Este documento describe el análisis de un sistema de suministro de energía eléctrica monofásico para una carga industrial. Se prevé que la demanda promedio de la industria sea de 10 MW con un factor de potencia entre 0.75 y 0.85. Se calculan los límites superior e inferior de la potencia aparente consumida, se dibujan los circuitos eléctricos equivalentes, y se calcula la compensación reactiva necesaria para llevar el factor de potencia a 1. Finalmente, se propone un nivel de tensión de 44.44 kV

1. DIEGO ALEJANDRO HORTUA TAMAYO
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 industrial,
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 VA 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.
Para el análisis del sistema de suministro de potencia eléctrico, utiliza tu criterio y define
los siguientes elementos:
a) Cálculo de potencia aparente mínima y máxima
Tomando en cuenta la teoría donde :
𝑆 =
𝑃
𝑓𝑝
= 𝑃 + 𝑗𝑄
𝑄 = √ 𝑆2 − 𝑃2
• fp=0.75
𝑆 𝑚𝑎𝑥 =
10 𝑀𝑊
0.75
= 13.3333 𝑀𝑉𝐴
𝑄 𝑚𝑎𝑥 = √13.33332 − 102 = 8.8191 𝑀𝑉𝐴𝑟
• fp=0.85
𝑆 𝑚𝑖𝑛
10 𝑀𝑊
0.85
= 11.7647
𝑄 𝑚𝑖𝑛 = √11.76472 − 102 = 8.8191 𝑀𝑉𝐴𝑟

2. b) Circuitos equivalentes
Una carga industrial presenta un alto contenido inductivo.
c) Cantidad de compensación de potencia reactiva requerido.
Para calcular la compensación reactiva para que el fp=1 utilizaremos la siguiente
formula:
𝑄 𝐶 = 𝑄1 − 𝑄2 = 𝑃 ∗ tan 𝜃1 − 𝑃 ∗ tan 𝜃2
𝜃1 = cos−1
𝑃
𝑆
𝜃1𝑚𝑎𝑥 = 41.41°
𝜃1𝑚𝑖𝑛 = 31.79°
𝑄 𝐶𝑚𝑎𝑥 = 8.8191 𝑀𝑉𝐴𝑟
𝑄 𝐶𝑚𝑖𝑛 = 6.1974 𝑀𝑉𝐴𝑟
d) Nivel de voltaje adecuado para el alimentador primario.
Para calcular el nivel de voltaje del alimentador primario que alimenta a la industria,
partimos de la formula de potencia donde se despeja la tension quedando:
𝑉𝑟 𝑚𝑠 =
𝑃
𝐼𝑟𝑚𝑠 ∗ 𝑓𝑝
El mayor consumo de potencia se da cuando
fp=0.75

3. 𝑉𝑟𝑚𝑠 =
10
300 ∗ 0.75
= 44.44 𝑘𝑉