Evaluación de la carga de potencia reactiva y del factor de potencia

Cargas de potencia reactiva y evaluaciones del factor de potencia Son comunes en la facturación de electricidad, especialmente para consumidores industriales y comerciales. A continuación, una explicación detallada:

1. Carga de potencia reactiva

Potencia reactiva (medida en kVARh) Es la potencia consumida por cargas inductivas o capacitivas (p. ej., motores, transformadores, luces fluorescentes) que no realizan trabajo real, pero son necesarias para mantener los niveles de tensión en la red. Una potencia reactiva excesiva aumenta las pérdidas de línea y reduce la eficiencia de la red.

• ¿Por qué se carga la potencia reactiva?
  Las empresas de servicios públicos imponen cargos por energía reactiva para incentivar a los consumidores a mantener un factor de potencia (FP) eficiente, reduciendo así la tensión en la red.

2. Evaluación del factor de potencia (FP)

El factor de potencia es la relación entre la potencia real (kW) y la potencia aparente (kVA):

Factor de potencia (FP)=kWkVA=cos⁡θ Factor de potencia (FP)=kVAkW=cosθ

donde θ es el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente.

• PF ideal: 1,0 (carga puramente resistiva).

• PF industrial típico: 0,8–0,95 (retrasado, debido a cargas inductivas).

• PF pobre: inferior a 0,8 (puede incurrir en penalizaciones).

3. Cómo cobran las empresas de servicios públicos por un factor de potencia bajo

Las distintas empresas de servicios públicos tienen distintas políticas, pero los métodos comunes incluyen:

A. Facturación basada en kVARh

• Si la energía reactiva (kVARh) excede un umbral (por ejemplo, >50% de kWh), se aplican cargos adicionales.

• Fórmula:

  Carga de potencia reactiva = (kVARh - Umbral permitido) × Tasa
  

B. Penalización/recompensa del factor de potencia

• Penalización: Si PF < 0,95 (rezagado), se aplica un recargo.

  Recargo = Cargo de energía × (0,95 PF real−1)

• Recompensa: Algunas empresas de servicios públicos ofrecen descuentos si PF > 0,95.

C. Penalización por PF basada en la demanda

• Si el PF es bajo, la demanda de potencia aparente (kVA) aumenta, lo que genera cargos por demanda más altos.

  Demanda de kVA = Demanda de kW PF

• Un PF deficiente aumenta la demanda facturada, lo que incrementa los costos.

4. Cómo evitar los cargos por potencia reactiva

• Instalar equipo de corrección del factor de potencia (PFC):

  • Bancos de condensadores (para cargas inductivas).

  • Condensadores síncronos (para grandes cargas industriales).

• Utilice PFC activo en variadores e inversores: los sistemas VFD y UPS modernos mejoran el PF.

• Monitoreo regular: utilice analizadores de energía para rastrear el PF y la potencia reactiva.

5. Ejemplo de cálculo

Asumir:

• Energía activa (kWh) = 10.000

• Energía reactiva (kVARh) = 7.000

• kVARh permitidos = 50% de kWh = 5.000

• Exceso de kVARh = 7000 – 5000 = 2000

• Tarifa = $0,05/kVARh

Carga reactiva = 2000 × $0,05 = $100

Si PF = 0,8 (por debajo de 0,95), se podrá aplicar una penalización del 5 % a la factura total.

Entonces

• Mantener PF ≥ 0,95 para evitar penalizaciones.

• Utilice condensadores o filtros activos para reducir la potencia reactiva.

• Consulte la estructura de tarifas de su empresa de servicios públicos para conocer las reglas de facturación exactas.

6. Productos clave de compensación de potencia reactiva

1. Dispositivos de compensación pasiva (basados en condensadores)

A. Bancos de condensadores fijos

B. Bancos de condensadores automáticos (PFC dinámico)

C. Reactores de filtro desintonizado y armónico

2. Dispositivos de compensación activa (soluciones electrónicas)

A. Filtros armónicos activos (AHF)

B. Compensadores VAR estáticos (SVC)

DO. Generador de variables estáticas (SVG)

D. Compensadores síncronos estáticos (STATCOM)

3. Soluciones híbridas y especializadas

A. Sistemas PFC híbridos (condensadores + AHF)

B. Relés y controladores de corrección del factor de potencia

Consejo

• Para la mayoría de las industrias: bancos de condensadores automáticos (rentables).

• Para armónicos: filtros activos (AHF) o reactores desafinados.

• Para cargas grandes y dinámicas: STATCOM/SVC.