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Entre las principales consecuencias de       un bajo factor de potenciapodemos mencionar los siguientes:    Aumento en la...
potencia es a dimensional y puede tomar valores entre 0 y 1 En un circuitoresistivo puro: φ = 0 Esto es la corriente y la ...
Ejemplo de la corrección del factor de potencia en uncircuito monofásicoCuando se conecta a una línea de potencia de 120V ...
La nueva potencia reactiva es:Q2 = S2 * sen2Q1 = 4210,5 VA * sen = 1314,1 VARLa diferencia entre la nueva y la antigua pot...
Ejemplo de la corrección del factor de potencia en uncircuito trifásicoSe tiene un motor trifásico de 20 Kw operando a 440...
c) Los kVAR del capacitor y se escoge el valor que está dado por elvalor actual del FP y el valor deseado:       Qc = P * ...
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ASIGNACION 3 CIRCUITOS ELECTRICOS II

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  1. 1. Qué es el Factor de PotenciaEl conjunto de todos los elementos eléctricos que intervienen directamenteen los procesos de generación, transformación, transmisión y distribuciónde la energía eléctrica forma un todo único de operación conjunta, de aquíse deriva que casi toda la electricidad que consumimos en las industrias,fábricas, hogares todos son elementos que pueden considerarse equipoconsumidores de energía eléctrica. Estosusuarios deben de considerar la importancia delFactor de Potencia de su consumo.Es un indicador cualitativo y cuantitativo delcorrecto aprovechamiento de la energíaeléctrica. También podemos decir, el factor de potenciaes un término utilizado para describir lacantidad de energía eléctrica que se haconvertido en trabajo. Como el factor depotencia cambia de acuerdo al consumo y tipode carga, repasaremos algunos conceptos para expresar matemáticamente elfactor de potencia.Es un indicador del correcto aprovecha-miento de la energía eléctrica. ElFactor de Potencia puede tomar valores entre 0 y 1, lo que significa que: 0 1MUY MALO EXCELENTEEl factor de potencia es la relación entre la potencia activa (en watts, W), yla potencia aparente (en volts-ampers, VA) y describe la relación entre lapotencia de trabajo o real y la potencia total consumida. El Factor dePotencia (FP) está definido por la siguiente ecuación: FP = El factor depotencia expresa en términos generales, el desfasamiento no de la corrientecon relación al voltaje y es utilizado como indicador del correctoaprovechamiento de la energía eléctrica, el cual puede tomar valores entre0 y 1.0 siendo la unidad (1.0) el valor máximo de FP y por tanto el mejor
  2. 2. aprovechamiento de energía. CAUSAS DEL BAJO FACTOR DEPOTENCIA Las cargas inductivas como motores, balastros,transformadores, etc., son el origen del bajo factor de potencia ya que soncargas no lineales que contaminan la red eléctrica, en este tipo de equiposel consumo de corriente se desfasa con relación al voltaje lo que provocaun bajo factor de potenciaLa medición de POTENCIA en corriente alterna es más complicada que lade corriente continua debido al efecto de los inductores y capacitores. Porlo que en cualquier circuito de corriente alterna existen estos tresparámetros de inductancia, capacitancia y resistencia en una variedad decombinaciones. En circuitos puramente resistivos la tensión (V) está enfase con la corriente (i), siendo algunos de estos artefactos como lámparasincandescentes, planchas, estufas eléctricas etc. Toda la energía latransforma en energía lumínica o energía calorífica.Mientras que en un circuito inductivo o capacitivo la tensión y la corrienteestán desfasadas 90 ° una respecto a la otra. En un circuito puramenteinductivo la corriente está atrasada 90 ° respecto de la tensión. Y en uncircuito puramente capacitivo la corriente va adelantada 90 ° respecto de latensión. Por qué existe bajo factor de potenciaCONSECUENCIAS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA Lasinstalaciones eléctricas que operan con un factor de potencia menor a1.0,afectan a la red eléctrica tanto en alta tensión como en baja tensión,además, tiene las siguientes consecuencias en la medida que el factor depotencia disminuye La potencia reactiva, es necesaria para producir el flujo electromagnéticoque pone en funcionamiento elementos como: motores, transformadores,lámparas fluorescentes, equipos de refrigeración, entre otros. Cuando la cantidad de estos equipos es apreciable, un alto consumo de energía reactiva puede producirse como consecuencia.
