Capitulo II

1. Aspectos Capitulo II
Carlos J. Reinoso G
V-19.431.320
Seminario de Trabajo de Grado
SAIA-J1

2. Autor: Cervantes Velazco Alfonso Giancarlo
Año (2014)
Titulo
“OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN LAS INSTALACIONES
ELÉCTRICAS DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA”
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA
Objetivo General
Analizar los parámetros de consumo de energía eléctrica, con la finalidad de optimizar el mejoramiento o compensación del factor
de potencia en el sistema de utilización 10000V (subestación eléctrica SED 360KVA) de la Universidad Católica de Santa María.
Síntesis y Aporte a la Investigación
Que dadas las mediciones y cálculos efectuados se ha podido determinar que el factor de potencia de la universidad es bajo
(0.738), y por ello se está planteando su compensación mediante un banco de baterías de condensadores con regulación
automática, regulación 1.1.1: tiene 12 escalones de 5 kVAR, lo cual hace un total de 60 KVAR de potencia reactiva capacitiva
para poder compensar en pasos de 5KVAR, de acuerdo al requerimiento de potencia reactiva con el fin de llegar al factor de
potencia propuesto (0.97), sin incurrir en ningún momento con la inyección de energía reactiva capacitiva lo cual no
está permitido.
Se concluye después de haber analizado los diagramas de carga, tanto de la potencia activa, de la potencia reactiva y de la
potencia aparente, que un sistema de compensación fija no se adaptaría al sistema eléctrico de la universidad existiendo el riesgo
de que en algunos momentos (como sábados y domingos) dado el bajo valor de potencia reactiva inductiva consumida se
inyecte energía reactiva capacitiva a la red, lo cual no está permitido legalmente, es por ello la elección de un banco de baterías
de condensadores con regulación automática

3. Autor: Leonardo Rafael Corea Estrada
Lorenzo Javier Barboza Cortez
Año (2016)
Titulo
“DISEÑO E INSTALACION OPTIMA DE UN BANCO DE CAPACITORES PARA LA CORRECCION DEL FACTOR DE
POTENCIA EN LA INDUSTRA TEXTIL VF JEANSWEAR”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA DE MANAGUA
Objetivo General
Realizar un estudio para el diseño y dimensionamiento óptimo de un banco de capacitores en la industria textil VF JEANSWEAR y
verificar su rentabilidad para su respectiva instalación.
Síntesis y Aporte a la Investigación
En este caso no existe penalización por bajo factor de potencia (actual FP=0.88), por lo tanto resultaría costoso compensar la energía
reactiva de los equipos y esta inversión no será reflejada en la factura eléctrica.
Según la hipótesis planteada: ’’Se puede realizar un diseño e instalación optima de un banco de capacitores en una industria textil
para corregir el factor de potencia por uso de cargas inductivas y así disminuir los costó de operación de la misma’’, en el caso de la
empresa VF JEANSWEAR no es necesario la instalación del banco de capacitores ya que el factor de potencia en el sistema
eléctrico es de 0.88 por tanto la inversión sería muy grande para el posible ahorro. En este estudio no amerita realizar el estudio
financiero para la instalación del banco de capacitores, la inversión es muy alta según el anexo C, cada banco de capacitores cuesta
alrededor de $ 5000 dólares cada uno. Al corregir el factor de potencia disminuyen las corrientes que circulan por los conductores, al
mismo tiempo disminuyen las pérdidas por Efecto Joule, que al final, se traducen en un ahorro anual de % del total de la factura.
La compensación de reactiva optimizara el uso de la energía eléctrica en la planta. Prolongará la vida útil de los elementos del
sistema eléctrico ya que sufrirán menos.

