Factor Potencia

1. -354330-89535 República Bolivariana de VenezuelaMinisterio Popular de Educación SuperiorUniversidad Fermín ToroSede Cabudare – Edo. Laradecanato de ingenieriaCoord. SaiaCabudare, Mayo de 2011<br />-354330-89535 República Bolivariana de Venezuela<br />Ministerio Popular de Educación Superior<br />Universidad Fermín Toro<br />Sede Cabudare – Edo. Lara<br />decanato de ingenieria<br />Coord. Saia<br />Autor: T.S.U. Maille Altuve V-14.584.829<br />Correo: mmaltuve@yahoo.com<br />Prof.: Ing. Nancy Barboza<br /> CIRCUITOS ELECTRICOS II<br />Cabudare, Mayo 2011<br />Antes de estudiar la importancia que tiene el factor potencia, es necesario primeramente saber que es, entonces se dice que el FP, es un indicador del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica y toma valores entre 0 y 1, lo que significa que para cada numero señalara si el aprovechamiento es excelente (1) o si es muy malo (0).<br />Por consiguiente, la importancia del FP, se centra en que con un buen factor potencia toda la energía entregada es consumida por la carga, por lo tanto convertida en trabajo, lo que quiere decir, que de esta manera las corrientes no se distorsionan lo que conlleva que la contaminación armónica en la red es mínima, además en un buen factor potencia, no hay disipación de potencia en las redes de distribución de energía, por lo tanto no hay caída de voltaje en la red ni sobrecalentamiento de cargas eléctricas.<br /> <br />Consecuencias de un Bajo Factor de Potencia <br />Sucede pues que, cuando el Factor de Potencia sea inferior a 0,95, implica que los artefactos tienen elevados consumos de energía reactiva respecto a la energía activa, produciéndose una circulación extrema de corriente eléctrica en sus instalaciones y en las redes de la empresa eléctrica distribuidora, lo que conlleva a presentar las siguientes consecuencias:<br />Provoca daños por efecto de sobrecargas saturándolas.<br />Aumentan las pérdidas por recalentamiento.<br />Aumenta la potencia aparente entregada por el transformador para igual potencia activa utilizada.<br />Además, produce alteraciones en las regulaciones de la calidad técnica del suministro (variaciones de tensión), con lo cual empeora el rendimiento y funcionamiento de los artefactos y quita capacidad suficiente de respuesta de los controles de seguridad como ser interruptores, fusibles, etc. Lo cual empeora el rendimiento y funcionamiento de los artefactos, además quita capacidad suficiente de respuesta de los controles de seguridad (fusiles, interruptores, etc.)<br />Por otra parte, los correctores del factor potencia son circuitos utilizados para obtener un alto FP en las líneas de tensión de una red eléctrica, esto trae como consecuencia una baja distorsión armónica de corriente, niveles bajos de interferencia electromagnética, alta eficiencia y mayor utilización de la potencia disponible, ahora bien; los CFP se dividen en dos:<br />Corrector del factor de potencia pasivos: este tipo de corrector utiliza únicamente componentes pasivos como lo son los inductores y los capacitadores, ahora bien cuando las cargas son inductivas (bobinas, transformadores) se utilizan banco de capacitores, lo cuales son arreglos de de capacitores en paralelos que se conectan a la línea. Para el caso de cargas capacitivas (baterías, condensadores o cables largos) se utilizan inductores para corregir el FP conectándose a la línea de tensión. <br />Corrector del factor de potencia activos: se compone principalmente de transistores, diodos, driver, microcontroladores, inductores y capacitores; pero los principales son los reductores, elevadores y reductores - elevadores<br />Para solucionar esta problemática se debe tener en cuenta que los excesivos consumos de energía reactiva pueden ser compensados con capacitadores, estos elementos eléctricos instalados correctamente y con el valor adecuado, compensan la energía reactiva necesaria requerida por la instalación interior, elevando el Factor de Potencia por sobre los valores exigidos. <br />Entonces significa que para el uso racional de la energía, es prioritaria la corrección del Factor de Potencia. El mantenimiento de valores controlados del Factor de Potencia redundará en su beneficio y en el de nuestra Empresa, ya que:<br />Aumentará la vida útil de la instalación.<br />Evitará la penalización en la facturación.<br />Mejorará la calidad del producto técnico del suministro que recibe el Cliente.<br />Mejorará la regulación de la tensión del suministro.<br />Reducirá las pérdidas por recalentamiento en líneas y elementos de distribución.<br />Ejercicios:<br />En un circuito de Z=3+j4 Ohmios y al que se le aplica un fasor tensión V=100°∠130°, corregir el factor de potencia al valor 0,9 en retraso, utilizando condensadores en paralelo. Hallar el valor de la potencia S después de introducir la corrección y la potencia reactiva de los condensadores necesarios para obtener dicha corrección.<br />Solución:<br />Se representa el triangulo de potencia, <br />En este caso 0,9=cosθ', de donde θ'=26<br />S'=Pcosθ'=1200cos26°=1333<br />Ahora bien Q'=S' senθ'=1333 sen26°=585 VAR en retraso<br />Potencia reactiva del condensador,<br />Q-Q'=1600-585=1015VAR en adelanto<br />Como P no varía la energía activa permanece constante después de la corrección, sin embargo el valor de S se reduce de 2000VA a 1333VA.<br />Se tiene un motor trifásico de 20 kW operando a 440 V, con un factor de potencia de 0.7, si la energía se entrega a través de un alimentador con una resistencia total de 0.166 Ohmios calcular:<br />La potencia aparente y el consumo de corriente<br />Las pérdidas en el cable alimentador<br />La potencia en kVAR del capacitor que es necesario para corregir el F.P. a 0.9<br />Repetir los incisos a) y b) para el nuevo factor de potencia<br />La energía anual ahorrada en el alimentador si el motor opera 600 h/mes<br />Solución<br />La corriente y la potencia aparente<br />I=P3×V×cosθ=P3×V×FP<br />I=200003×440×0,7=37,49A<br />S=3×V×cosθ<br />S=3×440×37,49A<br />S=28,571kVA<br />Las pérdidas en el alimentador<br />Perd=3×R×I2<br />Perd1=3×0,166×37,492=700W<br />Los kVAR del capacitor el valor actual del FP y el valor deseado:<br />QC=P×K<br />QC=20kW×0,536=10,72kVAR<br />d.1) La corriente y la potencia aparente<br />I2=20000W3×440V×0,9=29,16A<br />S2=3×440V×29,16A=22,22kVA<br /> d.2) Las pérdidas en el alimentador<br />Perd2=3×0,166×29,162=423,45W<br />e) Energía anual ahorrada<br />La reducción de las pérdidas:<br />∆P=Perd1-Perd2<br />∆P=700-423,45=276,55W<br />• La energía ahorrada al año:<br />∆E=∆P×hrsmes×12meses1000<br />∆E=276,55W×600hmes×12meses1000=1990,8kWh<br />• Considerando a $ 0.122 por kWh, se tienen $ 242.88 de ahorro<br />tan sólo en el alimentador<br />