Este documento analiza el suministro de potencia eléctrica a una industria con una demanda promedio de 10 MW y un factor de potencia entre 0.75 y 0.85. Calcula la potencia aparente para ambos factores de potencia y propone compensar la potencia reactiva mediante capacitores para lograr un factor de potencia de 1. Finalmente, propone un voltaje de 33.33 kV para el alimentador primario considerando un conductor de 300 A y la demanda máxima de 10 MW.

1. PRACTICA INDIVIDUAL
OBJETIVO: Analizar un sistema de suministro de potencia eléctrico sencillo, para un usuario de tipo
industrial con ciertas características de carga y proponer el voltaje de suministro eléctrico para dicho
usuario.
DESCRIPCION
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.
DESARROLLO
CIRCUITO EQUIVALENTE
El circuito equivalente nos permite interpretar el comportamiento de la industria en donde R
representa la potencia o útil que se emplea para realizar un trabajo , mientras que L representa la
potencia reactiva es decir la potencia que intercambian los elementos reactivos en este caso un
inductor con la fuente sin producir ningún trabajo.
POTENCIA APARENTE
La potencia aparente representa la potencia total consumida por la carga la misma que está
compuesta tanto por la potencia activa P o aprovechada por la carga y la potencia reactiva Q que
se genera por los elementos reactivos, se mide en volts-ampere (VA) y se representa con la letra S.
𝑺 = 𝑷 + 𝒋𝑸
FACTOR DE POTENCIA
El factor de potencia es el coseno de la diferencia entre los angulos de voltaje y corriente o a su vez
resulta se expresa como la razón de la potencia promedio y la potencia aparente , se encuentre en
el rango de 0 a 1, siendo cero cuando la diferencia de ángulo (θv - θi) es de +90° o -90°, lo que
equivaldría a tener una carga puramente reactiva (inductiva o capacitiva respectivamente), y 1
cuando la diferencia de ángulos es cero, es decir que la corriente y el voltaje están en fase, lo que

2. equivaldría a tener una carga puramente resistiva. Se dice que el factor de potencia está en atraso
cuando la diferencia de ángulos es de 0 a +90 grados y en adelanto cuando esta entre -90 y 0. Cuando
la diferencia de ángulos es diferente de cero se dice que existe potencia reactiva en el circuito.
En la figura siguiente se puede apreciar el triángulo de potencia, en la se muestra la relación
trigonométrica de la potencia aparente, real y reactiva en donde se puede apreciar que el factor de
potencia esta en atraso puesto que los valores de 0.75 y 0.85 corresponden a los ángulos de 41.40°
y 31.78° respectivamente, en base a esto se dice que es una carga inductiva y la potencia reactiva
es positiva.
Demanda promedio: 10MW
Factor de potencia: θ=0.75
𝒇𝒑 =
𝑷
𝑺
𝑺 =
𝑷
𝒇𝒑
𝑺 =
𝟏𝟎𝑴𝑾
𝟎. 𝟕𝟓
𝑺 = 𝟏𝟑. 𝟑𝟑𝑴𝑾
Demanda promedio: 10MW
Factor de potencia: θ=0.85

3. 𝑺 =
𝟏𝟎𝑴𝑾
𝟎. 𝟖𝟓
𝑺 = 𝟏𝟏. 𝟕𝟔 𝑴𝑾
COMPENSACION REACTIVA
Para lograr que el factor de potencia sea 1 se debe corregir el factor de potencia el mismo que esta
directamente a la potencia reactiva, mientras mayor sea la diferencia entre los ángulos del voltaje
y la corriente, el factor de potencia será más bajo, lo que implicará una mayor cantidad de potencia
reactiva en el circuito mientras que si el factor de potencia es 1 la potencia reactiva seria 0 lo que
indica que no hay desfasaje entre los ángulos de voltaje y corriente.
Para lograr que el factor de potencia sea 1 es necesario el uso de capacitores que muevan al factor
de potencia en adelanto, a esta acción se le conoce como corrección del factor de potencia.
En la siguiente figura se muestra el circuito en el cual se incorpora un capacitor y el triángulo de
potencia para la corrección del factor de potencia.
Demanda promedio: 10MW
Factor de potencia: θ=0.75
𝒇𝒑 𝟏 = 𝒄𝒐𝒔𝜽 𝟏 = 𝟎. 𝟕𝟓
𝜃1 = 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠(0.75) = 41.41°

4. 𝑇𝑔 𝜃1 =
𝑄1
𝑃
𝑄1 = 𝑇𝑔 𝜃1 ∗ 𝑃
𝑄1 = 𝑇𝑔(41.41°) ∗ 10𝑀𝑊
𝑸 𝟏 = 𝟖. 𝟖𝟏 𝑴𝑾
𝑓𝑝2 = 𝑐𝑜𝑠𝜃2 = 1
𝜃1 = 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠(1) = 0°
𝑇𝑔 𝜃1 =
𝑄1
𝑃
𝑄1 = 𝑇𝑔 𝜃1 ∗ 𝑃
𝑄2 = 𝑇𝑔(0°) ∗ 10𝑀𝑊
𝑸 𝟐 = 𝟎 𝑴𝑾
𝑄 𝑐 = 𝑄1 − 𝑄2
𝑄 𝑐 = 8.81 − 0
𝑄 𝑐 = 8.81 𝑀𝑉𝑎𝑟
Demanda promedio: 10MW
Factor de potencia: θ=0.85
𝒇𝒑 𝟏 = 𝒄𝒐𝒔𝜽 𝟏 = 𝟎. 𝟖𝟓
𝜃1 = 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠(0.75) = 31.78°
𝑇𝑔 𝜃1 =
𝑄1
𝑃
𝑄1 = 𝑇𝑔 𝜃1 ∗ 𝑃
𝑄1 = 𝑇𝑔(31.78°) ∗ 10𝑀𝑊
𝑸 𝟏 = 𝟔. 𝟏𝟗 𝑴𝑾

5. 𝑓𝑝2 = 𝑐𝑜𝑠𝜃2 = 1
𝜃1 = 𝐴𝑟𝑐𝐶𝑜𝑠(1) = 0°
𝑇𝑔 𝜃1 =
𝑄1
𝑃
𝑄1 = 𝑇𝑔 𝜃1 ∗ 𝑃
𝑄2 = 𝑇𝑔(0°) ∗ 10𝑀𝑊
𝑸 𝟐 = 𝟎 𝑴𝑾
𝑄 𝑐 = 𝑄1 − 𝑄2
𝑄 𝑐 = 6.19 − 0
𝑄 𝑐 = 6.19 𝑀𝑉𝑎𝑟
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.
NIVEL DE VOLTAJE DEL ALIMENTADOR PRIMARIO
𝐼 = 300 𝐴
𝑃 = 10𝑀𝑊
𝑷 = 𝑽 ∗ 𝑰
𝑉 =
𝑃
𝐼
𝑉 =
10 𝑀𝑊
300
𝑉 = 33.33 𝐾𝑉
Referencias tomadas del material proporcionado por mi tutor : Jesús Elías Valdés