¿Cómo corregir un mal factor de potencia?

Se debe instalar un banco de condensadores. Los condensadores revierten el desfase entre la corriente y el voltaje, producido por las bobinas de los motores. Sin embargo, es muy importante que esta compensación no sea demasiado fuerte, es decir, hay que corregir lo justo y necesario y lo ideal es no apuntar a un factor de potencia de 1,00 sino a un valor cercano entre 0,90 a 0,95. Si uno sobrecompensa, a la larga se pueden producir daños en los motores eléctricos e incluso en el transformador principal. La capacidad del o de los condensadores que se necesitan depende directamente de la potencia consumida y del factor de potencia. Es decir, para corregir un factor de potencia de 0,5 a 0,9 para un motor dado de 10 KW (15 HP) va a requerir un condensador de similar capacidad que para la corrección de factor de potencia de 0,7 a 0,9 para un motor con una potencia de 20 KW.
Existen varias formas de compensar el factor de potencia.
Una de las formas simples es compensar equipos individuales, por ejemplo el motor del compresor. La gran ventaja es que no se requiere un controlador más o menos caro, ya que se trata de la instalación de un condensador fijo por motor. El inconveniente es que la compensación nunca va a ser exacta y debido al hecho que no podemos sobrecompensar, se elige un condensador de tal forma que esté subcompensado, lo que significará que a ciertas cargas el equipo igual va a tener un factor de potencia deficiente. Además, la instalación de condensadores para cada unidad encarece la instalación, por el simple número de condensadores requeridos.
Debido a que en una planta el consumo es altamente variable y además los motores eléctricos tienen factor de potencia diferente dependiendo de la carga, es imposible calcular el valor de un solo condensador. Por lo tanto se requiere un banco de condensadores. Los condensadores deben conectarse y desconectarse dependiendo de la capacidad de corrección requerida. Esto se logra mediante un controlador de factor de potencia. Es un pequeño computador que primero determina el factor de potencia y la potencia y en base a esto elige cuales y cuantos condensadores se deben conectar. Por lo general, se hace un banco de condensadores donde cada condensador tiene una capacidad cercana al doble del anterior. Por ejemplo, en un banco típico de 5 etapas pueden haber condensadores de 2, 5, 10, 15, 20 Kvar (Kvar es la medida de capacidad del condensador para el efecto de corrección del factor de potencia). Entonces, el controlador puede conectar cualquiera combinación de estas, dando valores totales (se suman las capacidades de los condensadores) de 2, 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20, 22, 25, 30, 35, 40, .. 52 Kvar. Existen otras disposiciones de bancos de condensadores, donde todos los condensadores son iguales, por ejemplo, todas son de 15 Kvar. Esto no permite un ajuste fino cuando hay baja carga.
El controlador de potencia puede ser un equipo relativamente simple, que permite solamente controlar los condensadores, o también puede proveer la información sobre el consumo instantáneo, consumo acumulado, factor de potencia acumulado, voltajes, etc. igual que un medidor electrónico de la empresa. Esta información puede desplegarse en la pantalla del controlador, o lo que es mucho mejor, bajarse a través de una conexión serial al computador para analizarse. Los precios para un controlador simple de 5 etapas parten en unos 170.000.- y para un controlador avanzado de 16 etapas y que puede conectarse en línea llegan a 400.000.- Es decir, la diferencia del costo no es muy grande.
Sin embargo, esta información recopilada es muy útil en dos aspectos: en primer lugar, para revisar las cuentas de la luz emitidas por las distribuidoras. Estos datos proveen un registro tanto sobre los consumos, así como factor de potencia y uso en horario punta, por lo que en caso de discrepancias con la distribuidora servirían de medio de prueba para la planta para defenderse.
Además, el registro instantáneo permite prever fallas (por ejemplo, aumento de consumo para una dada configuración de equipos que precede la falla de un compresor), hacer ajustes y optimizar la eficiencia energética de la planta.
En forma muy aproximada se puede estimar que los motores eléctricos de los compresores tienen por lo general un factor de potencia entre 0,7 y 0,85, pero este valor puede variar mucho dependiendo de las cargas, tipo motor, etc. Un motor que trabaja con poca carga tendría por lo general un factor de potencia más bajo que un motor que trabaja a su máxima capacidad. Los valores tan bajos como 0,5 son posibles. En caso de luminarias (tubos fluorescentes) el factor de potencia puede ser del orden 0,4 – 0,5. Debido a que el funcionamiento de la planta sin la corrección de factor potencia durante 4 meses va a generar una multa del orden de valor de instalación del banco condensadores compensadores, conviene hacer una estimación “al ojo” de factor de potencia y afinar la instalación durante la operación. Agregar más condensadores va a costar una fracción del costo total de la instalación. Por lo general, el factor de potencia de una planta no compensada estaría en el rango de 0,6 a 0,8.