El factor de potencia es un parámetro que mide la relación de potencia eléctrica útil con respecto a la potencia total, al cual están sujetos todos los elementos de un sistema eléctrico en corriente alterna. Es deseable tener un buen factor de potencia en los centros de carga, ya que, un bajo factor de potencia, en términos eléctricos, hace que fluya una corriente de mayor magnitud en las líneas de transmisión y distribución de energía para entregar una cantidad determinada de potencia útil a una carga eléctrica. Mejorar el factor de potencia puede maximizar la capacidad de transporte y transformación de potencia, mejorar la regulación del voltaje al que los equipos eléctricos están sometidos, reducir las pérdidas de energía y reducir el recibo eléctrico.
Antes, los equipos de corrección de FP se adquirían y se abandonaban. Los problemas no eran vistos hasta que aparecía la multa en el recibo eléctrico. A partir de la entrada del Código de Red, ya no es posible hacer esta práctica.
Los filtros de armónicas son equipos de mejoramiento del factor de potencia recomendados para utilizarse en ambientes con presencia de armónicas. Las armónicas son comunes en entornos industriales y comerciales, ya que cada vez hay más dispositivos que inyectan corrientes armónicas, por ejemplo, los dispositivos de conversión de energía de estado sólido; cuyos principales usos son para el control de velocidad, cambio de frecuencia y conversión de energía. El correcto diseño o la correcta selección de los filtros de armónicas de acuerdo al ambiente en donde operarán maximizará su tiempo de vida. Por el contrario, una mala selección o un diseño electro-mecánico incorrecto, puede acortar su vida útil y hacerlos susceptibles a fallas y degradación aceleradas
El síntoma más común del deterioro de un equipo de corrección de factor de potencia tal como un filtro de armónicas, es la pérdida de la capacidad de potencia reactiva que entrega hacia la red eléctrica. Normalmente, este deterioro se calcula como porcentaje de degradación, que es uno menos el cociente de la potencia entregada por el equipo y la capacidad nominal del equipo. Algunas condiciones de operación que tienen efecto en la vida de los capacitores son las siguientes:
1. Sobrecorriente y transitorios de conmutación: Los capacitores, a lo largo de su vida, deben de ser capaces de soportar transitorios de conmutación que tengan cresta de voltajes hasta dos veces el pico del voltaje nominal del capacitor, sobretensiones transitorias y sobre corrientes normalmente asociadas con la operación de condensadores de potencia en derivación en sistemas de energía eléctrica. Al mismo tiempo, los capacitores no deben de exceder el 135% de su potencia reactiva nominal al igual que su corriente nominal, basada en el voltaje y rango de la potencia reactiva referida al dato de placa. A su vez, los filtros de armónicas deben de ser capaces de soportar las variantes de voltaje y frecuencia como lo recomienda el estándar 1513 de la IEEE de +5% el voltaje nominal a condiciones de carga normales y ± 0.1 Hz en la frecuencia nominal.
2. Temperatura: El estándar 18-2012 de la IEEE, dicta que los capacitores deben estar diseñados para funcionamiento continuo y operaciones de conmutación frecuentes en cualquier tipo de montaje, a una temperatura máxima promedio de 46 °C durante un período de 24 horas con picos de hasta 55 °C y una temperatura media mínima de -40 °C. Sobrepasar estos límites provocará una posible degradación de los capacitores.
Una mala selección o un diseño electro-mecánico incorrecto de los equipos de corrección de FP, pueden acortar su vida útil y hacerlos susceptibles a fallas y degradación acelerada.
El recientemente vigente Código de Red, con su requerimiento de mantener un factor de potencia entre 95% y 100% al menos el 95% del mes para Centros de Carga en Alta Tensión, combinado con el hecho de los equipos de corrección de factor de potencia representan una inversión considerable para el Centro de Carga, hacen recomendable garantizar un trabajo óptimo de los equipos de corrección de factor de potencia a la par de un sistema de monitoreo integrado, para hacer constar que durante la operación, los parámetros críticos de operación no excedan sus tolerancias permitidas, y, además, que alerte al usuario cuando se tengan eventos que pueda deteriorar los equipos, y así, prolongar su vida útil.
