La importancia de mitigar los armónicos

Ahora que en las plantas de producción se tiene tantos componentes de electrónica de potencia para el control y la automatización de los procesos, empieza a ser visible un fenómeno poco agradable en la factura de energía: el aumento de energía reactiva en la red.

Antes de continuar, se debe de aclarar cuál es la diferencia entre el factor de potencia y el coseno de phi.

El factor de potencia se define como:

“La relación entre la potencia activa, o que produce un trabajo útil, respecto a la potencia total demandada a la red eléctrica”

Cuando no hay presencia de armónicos, la forma de onda es puramente sinusoidal, decimos que el factor de potencia es igual al coseno de phi. Por tanto, solo se tienen las componentes activa y reactiva, donde la hipotenusa del triángulo será la potencia aparente.

Pero cuando la forma de tensión o de corriente empiezan a tener deformación, aparece una nueva componente perteneciente a la distorsión armónica. Esta componente se conoce como la potencia reactiva distorsionante. Al igual que la componente reactiva, esta componente no genera trabajo útil, pero si es demandada por la red, con lo que aumenta la presencia de potencia aparente.

Con esta componente, el nuevo triángulo de potencia pasa a tener una tercera componente, y es representado de la siguiente manera:

Para el calculo del factor de potencia, se utiliza la siguiente ecuación:

Donde

P: Potencia Activa

Q: Potencia Reactiva

THDI: Distorsión armónica de corriente

Para tener algo más claro, teniendo como ejemplo un transformador de 500 KVA, en donde se tiene un consumo constante de cerca 460 KW y una carga inductiva reactiva de 200 KVAR.

El factor de potencia para este ejemplo, es de 0.91 el cual se encuentra dentro de los parámetros permitidos por la norma NTC 5001. Con un banco de condensadores se puede mejorar esta carga reactiva y mejorar el factor de potencia. Pero cuando se tiene distorsión armónica de cerca de 30%, el factor de potencia cambia totalmente:

Un cambio en el factor de potencia de esta magnitud, afecta la operación de los equipos en las plantas disminuyendo la vida útil de los equipos debido al efecto piel presente en los conductores. Las fuentes más comunes que generan los armónicos son:

  • Transformadores.
  • Maquinas Rotativas.
  • Iluminación Fluorescente o LED.
  • Hornos de arco.
  • Rectificadores.
  • Inversores.
  • UPS.
  • Variadores de velocidad.

Los efectos con la resolución CREG 015 del 2018

La comisión de regulación de energía y gas (CREG), busca mejorar la eficiencia y la prestación del servicio de distribución de energía eléctrica en Colombia. Una de las formas en que lo va a realizar, es endureciendo el cobro por consumo de energía reactiva.

Para penalizar el consumo de energía reactiva se debe de exceder el límite durante cualquier período horario en más de diez (10) días en un mismo mes calendario. Cuando esta condición se presente durante mas de 12 meses, se empezará a aumentar el costo mes a mes hasta llevar a elevar la factura en un factor de 12 veces. Y para reducir este factor, se debe de demostrar la reducción durante 6 meses consecutivos.

¿Como mitigar estos efectos?

Para mitigar estos efectos, sin afectar la competitividad, es atacar los síntomas y no el origen de estos. La instalación de un filtro de armónicos es la practica mas recomendada.

Los filtros de armónicos son equipos que se encargan de resolver los conflictos generados por la distorsión armónica. Se instala paralelamente a la carga, en donde se disponen a censar la distorsión armónica y establecer de que orden son las componentes; con esta información, el filtro se sintoniza y inyecta una forma de onda inversa, con el fin de anular las distorsiones presentadas y suavizando la forma de onda.

Ing. Abel Gallego Jaramillo
Líder Gestión Energética
Transequipos S.A.

 

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