4. Autor: Mercado R Alberto J.
Año :2015
Titulo
“DISEÑO DE UN CORRECTOR DE FACTOR DE POTENCIA TRIFÁSICO AUTOMÁTICO”
Universidad Central de Venezuela
Objetivo General
Diseñar un corrector de factor de potencia trifásico automático que permita la corrección de factor de potencia en las instalaciones del
Patio 1 de la CA Metro de Caracas a un nivel de 480V.
Síntesis y Aporte a la Investigación
Optimizar el uso de la energía para obtener el máximo provecho de ella, al menor costo posible, debe ser realizado de manera
cuidadosa, ya que el insertar elementos adicionales al sistema de potencia pudiese ocasionar efectos negativos más nocivos que
aquellos que generaron su propia inclusión. .- Se logró diseñar un corrector de factor de potencia trifásico automático (CFPA) que
permite compensar entre 1kVAr y 320kVAr en redes tanto balanceadas como con alto desbalance de cargas proporcionando protección
contra los efectos transitorios de conexión y desconexión de los bancos de condensadores, sobrecompensación reactiva y efectos
resonantes. .- Se diseñó un módulo que permite conectar y desconectar a los bancos de condensadores a la red trifásica mediante la
topología seleccionada de dispositivos semiconductores de potencia (un par de IGBT en “antiserie” con sus respectivos diodos en
antiparalelo) ofreciendo así un tiempo de vida útil muy alto y un mayor control del instante de conexión o desconexión.

5. Autor: Gabriel Yánez
Año : 2016
Titulo
“DISEÑO DE UN BANCO DE CONDENSADORES PARA MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA DE LA EMPRESA
CONAPLAST C.A.”
Instituto Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre
Objetivo General
Proponer el diseño de un banco de condensadores para mejorar el factor de potencia de la empresa CONAPLAST C.A. ubicada
en la zona Industrial II de Barquisimeto Edo. Lara.
Síntesis y Aporte a la Investigación
Al realizar el levantamiento de carga del sistema eléctrico de la empresa se pudo constatar que las cargas que pasan el mayor
tiempo del día conectadas o trabajando están concentradas en las áreas de recuperado, y el motor de mayor carga
representativa en dicha área de la empresa es de 60 HP.
Una vez calculado la potencia reactiva del banco de condensadores se procedió a buscar en el mercado si existían, para de esta
manera tener datos reales de los costos, en algunos casos los valores calculados de potencia, corriente no coincidían con los
valores de los elementos que existen en el mercado.
El factor de potencia promedio es de 0,71; para corregir este factor de potencia se empleará un banco de condensadores
automático de 133 KVAR y de tres pasos. El banco de condensadores se lo colocará en el lado de baja tensión del transformador
para evitar la penalización que impone la Empresa Eléctrica CORPOELEC.

6. Autor: Santana J
Año : 2015
Titulo
“Estudio sobre la corrección del factor de potencia en BT del sistema eléctrico de la planta Ford”
Universidad Simón Bolívar Venezuela
Objetivo General
Realizar un estudio para el adecuado dimensionamiento de un banco de capacitores en la empresa Yanber verificando su rentabilidad
para su respectiva instalación.
Síntesis y Aporte a la Investigación
Dicho estudio tuvo como objetivo diseñar un banco de condensadores para corregir el factor de potencia de dicha planta, como
población se tomó en cuenta la empresa Ford y como muestra se tomó en cuenta las cargas conectadas a las subestaciones en base a
una modalidad de proyecto factible. La puesta en marcha de este proyecto se basó en el requerimiento final especificado por la
empresa solicitante en relación a la corrección del factor de potencia. Gran parte fundamental del proyecto fue el estudio técnico de las
condiciones del sistema para cada transformador a través de la realización de la auditoria energética. Este estudio no solo permitió
conocer a fondo las condiciones en que se encontraba el sistema eléctrico, sino además permitió conocer el requerimiento necesario
de energía reactiva a compensar por cada transformador.

7. Bases Teóricas
Las bases teóricas es aquella que brinda al investigador el apoyo inicial dentro del conocimiento del objeto de estudio. Esta
presenta una estructura sobre la cual se diseña el estudio, sin esta no se sabe cuáles elementos se pueden tomar en cuenta, y
cuáles no.
Potencia
La potencia es la capacidad de producir o demandar energía de una máquina eléctrica, equipo o instalación por unidad de tiempo.
Tipos de potencia
Potencia Activa
La denominada “potencia activa” representa en realidad la “potencia útil”, o sea, la energía que realmente se aprovecha cuando
ponemos a funcionar un equipo eléctrico y realiza un trabajo. Por ejemplo, la energía que entrega el eje de un motor cuando pone
en movimiento un mecanismo o maquinaria, la del calor que proporciona la resistencia de un calentador eléctrico, la luz que
proporciona una lámpara, entre otros.
Por otra parte, la “potencia activa” es realmente la “potencia contratada” en la empresa eléctrica y que nos llega a la casa, la
fábrica, la oficina o cualquier otro lugar donde se necesite a través de la red de distribución de corriente alterna. La potencia
consumida por todos los aparatos eléctricos que utilizamos normalmente, la registran los contadores o medidores de electricidad
que instala dicha empresa para cobrar el total de la energía eléctrica consumida cada mes.
P= V x I x Cos ɸ x √𝟑
De donde:
P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt (W)
I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A)
Cos = Valor del factor de potencia o coseno de “fi” (En los dispositivos que poseen solamente carga resistiva, el factor de potencia
es siempre igual a “1”, mientras que en los que poseen carga inductiva ese valor será siempre menor de “1”).