NRGY Solutions ofrece un sistema de monitoreo de los equipos de corrección de factor de potencia diseñado para que el usuario tenga toda la información valiosa para maximizar la vida de su inversión y actuar oportunamente ante condiciones de incumplimiento de Código de Red.
El sistema de monitoreo de equipos de corrección de factor de potencia desarrollado por NRGY Solutions está compuesto por hardware y software. La conexión para integrar los equipos de corrección de factor de potencia a un sistema de monitoreo se muestra en la siguiente figura, donde, los de cada uno de los transformadores del Centro de Carga se conectan a un Concentrador de Datos, el cual se comunica con ellos vía Ethernet (comúnmente con el protocolo de comunicación Modbus TCP) o vía cableado serial RS485/RS232 (comúnmente con el protocolo de comunicación Modbus RTU).
Nuestro sistema de monitoreo permite al usuario supervisar remotamente el estado de su sistema eléctrico y de los equipos de corrección de factor de potencia desde su celular o computadora, siempre y cuando tenga acceso a internet, dentro y fuera de sus instalaciones.
El controlador se encarga de interrogar constantemente a cada uno de los equipos, guardando la información en una base de datos interna y posteriormente enviándola a un servidor donde se procesará y visualizará de manera intuitiva. Con esta arquitectura de comunicación, existe muy baja probabilidad de pérdida de datos y se asegura que el usuario contará con la información crítica en todo momento.
Gracias al almacenamiento de la información en la “nube”, el sistema de monitoreo permite al usuario supervisar remotamente el estado de su sistema eléctrico y de los equipos de corrección de factor de potencia desde su celular o computadora, siempre y cuando tenga acceso a internet, dentro y fuera de sus instalaciones, a través de una interfaz en línea con los siguientes beneficios:
- Monitoreo de la potencia entregada por los equipos de corrección de factor de potencia.
- Monitoreo de los parámetros de potencia de la carga a la que da servicio el equipo de corrección de factor de potencia.
- Visualización de parámetros eléctricos de interés como tensión, corriente, potencia, así como parámetros de calidad de la energía como THD de la tensión y corriente, desbalance de corriente y otros parámetros de interés.
- Cálculo de facturación de electricidad de la carga que está siendo monitoreada.
- Cálculo de pronósticos de consumo energético basado en el historial.
- Visualización de parámetros en tiempo real y registros históricos, de manera gráfica y tabular.
- Acceso a plataforma de monitoreo protegido con contraseña.
- Cálculo de degradación de los equipos de corrección de factor de potencia.
- Descarga de parámetros eléctricos a hoja de cálculo para manejo de datos por parte del usuario.
- Recepción de alertas en correo electrónico, WhatsApp y/o SMS de condiciones de operación fuera de especificación.
La figura anterior muestra una pantalla del sistema de monitoreo de equipos de corrección de FP en las instalaciones de un usuario industrial. Se despliegan los parámetros y condiciones clave de operación del filtro de armónicas, incluyendo potencia reactiva entregada, factor de potencia de la carga a corregir, temperatura en el interior del equipo de corrección de FP, así como una gráfica del historial de temperatura para detectar anomalidades. De la misma manera, se despliega una tabla con el estatus actual de pasos conectados, porcentaje de degradación de cada paso automático y el estatus de los fusibles de cada paso automático. Ver detalles de la figura.
Como palabras finales, el desarrollo del sistema de monitoreo de equipos de corrección de factor de potencia nación a partir de dos necesidades por parte del usuario:
- La garantía del cumplimiento del Código de Red y el corto tiempo para actuar ante condiciones de incumplimiento al mes.
- La inversión considerable que el usuario hace en los equipos de corrección de factor de potencia y la facilitación de su mantenimiento preventivo y correctivo.
Acérquese con nuestros especialistas de eficiencia energética, ingeniería eléctrica y monitoreo de energía de NRGY Solutions. Tenemos una solución a la medida de sus necesidades.
NRGY Solutions
info@nrgysolutions.mx
Monterrey, NL