  3. 3. Entre las principales consecuencias de un bajo factor de potenciapodemos mencionar los siguientes:  Aumento en la corriente Incrementan las pérdidas por efecto Joule las cuales son una función delcuadrado de la corriente, ejemplo:-Los cables entre el medidor y el usuario-Los embobinados de los transformadores de distribución-Dispositivos de operación y protección  Aumento en la caída de tensión resultando en un insuficiente suministro de potencia a las cargas, éstas sufren una reducción en su potencia de salida. Esta caída de tensión afecta a:-Embobinados de transformadores de distribución-Cables de alimentación-Sistema de protección y control  Estas desventajas también afectan al productor y al distribuidor de energía eléctrica. El productor penaliza al usuario con factor de potencia bajo haciendo que pague más por su electricidad.  En caso que el factor de potencia sea inferior a 90%, implica que los artefactos tienen elevados consumos de energía reactiva a la energía activa, produciéndose una circulación excesiva de corriente eléctrica en sus instalaciones.Es por esta razón que las compañías de electricidad cargan tarifas más altascuando el factor de potencia es bajo.El valor del factor de potencia es determinado por el tipo de cargasconectadas en una instalación. De acuerdo a su definición el factor de
  4. 4. potencia es a dimensional y puede tomar valores entre 0 y 1 En un circuitoresistivo puro: φ = 0 Esto es la corriente y la tensión cambian de polaridad en el mismo instanteen cada ciclo, siendo por lo tanto el factor de potencia la unidad. Por otro lado en un circuito reactivo puro, la corriente y la tensión están encuadratura: φ = 90 °, siendo el factor de potencia igual a cero. Cuando en un circuito sea de carácter inductivo se hablará de un factor depotencia en retraso (corriente retrasada respecto a la tensión), mientras quese dice en adelanto cuando es de carácter capacitivo (corriente adelantadarespecto a la tensión).El factor de potencia (fp) y el cos φ sondos términos distintos y dependen de lossiguientes: cos φ; sólo depende de las potencias activa(P) y reactiva (Q) fp ; Dependen de las potencias activa (P), reactiva (Q) y de las distorsiones(D).En el caso que D = 0 ambos coincidirán.El bajo factor de potencia es la causa de recargos en la cuenta de energíaeléctrica, los cuales llegan a ser significativos cuando el factor de potenciaes reducido.Un bajo factor de potencia limita la capacidad de los equipos con el riesgode incurrir en sobrecarga.El primer paso en la corrección del factor es el prevenirlo mediante laselección y operación correcta de los equipos.Cuando las variaciones de la carga son significativas, es recomendable elempleo de bancos de capacitores automáticos.La corrección del factor de potencia puede ser un problema complejo.
  5. 5. Ejemplo de la corrección del factor de potencia en uncircuito monofásicoCuando se conecta a una línea de potencia de 120V (rms) a 60 Hz, unacarga absorbe 4kW con factor de potencia atrasado de 0,8. Halle el valor dela capacitancia necesaria para aumentar el fp a 0,95.Solución:Si el fp = 0,8, entoncescos 1 = 0,8 1 = 36,87°Donde 1 es la diferencia de fase entre la tensión y la corriente. Lapotencia aparente se obtiene de la potencia real y el fp como:S1 =S1 = = 5000VALa potencia reactiva es:Q1 = S1 * sen 1Q1 = 5000VA * sen = 3000 VARCuando el fp aumenta a 0,95Cos 2 = 0,95 2 = 18,19°La potencia real P no ha cambiado. Pero la potencia aparente si, su nuevovalor es:S2 =S2 == = 4210,5 VA
  6. 6. La nueva potencia reactiva es:Q2 = S2 * sen2Q1 = 4210,5 VA * sen = 1314,1 VARLa diferencia entre la nueva y la antigua potencias reactivas se debe a laadición a la carga del capacitor en paralelo. La potencia reactiva debida alcapacitor es:Qc = Q1 – Q2Qc = 3000 – 1314,4 = 1685,6 VARyC= = 310,5Al comprar capacitores, normalmente se toman en cuenta las tensionesesperadas. En este caso, la tensión máxima que este capacitor soportara esde alrededor de 170V de pico. Se sugiere adquirir un capacitor con unatensión nominal igual o mayor a 200V.
  7. 7. Ejemplo de la corrección del factor de potencia en uncircuito trifásicoSe tiene un motor trifásico de 20 Kw operando a 440 V, con un factor depotencia de 0.7, si la energía se entrega a través de un alimentador con unaresistencia total de 0.166 Ohms calcular:a) La potencia aparente y el consumo de corrienteb) Las pérdidas en el cable alimentadorc) La potencia en kVAR del capacitor que es necesario para corregir el F.P.a 0.9d) Repetir los incisosa) y b) para el nuevo factor de potenciae) La energía anual ahorrada en el alimentador si el motor opera 600 h/mes.Solución: a) la corriente y potencia aparente:I= =I= = 37.49AS=S=S= 28.571 kVA b) Las pérdidas en el alimentador Perd = 3 * R * I2 Perd1 = 3 * 0,166 * 37,492 Perd1 = 700 W
  8. 8. c) Los kVAR del capacitor y se escoge el valor que está dado por elvalor actual del FP y el valor deseado: Qc = P * k Qc = 20kW * 0,536 Qc = 10,72 kVAR d) La corriente y la potencia aparenteI2 = = 29.16AS2 = = 22,22 kVALas pérdidas en el alimentadorPerd2 = 3 * 0,166 * 29,162Perd2 = 423,45 WΔP = Perd1 – Perd2ΔP = 700 – 423,45ΔP = 276,55 WLa energía ahorrada al año: ΔΔE =ΔE =ΔE = 1990,8 kWhConsiderando a 0,122 BsF. por kWh, se tienen 242,88 BsF. de ahorro tansolo en el alimentador.

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