8. Potencia Reactiva
La potencia reactiva es la encargada de generar el campo magnético que requieren los motores para su funcionamiento. Esta
potencia no tiene tampoco el carácter realmente de ser consumida y sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los
circuitos que generan campos magnéticos y campos eléctricos. La origina la componente de la corriente que está a 90º con respecto
a la tensión, en adelanto o en atraso. La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil y se designa
con la letra La unidad de medida de la potencia reactiva es el volt-ampere reactivo (VAR).
La fórmula matemática para hallar la potencia reactiva de un circuito eléctrico es la siguiente:
Qr= VL x IL x Sen ɸ x √𝟑
De donde:
Qr = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (VAR)
VL= Valor del voltaje de línea
IL= Valor de la corriente de línea
Potencia Reactiva Capacitiva
Es toda aquella potencia desarrollada en un circuito capacitivo. Esta genera un campo eléctrico, ya que la corriente se encuentra
adelantada con respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.
Qc= Vc x Ic x sen ɸ x √3 15
Donde:
Qr = Valor de la carga capacitivas.
VL= Valor del voltaje de línea.
IL= Valor de la corriente de línea

9. Potencia Reactiva Capacitiva
Es toda aquella potencia desarrollada en un circuito capacitivo. Esta genera un campo eléctrico, ya que la corriente se encuentra adelantada con
respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.
Qc= Vc x Ic x sen ɸ x √3 15
Donde:
Qr = Valor de la carga capacitivas.
VL= Valor del voltaje de línea.
IL= Valor de la corriente de línea
. Potencia Aparente
Representa en realidad la “potencia útil”, o sea, la energía que realmente se aprovecha cuando se arranca un equipo eléctrico y realiza un trabajo.
La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo
de potencia es la siguiente:
S= V x I x √𝟑
De donde:
S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)
V = Voltaje de la corriente, expresado en volt
I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)
Efecto Joule
Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los
electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del
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mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el físico británico James Prescott Joule.
El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuas colisiones con los núcleos atómicos y como consecuencia una
pérdida de energía cinética y un aumento de la temperatura en el propio cable.
Diagrama de Intensidades (ver figura 1)
Las intensidades reactivas y activas componen la intensidad aparente o total que es la que recorre la línea eléctrica, la cual se mico por medio de un
amperímetro. La cual establece;
It= Intensidad total.
Ia= intensidad activa transformada en energía mecánica o calor.
Ir= intensidad reactiva necesaria para la excitación magnética de los receptores.

10. Causas del Bajo Factor de Potencia
Para producir un trabajo, las cargas eléctricas requieren de un cierto consumo de energía, cuando este consumo es en su mayoría
energía reactiva, el valor del ángulo se incrementa y disminuye el factor de potencia. Problemas por bajo factor de potencia
Problemas técnicos:
Mayor consumo de corriente.
Aumento de las pérdidas en conductores.
Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución.
Incremento de las caídas de voltaje.
Beneficios por corregir el factor de potencia
Disminución de las pérdidas en conductores.
Reducción de las caídas de tensión.
Incremento de la vida útil de las instalaciones.
Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y generadores.
Compensación del factor de potencia
Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de reactivos se puede reducir e incluso
anular si se colocan capacitores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.
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Métodos de compensación del factor de potencia
Son tres los tipos de compensación en paralelo más empleados:
a) Compensación individual.
b) Compensación en grupo.
c) Compensación central.

