Corregir el factor de potencia, ¿por qué?

El mundo de las instalaciones eléctricas industriales se está centrando en los problemas de la eficiencia energética y en la reducción de residuos. En este sentido, la corrección del factor de potencia es sin duda un área importante, ya que implica la reducción de las pérdidas por efecto Joule y las caídas de tensión, y por lo tanto, permite optimizar las dimensiones de los equipos eléctricos (transformadores de potencia, cables, barras colectoras, equipos de protección y maniobra).

Si el factor de potencia de las cargas es optimizado, la red eléctrica es más eficaz y también más estable. Por esta razón, en los países industrializados las autoridades reguladoras del mercado eléctrico orientan a los usuarios industriales hacía un comportamiento virtuoso, típicamente por medio de sanciones aplicadas a la energía reactiva consumida en exceso de los límites establecidos.

El índice de calidad de una planta está definido por el factor de potencia (cos φ), es decir la relación entre la potencia activa y la potencia aparente. Mientras mayor sea el factor de potencia, mejor será la calidad de energía de la planta (generalmente la autoridad competente establece el valor en 0,9/0,95).

En una planta con bajo factor de potencia, en la mayoría de los casos, el costo de la instalación de un sistema de corrección del factor de potencia, se amortiza en pocos años.

Instalando una batería de condensadores, se aumenta el valor del factor de potencia y se reduce la potencia reactiva absorbida por las cargas inductivas presentes en la instalación. Hay diferentes formas para corregir el factor de potencia. Su elección está en función de la naturaleza y el comportamiento diario de las cargas, así como de su distribución en la instalación y el tiempo de servicio. Su elección, está entre la corrección distribuida y la corrección centralizada.

En el caso de la corrección distribuida, las unidades de corrección están situadas muy cerca de las cargas que se quieren corregir. En el caso de la corrección centralizada, se instala un banco de condensadores automático antes de todas las cargas a corregir.

Técnicamente, la corrección distribuida, es la mejor solucion, debido a que la regulación del factor de potencia se vuelve solidario y fuertemente vinculado a la carga corregida.

En las instalaciones industriales, el ahorro obtenido con la corrección del factor de potencia distribuido, se refleja tanto en la tarifa del servicio de electricidad, como en la optimización del dimensionamiento de las líneas de alimentación entre la estación eléctrica MT/BT y los equipos conectados. Otra ventaja de la corrección distribuida, es su practicidad y su economía, ya que, las baterías unitarias se activan y se desactivan a la par de la carga, pudiendo contar con las mismas protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos.

La evolución diaria de las cargas tiene una importancia fundamental a la hora de elegir el tipo de corrección más conveniente. En muchas instalaciones, no todos los equipos funcionan a la vez y algunos incluso funcionan sólo por pocas horas al día. Es evidente que la solución de la corrección del factor de potencia distribuido es demasiado costoso para el elevado número de condensadores que habría que colocar y en donde muchos de ellos estarían sin utilizarse durante mucho tiempo.

En conclusión, la corrección del factor de potencia distribuido conviene cuando la mayor parte de la potencia reactiva requerida está concentrada en pocas cargas de gran potencia que trabajan muchas horas al día. La corrección del factor de potencia centralizado conviene, en cambio, en el caso de instalaciones con muchas cargas heterogéneas que trabajan esporádicamente. En este caso, la potencia de la batería resulta inferior a la potencia total que habría que suministrar con la corrección distribuida. Si la absorción de potencia reactiva es muy variable durante el funcionamiento de la instalación, se aconseja realizar una regulación automática dividiendo la batería en varios pasos.

Corregir el factor de potencia: las ondas armónicas en las redes eléctricas

Las ondas armónicas en las instalaciones eléctricas industriales, se presentan cuando se trabaja con: inversores, soldadoras, rectificadoras, ordenandores,accionamientos, etc. Se define THDI%, la magnitud asociada a la distorsión armónica de corriente. Si la corriente es sinusoidal su THDI% es nulo, por tanto la corriente estará más deformada cuanto mayor sea su THDI%.

