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La compensación de energía reactiva, un paso crucial para reducir la factura de la luz de tu empresa


No pretendo con este artículo dar un enfoque muy teórico del problema de la energía reactiva (creo que perdería lectores en vez ganarlos) aunque si daré un par de pequeñas pinceladas imprescindibles para un mejor entendimiento. Al contrario mi intención es dar un enfoque más bien práctico de las ventajas que aporta la compensación de la energía reactiva presente en una instalación, así como los principales métodos existentes para su compensación. También quiero aclarar que éste artículo se centra más en la compensación de instalaciones de baja tensión dejando de lado la compensación en alta tensión, un campo interesante, al que ¿quién sabe?  prestaremos atención otro día.

La Energía Reactiva

La Reactiva (Q) (kVArh), como explicábamos en este artículo del blog,  es la energía necesaria para crear y mantener los campos magnéticos necesarios para el funcionamiento de distintos aparatos eléctricos como los motores, los transformadores o las lámparas de descarga.  A diferencia de la Energía Activa (P) (kWh), no se transforma en trabajo, pero sí se disipa en forma de calor.

Factor de Potencia y Energía Aparente (S)

Podemos definir la Energía Aparente como la suma vectorial de la Energía Activa y la Energía Reactiva. Si consideramos a la Energía Activa y a la Energía Reactiva como los catetos de un triángulo rectángulo y a la Energía Aparente como su hipotenusa, podemos observar que cuanto menor sea la Energía Reactiva, más iguales serán las Energías Aparente y Activa

Vemos que el ángulo formado por P y S, se designa por Φ (fi). Es el ángulo cuyo coseno nos da el mayor o menor valor (y consumo) de Q en nuestra instalación. Dado que el valor de un coseno sólo puede variar entre 0 y 1, cuanto mayor sea el valor de ese coseno, menor será la Energía Reactiva presente en nuestra instalación. Por ello, en la compensación de energía reactiva siempre se buscará el valor más próximo de cosΦ a 1.

Como complemento podremos decir que la energía aparente (S) señala que la red de alimentación de un circuito no sólo ha de satisfacer la energía consumida y transformada en trabajo (kW), sino que también ha de contarse con la que van a “almacenar” los elementos con consumo de reactiva (kVAr).  Es por ello que los transformadores siempre se designan por la Potencia Aparente que pueden entregar (kVA).

 

¿Por qué compensar la energía reactiva?

 ✓  Reducción de la factura de electricidad: tras compensar la energía reactiva, se reducirá o se eliminará la penalización por consumo de energía, con el consecuente ahorro en la factura de electricidad.

✓  Optimización Técnica de la Instalación: la compensación de reactiva evita el sobredimensionamiento de muchos componentes de la instalación:

✎ Reducción de la sección de los cables, debido a la reducción de las pérdidas por sobrecalentamientos.

✎ Reducción de las caídas de tensión en toda la instalación.

✎ Mayor potencia disponible en el transformador. La Potencia Aparente de la instalación se acerca a su potencia nominal en kW, por lo que el transformador de potencia puede entregar más kW.

Tras compensar la energía reactiva, se reducirá o se eliminará la penalización por consumo de energía, con el consecuente ahorro en la factura de electricidad

Compensación en Baja Tensión: tipos de equipos

Se puede realizar de dos formas:

1) Condensadores Fijos.

Equipos con un valor fijo de kVAr, se utilizan uno o varios para obtener la reactiva necesaria para compensar.

Son ideales para la compensación individual de motores de gran potencia, de los transformadores o de una propia instalación en caso de que el consumo de reactiva sea muy constante.

2) Baterías de Condensadores Automáticos.

Equipos que proporcionan el valor necesario de kVAr para mantener el cosΦ de la instalación cercano a un valor objetivo definido. Se adaptan a las variaciones de consumo de reactiva de una instalación. Se componen de tres elementos principales:

✎ Regulador: mide el cosΦ de la instalación y da la orden necesaria para variar los kVAr entregados a la instalación y alcanza el cosΦobjetivo.

✎ Contactores: elementos que maniobran los condensadores que componen la batería para aportar los kVAr necesarios.

✎Condensadores: elementos que proporcionan la energía reactiva necesaria a la instalación. Se suelen emplear en partes de la instalación en las que las variaciones de energía reactiva son acusadas, como en los embarrados de los CGBT o en cuadros secundarios importantes.

Compensación en Baja Tensión: métodos

Principalmente podemos hablar de 3 métodos:

1) Compensación General: la compensación se realiza en el embarrado del CGBT.

✎ Se suprimen las penalizaciones por exceso de consumo de reactiva.

✎ La potencia aparente kVA de la instalación se ajusta a su consumo real en kW, por lo que se descarga al transformador, más kW disponibles.

✎ La corriente reactiva está presente en todo el circuito, por lo que las pérdidas por efecto joule no disminuyen, con lo que no se puede reducir la sección de los cables ni los calibres de la aparamenta.