11. Cargas Eléctricas
Es todo aquello que consume o que utiliza electricidad es una carga eléctrica. Las cargas eléctricas pueden ser de tres tipos:
resistivas (R), inductivas (L) o capacitivas (C). Con los tres tipos de cargas mencionados podríamos formar un cuarto tipo
combinándolas y les llamaríamos cargas mixtas.
Tipos de cargas
Cargas resistivas
Un resistor es un mecanismo que resiste el flujo de la electricidad. Al hacerlo, parte de la energía eléctrica es disipada como calor.
Dos cargas comunes resistivas son los bulbos de luz incandescente y los calentadores eléctricos. La resistencia (R) es medida en
ohms. Un bulbo de luz incandescente produce luz al pasar corriente eléctrica a través de un filamento en un vacío. La resistencia
del filamento causa que se caliente y la energía
eléctrica es convertida en energía luminosa. Los calentadores eléctricos trabajan de la misma manera, excepto que ellos producen
una poca, si acaso, de luz. La corriente eléctrica y el voltaje en una carga resistiva se dicen estar "en fase" uno con otro. Como el
voltaje se eleva o cae, la corriente también se eleva y cae con éste.
Cargas capacitivas Un capacitor almacena energía eléctrica. Las dos superficies conductivas están separadas por un aislante no
conductivo. Cuando una corriente eléctrica es aplicada a un capacitor, los electrones de la corriente se acumulan en la placa
adjuntada a la terminal a la cual es aplicada la corriente eléctrica. Cuando la corriente es retirada, los electrones fluirán de regreso
a través del circuito para alcanzar la otra terminal del capacitor. Los capacitores son utilizados en motores eléctricos, radio circuitos,
fuentes de poder y muchos otros circuitos. La capacidad de un capacitor para almacenar energía eléctrica es llamada capacitancia
(C). La unidad principal de medida es el faradio, pero la mayoría de los capacitores están medidos en microfaradios. La corriente
lleva el voltaje de un capacitor. El voltaje a través de las terminales comienza a cero voltios mientras la corriente está a su máximo.
A medida que la carga se desarrolla en la placa del capacitor, el voltaje se eleva y la corriente cae. A medida que un capacitor se
descarga, la corriente se eleva y el voltaje cae.

12. Cargas inductivas
Un inductor puede ser cualquier material conductor. Cuando un cambio de corriente pasa a través de un inductor, éste induce un
campo magnético alrededor de este mismo. Girando el inductor en una bobina incrementa el campo magnético. Un principio
similar ocurre cuando un conductor es colocado en un campo magnético cambiante. El campo magnético induce una corriente
eléctrica en el conductor. Ejemplos de cargas inductivas incluyen transformadores, motores eléctricos y bobinas. Un
transformador tiene dos inductores, uno primario y uno secundario. El campo magnético en el devanado primario induce una
corriente eléctrica en el devanado secundario. Una bobina almacena energía en un campo magnético que induce cuando un
cambio de corriente pasa a través de éste y libera la energía cuando la corriente es retirada. La inductancia (L) es medida en
henrios.
Cargas combinadas
Todos los conductores tienen alguna resistencia bajo condiciones normales y también exhiben influencias inductivas y
capacitivas, pero esas pequeñas influencias son generalmente despreciadas para fines prácticos. Otras cargas hacen uso de
varias combinaciones de inductores, capacitores y resistores para llevar a cabo funciones específicas. El condensador eléctrico
de un radio utiliza inductores variables o capacitores en combinación con un resistor para filtrar un rango de frecuencias
mientras permite sólo una banda estrecha pasar a través del resto del circuito. Un tubo de rayos catódicos en un monitor o
televisor utiliza inductores, resistores y la capacitancia inherente del tubo para controlar y desplegar una imagen en las cubiertas
de fósforo del tubo. Los motores de una fase con frecuencia utilizan capacitores para ayudar al motor durante el encendido y la
marcha. El capacitor de inicio provee una fase adicional de voltaje al motor a partir de que éste cambia la corriente y voltaje
fuera de fase recíprocamente.

