Ubicación óptima de bancos de capacitores en sistemas eléctricos industriales para minimizar el costo

Abstract

En una industria teniendo un bajo factor de potencia los costos por consumo de energía eléctrica resultan considerables, incluyendo las pérdidas eléctricas que se generan en la red se aumentan los costos de operación, la forma más utilizada en la industria para contrarrestar estos costos es mediante la instalación de bancos de capacitores a la salida de la subestación principal para mejorar el factor de potencia y evitar el gasto que este ocasiona, pero se debe tener en cuenta que las pérdidas eléctricas del sistema aún siguen presentes generando gastos e incluso teniendo propenso al sistema a algún fallo. Este trabajo presenta una forma de minimizar o disminuir estos costos mediante la instalación de bancos de capacitores en distintos puntos de la red, esto con el objetivo de minimizar las pérdidas eléctricas que ocasionan los elevados costos de operación y así también liberar de posibles fallos al sistema eléctrico industrial. Primeramente en este trabajo se presentan las ecuaciones que rigen en un sistema eléctrico, así también el funcionamiento de los bancos de capacitores dependiendo del lugar donde se instalen, con esto se define una función objetivo y se genera un algoritmo de optimización que ayude a encontrar la solución óptima, se toma en cuenta la instalación tanto a la salida de la subestación principal como en tableros y en cargas, se busca también que la solución óptima pueda adaptarse a valores existentes en el mercado dando así una solución comercial asequible, se trabaja también con diagramas de carga diaria para observar el comportamiento del factor de potencia a lo largo de un día de trabajo y ver los reactivos que requiere la red a cada hora y obtener capacidades de bancos de capacitores que mantengan el factor de potencia del sistema en un valor apropiado. Con esto se realiza una metodología, que buscará el mínimo costo de operación y de obtención de los bancos de capacitores sin fijar o fijando un factor de potencia. Se diseña una interfaz gráfica que aplique el algoritmo de la metodología desarrollada, con esta interfaz se tiene la facilidad de implementar el algoritmo sin dificultad alguna además de presentar los resultados de forma fácil y accesible, se presentan algunos casos de estudio con el fin de demostrar que la premisa que se está manejando referente al ahorro se esté cumpliendo y que el algoritmo funcione de forma adecuada y precisa. Finalmente se presentan las conclusiones correspondientes a este trabajo, así como las aportaciones y los trabajos futuros que puede tener este tema de tesis.