2) Compensación por Cuadros Secundarios (Sectores): la compensación se realiza en los embarrados de los cuadros secundarios que presenten consumo de reactiva. Aparte de las ventajas citadas en el método anterior, podemos añadir las siguientes:

✎ La corriente reactiva ya no circula por toda la instalación, por lo que se reducen las pérdidas por efecto joule aguas arriba del cuadro compensado. Así como las secciones necesarias de los cables.

No obstante, aguas debajo de este cuadro tendremos los mismos problemas que para la compensación general.

3) Compensación Individual: generalmente se usa este método para motores de inducción de gran potencia, para los propios transformadores de potencia o para cualquier receptor con consumo de reactiva, cuya potencia sea significativa con respecto a la potencia nominal de la instalación. Sus mayores ventajas, además de las citadas son:

✎ Ya no circula corriente reactiva por la instalación, ya que ésta se abastece en el mismo lugar que se consume.

✎ Se reducen las pérdidas por efecto Joule en toda la instalación, se reduce la sección necesaria de los cables y los calibres la aparamenta.

 

La energía reactiva y los armónicos

Tal y como hablábamos cuando conocimos a estos viejos amigos la presencia de armónicos en una instalación no es el mejor escenario posible para una batería de condensadores o para un equipo fijo.

¿Por qué?  Si la frecuencia de resonancia del conjunto batería/inductancia de la red coindice o es próximo a algún armónico  presente en la instalación, provocará resonancia entre ambos con el consecuente calentamiento o incluso destrucción de la batería de condensadores. Por ello, hay que ser especialmente cuidadoso con la posibilidad de que se combinen estos dos ingredientes en nuestra receta para una instalación feliz y eficiente.

Hay que ser especialmente cuidadoso con la posibilidad de que se combinen estos dos ingredientes (batería de condensadores y armónicos) en nuestra receta para una instalación feliz y eficiente

Es necesario destacar que un buen estudio técnico y económico de la instalación, de sus cargas y componentes, de su consumo de reactiva, de la presencia de armónicos, así como de las posibles soluciones a éstos dos últimos factores serán cruciales para ahorrar en costes y tener una instalación mucho más optimizada y eficiente. Volveremos a encontrarnos.


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Epifanio Canabal

Ingeniero,  Departamento de Operaciones de Gesternova

Esta entrada tiene 16 comentarios
    1. Estimado Joaquín,

      Disculpa el retraso en la respuesta. En las viviendas unifamiliares existen aparatos que consumen reactiva, lo que pasa es que ese consumo es despreciable o muy pequeño en relación al restante consumo. Es por ello que a las compañías distribuidoras no les resulta rentable medirlo y, por consiguiente, cobrar su exceso. Por lo tanto, dado que el consumo de reactiva de tu vivienda no te supone una penalización en la factura no es rentable que lo compenses.

      Espero haberte servido de ayuda.

      Un saludo,

      Epifanio Canabal

      1. Tengo entendido que los medidores digitales segun lo complejos que sean pueden medir varios parametros de la energia electrica,

        pero en el caso de los medidores analogicos de viviendas solo entregan una medida, entonces tenemos 2 alternativas posibles:
        1) solo miden la energia activa.
        2) suman la energia activa mas la reactiva.
        Mi duda es, los medidores analogicos, contabilizan tambien la energia reactiva?

  1. Buenos días Epifanio, ¿qué opinión tiene de los ahorradores de luz que se están comercializando y que supuestamente eliminan la reactiva y también reducen el consumo de energía activa? Gracias

    1. Buenas tardes Ángel,

      No soy un experto en este tipo de aparatos y, la verdad, desconozco su funcionamiento. Sospecho que serán una combinación de filtros de armónicos y de compensadores de reactiva. Sin saber nada más, entiendo que pueden resultar interesantes para una oficina o pequeña empresa sin excesivo consumo ni grandes cargas. Evidentemente, exigiendo unos mínimos de ahorro a su fabricante. Para instalaciones con consumos significativos yo optaría por los sistemas descritos en estos artículos.

      Espero haber sido de ayuda,

      Un saludo

      1. Su comentario está a la espera de moderación

        Efectivamente llevas razón, el funcionamiento de los contadores analógicos consistía en un electro-imán que se excitaba a través de una bobina por calentamiento(Ia), esto quiere decir que a mayor Intensidad el electro-imán se unía más, haciendo girar la rueda más rápida. En los contadores digitales han cambiado lo mecánico por lo térmico, queriendo decir que a mayor Intensidad se produce un calentamiento.

        Energía Total = Energía activa + Energía Reactiva
        Intensidad = Energía total / Voltaje

        Si eliminamos la energía reactiva, podremos decir que la Energía total = Energía activa, y tendremos más capacidad de Intensidad en nuestra instalación.

        Esto sucede en todo tipo de instalaciones, viviendas, Pymes, Industria, etc.