La presencia de armonicós en la red conlleva numerosos problemas en los elementos de una instalación eléctrica:

– En las máquinas giratorias surgen pares de corrientes parásitas (con las consiguientes vibraciones) que perjudican la duración mecánica. El aumento de las pérdidas provoca además recalentamientos indeseados con el consiguiente daño de los aislamientos;

– En los transformadores causan el aumento de las pérdidas en el cobre y en el hierro con posible daño de los devanados. La posible presencia de componentes continuas de tensión o corriente, puede conllevar la saturación del núcleo con el consiguiente aumento de la corriente magnetizante;

– Los condensadores son afectados desde el punto de vista del calentamiento y del aumento de la tensión con una reducción de la vida media.

La forma de la onda de la corriente generada por una carga no lineal, si es periódica, puede estar representada como la suma de varias ondas sinusoidales (una a 50Hz llamada fundamental y otras con frecuencia múltiple de la fundamental llamadas armónicas). En general, no se recomienda corregir el factor de potencia de una línea con contenido armónico elevado sin tomar las medidas oportunas. Esto porque, aunque se puedan construir condensadores capaces de soportar fuertes sobrecargas, la corrección del factor de potencia realizada sólo con los condensadores se traduce en, un aumento del contenido armónico, con los efectos negativos que acabamos de indicar.

La solución más conveniente para evitar este tipo de problemas es el filtro de bloqueo (Detuned Filter), el cual se obtiene poniendo en serie unas reactancias a los condensadores que, desplazando la frecuencia de resonancia por debajo de la armónica más baja existente, pueden proteger los condensadores y al mismo tiempo evitan resonancias peligrosas.

Condensadores utilizados

En nuestros sistemas de corrección del factor de potencia automáticos utilizamos exclusivamente condensadores trifásicos de polipropileno metalizado de alto gradiente impregnados con resina (sin PCB). La diferencia fundamental respecto a los condensadores de polipropileno estándar es la modalidad con la que la película dieléctrica se metalizada. Si en los condensadores estándar el grosor de la capa metálica depositada en la superficie del polipropileno es constante, para los condensadores «con alto gradiente» la capa metálica tiene un grosor oportunamente modulado.

La modulación del grosor de la metalización permite mejorar notablemente las prestaciones de los condensadores (y por tanto de los sistemas de corrección del factor de potencia de los que son el componente fundamental) en términos de:

– Aumento de la potencia específica (kvar/dm3) con la consiguiente reducción de las dimensiones de los sistemas de corrección del factor de potencia.

– Mejora de la robustez ante las sobretensiones permanentes y transitorias, para una mayor fiabilidad también en las instalaciones con presencia de subidas de tensión debidas a la red o a las maniobras en la instalación.

– Mejor comportamiento al cortocircuito interior.

Reguladores de potencia reactiva

El regulador de potencia reactiva es, junto a los condensadores y a las reactancias (en los cuadros con filtro de bloqueo), el componente fundamental del sistema de corrección del factor de potencia automático. De hecho es el elemento «inteligente», que se ocupa de controlar el desfase de la corriente absorbida por la carga, en función del cual manda la activación y la desactivación de las baterías de condensadores con el fin de mantener el factor de potencia de la instalación por encima del umbral mínimo previsto por las Autoridades para la Energía.

Los reguladores de potencia reactiva RPC empleados en los sistemas automáticos de corrección del factor de potencia ORTEA, han sido diseñados para garantizar el factor de potencia deseado minimizando al mismo tiempo el esfuerzo de las baterías de los condensadores. Los reguladores son precisos y fiables en las funciones de medida y regulación, como también son sencillos e intuitivos en su instalación y consulta.

