Ejercicio
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Se desea alimentar una carga industrial por medio de una red de distribución eléctrica. Para simplificar el análisis se utilizará un sistema de potencia monofásico. Se prevé que la demanda promedio de la carga industrial sea de 10 MW. La industria tiene cargas reactivas que la hacen funcionar con un factor de potencia de entre 0.75 y 0.85. Calcula el límite superior e inferior de la potencia aparente consumida por la industria, tomando en cuenta la demanda promedio para ambos factores de potencia. En ambos casos dibuja el circuito eléctrico equivalente (monofásico) utilizando una resistencia para representar el consumo de potencia real y un elemento reactivo (inductor o capacitor según corresponda) en paralelo con la resistencia para representar el uso de potencia reactiva. Para ambos casos, calcula la cantidad de compensación reactiva en VAr que se tendría que poner en paralelo con la carga para llevar el factor de potencia a 1. Finalmente, propón en nivel de voltaje del alimentador primario que alimenta a la industria para la carga en su peor escenario (mayor consumo de potencia) para poder utilizar un conductor que soporta 300 A RMS.
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La industria consume en promedio 10 MW de potencia. Con un factor de potencia entre 0.75 y 0.85, la potencia aparente máxima y mínima se calcula en 13.33 MW y 11.76 MW respectivamente. Se pide dibujar los circuitos equivalentes, calcular la compensación reactiva necesaria para llevar el factor a 1, y proponer un voltaje para el alimentador primario que permita usar un conductor de 300 A dado el peor escenario de consumo.
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Ejercicio
- 1. Se desea alimentar una carga industrial por medio de una red de distribución eléctrica. Para simplificar el análisis se utilizará un sistema de potencia monofásico. Se prevé que la demanda promedio de la carga industrial sea de 10 MW. La industria tiene cargas reactivas que la hacen funcionar con un factor de potencia de entre 0.75 y 0.85. Calcula el límite superior e inferior de la potencia aparente consumida por la industria, tomando en cuenta la demanda promedio para ambos factores de potencia. En ambos casos dibuja el circuito eléctrico equivalente (monofásico) utilizando una resistencia para representar el consumo de potencia real y un elemento reactivo (inductor o capacitor según corresponda) en paralelo con la resistencia para representar el uso de potencia reactiva. Para ambos casos, calcula la cantidad de compensación reactiva en VAr que se tendría que poner en paralelo con la carga para llevar el factor de potencia a 1. Finalmente, propón en nivel de voltaje del alimentador primario que alimenta a la industria para la carga en su peor escenario (mayor consumo de potencia) para poder utilizar un conductor que soporta 300 A RMS. Para el análisis del sistema de suministro de potencia eléctrico, utiliza tu criterio y define los siguientes elementos: a. Cálculo de potencia aparente mínima y máxima. Utilizando la relación del factor de potencia (FP) y la potencia (P), se calcula la potencia aparente (S). 𝐹𝑃 = 𝑃 𝑆 → 𝑆 = 𝑃 𝐹𝑃 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐹𝑃 = 0,75 → 𝑆 𝑚𝑎𝑥 = 10 𝑀𝑊 0,75 = 13,33 𝑀𝑉𝐴 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐹𝑃 = 0,85 → 𝑆 𝑚𝑖𝑛 = 10𝑀𝑊 0,85 = 11,76 𝑀𝑉𝐴 b. Circuitos equivalentes. c. Cantidad de compensación de potencia reactiva requerido. Primero se calcula el valor de la potencia reactiva (Q) a partir de la potencia (P) y la potencia aparente anteriormente calculada (S), mediante: 𝐹𝑃 = 𝑃 √𝑃2 + 𝑄2
- 2. 0,75 = 10 𝑀𝑊 √102 + 𝑄2 → 𝑄 𝑚𝑎𝑥 = 8,819 𝑀𝑉𝐴𝑟 0,85 = 10 𝑀𝑊 √102 + 𝑄2 → 𝑄 𝑚𝑖𝑛 = 6,197 𝑀𝑉𝐴𝑟 Para calcular la compensación reactiva se tiene en cuenta que el FP es 1 por lo que el ángulo tendrá un valor de 0. Por lo tanto, Q se compensa porque se agrega potencia reactiva de Qmax y de Qmin, por medio de un banco de capacitores conectado en paralelo con la carga. d. Nivel de voltaje adecuado para el alimentador primario. 𝑆 = 𝑉. 𝐼 → 𝑉 = 𝑆 𝐼 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐹𝑃 = 0,75 → 𝑉 = 13,33 𝑀𝑉𝐴 300 𝐴 = 44,43 𝐾𝑉 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐹𝑃 = 0,85 → 𝑉 = 11,76 𝑀𝑉𝐴 300 𝐴 = 39,20 𝐾𝑉 Se elige un nivel de voltaje adecuado de 44,43 KV para el alimentador primario.