  2. Buenas tardes,
    Tengo un pequeño restaurante con cámara y neveras y una tienda de ropa con una bomba de frio/calor.
    En ninguno de los dos locales estoy pagando penalización por reactiva en la factura
    Me estan intentando vender pequeñas baterias de condensadores en ambos, ¿crees que son necesarias y que me ahorraré dinero en la factura? me costarian entre 300 y 500€ cada una.
    Dime algo lo antes posible,
    Gracias,
    Manuel

    1. Buenas tardes Manuel,

      Disculpe la la tardanza. Claro y sencillo: si no le están cargando ningún tipo de penalización por consumo de energía reactiva, no instale ni compre las baterías de condensadores.

      Un cordial saludo

  3. Buenos días Epifanio,

    Primero de todo muchas gracias por el artículo y enhorabuena por la página web.

    ¿Tenéis alguna idea sobre los supercondensadores? Es algo que hemos oído hablar pero ni electricistas ni técnicos que no sean de la empresa que los ofrecen saben nada…

    Según esta empresa, los supercondensadores permiten reducir la energía reactiva, alargando la vida de la batería de condensadores. Además, atenúan la distorsión armónica hasta un 90% (!!), compensan las fases hasta un 15%, absorbe micro cortes (ésto es lo único que me cuadra, ya que en teoría están a medio camino entre un condensador y una batería, con un tiempo de carga, descarga y respuesta muy rápido).
    Todo esto contribuye también a que disminuya la temperatura del circuito, disminuyendo pérdidas de la energía activa.

    Muchas gracias,
    Un saludo,

  4. DIFUNDIR LA IDEA ,QUE SEA EL OPERADOR DE LA RED QUIEN PROVEA EL EQUIPO PARA
    RECUPERAR LA ENERGÍA REACTIVA, CON LAS PREMISA QUE EL SEA , EL QUE RECUPERE,EL PODRÍA COMPRAR MENOS ENERGÍA PARA CUMPLIR CON SUS CLIENTES Y NO TRASLADARA A LOS CLIENTES ESTE SOBRE COSTO ; LES COBRO O AHORRAMOS Y RECUPERAMOS ENERGÍAS Y APORTAMOS A DISMINUIR EL CALENTAMIENTO GLOBAL.

  5. buenas tardes.

    tengo un trasformador con dos tensiones distintas, lo que llamaos un b1-b2, mi pregunta es ¿puedo utilizar una sola bateria para compensar tanto los circuitos de tension b1 (trifasico 220) como los circuitos de tension b2 (trifasico 380). mi idea seria pasar por el toroidal la misma fase de las dos tensiones, es decir la r de la zona b1 y la r de la zona b2

  6. Hola,

    Antes de nada felicitarte por el artículo, muy bien explicado.
    No obstante tengo una duda con la que quizás puedas ayudarme. Si bien en mi factura me cobran el término energía en kWh (activa), entiendo que lo que realmente están cobrando es la aparente (KVAh); por lo menos con los contadores antiguos (los de la rueda giratoria) así debe ser, ¿no? ya que estos miden la intensidad y esta se multiplica por la tensión. Es por esto que aunque no sufra penalizaciones por reactiva, si ajusto mi fp debería reducir mi consumo, ¿esto es así o me estoy equivocando en algo?

    Gracias de antemano y un saludo.

    1. Efectivamente llevas razón, el funcionamiento de los contadores analógicos consistía en un electro-imán que se excitaba a través de una bobina por calentamiento(Ia), esto quiere decir que a mayor Intensidad el electro-imán se unía más, haciendo girar la rueda más rápida. En los contadores digitales han cambiado lo mecánico por lo térmico, queriendo decir que a mayor Intensidad se produce un calentamiento.

      Energía Total = Energía activa + Energía Reactiva
      Intensidad = Energía total / Voltaje

      Si eliminamos la energía reactiva, podremos decir que la Energía total = Energía activa, y tendremos más capacidad de Intensidad en nuestra instalación.

      Esto sucede en todo tipo de instalaciones, viviendas, Pymes, Industria, etc.

  7. agradezco su respuesta, para el siguiente escenario: Con una P=50 Kw y una Q de 30 Kvar, con un factor de potencia de 0.85, se ha calculado que para llevar el Cos Fi a 0.97 es necesario un banco de capacitores de 16 Kvar. Pregunta con ese banco de capacitores que se instalara, cual sería el ahorro economico, si el Kw/h cuesta 1 Dolar? y el Kvar/h a menos de 85 Cos fi cuesta 1.25 dolares

  8. Hola, tengo una segunda vivienda en la cual solo tengo siempre conectado el frigorífico y en la facturas me penalizan con la reactiva por que consumo mas que la activa. Mi pregunta es ¿ que puedo hacer para disminuir la reactiva para que no me penalicen en la factura.?
    Espero su respuesta, y muchas gracias por adelantado.

  9. Hola, tengo una pregunta. Quisiera saber si colocando una batería de capacitores aumentaría la potencia de mi vivienda, tengo contratado con la compañía 2,2kw y me saltan muy a menudo el diferencial cuando conecto varios aparatos eléctricos. ¿Con estas baterías tendría mas potencia?
    Gracias y un saludo.

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