La flexibilidad de los reguladores permite modificar todos los parámetros de la lógica para personalizar su funcionamiento, adaptándolo a las características efectivas de la instalación que hay que corregir (umbral del factor de potencia, velocidad de activación de las baterías, tiempo de espera para la reconexión de una batería, presencia de fotovoltaico, etc.). Los reguladores utilizados por ORTEA ofrecen además importantes funciones para el mantenimiento y la gestión del equipo de corrección del factor de potencia, que tienen como finalidad la identificación y la solución de problemas en la instalación, evitando daños y la consiguiente reducción de la vida útil de la mismas instalaciones.

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PFC SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

PFC403

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PFC403
Product ID: 5787
Un = 450V
THDIR% ≤ 20%

PFC103
UeUnUmaxHzTHDIR%THDIC%
415V450V495V50≤ 20%≤ 70%
Ue: Tensión nominal de empleo. Un: Tensión nominal de los condensadores. Umax: Tensión máxima admitida en los condensadores. THDIR%: Índice de distorsión armónica en la corriente de la instalación. THDIC%: Índice de distorsión armónica en la corriente de los condensadores.
Características técnicas
Tensión nominal de empleoUe = 415V
Frecuencia nominal50Hz
Sobrecarga máxima In (unidad PFC)1.3xIn
Sobrecarga máxima In (condensadores)1.3xIn (continuo)
Sobrecarga máxima Vn (unidad PFC)1.1xUe
Sobrecarga máxima Vn (condensadores)3xUn (para 1 minuto)
Clase de temperatura (unidad PFC)-5/+40°C
Clase de temperatura (condensadores)-25/+55°C
Dispositivos de descargaMontados en cada batería
InstalaciónPara interior
ServicioContinuo
Conexiones internasTriángulo
Dispositivos de inserciónContactores para cargas capacitivas (tipo AC6b)
Acabado mecánico interiorGalvanizado en caliente
Normas de referencia (unidad PFC)IEC 61439-1/2 IEC61921
Normas de referencia (condensadores)IEC 60831-1/2
Características principales
Sistemas de corrección del factor de potencia automático indicados para instalaciones en donde la distorsión armónica de la corriente, sin condensadores instalados, es menor/igual del 20%. El uso de condensadores de polipropileno metalizado de alto gradiente, garantiza unas mejores prestaciones, una elevada resistencia a las fuertes sobrecargas de tensión, bajas pérdidas y dimensiones reducidas.
Descripción general
  • Carpintería metálica galvanizado en caliente, barnizado con pintura epóxica color RAL 7035.
  • Transformador para la separación del circuito de potencia del circuito de los auxiliares (230V).
  • Seccionador bajo carga con función de bloqueo puerta.
  • Contactores especiales para cargas capacitivas con resistencias de preinserción para limitar el pico de corriente cuando se activan los condensadores.
  • Cables antillama, conformes con las normas IEC 50267-2-1.
  • Regulador a microprocesador.
  • Condensadores trifásicos autoregenerables de polipropileno metalizado y alto gradiente con tensión de placa Un = 450V.
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PFC SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

PFC503

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PFC503
Product ID: 4351
Un = 525V
THDIR% ≤ 27%

