es la de Tringulo..ES MUY GRANDE LA DIFERENCIA?S es grande. Si se usa la batera del ejemplo de 10 kVA y, los clculos que ya se vieron en el artculo delas caractersticas ms destacadas de una batera de condensadoresse ver:.

Igualando las dos expresiones:

.Esto quiere decir, que para compensar la misma reactiva, una batera conectada en estrella tendr que soportar casi un 174% de la corriente que tendra que soportar una en tringulo. Que la batera est preparada para soportar esa corriente la hace ms cara.