COMPENSACIÓN REACTIVA

¿Qué es la Compensación Reactiva?

La compensación reactiva es una técnica utilizada en sistemas eléctricos para mejorar el factor de potencia mediante la reducción o eliminación de la potencia reactiva en la red.

Esta técnica es fundamental en instalaciones industriales y comerciales donde existen cargas inductivas como motores, transformadores y equipos que generan campos magnéticos.

La compensación reactiva se logra mediante la instalación de bancos de condensadores que suministran potencia reactiva capacitiva, compensando así la potencia reactiva inductiva generada por las cargas.

Indice de Contenidos

- ¿Qué es la Compensación Reactiva?
- ¿Por qué es necesaria la Compensación Reactiva?
- Beneficios de la Compensación Reactiva
- Tipos de Compensación Reactiva
- Componentes de un Sistema de Compensación
- Cálculo de la Compensación Reactiva
- Aplicaciones Prácticas
- Normativa y Regulaciones

¿Por qué es necesaria la Compensación Reactiva?

La compensación reactiva es necesaria porque permite mejorar la eficiencia y calidad de la energía eléctrica en las instalaciones, reduciendo pérdidas, optimizando el uso de los equipos y evitando penalizaciones económicas en la factura eléctrica.

En sistemas eléctricos de corriente alterna, existen 3 tipos de potencia:

- Potencia Activa (P): Es la potencia que realiza trabajo útil y se mide en vatios (W) o kilovatios (kW).

- Potencia Reactiva (Q): Es la potencia necesaria para crear campos magnéticos en equipos inductivos y se mide en voltiamperios reactivos (VAR).

- La potencia aparente (S) que es la combinación vectorial de ambas y se mide en voltiamperios (VA).



Cuando existe un exceso de potencia reactiva en el sistema, se produce un bajo factor de potencia o coseno de φ, lo que genera:

- Mayor consumo de corriente eléctrica
- Pérdidas de energía en conductores y transformadores
- Sobrecarga en equipos de distribución
- Caídas de tensión excesivas
- Penalizaciones económicas en la factura eléctrica

Por todo eso, las compañías eléctricas suelen establecer límites mínimos de factor de potencia (generalmente 0.9) y aplican penalizaciones por incumplimiento.

Para cosenos de fi menores de 0.9 se aplica penalizaciones, normalmente económicas ya que se coloca un contador de reactiva en la instalación y se paga.

Para cosenos de fi mayores de 0,9 no se aplican penalizaciones y no se pone contador de reactiva.

Beneficios de la Compensación Reactiva

La implementación de sistemas de compensación reactiva proporciona múltiples beneficios:

Beneficios Técnicos:
- Reducción de pérdidas de energía en conductores y transformadores
- Disminución de caídas de tensión
- Liberación de capacidad en transformadores y líneas
- Mejora de la estabilidad del sistema eléctrico
- Aumento de la vida útil de los equipos

Beneficios Económicos:
- Reducción de la factura eléctrica por eliminación de penalizaciones
- Bonificaciones por mantener un factor de potencia alto
- Ahorro en costos de energía
- Reducción de inversiones en infraestructura eléctrica

Beneficios indirectos:
-Mayor vida útil de los equipos, ya que se reduce el calentamiento y la tensión a la que están sometidos.​
-Aumento de la capacidad de los transformadores y líneas, permitiendo ampliar la carga sin necesidad de invertir en nueva infraestructura.​
-Mejora de la eficiencia energética general del sistema, lo que contribuye a la sostenibilidad y a la reducción de emisiones.​

Tipos de Compensación Reactiva

Existen diferentes tipos de compensación reactiva según su ubicación y forma de control:

1. Compensación Fija:
- Utiliza bancos de condensadores de capacidad constante
- Adecuada para cargas estables y predecibles
- Económica y de fácil instalación
- No se adapta a variaciones de carga

2. Compensación Automática:
- Emplea bancos de condensadores con contactores y reguladores
- Se adapta automáticamente a las variaciones de carga
- Ideal para instalaciones con cargas variables
- Mayor costo inicial pero mejor rendimiento

3. Compensación por Filtros Activos:
- Utiliza electrónica de potencia para generar potencia reactiva
- Compensación precisa y rápida
- Elimina armónicos además de compensar reactiva
- Mayor costo pero máximo rendimiento

Componentes de un Sistema de Compensación

Un sistema completo de compensación reactiva incluye:

