EL FACTOR DE POTENCIA
PARTE 2
En esta segunda parte, veremos datos importantes sobre este fenómeno que se presenta de manera más significativa en instalaciones de gran demanda energética.
POR ING. HERNÁN HERNÁNDEZ
Como lo hemos venido mencionando en artículos anteriores, el Factor de Potencia es el término usado para describir la relación entre la potencia de trabajo o real y la potencia total consumida. Así pues, el triángulo de potencias muestra gráficamente la relación entre la potencia real (kW), la potencia reactiva (kVAr) y la potencia total (kVA).
Las cargas puramente resistivas, tales como calefactores y lámparas incandescentes, no requieren potencia reactiva para su funcionamiento, entonces la potencia real y la potencia total son iguales (FP= 1).
Sin embargo, los equipos eléctricos que requieren para su funcionamiento de la corriente de magnetización para la creación del campo (motores, transformadores, balastros, etcétera) consumen además potencia reactiva (kVAr). Para evitar problemas en la instalación deberá generarse dicha potencia con capacitores.
Las reglamentaciones (vigentes desde el 10 de noviembre de 1991) mencionan que los capacitores deben proporcionar, además de la eliminación del cargo por bajo Factor de Potencia, un beneficio económico que puede llegar al 2.5% de bonificación del valor total de la facturación.
Además de este 2.5%, si los capacitores son colocados de acuerdo a las normas generalmente aceptadas para su instalación en los lugares adecuados, pueden proporcionar ahorros adicionales por menores pérdidas de energía (entre el 4 al 7%) lo que a todas luces es una inversión altamente rentable.
Las tarifas eléctricas en México
En México, a partir del 10 de noviembre de 1991, se modificaron por completo las tarifas eléctricas, las cuales describiremos a continuación:
1. Doméstico
2. General hasta 25 kW de demanda
3. General más de 25 kW de demanda
Incluye pequeñas fábricas y comercios que necesitan el servicio trifásico, donde la demanda es más significativa. Estos usuarios requieren de capacitores, ya que se les penaliza por tener un bajo Factor de Potencia (menor a 0.9.) Tienen bonificación por Factor de Potencia superior al 0.9.
4. Molinos de nixtamal y tortillerías
Esta tarifa es para los usuarios cuyo nombre se indica en la misma, pero la tendencia es desaparecerla. La mayoría de ellos se moverán a la tarifa No. 3, donde ya pagarán el bajo Factor de Potencia no incluido en su estructura tarifaria actual.
5. Alumbrado público
6. Bombeo de aguas potables y negras
En esta tarifa sí se paga bajo Factor de Potencia, por lo cual los municipios constituyen un potencial de mercado interesante.
7. Temporal
9. Bombeo para riego agrícola
En esta tarifa se están aplicando incrementos especiales para llevar a un nivel de cobro con relación al costo más real (aún no se incluye el cargo por bajo Factor de Potencia). A pesar de ello, muchos de los usuarios necesitan capacitores dado que las grandes distancias entre los centros de abastecimientos y la localización de los motores para el bombeo, hacen necesario el capacitor para tener un nivel de voltaje adecuado.
Las nuevas tarifas que vienen a sustituir a las que anteriormente se conocían como 8 y 12 son las siguientes:
OM
Para usuarios que reciben el suministro en voltajes de 1,000 a 34,500 Volts y cuya demanda máxima es menor a 1,000 kW. Están sujetos a bonificación por valores superiores a 0.9. Sin embargo no tienen tarifa horaria.
HM
Esta tarifa es para usuarios que reciben el suministro de 1,000 a 34,500 Volts pero cuya demanda es superior a los 1,000 kW. Además de pagar el cargo por bajo Factor de Potencia y tener su bonificación, serán susceptibles a una tarifa horaria de acuerdo a los periodos de consumo de energía.
