De cómo reducir costes a nivel

industrial

Granja avícola

Instalación de un armario de corrección de potencia

Un granjero avícola al oeste de Francia ha visto cómo sus requerimientos energéticos se incrementan notablemente. La tarifa eléctrica específica para sus instalaciones («Tarifa amarilla»: 252 kVA para consumo a largo plazo) ya no es suficiente para cubrir sus necesidades de energía eléctrica.Las características de consumo en esta instalación son:- La planta de tratamiento de aguas, equipada con 2 configuraciones de velocidad variables- El galpón avícola, equipado con lámparas infrarojas para mantener temperaturas de ambiente cálidas para los pollos.- Los edificios: oficinas (ordenadores, impresoras, etc.), vivienda, etc.

Según la documentación de los últimos 2 años, el máximo consumo de electricidad ha sido de 293 kVA. El excedente de consumo anual fue de 159 horas, que se tradujo en multas anuales de € 2,050. Para resolver estos problemas y conseguir ahorros substanciales, Chauvin Arnoux y Enerdis ofrecen una solución a medida: Instalar un armario de corrección de factor de potencia.

Fase 1: Análisis de facturación

Fig.2 - Desfase del factor de potencia

(cos ϕ)

Fig.3 - Medición del perfil energético

Fase 2: Medida in situ con un Qualistar+ C.A 8335

Antes de realizar cualquier medida, lo primero que debe hacerse es revisar la facturación eléctrica de los dos años previos para definir la configuración que mejor beneficie al cliente, manteniendo su consumo por debajo de los límites contratados.

Esta fase permite hacerse una idea de las características de potencia que tiene que tener el armario que debe instalarse. Esta optimización se lleva a cabo basados en el desfase del factor de potencia (cos ϕ / DFP) que aún es desconocido, porque las facturas eléctricas no incluyen esta importante información.

Tarifa especial EDF («Tarifa amarilla»)En Francia, EDF (el proveedor de electricidad) aplica diferentes tasas para clientes comerciales.Esta tarifa especial es ideal para clientes con requerimentos energéticos que van de 36 kVA a 252 kVA.

Esto incluye una tasa fija anual que depende de:• El plan contratado • El tipo de uso • La electricidad consumida medida en kWh

El precio por kWh varia de acuerdo a:- La época del año (invierno o verano)- Período de uso durante el día (Horas pico vs. horas regulares)- El tipo de uso (medio o largo)

Las medidas in situ y auditorías permiten determinar el tipo de equipamiento utilizado y los patrones de uso.

Las herramientas de instrumentación se colocan en el alimentador principal para medir todo el consumo eléctrico de la instalación en el menor tiempo posible.

MonitorizaciónEl consumo se monitoriza para definir un perfil energético. Las mediciones se ejecutan en periodos integrados de 1 segundo.

Tiempo realAl conectar el equipo al breaker de la instalación, podemos ver claramente que no hay muchas cragas contamindas en la red (Solo algunos cambios debido a las velocidades variables en la planta de tratamiento de aguas). Los niveles de armónicos en la red son por lo tanto despreciables, descartando la necesidad de correcciones en este sentido.

Estos números (Fig.3) muestran claramente que, al menos durante la monitorización, se supera la potencia contratada.

Este perfil energético muestra la potencia reactiva (curva gris). Instalando un armario de corrección del factor de potencia, esta curva puede eliminarse, garantizando así que el consumo aparente sea igual al consumo activo especificado en el contrato (< 252 kVA).

Sin embargo, las medidas también demuestran clara-mente que es necesario realizar una corrección de factores de potencia (ver Fig.2) ⇒ el cos ϕ puede mejorar.

Realizada con un analizador de energía trifásico Qualistar+ C.A 8335, estas mediciones ayudan a identificar:

➤ Cargas contaminadas ➤ El nivel máximo de energía alcanzado durante el periodo de medición ➤ Variaciones rápidas en la potencia y corriente. ➤ Los requisitos de corrección del factor de potencia

Estas mediciones son válidas solo si las condiciones de carga del ciclo de operación se corresponde con la red eléctrica.

Fig.1 - Captura de formas de onda de tensión y corriente

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

k Wk vark VA

15:47:00.00003/03/2011

17:00:00.00003/03/2011

14 min/Div1:13:00 (h:min:s)

Estación de medida del proveedor

Alimentador de la tarifa especial 252 kVA Breaker del circuito 400 A

Instrumentación con el Qualistar+ C.A 8335 a nivel del breaker

252 kVA

k VAk vark W

Planta deagua

Galpón

Edificios

Cuando el armario se pone en marcha, se reduce eficientemente el consumo de energía reactiva de las instalaciones. El registro en la Fig. 4 muestra como la energía reactiva se ha reducido casi a 0. El valor de cos ϕ pasa a ser 1 (see Fig. 5).

Fase 3 : Armario de corrección de factor de potencia (CFP) ENERDIS®

Fase 4 : Instalación de un armario CFP y medida de su eficiencia. ⇒ resultados convincentes

Fig.4 – Mediciones del perfil energético con el banco capacitor.

Sabías que...