1. Condensadores:
- Elementos principales que generan potencia reactiva capacitiva
- Disponibles en baja y media tensión
- Diferentes tecnologías: papel-metalizado, polipropileno

2. Contactores:
- Dispositivos para conectar y desconectar los condensadores
- Diseñados específicamente para corrientes de inserción
- Con protección contra sobretensiones

3. Reguladores de Factor de Potencia:
- Controlan la conexión/desconexión de condensadores
- Miden el factor de potencia en tiempo real
- Programables según necesidades específicas

4. Reactancias de Filtrado:
- Protegen los condensadores contra armónicos
- Sintonizadas para frecuencias específicas
- Aumentan la vida útil del sistema

Cálculo de la Compensación Reactiva

Para dimensionar correctamente un sistema de compensación reactiva, es necesario calcular la potencia reactiva necesaria:

Fórmula básica:

Qc = P × (tan φ₁ - tan φ₂)

Donde:
- Qc = Potencia reactiva del condensador (kVAR)
- P = Potencia activa (kW)
- φ₁ = Ángulo de desfase inicial
- φ₂ = Ángulo de desfase deseado después de la compensación

Ejemplo de cálculo:

Para una instalación con:
- Potencia activa: 100 kW
- Factor de potencia inicial: 0.75 (φ₁ = 41.41°)
- Factor de potencia deseado: 0.95 (φ₂ = 18.19°)

Qc = 100 × (tan 41.41° - tan 18.19°) = 100 × (0.884 - 0.329) = 55.5 kVAR

Se necesitaría instalar aproximadamente 56 kVAR de condensadores.

Otro Ejemplo de Cálculo:

Situación:Una fábrica tiene los siguientes datos:

- Potencia activa (P): 150 kW - Factor de potencia actual: 0.75 - Factor de potencia deseado: 0.95 - Tensión: 400 V - Frecuencia: 50 Hz

Cálculo paso a paso:

1. Calcular ángulos inicial y final:

cos φ₁ = 0.75 → φ₁ = 41.41° cos φ₂ = 0.95 → φ₂ = 18.19°

2. Calcular tangentes:

tan φ₁ = tan(41.41°) = 0.8819 tan φ₂ = tan(18.19°) = 0.3287

3. Aplicar fórmula de compensación:

Qc = P × (tan φ₁ - tan φ₂) Qc = 150 × (0.8819 - 0.3287) Qc = 150 × 0.5532 = 82.98 kVAR

4. Calcular capacidad del condensador:

C = Qc / (2 × π × f × V²) C = 82,980 / (2 × 3.1416 × 50 × 400²) C = 82,980 / (6.2832 × 50 × 160,000) C = 82,980 / 50,265,600 = 0.00165 F = 1650 μF

RESULTADO:

Se necesitan 83 kVAR de condensadores con capacidad de 1650 μF

Beneficios obtenidos:

- Reducción de corriente: 28%
- Ahorro en factura eléctrica: 15-20%
- Eliminación de penalizaciones por bajo factor de potencia

Aplicaciones Prácticas

La compensación reactiva se aplica en diversos sectores:

Industria Manufacturera:
- Compensación de motores eléctricos de gran potencia
- Mejora del factor de potencia en líneas de producción
- Reducción de costos energéticos

Centros Comerciales y Edificios:
- Compensación de iluminación fluorescente y LED
- Optimización de sistemas de climatización
- Mejora de la calidad de suministro eléctrico

Sector Hospitalario:
- Compensación de equipos médicos inductivos
- Estabilización de tensiones en equipos críticos
- Cumplimiento de normativas de calidad de energía

Data Centers:
- Compensación de fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS)
- Mejora de eficiencia energética global
- Reducción de pérdidas en sistemas de distribución

Normativa y Regulaciones

El factor de potencia y la compensación reactiva están regulados por diversas normativas:

Normativa Internacional:
- IEC 61921: Condensadores de potencia para corrección del factor de potencia
- IEC 60831: Condensadores de potencia autorregenerados
- IEEE 18: Práctica estándar para condensadores de potencia

Regulaciones por País:
- España: RD 1164/2001 sobre calidad de suministro
- México: NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones eléctricas
- Argentina: RESOL-ENRE-456/1998 Calidad de servicio
- Chile: Norma SEC sobre factor de potencia

Recuerda: Las compañías eléctricas suelen establecer límites mínimos de factor de potencia (generalmente 0.9) y aplican penalizaciones por incumplimiento.

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