Informe de Simulación y Actividades de Laboratorio de la Practica 4: Cálculo de Potencia Activa, Reactiva, y Aparente, Calculo de Factor de Potencia

1. Universidad Fermín Toro
Escuela de Ingeniería Eléctrica
Lapso 2015/02
Laboratorio de Circuitos Eléctricos II
Tutora: Ing. Ana María Gallardo Jiménez, MSc.
17 de Junio del 2015
Informe de la Práctica 4:
-Cálculo de Potencia Aparente, Activa, y
Reactiva
–Corrección del Factor de Potencia
Simulación de Circuitos de Corriente Alterna
con el Software TINA II
Alumno:
Thomas Turkington
C.I. 20488982

2. 1. Seleccione el simulador con el que desea trabajar.
TINA II DE TEXAS INSTRUMENTS
2. Conecte el circuito que se muestra en la figura Nro.3.
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 3.

3. 3. Utilice los valores medidos por los instrumentos y determine la potencia
aparente del circuito, para una frecuencia de 60 Hz.
La potencia aparente la podemos calcular directamente de los valores eficaces de
tensión y corriente medidos por los instrumentos:
S = V * I = 120.21 * 1.72 = 206.76 VA
4. Calcule la potencia activa, reactiva y factor de potencia del circuito.
Necesitamos el angulo del fasor de impedancia para hallar los valores de potencia
activa y reactiva. Para ello debemos calcular primeramente la impedancia:
En su forma compleja, la impedancia viene dada por:
Donde φ es el angulo del fasor de impedancia con respecto al eje horizontal positivo.
Para hallar el modulo de la impedancia Z de este circuito RL usamos la fórmula:
Donde XL es la reactancia inductiva y es dada por:
XL = ωL = 2πf*L = 2π(60 Hz)(0.26 H) = 98 Ω
El módulo de la impedancia entonces será:
Y en su forma compleja:
Luego hallamos el angulo del fasor de impedancia φ, para ello se utilizan el componente
vertical del fasor de impedancia que es el valor la reactancia inductiva y el componente
horizontal del fasor de impedancia que sería el valor de la resistencia.
Utilizamos la formula:

4. Con este ángulo podemos hallar el factor de potencia:
cosφ = cos(44.42) = 0.71
Hemos hallado la potencia aparente S y el ángulo del fasor Z, con estos valores
podemos hallar las potencias activa y reactiva:
5. De acuerdo a los datos calculados ¿Qué puede concluir de acuerdo al factor de
potencia obtenido?
Del factor de potencia obtenido, 0.71, podemos concluir que el circuito tiene una
eficiencia de 71%, es decir que 71% de la potencia es activa, y 29% es reactiva. 29% de
la energía se gasta en mantener el campo magnético en el inductor. Este nivel de
eficiencia no sería el recomendado en la realidad, ya que la mayoría de las empresas de
distribución eléctrica exigen un factor de potencia de 0.95 o mayor, y cobran un monto
extra al cliente cuyo nivel de eficiencia es menor que 95%. Sería necesario corregir el
factor de potencia para lograr una eficiencia aceptable.

5. Segunda Parte
1. Modifique el circuito RL anterior, agregando una capacitancia, como se muestra
en la figura Nro.4
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 4

6. 2. Utilice los valores medidos por el amperímetro y partiendo que el voltaje es
120V. Calcule la potencia aparente del circuito.
La potencia aparente la podemos calcular directamente de los valores eficaces de
tensión y corriente:
S = V * I = 120 * 1.69 = 202.8 VA
6. Calcule nuevamente la potencia activa, el factor de potencia (cosΦ) y la
potencia reactiva.
Necesitamos el angulo del fasor de impedancia para hallar los valores de potencia
activa y reactiva. Para ello debemos calcular primeramente la impedancia:
En su forma compleja, la impedancia viene dada por:
Donde φ es el angulo del fasor de impedancia con respecto al eje horizontal.
Para hallar el modulo de la impedancia Z de este circuito RLC en paralelo usamos la
fórmula:
Donde XL es la reactancia inductiva (ya conocida, de 98Ω) y XC es la reactancia
capacitiva que es dada por:
XC = 1 / ωC = 1 / 2πf * C = 1 / 2π(60 Hz)( 1 * 10-6
F) = 2652.58 Ω
El módulo de la impedancia entonces será:
Y en su forma compleja:
Luego hallamos el angulo del fasor de impedancia φ.

