Cómo escoger una batería de condensadores con mediciones #2

En este segundo artículo veremos cómo determinar si el regulador de factor de potencia ha de ser con medida monofásica o trifásica utilizando métodos estadísticos, con una parte teórica y otra práctica con un ejemplo.


Regulador de factor de potencia

Cuando hablamos de un regulador de factor de potencia mónofásico o trifásico, básicamente lo que estamos indicando es la cantidad de transformadores de corriente que esta utilizando el regulador.

  • Medida monofásica: utiliza un solo transformador de corriente.
  • Medida trifásica: utiliza tres transformadores de corriente, uno por cada fase.

El uso de una medida monofásica o trifásica va a influir en la forma en que va a corregir el coseno de phi la batería de condensadores.

Con una medida con un solo transformador de corriente, el regulador medirá y calculará la potencia reactiva a compensar a partir de dicha medición, presumiendo que hay la misma potencia reactiva en las otras fases.

Por ejemplo, tenemos aquí un caso donde la línea L1 hay un consumo de 50 kvar inductivos, en la línea L2 hay 30 kvar inductivos y en la línea L3 hay 20 kvar inductivos. En total 100 kvar.

compensación con medida de un transformador de corriente

Si el transformador de corriente se encuentra en la línea L1, el regulador presupone que hay 50 kvar en las tres fases, con lo que mandará la orden de compensar 150 kvar.

Esto supone una ineficiencia, un riesgo de sobretensión permanente y según el sistema tarifario de cada pais, incluso puede suponer una penalización por consumo de energía capacitiva.

O si se pone en la línea con menor consumo, se puede subcompensar y entrar fácilmente en zona de penalización.

Con una medida trifásica se minimiza la situación de consumos desequilibrados de energía reactiva inductiva.

Siguiendo el mismo ejemplo anterior, con una medida trifásica, el regulador es capaz de medir y calcular la potencia reactiva inductiva total, y determinar la combinación de pasos más adecuada para alcanzar el cos phi trifásico más adecuado (que es el que determina el contador de la compañia eléctrica).

compensación con medida de tres transformadores de corriente

Datos necesarios

Para escoger el regulador de factor de potencia de la batería de condensadores necesitamos los siguientes datos:

  • Potencia reactiva inductiva de las tres líneas (QiL1, QiL2 y QiL3)
  • Potencia reactiva inductiva trifásica (QiIII)

Otros factores que debemos tener en cuenta:

  • Que las mediciones sean sin ninguna batería de condensadores conectada
  • Quitar lo registros con valor 0 o muy pequeños. Si los dejamos puede alterar el resultado del cálculo

Concepto de desequilibrio de potencias

Lo que vamos a analizar es el desequilibrio de potencias en cada uno de los registros.

Gráficamente se puede detectar cuando dentro de un mismo registro, los valores de potencia reactiva se separan del valor promedio.

gráfica registros equilibrado y desequilibrados de potencia reactiva

Análisis del desequilibrio de las potencias reactivas

Para determinar el grado de desequilibrio en potencia reactiva de la instalación, utilizaremos dos métodos estadísticos

  • Error porcentual absoluto medio (en ingles MAPE)
  • Error porcentual absoluto medio ponderado (en ingles WMAPE)

El MAPE es un valor que nos indica la diferencia entre un valor medido y un valor esperado u objetivo, que en nuestro caso será el valor de potencia reactiva promedio en cada uno de los registros.

La formula del MAPE es

Formula MAPE desequilibrio potencias inductivas

donde QLi es la potencia reactiva inductiva de cada una de las y Qj es la potencia reactiva promedio del registro. Qj se puede calcula cogiendo la potencia reactiva inductiva trifásica y dividirla entre tres

Formula MAPE desequilibrio potencia inductiva desarrollada

Cogiendo el ejemplo inicial, el valor de MAPE seria

ejemplo MAPE desequilibrio potencias

Ahora bien, debemos relativizar este desequilibrio en función del consumo que tengamos encada registro. No es lo mismo un desequilibrio del 50% con 2 kvar que con 2000 kvar. Para ello vamos a utilizar el WMAPE.

Pero claro, para poder ponderar debemos determinar respecto a qué. En este caso lo haremos con el valor máximo promedio de todos los registros.

potencia reactiva máxima

y ya podemos calcular el WMAPE para cada uno de los registros

calculo WMAPE potencias reactivas

aunque como dice el refrán, «ni un dedo hace una mano, ni una golondrina verano». Porqué tengamos un WMAPE elevado en un registro no significa que todo el sistema sea desequilibrado.

Por tanto, estableceremos un criterio de cuantos WMAPE han superado cierto porcentaje. Por ejemplo superiores a un 10%.

desequilibrio potencia WMAPE

Si el valor de Desq% es superior a un 5% o 10%, podemos determinar que el sistema es desequilibrado y por tanto es necesario utilizar un regulador de factor de potencia con medida trifásica.


Regulador de factor de potencia trifásico

Aunque lleguemos a determinar de forma más objetiva la necesidad de medir con tres transformadores de corriente, la verdad es que las ventajas y prestaciones que aportar un regulador con medida trifásica son sumamente útiles (precisión, funcion de analizadore de redes, contador de energia, etc), con lo que el mayor coste que puede suponer es totalmente asumible en baterias de condensadores de más de 70-90 kvar.

La inversión en el regulador con medida trifásica y los dos transformadores de corriente de más a instalar, supondrá un poco más de tiempo del ROI. Normalmente solo un mes más.


Espero que os sirva de ayuda. Si te ha sido de ayuda, deja porfavor un comentario en el vídeo.