Corrección del factor de potencia en áreas de entretenimiento

Por Ing. Gerardo L. Taccone   

Introducción

Todos los modelos de máquinas en uso en las áreas de entretenimiento son, desde el punto de vista de la red de alimentación, una carga reactiva de características inductivas como consecuencia de los transformadores de alimentación, las reactancias de artefactos de iluminación, los solenoides, los motores y los relés. 

Esta  particularidad se vé incrementada en los nuevos modelos de todo tipo de máquinas (slot machines, ruletas automáticas, simuladores, videos, kiddies, pinball, etc.) por la mayor potencia  que requieren  para su funcionamiento.

Desde el punto de vista de las instalaciones en general (sistemas de iluminación, aire acondicionado, redes de comunicación, datos, CCTV, seguridad, etc.) también se presentan a la red como cargas fuertemente inductivas como consecuencia de las reactancias y los transformadores necesarios para su funcionamiento.

Las cargas inductivas necesitan un campo electromagnético para cumplir su función por ello consumen dos tipos de potencia:

• potencia activa (kw = kilowatts) para realizar un trabajo (generar luz, movimiento, calor, etc.).

• potencia reactiva (kvar = kilovoltamper reactivos) para mantener el campo magnético actuante.

La suma vectorial de ambas dá como resultado la potencia aparente (kva = kilovoltamper) que es la potencia entregada por las empresas proveedoras de energía eléctrica a sus clientes

Expresado en una forma mas práctica, la potencia aparente es  el consumo eléctrico que factura la companía al usuario a partir de su cuadro tarifario y la potencia real es la que necesita la carga para su normal funcionamiento.

Se deduce entonces la importancia de reducir la potencia reactiva en la instalación para acercar el valor de la potencia total (potencia aparente) demandada a la companía lo mas posible al de la potencia real necesaria (potencia activa). 

Factor de potencia 

El factor de potencia de un circuito de corriente alterna se define como:

 factor de potencia = potencia activa / potencia aparente

donde:

•  potencia aparente es el producto del valor eficaz de la corriente por el valor eficaz de la tensión 

• potencia real es el producto del valor eficaz de la tensión por el valor eficaz de la corriente por el cos PHI 

• cos PHI es el coseno del ángulo de desfasaje entre la tensión y la corriente. Se lo denomina factor de potencia y nunca es mayor a la unidad.

Cuando la carga es puramente resistiva el factor de potencia es igual a uno y la potencia activa coincide con la potencia aparente. Cuanto menor es que uno mayor es la carga reactiva y la potencia aparente es mayor a la potencia activa. 

En consecuencia, para un valor de potencia constante, cuanto menor sea el factor de potencia mayor será el valor de la corriente a suministrarle a esa carga para un valor fijo de la tensión de red (220 Vca).

Entonces el aumento de  la potencia aparente tambien trae como consecuencia una mayor circulación de corriente en los cables de distribución de energía generando mayores pérdidas y exigiendo un sobredimensionamiento en los mismos.

Mejoramiento del factor de potencia

 Definimos como mejoramiento del factor de potencia al método empleado para aumentar, hasta ciertos límites, el factor de potencia de una determinada carga, en un punto de la red eléctrica, con la finalidad de reducir, a igual necesidad de potencia activa, el valor de corriente que circula en la red.

Existen varios métodos para alcanzar este objetivo. La aplicación de cada uno de ellos depende fundamentalmente si se está trabajando en alta, media ó baja tensión. Para el caso que nos ocupa el método mas idóneo es el uso de capacitores estáticos de potencia instalados en paralelo.

El lugar y la cantidad de capacidad a instalar dependerá de cada caso en particular y exigirá un estudio técnico para obtener eficacia en el mejoramiento del factor de potencia, evitando una sobrecompensación pues daría un efecto contrario al que se quiere alcanzar. 

Una consideración importante a tener en cuenta  es que el mejoramiento se obtiene desde el capacitor hacia la fuente de energía. Es decir, el capacitor debería estar generando la potencia reactiva que necesita cada consumo en particular. Entonces cada equipo conectado a la red debería llevar su capacitor con el fin de que los conductores que lo alimentan solo conduzcan la corriente en fase (potencia activa) mientras la corriente en desfasaje (potencia reactiva) se genera localmente en cada consumo.

A veces por razones físicas, operativas ó económicas no es posible hacer un mejoramiento del factor de potencia individual de cada equipo y se recurre a métodos para mejorar el factor de potencia de grupos de carga similares ó del total de la carga de la instalación por métodos de compensación automática centralizada.

En el caso particular de las áreas de entretenimiento lo aconsejable es separar el análisis  en dos partes distintas, una en todo lo que hace a los sistemas y otra en lo que hace a las máquinas en sí. 

Para los sistemas se podrá recurrir a un método de compensación automática centralizada total ó de compensación automática por grupos similares de carga dependiendo ello de razones físicas y económicas. 

Para las máquinas lo recomendable es la compensación por máquina para obtener los mejores resultados, pues una posterior rotación de las mismas a otras áreas ó la introducción de nuevos modelos no provocaría alteraciones en la instalación. 

Este criterio no invalida usar el método de compensación automática centralizada cuando el tipo de máquina a usar en el futuro tenga similares requerimientos a los previstos en el cálculo inicial.

                    Por último cabe mencionar que proyectar un mejoramiento del factor de potencia, luego de un análisis adecuado de cada caso, dará verdaderos resultados de ahorro económico en lo que a gastos de energía se refiere y una optimización en el rendimiento de la red de distribución de energía eléctrica del área de entretenimiento.