FACTOR DE POTENCIA
CONCEPTOS BÁSICOS
Tensión: Es la diferencia de potencial o voltaje entre dos conductores producidos por una fuente o generador. Se mide en voltios (V).
Corriente eléctrica: Es el flujo de electrones o cantidad de carga que pasa por un conductor debido al funcionamiento de un aparato eléctrico. Se mide en Amperios (A).
Generador eléctrico: Es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre sus bornes de salida y entregar una capacidad de carga requerida, transformando cualquier tipo de energía, en energía eléctrica.
Corriente alterna : Corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. En Colombia, la tensión y la corriente alternan 60 ciclos por segundo, razón por la cual, decimos que la frecuencia es de 60 Hz.
Resistencia: Su tarea es limitar el flujo de corriente. La resistencia solo consume energía, convirtiendo el exceso de energía en calor, sin afectar la señal eléctrica.
Inductor: Es un solenoide o bobina, construido con hilo conductor arrollado con un número N de vueltas. Cada vuelta es una espira, por lo que la bobina estará constituida por N espiras. Su función principal es almacenar energía a través de la inducción para que esta se convierta en un campo magnético.
Capacitor (Condensador) : Es un elemento constituido por dos placas conductoras enfrentadas, separadas por un material dieléctrico, que permite almacenar carga en forma de campo eléctrico durante un período de tiempo determinado.
Energía activa
La energía activa se presenta debido a la componente resistiva de los aparatos eléctricos y se caracteriza por presentar una transformación de la energía eléctrica en energía mecánica, lumínica, térmica, química, etc.
La exportación de energía activa sólo se puede presentar en usuarios autogeneradores o en generadores que se encuentren conectados a la red del operador de red.
Energía Reactiva
La energía reactiva es aquella energía que se presenta en aparatos eléctricos que crean campos eléctricos o campos magnéticos para su funcionamiento.
Se mide en kilovoltio-amperio reactivo hora (kVarh) y se presenta por el campo magnético producido por una inductancia/bobina (Energía reactiva inductiva) o el campo eléctrico generado por un Condensador/Capacitor (Energía reactiva capacitiva).
La energía reactiva es un componente de la energía eléctrica que no realiza trabajo útil, pero es esencial para el funcionamiento de ciertos equipos eléctricos.
Campo Eléctrico
El campo eléctrico es aquella región del espacio en el que una carga eléctrica ejerce cierta cantidad de fuerza eléctrica sobre cualquier otra carga que se encuentre en dicha región. Todo conductor por el que circula una corriente eléctrica produce un campo magnético.
Se generan principalmente en los condensadores, los cuales almacenan y liberan energía en forma de campo eléctrico. De igual manera, se presentan en sistemas de generación conectados a la red, los cuales deben cumplir con la norma IEEE 1547 de 2018, la cual indica que las unidades generadoras deben controlar la tensión a partir de absorción y aporte de energía reactiva.
¿Cómo se presenta el campo eléctrico en un condensador?
Un condensador (o capacitor) está formado por dos placas conductoras separadas por un material aislante o dieléctrico.
Cuando se aplica una diferencia de potencial (voltaje) a través de las placas, se acumulan cargas opuestas en cada una de las placas, una placa se carga positivamente y la otra negativamente.
Esta separación de cargas crea un campo eléctrico entre las placas, el cual se almacena durante la mitad del ciclo de AC y se descarga liberando la energía durante la otra mitad.
¿Cómo funciona un banco de condensadores?
Un banco de condensadores se requiere cuando se evidencia consumo de energía reactiva inductiva (Importación) en un usuario final, debido a que el factor de potencia de la instalación es menor a 1.
Con este banco, se consigue corregir el factor de potencia del usuario al requerido (mínimo 0.9), lo que implica una reducción del registro de energía reactiva inductiva (Importada) del usuario.
¿Qué sucede si no se dimensiona correctamente un banco de condensadores?
Se pueden presentar alguna de las siguientes situaciones:
- No corrige el factor de potencia al valor requerido (Continúa el cobro por transporte de energía reactiva inductiva).
- El factor de potencia se vuelve capacitivo (Se realiza el cobro por transporte de energía reactiva Capacitiva/Exportada).
REGULACIÓN SOBRE LA MEDICIÓN BIDIRECCIONAL
De acuerdo con lo mencionado en el artículo 3 de la ley 142 de 1994, CENS está sujeta a las regulaciones establecidas por la Comisión de Regulación de Energía y Gas – CREG.
El literal e, del artículo 8 de la resolución CREG 038 de 2014 , indica que, en los puntos de medición en los que se presentan o se previenen flujos de energía en ambos sentidos, se deben instalar medidores bidireccionales para determinar de forma independiente el flujo . en cada sentido.