PFC503
UeUnUmaxHzTHDIR%THDIC%
415V525V577V50≤ 27%≤ 85%
Ue: Tensión nominal de empleo. Un: Tensión nominal de los condensadores. Umax: Tensión máxima admitida en los condensadores. THDIR%: Índice de distorsión armónica en la corriente de la instalación. THDIC%: Índice de distorsión armónica en la corriente de los condensadores.
Características técnicas
Tensión nominal de empleoUe = 415V
Frecuencia nominal50Hz
Sobrecarga máxima In (unidad PFC)1.3xIn
Sobrecarga máxima In (condensadores)1.3xIn (continuo)
Sobrecarga máxima Vn (unidad PFC)1.1xUe
Sobrecarga máxima Vn (condensadores)3xUn (para 1 minuto)
Clase de temperatura (unidad PFC)-5/+40°C
Clase de temperatura (condensadores)-25/+55°C
Dispositivos de descargaMontados en cada batería
InstalaciónPara interior
ServicioContinuo
Conexiones internasTriángulo
Dispositivos de inserciónContactores para cargas capacitivas (tipo AC6b)
Acabado mecánico interiorGalvanizado en caliente
Normas de referencia (unidad PFC)IEC 61439-1/2 IEC61921
Normas de referencia (condensadores)IEC 60831-1/2
Características principales
Sistemas de corrección del factor de potencia automático indicados para instalaciones en donde la distorsión armónica de la corriente, sin condensadores instalados, es menor/igual del 27%. El uso de condensadores de polipropileno metalizado de alto gradiente, garantiza unas mejores prestaciones, una elevada resistencia a las fuertes sobrecargas de tensión, bajas pérdidas y dimensiones reducidas.
Descripción general
  • Carpintería metálica galvanizado en caliente, barnizado con pintura epóxica color RAL 7035.
  • Transformador para la separación del circuito de potencia del circuito de los auxiliares (230V).
  • Seccionador bajo carga con función de bloqueo puerta.
  • Contactores especiales para cargas capacitivas con resistencias de preinserción para limitar el pico de corriente cuando se activan los condensadores.
  • Cables antillama, conformes con las normas IEC 50267-2-1.
  • Regulador a microprocesador.
  • Condensadores trifásicos autoregenerables de polipropileno metalizado y alto gradiente con tensión de placa Un = 525V.
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PFC SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

PHF203

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHF203
Product ID: 4354
Un = 525V
THDIR% ≤ 27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Reactancia de bloqueo (180Hz - N=3,6 - P=7,7%)
415V50>27%≤ 6%≤ 25%100% de carga no lineal activada
Ue: Tensión nominal de empleo. THDIR%: Índice de distorsión armónica en la corriente de la instalación. THDIVr%: Índice de distorsión armónica en la tensión de la instalación. I(250Hz)%: porcentaje de la corriente de 5ta armónica.
Características técnicas
Tensión nominal de empleoUe = 415V
Frecuencia nominal50Hz
Sobrecarga máxima In (unidad PFC)1.3xIn
Sobrecarga máxima In (condensadores)1.3xIn (continuo)
Sobrecarga máxima Vn (unidad PFC)1.1xUe
Sobrecarga máxima Vn (condensadores)3xUn (para 1 minuto)
Clase de temperatura (unidad PFC)-5/+40°C
Clase de temperatura (condensadores)-25/+55°C
Dispositivos de descargaMontados en cada batería
InstalaciónPara interior
ServicioContinuo
Conexiones internasTriángulo
Dispositivos de inserciónContactores estáticos
Acabado mecánico interiorAcabado mecánico interior
Normas de referencia (unidad PFC)IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Normas de referencia (condensadores)IEC 60831-1/2
Características principales
Sistemas de corrección del factor de potencia automático indicados para instalaciones en donde la distorsión armónica de la corriente, sin condensadores instalados, es mayor del 27%. El uso de condensadores de polipropileno metalizado de alto gradiente, garantiza unas mejores prestaciones, una elevada resistencia a las fuertes sobrecargas de tensión, bajas pérdidas y dimensiones reducidas.
Descripción general
  • Carpintería metálica galvanizado en caliente, barnizado con pintura epóxica color RAL 7035.
  • Transformador para la separación del circuito de potencia del circuito de los auxiliares (230V).
  • Seccionador bajo carga con función de bloqueo puerta.
  • Contactores.
  • Cables antillama, conformes con las normas IEC 50267-2-1.
  • Regulador a microprocesador equipado con módulo de protección de armónicos.
  • Condensadores trifásicos autoregenerables de polipropileno metalizado y alto gradiente con tensión de placa Un = 525V.
  • Reactancia de bloqueo trifásica con frecuencia de sintonización 180Hz.
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PFC SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

