El proceso de diseño prescriptivo de un sistema de detección de incendios que implica las siguientes etapas clave:

1. Establecer objetivos.

El primer paso es determinar el objetivo principal del sistema, lo cual debe hacerse en colaboración con las partes interesadas como son dueños y socios del proyecto. Los objetivos pueden dividirse en tres categorías principales:

• Protección de vidas: garantizar la seguridad de las personas en caso de incendio. 
• Protección de bienes y prevención de pérdidas: minimizar el impacto del fuego en los activos físicos. 
• Ambos objetivos: una combinación de las dos metas anteriores.

Definir este objetivo inicial permite determinar si se optará por un diseño prescriptivo o un diseño basado en desempeño.

A través de los diversos proyectos en los que ha participado el equipo de KINENERGY, se han identificado los siguientes 3 puntos en los que se debe tener sumamente cuidado al momento de realizar el diseño eléctrico de estos espacios para garantizar así su adecuado funcionamiento y puedan cumplir con su principal objetivo que es la atención de la salud y la vida humana.

• Áreas del Hospital.
• Sistema Eléctrico Esencial.
• Equipos Biomédicos y Sistemas Especiales.

Referencias: 

NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Eléctricas (utilización) (Continúa en la Sexta Sección). https://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5280615&fecha=29/11/2012#gsc.tab=0

Representativamente como diagramas fasoriales de la corriente y la tensión, se presentan dos tipos de Factores de Potencia:

• Inductivo o en atraso: La corriente se atrasa con respecto a la tensión, se presenta cuando predominan las cargas inductivas. 

•  Capacitivo o en adelanto: La corriente se adelanta con respecto a la tensión, se presenta cuando predominan las cargas capacitivas.

En condiciones donde exista distorsión armónica, se presenta el Factor de Potencia Total (FP_T), el cual se define como:

Cuando más distorsión armónica exista, el valor del Factor de Distorsión se reduce, por lo que el Factor de Potencia Total (FP_T) también, lo cual empeora la situación. Por lo que se concluye que la distorsión armónica influye en el aprovechamiento de la energía.

Para entender mejor esta definición observemos las siguientes graficas:

En la Gráfica 1, se presenta una distorsión armónica de corriente muy baja que provoca que el FP_T y el Cos (φ), sean iguales. En caso contrario, en la Gráfica 2, se tiene una mayor distorsión armónica de corriente, la cual genera que el FP_T y el Cos (φ) sean diferentes, siendo más bajo el FP_T.

Existen equipos que influyen para que el factor de potencia disminuya, como lo son:

1.  Motores de inducción.

2.  Transformadores.

3.  Lámparas fluorescentes (únicamente con balastro electromagnético).

4.  Hornos de inducción.

5.  Rectificadores con o sin control.

6.  Hornos de arco.

7.  Soldadoras eléctricas.

8.  Variadores de Velocidad.

Beneficios de realizar la corrección del factor de potencia

1.  Liberación de capacidad de potencia (S) del transformador: En la Figura 1, se observa que Q₁ requerida por la carga no tiene que fluir por el transformador, ya que el banco de capacitores se encarga de aportar una cantidad de potencia reactiva (Qc), de tal forma que a través del transformador únicamente se tiene una cantidad de potencia reactiva (Q₂), de tal forma que la Potencia Aparente S₁, ahora será la Potencia Aparente S₂.

b)  Cuando el factor de potencia durante cualquier período tenga un promedio menor de 0.9 en atraso el suministrador tendrá derecho a cobrar al usuario la cantidad que resulte de aplicar al monto de la facturación el porcentaje de recargo que se determine.

5.  Evitar penalizaciones por incumplimiento del Código de Red (verificar la actualización de los limites requeridos en el Código de Red 2.0) en cuanto a Factor de Potencia:

  I.  Con multa del dos al diez por ciento de los ingresos brutos percibidos en el año anterior.

  II.  Con multa de cincuenta mil a doscientos mil salarios mínimos.

Para la corrección del Factor de Potencia, la solución más factible es la instalación de Bancos de Capacitores, los cuales aportan la potencia reactiva capacita que contrarresta un porcentaje de la potencia reactiva inductiva que demanda la carga. De acuerdo con la Calidad de la Energía y el comportamiento de la carga, las soluciones pueden ser:

1. Bancos de Capacitores Fijos.
2. Bancos de Capacitores Fijos con reactor de rechazo.
3. Bancos de Capacitores Automáticos.
4. Bancos de Capacitores Híbridos.
5. Banco de Capacitores Tiristorizado.

Hay que tener en cuenta que la operación del capacitor con una tensión diferente a la nominal no entregará la potencia reactiva de diseño (kVAr), es decir, el capacitor entrega una mayor potencia si el nivel de tensión aplicada aumenta; a la inversa, la potencia que entrega el capacitor disminuye si el nivel de tensión aplicada se reduce. Otra consideración importante, es la vida útil del banco, si la tensión aplicada corresponde a 105% de la tensión nominal, su tiempo de vida se reduce aproximadamente a 50% de su valor de diseño, esta vida útil ira decrementando conforme sea mayor la tensión aplicada con respecto a la tensión de diseño del banco de capacitores.

También, se debe de tener en cuenta que se puede presentar resonancia. Si un circuito entra en resonancia, los valores de corriente y tensión alcanzan valores extremos. Esta se produce cuando la parte reactiva es igual a cero. Si esto ocurre la impedancia equivalente del circuito es la resistencia de cortocircuito. Para evitar la resonancia en paralelo en los bancos de capacitores se debe emplear un reactor de rechazo (reactor desintonizado), cuya finalidad es:

a)  Tener una reactancia diferente a 0 (no hay resonancia).

b)  Evita sobretensiones en el banco de capacitores.

c)  Bloque el paso de las armónicas hacia el banco.

Una vez calculado los valores obtendremos que se necesita un banco de capacitores de 93 kVAr para corregir el Factor de Potencia a 97% en atraso, sin embargo, este valor no es comercial, por lo que se deberá usar un banco de capacitores de 100 kVAr (para este caso de estudio se usa un banco automático de 4 x 25 kVAr).

Una vez que se corrige el Factor de Potencia (Ver Figura 4), podemos observar que se libera Potencia Aparente y que la corriente demandada es menor, tal como se había mencionado en la teoría, ya que la demanda de potencia era de 300.1 kVA y paso a ser de 262 kVA y la corriente demandada era de 357.9 A, la cual paso a ser de 311.4 A.