La energía reactiva es la consumida por iluminación y

aparatos eléctricos. El consumo de esta energía reduce la

potencia de salida disponible. Si esta energía es generada

por armarios de corrección de factor de potencia, es

posible recuperar potencia de salida y evitar así excesos de

consumo. Otro beneficio de instalar armarios CFP es que

ayudan a reducir el calentamiento de cables, desfases del

factor de potencia, variaciones de tensión en los cable,

pérdidas por el efecto Joule durante la transmisión de

energía eléctrica y, en este caso de estudio, incrementos

en la facturación eléctrica (multas).

Un análisis más detallado muestra que al instalar un armario de corrección del factor de potencia se podría utilizar la energía reactiva necesaria sin recurrir al proveedor eléctrico.

Para conseguir mayor eficiencia, debe aplicarse una compensación de forma que el cos ϕ (DFP) = 1 (i.e. tan ϕ = 0).

El cos ϕ en estas instalaciones es de aproximadamente 0.833 siendo el peor valor de 0.743.

El cuadro de corrección de factor de potencia debe ser tan preciso como sea posible porque es crucial evitar sobrecompensaciones que inyecten energía reactiva o capacitiva que luego se cuente como parte de la energía aparente.

Para establecer el tamaño correcto del banco capacitor, comparamos la información registrada (potencia y compensación de fase) con la información facturada.

Smax = 293 kVA (datos de facturación de potencia)

Cos ϕ (DPF) = 0.743 (datos del Qualistar+ C.A 8335)

Basados en estas medidas, el banco capacitor que definimos tendrá una potencia de 207 kvar (a 400 Vac) para proveer 196.1 kvar de la energía consumida en estas instalaciones. El objetivo para la energía aparente teórica es de 218 kVA (< 252 kVA).

El banco capacitor neutralizará la energía reactiva consumida por la instalación y al mismo tiempo se beneficiará al máximo de la energía disponible.

0,000

50,00

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

k Wk vark VA

11:49:51.00013/07/2011

14:00:00.00013/07/2011

26 min/Div2:10:09 (h:min:s)

Fig.5 – Mediciones del cos ϕ (DFP), FP y los perfiles tan ϕ

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

11:49:51.00013/07/2011

14:00:00.00013/07/2011

26 min/Div2:10:09 (h:min:s)

k VAk vark W

S (kVA) 293

kW con cos ϕ = 0.743 217.70

kvar con cos ϕ = 0.743 196.10

kvar valor estimado (tan ϕ = 0) 196.1

Banco capacitor a 400 Vac (kvar) 207

Valor kVA final con cos = 0.743 218

Medida de tensión

Medida de corriente

Alimentador

ESPAñAChauvin Arnoux Ibérica SAC/ Roger de Flor, 293 - 1a Planta08025 BARCELONATel: +34 902 20 22 26Fax: +34 934 5914 43comercial@chauvin-arnoux.eswww.chauvin-arnoux.es

APL

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Con la solución ENERDIS® para la corrección del factor de potencia, el cliente ha tenido éxito en volver a los límites de su tarifa especial contratada evitando en el proceso inversiones costosas como: cambio de la tarifa contratada con la instalación de un transformador más el mantenimiento y reparación de dicho transformador (un inversión total aproximada de € 40,000).

Además, aparte de algún exceso ocasional, el cliente estará ahorrando € 2.000 anualmente.

⇒ El cliente tiene garantizado el funcionamiento correcto de sus instalaciones y mantiene bajo control el consumo eléctrico.

El cos ϕ o desfase del factor de potencia (DFP)Aparatos y motores equipados con circuitos magnéticos y operando con corriente AC absorben energía activa y reactiva, con sus respectiva corrientes activa y reactiva.

➤ En el caso de cargas resistivas, como lámparas incandescentes, el cos ϕ óptimo debería ser igual a 1

➤ En el caso de cargas inductivas, el cos ϕ se degrada y generalmente requiere corrección.

➤ Registro y visualización gráfica de todos los pará- metros seleccionados. ➤ Medición de potencia: W, VA, var, PF, DPF, cos ϕ, tan ϕ ➤ Registro de todos los pará- metros a la máxima tasa de muestreo por hasta 1 mes.

➤ Uso simple e intuitivo ➤ IEC 61010 1000 V CAT III 600 V CAT IV

➤ Rango dedicado para tarifas especiales ➤ Ahorros importantes en facturación eléctrica ➤ Adaptación del contrato al consumo real ➤ ENERPHI+ controlador con puerto RS485 por defecto ➤ Interruptor por defecto ➤ Cuadros estándar desde 17.5 hasta 87.5 kvar a 400 Vac ➤ Soluciones personalizadas para adaptarse a cualquier tipo de proyecto

Conclusión

Analizadores de potencia y calidad de la energía

Armario para la corrección automática del factor de potencia

Cifras clave: ➤ Eliminación de multas por excesos (€ 2.000) y mantenimiento de la potencia aparente dentro del rango estipulado en el contrato

➤ Retorno de la inversión < 2 años

➤ Ahorro por no invertir en un transformador (aproximadamente € 40.000)

➤ Reducción de consumo de 3 a 5%

➤ Emisiones CO2 evitadas: 2,75 toneladas de CO2

VENTAJAS DEL PRODUCTO

Fig.6 - Diagrama Fresnel después de la corrección del factor de potencia

Ejemplos:

⇒ Lámparas fluorescentes descompensadas: cos ϕ ≈ 0.5

⇒ Motor asíncrono con 50% de carga: cos ϕ ≈ 0.73