PHF303

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHF303
Product ID: 5786
Un = 525V
THDIR% >27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Reactancia de bloqueo (135Hz - N=2,7 - P=13,7%)
415V50>27%≤ 6%>25%100% de carga no lineal activada
Ue: Tensión nominal de empleo. THDIR%: Índice de distorsión armónica en la corriente de la instalación. THDIVr%: Índice de distorsión armónica en la tensión de la instalación. I(250Hz)%: porcentaje de la corriente de 5ta armónica.
Características técnicas
Tensión nominal de empleoUe = 415V
Frecuencia nominal50Hz
Sobrecarga máxima In (unidad PFC)1.3xIn
Sobrecarga máxima In (condensadores)1.3xIn (continuo)
Sobrecarga máxima Vn (unidad PFC)1.1xUe
Sobrecarga máxima Vn (condensadores)3xUn (para 1 minuto)
Clase de temperatura (unidad PFC)-5/+40°C
Clase de temperatura (condensadores)-25/+55°C
Dispositivos de descargaMontados en cada batería
InstalaciónPara interior
ServicioContinuo
Conexiones internasTriángulo
Dispositivos de inserciónContactores
Acabado mecánico interiorGalvanizado en caliente
Normas de referencia (unidad PFC)IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Normas de referencia (condensadores)IEC 60831-1/2
Características principales
Sistemas de corrección del factor de potencia automático indicados para instalaciones en donde la distorsión armónica de la corriente, sin condensadores instalados, es mayor del 27%. El uso de condensadores de polipropileno metalizado de alto gradiente, garantiza unas mejores prestaciones, una elevada resistencia a las fuertes sobrecargas de tensión, bajas pérdidas y dimensiones reducidas.
Descripción general
  • Carpintería metálica galvanizado en caliente, barnizado con pintura epóxica color RAL 7035.
  • Transformador para la separación del circuito de potencia del circuito de los auxiliares (230V).
  • Seccionador bajo carga con función de bloqueo puerta.
  • Contactores.
  • Cables antillama, conformes con las normas IEC 50267-2-1.
  • Regulador a microprocesador equipado con módulo de protección de armónicos.
  • Condensadores trifásicos autoregenerables de polipropileno metalizado y alto gradiente con tensión de placa Un = 525V.
  • Reactancia de bloqueo trifásica con frecuencia de sintonización 135Hz.
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PFC SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

PHS203

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHS203
Product ID: 5785
Un = 525V
THDIR% >27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Reactancia de bloqueo (180Hz - N=3,6 - P=7,7%)
415V50>27%≤ 6%≤ 25%100% de carga no lineal activada
Ue: Tensión nominal de empleo. THDIR%: Índice de distorsión armónica en la corriente de la instalación. THDIVr%: Índice de distorsión armónica en la tensión de la instalación. I(250Hz)%: porcentaje de la corriente de 5ta armónica.
Características técnicas
Tensión nominal de empleoUe = 415V
Frecuencia nominal50Hz
Sobrecarga máxima In (unidad PFC)1.3xIn
Sobrecarga máxima In (condensadores)1.3xIn (continuo)
Sobrecarga máxima Vn (unidad PFC)1.1xUe
Sobrecarga máxima Vn (condensadores)3xUn (para 1 minuto)
Clase de temperatura (unidad PFC)-5/+40°C
Clase de temperatura (condensadores)-25/+55°C
Dispositivos de descargaMontados en cada batería
InstalaciónPara interior
ServicioContinuo
Conexiones internasTriángulo
Dispositivos de inserciónContactores estáticos
Acabado mecánico interiorAcabado mecánico interior
Normas de referencia (unidad PFC)IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Normas de referencia (condensadores)IEC 60831-1/2
Características principales
Sistemas automáticos de corrección del factor de potencia particularmente adecuados para plantas con ciclos de trabajo muy rápidos (de 150 ms a 1 s) y donde la distorsión armónica de la corriente, sin condensadores instalados, es mayor que 27%. El uso de condensadores de polipropileno metalizado de alto gradiente, garantiza unas mejores prestaciones, una elevada resistencia a las fuertes sobrecargas de tensión, bajas pérdidas y dimensiones reducidas.
Descripción general
  • Carpintería metálica galvanizado en caliente, barnizado con pintura epóxica color RAL 7035.
  • Transformador para la separación del circuito de potencia del circuito de los auxiliares (230V).
  • Seccionador bajo carga con función de bloqueo puerta.
  • Contactores estáticos.
  • Cables antillama, conformes con las normas IEC 50267-2-1.
  • Regulador a microprocesador equipado con módulo de protección de armónicos.
  • Condensadores trifásicos autoregenerables de polipropileno metalizado y alto gradiente con tensión de placa Un = 525V.
  • Reactancia de bloqueo trifásica con frecuencia de sintonización 180Hz.
  • Tiempo de inserción/desincerción de toda la potencia reactiva disponible: apoximadamente 60 milisegundos.
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PFC SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Racks