Teniendo en cuenta lo anterior, CENS tiene la potestad de exigir o realizar el cambio de medidor a bidireccional en aquellos usuarios que presenten o puedan presentar flujo de corriente en ambos sentidos (Importada o exportada).
Para este tipo de usuarios, se debe realizar la instalación de un medidor que permita la parametrización de los 4 cuadrantes.
La parametrización de los 4 cuadrantes garantiza que el medidor registre las siguientes energías:
- Energía activa importada
- Energía activa exportada
- Energía reactiva inductiva (Importada)
- Energía reactiva capacitiva (Exportada)
REGULACIÓN SOBRE LA ENERGÍA REACTIVA
La resolución CREG 015 de 2018 , indica que CENS como operador de red o comercializador, debe realizar el cobro de la energía reactiva inductiva o capacitiva a un usuario final cuando incursa en alguna de las condiciones establecidas en el capítulo 12 de dicha resolución:
El pago del costo de transporte de energía reactiva se deberá efectuar cuando un OR o un usuario final se encuentren incurso en alguna de las siguientes condiciones:
- Cuando un usuario final se registra en su frontera comercial un consumo de energía reactiva inductiva superior al cincuenta por ciento (50 %) de la energía activa (kWh) que le es entregada en cada periodo horario. En caso que la energía activa sea igual a cero en algún período y exista transporte de energía reactiva inductiva, el costo del transporte de energía reactiva se efectuará sobre la totalidad de energía reactiva registrada en dicho período.
- Cuando se registre en una frontera comercial el transporte de energía reactiva capacitiva, independientemente del valor de energía activa, se cobrará el costo de transporte de energía reactiva sobre la totalidad de energía reactiva registrada.
La resolución CREG No.101 035 de 2024 , modificó el numeral 4.2.4 del Anexo General de la Resolución CREG 070 de 1998 en donde determinó que:
“…El factor de potencia inductivo o en atraso (coseno phi inductivo) de la instalación de un usuario deberá ser igual o superior a cero punto noventa (0.90). Este factor se determinará horariamente y cuando el medidor no cuente con registros horarios, se hará el cálculo para un período de facturación.
El factor de potencia capacitivo o en adelanto (coseno phi capacitivo) de un usuario deberá ser igual o superior a cero punto noventa (0.90) para usuarios de los niveles de tensión I y II, igual o superior a cero punto noventa y cinco (0.95 ) para usuarios en el nivel de tensión III e igual o superior a cero punto noventa y ocho (0.98) para usuarios en el nivel de tensión IV. Para determinar si el factor de potencia capacitivo cumple los límites anteriores se calculará la relación entre la suma aritmética de la energía reactiva durante un período de facturación (mensual, bimestral o trimestral) respecto de la cantidad de energía activa en el mismo período, independientemente del tipo de medidor utilizado.
EFECTOS DE LA ENERGÍA REACTIVA
La energía reactiva tiene varios efectos en las redes eléctricas, tanto a nivel técnico como económico. A continuación, se presentan algunos de los efectos más importantes:
- Sobrecarga de los Equipos: La energía reactiva no realiza un trabajo útil, pero aumenta la corriente en los sistemas eléctricos. Esto puede llevar a la sobrecarga de los transformadores, cables y otros equipos, reduciendo su vida útil y eficiencia.
- Pérdidas de Energía : Las corrientes adicionales debido a la energía reactiva provocan mayores pérdidas por efecto Joule (calentamiento de los conductores)
- Regulación del Voltaje : La presencia de energía reactiva puede causar variaciones de voltaje en la red. Un exceso de energía reactiva capacitiva puede llevar a un aumento de voltaje, mientras que el exceso de reactiva inductiva puede causar caídas de voltaje.
- Dimensionamiento de los Equipos: Para manejar la energía reactiva, los equipos deben ser sobredimensionados. Esto implica mayores costos de inversión en transformadores, generadores y líneas de transmisión.
- Eficiencia del Sistema: La energía reactiva afecta el factor de potencia de la instalación. Un factor de potencia bajo, indica ineficiencia en el uso de la energía, lo que requiere medidas correctivas como la instalación de bancos de capacitores.
- Costos Económicos: De acuerdo con lo establecido en la regulación vigente, el cobro de transporte de energía reactiva se realiza a los operadores de red o usuarios finales que se encuentren incursos en alguna de las condiciones establecidas en el capítulo 12 de la resolución CREG 015 de 2018. Por otra parte, la necesidad de instalar equipos como capacitores o reactores para compensar la energía reactiva puede causar un costo adicional.
- Capacidad de Transmisión : La energía reactiva ocupa parte de la capacidad de transmisión de las líneas eléctricas, lo que reduce la capacidad disponible para la energía activa (la que realiza trabajo útil).
