De cómo reducir costes a nivel industrial
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.
Granja avícola
Fase 1: Análisis de facturación 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.
Tiempo real Al 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.
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)
Fase 2: Medida in situ con un Qualistar+ C.A 8335 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.
Fig.1 - Captura de formas de onda de tensión y corriente
Sin embargo, las medidas también demuestran claramente que es necesario realizar una corrección de factores de potencia (ver Fig.2) ⇒ el cos ϕ puede mejorar.
Fig.2 - Desfase del factor de potencia (cos ϕ)
Monitorización El consumo se monitoriza para definir un perfil energético. Las mediciones se ejecutan en periodos integrados de 1 segundo. 300,0
252 kVA
250,0
Estación de medida del proveedor
Instrumentación con el Qualistar+ C.A 8335 a nivel del breaker
Alimentador de la tarifa especial 252 kVA Breaker del circuito 400 A
200,0 kW W k var var k VA VA 150,0
100,0
P l a n t a de a g u a
G a l p ó n
E d i f i c i o s
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.
03/03/2011 15:47:00.000
1:13:00 (h:min:s) 14 min/Div
03/03/2011 17:00:00.000
Fig.3 - Medición del perfil energético 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).
Fase 3 : Armario de corrección de factor de potencia (CFP) ENERDIS® 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.
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
Alimentador
factor de potencia, variaciones de tensión en los cable,
Medida de tensión
pérdidas por el efecto Joule durante la transmisión de energía eléctrica y, en este caso de estudio, incrementos en la facturación eléctrica (multas).
Fase 4 : Instalación de un armario CFP y medida de su eficiencia. ⇒ resultados convincentes
Medida de corriente
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).
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.
300,0
250,0
200,0
kW W 150,0 k var var k VA VA 100,0
Smax = 293 kVA (datos de facturación de potencia) Cos ϕ (DPF) = 0.743 (datos del Qualistar+ C.A 8335)
50,00
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
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
13/07/2011 11:49:51.000
2:10:09 (h:min:s) 26 min/Div
13/07/2011 14:00:00.000
Fig.4 – Mediciones del perfil energético con el banco capacitor. 1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
13/07/2011 11:49:51.000
2:10:09 (h:min:s) 26 min/Div
13/07/2011 14:00:00.000
Fig.5 – Mediciones del cos ϕ (DFP), FP y los perfiles tan ϕ
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.
Ejemplos: ⇒ Lámparas fluorescentes descompensadas: cos ϕ ≈ 0.5 Fig.6 - Diagrama Fresnel después de la corrección del factor de potencia
⇒ Motor asíncrono con 50% de carga: cos ϕ ≈ 0.73
Cifras clave:
Conclusión
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.
➤ 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
⇒ El cliente tiene garantizado el funcionamiento correcto de sus instalaciones y mantiene bajo control el consumo eléctrico.
Analizadores de potencia y calidad de la energía
Armario para la corrección automática del factor de potencia
➤ 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
ESPAñA Chauvin Arnoux Ibérica SA C/ Roger de Flor, 293 - 1a Planta 08025 BARCELONA Tel: +34 902 20 22 26 Fax: +34 934 5914 43 comercial@chauvin-arnoux.es www.chauvin-arnoux.es
➤ 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
APL_ESP_005_ED1 - 06/2012 Documento con características no contractuales
VENTAJAS DEL PRODUCTO