HS
Son los usuarios que se encuentran en un nivel de voltaje de alimentación superior a los 34,500 Volts, pero menor a los 220,000 Volts. Pagan bajo Factor de Potencia y bonificación por Factor de Potencia superior a 0.9. Además, están sujetos también a tarifa horaria.
HT
Son los usuarios que reciben el suministro de 220,000 Volts en adelante y tal como en la tarifa HS y HM están sujetos a tarifa horaria, cargo por bajo Factor de Potencia y bonificación por Factor de Potencia superior a 0.9.
I30
Esta es una tarifa interrumpible, es decir los usuarios aceptan un cierto número de interrupciones dentro del año con una duración predeterminada por parte de CFE (la cual deber· avisar con media hora de antelación). De esta forma, se disminuyen los cargos.
Las tarifas de OM hasta la tarifa HT, fueron agregadas posteriormente según el Diario Oficial del 10 de noviembre y son para grandes usuarios de energía que obtienen beneficios a cambio de compromisos establecidos con la CFE. La cantidad de estos usuarios en México es sumamente limitada; también presentan cargos estacionales dependiendo del periodo del año en que los consuman, para beneficiar a la carga por aire acondicionado.
¿CÓMO CALCULAR BAJO FACTOR DE POTENCIA ?
El cargo por bajo Factor de Potencia se calcula de acuerdo con la fórmula siguiente:
Es importante señalar que el Factor de Potencia mínimo es el 90% (la tarifa anterior indicaba el 85%).
Uno de los cambios más importantes dentro de la tarifa es que se ofrecen bonificaciones para factores de potencia superiores al 90%, de acuerdo con la siguiente fórmula y logrando un máximo del 2.5%, cuando el Factor de Potencia es unitario.
La demanda máxima tiene una nueva forma de cobro: Se factura el resultado de sumar la demanda máxima medida en el periodo punta, más la quinta parte de la diferencia punta a base.
En casos donde la demanda máxima medida en periodo punta sea superior a la registrada en periodo base, la diferencia será cero.
Como es obvio, para las empresas que se dedican a la fabricación y comercialización de capacitores las tarifas 3, 6, OM, HM, HS, HT, HT-L, HS-L e I30 son las más importantes.
CORRECCIÓN CON CAPACITORES
Para fines de corrección de Factor de Potencia con capacitores se requiere de la siguiente información que se obtiene del recibo de energía eléctrica de la CFE.
1. Energía consumida, en kWh
2. Demanda de potencia, en kW
3. Energía Reactiva consumida, en kVArh
4. Factor Potencial actual. Que es el resultado de:
5. Tipo de Tarifa contratada
6. Bonificación por corrección de bajo Factor de Potencia. Este es el rembolso que la compañía suministradora da a las personas que hayan invertido en capacitores, como un premio a la mayor eficiencia
7. En el caso de usuarios con Factor de Potencia menor a 0.9 aparecerá una partida “Cargo por bajo Factor de Potencia”.
El método para calcular el número de capacitores necesarios para corregir el Factor de Potencia resulta ligeramente largo y requiere de conocimientos matemáticos que no hemos tocado en esta sección. Los resultados de estos procedimientos son precisos. Por lo regular, se requieren de capacitores que muy posiblemente no sean comerciales para lo cual es necesario usar lo que existe en el mercado, ya que solicitar la fabricación del capacitor eleva considerablemente el costo, además del tiempo de entrega por parte del fabricante. Las empresas fabricantes de capacitores y bancos de capacitores han generado métodos sencillos de selección para cubrir de buena forma nuestra necesidad de corrección del Factor de Potencia.
En el próximo número te presentaremos un pequeño pero completo ejemplo de ello.
Empresas como Schneider, WEG, ABB, INELAP, entre otras, conjuntan tecnología de monitoreo y control con la fabricación de capacitores y bancos de capacitores para corregir el Factor de Potencia a todos lo niveles de demanda.