7. .
Este es un diagrama fasorial de impedancia para un circuito RLC en paralelo, como lo es
en nuestro caso.
El angulo φ se determina de la siguiente forma:
Utilizamos la formula:
Con este ángulo podemos hallar el factor de potencia:
cosφ = cos(-0.0171 rad) = 0.99985 ≈ 1
Hemos hallado la potencia aparente S del el circuito RLC en paralelo y el ángulo del
fasor Z, con estos valores podemos hallar las potencias activa y reactiva:
(Nota explicativa extraida de la pagina http://www.ecamec.com.ar/newsletter/notac1009.html
sobre el signo negativo de la potencia reactiva: La dirección de referencia del flujo de potencia
reactiva es equivalente al de activa, o sea, desde la generación hacia la carga. La potencia en este
sentido corresponde a reactiva inductiva, presentando sobre los medidores de energía reactiva
indicaciones crecientes en el tiempo y en los de potencia reactiva valores positivos.
Sin embargo, si el flujo de potencia es opuesto al de referencia, se lo conoce como reactiva
capacitiva, es decir, que el capacitor está entregando un flujo de potencia reactiva hacia la fuente.)

8. 3. De acuerdo a los resultados ¿Que puede concluir respecto al factor de
potencia obtenido?
Los resultados para la potencia activa y reactiva de la segunda parte de esta
practica son mucho mas aceptables que los resultados en la primera parte. La
componente de potencia reactiva Q es muchísmo menor, y la componente de
potencia activa P es mucho mayor. Esto resulta un circuito mucho mas eficiente, ya
que la cantidad de potencia reactiva consumida es tan pequeña que es casi
despreciable. Significa que muy poco de la potencia aparente del circuito se
consume en mantener el campo magnético del inductor y el campo eléctrico del
capacitor. A esto se debe el factor de potencia que redondea a 1. El factor de
potencia en este caso es el ideal, ya que indica una eficiencia energética de 100%.
Además se observó que la potencia aparente disminuyó de 206.76 VA a 202.8 VA, lo
que significa una reducción de la potencia consumida en general.
Conclusiones Generales:
En esta practica se han realizado los cálculos de potencia aparente, activa, y
reactiva para un circuito RL en paralelo y luego para un circuito RLC en paralelo con
la misma fuente de tensión en cada caso. Se observó que no toda la potencia
consumida por un circuito es siempre convertida en trabajo, en los casos de que hay
componentes inductivos y capacitivos en el circuito tiene que tomarse en cuenta las
dos componentes de la potencia aparente: la potencia activa y la reactiva. La
potencia activa es la que realmente hace el trabajo en el circuito, mientras que la
potencia reactiva es necesaria para mantener los campos magnéticos en los
inductores y los campos eléctricos en los capacitores, y significa una carga mayor
para la fuente.
Sin embargo, es posible reducir la potencia reactiva consumida por el circuito
mediante la corrección del factor de potencia. En este caso se corrigió añadiendo un
capacitor muy pequeño en paralelo con el circuito RL en paralelo ya existente. Se
observó que con esta modificación la cantidad de potencia reactiva necesaria
disminuyó de una forma drástica, y por tanto se aumentó considerablemente la
eficiencia energética del circuito. Por tanto se concluye para este tipo de circuitos
que al añadir capacitancia al circuito se puede corregir el factor de potencia del
mismo.