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: Racks
Product ID: 5782


cassetti

Diseñado para adaptarse a las medidas más comunes de los cuadros eléctricos. El sistema de rack Ortea es la solución ideal para OEM (productores de equipos originales) y productores de cuadros, además:

  • Es compacto.
  • Está disponible tanto con o sin reactancia de bloqueo.
  • Potencias de 9,4 kvar a 150kvar en un único rack.
  • «Bus bar» (embarrado) que puede soportar hasta 400kvar.
  • Fácil de montar (barras de conexión y fusibles NH incorporados en el soporte del rack).

Los racks Ortea están equipados con condensadores trifásicos autoregenerables de polipropileno metalizado de alto gradiente que garantizan elevadas prestaciones con bajas pérdidas y pequeñas dimensiones.

Son fáciles de montar dentro de cualquier armario gracias a los soportes laterales regulables mediante correderas.

Además, gracias a las abrazaderas extensibles, el rack de 480 mm de ancho se puede montar en un armario de 800 mm, y esto permite una combinación muy flexible de los espacios y de la potencia reactiva total.

El sistema de barras puede soportar una potencia reactiva máxima de 400kvar a 415V y 50Hz. En cualquier momento se pueden añadir racks.

Todos los componentes auxiliares y de control se suministran ya cableados a la bornera instalada en el rack.

Características estándar

Todos los racks se suministran con:

  • Contactores para condensadores.
  • Cables antillamas, conformes a las normas EN 50267-2-1.
  • Base portafusibles unipolar tipo NH00.
  • Fusibles de potencia NH00-gG.
  • Condensadores trifásicos autoregenerables de polipropileno metalizado y alto gradiente.
  • Sistema trifásico de conexión mediante barras de cobre estañadas.
  • Resistencias de descarga.
  • Reactancias de bloqueo trifásicas (sólo H203) con frecuencia de sintonización 180Hz.

Todos los componentes utilizados son conformes con los requisitos de las normas en materia de seguridad.

Accesorios estándar (suministrados con los racks)

  • Abrazaderas de soporte lateral telescópicas, adecuadas para armarios con profundidad 600-400 mm.
  • Barras de conexión de cobre estañadas con tuercas.
  • Protección de plexiglass IP20.
  • Abrazaderas de adaptación para instalación en armarios de diferente ancho (800-1000mm).

Los racks modelo P403 tienen las mismas características técnicas relativas a los sistemas de corrección del factor de potencia automática PFC403. Lo mismo se puede decir para los modelos P503 (PFC503), H203 (PHF203), H303 (PHF303) y HS203 (PHS203).

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