13. Definición de Términos Básicos
Acometida: instalaciones, materiales y equipos eléctricos entre la red de distribución del operador y prestador del servicio y el punto
de entrega para la conexión del servicio al usuario.
Ampacidad: es la máxima intensidad de corriente que puede circular de manera continua por un conductor eléctrico sin que éste sufra
daños.
Campo eléctrico: es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas
con propiedades de naturaleza eléctrica.
Campos magnéticos: son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscópicas en cables, o
corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas atómicas.
Conexión: la batería está conectada directamente a los bornes del motor.
Control de Frecuencia: función que se ejecuta mediante los elementos de control de las unidades de generación para mantener la
frecuencia del Sistema Eléctrico en su valor nominal.
Demanda eléctrica: requerimiento de potencia y energía eléctrica de un usuario, sector o sistema eléctrico.
Energía activa: corresponde a la potencia activa P medida en kW se transforma integralmente en energía mecánica (trabajo) y calor
(pérdidas).
Energía Aparente: la energía aparente se compone vectorialmente de los 2 tipos de energía: activa y reactiva.
Energía eléctrica: es la potencia eléctrica producida, transmitida o consumida en un período determinado. Se mide y se expresa en
vatio hora (Wh) o en sus múltiplos: kilovatio hora (kWh), megavatio hora (MWh), gigavatio hora (GWh), teravatio hora (TWh).
Equipo de medición: es el instrumento utilizado para medir el consumo de la energía y la potencia eléctrica requerida por los usuarios
en un tiempo determinado, así como otros parámetros
Energía reactiva: corresponde a la potencia reactiva Q medida en kVAr; sirve para alimentar circuitos magnéticos en máquinas
eléctricas y es necesaria para su funcionamiento. Es suministrada por la red o, preferentemente, por condensadores previstos para
ello.
Falla: interrupción no prevista del funcionamiento de un componente del sistema eléctrico.
Medición: es el proceso de registrar los consumos de energía, potencia eléctrica u otros parámetros eléctricos, en un determinado
lapso.
Medición del factor de Potencia: el factor de potencia o cos Ф se mide: con el fasímetro que da el valor instantáneo del cos Ф, con el
registrador varmétrico que permite obtener en un periodo determinado (día, semana...) los valores de intensidad, tensión y factor de
potencia.

14. Patrón Internacional: patrón reconocido por un acuerdo internacional para servir como referencia internacional para la asignación
de valores a otros patrones de la magnitud considerada.
Patrón Nacional: patrón reconocido por una decisión nacional, en un país, para servir como referencia para la asignación de
valores a otros patrones de la magnitud considerada.
Pérdidas técnicas: cantidad de energía eléctrica que se disipa en forma de calor en un sistema eléctrico inherente a los procesos
de producción, transporte y entrega de energía o las pérdidas de energía en forma de potencia reactiva no útil.
Potencia de Arranque: potencia eléctrica disponible en unidades de generación, que tienen como característica común la de
poder efectuar un arranque independiente para dar inicio al proceso de restablecimiento del servicio eléctrico de un área o
sistema.
Relé Térmico: son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas. Se
pueden utilizar en corriente alterna o continua.
SENCAMER: es llamado Servicio Autónomo de Normalización, Calidad, Metrología y Reglamentos Técnicos, encargado de velar
por el cumplimiento de la Ley del Sistema Venezolano para la Calidad y sus Subsistemas de Normalización y Metrología.
UCW: Unidad Capacitiva Monofasica.

15. BIBLIOGRAFIA
Circuitos Reactivos: http://www.coevagi.com/Docs/Circutor_Reactiva.pdf
Transformadores de corriente (2013):
http://www.asifunciona.com/respuestas/respuesta_2/respuestas_2.htm
LOPEZ, Yuri Ulianov. ¿De dónde viene la energía? Módulo de clase. Universidad Autónoma de Occidente. Cali. 2006.
HAYT, William H y KEMMERLY, Jack E. Análisis de Circuitos en Ingeniería. (Quinta Edición). México. McGraw-Hill, 1993.
Irwin J.D. Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería. 6ed. Limusa Wiley.
México. 2003.
Capacitores para Corrección del Factor de Potencia: www.weg.net/ve
Corrección del Factor de PotenciaCatálogo General de Productos.: www.elecond.com.ar
CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL FONDONORMA 200:2004 (7a. Revisión).
Publicación Técnica Schneider: PT-075
Centro de Formación Schneider Corrección del factor de potencia, es Edición: Octubre 2 000: http://www.schneiderelectric.
INTERNATIONAL CAPACITORS, S.A. NOTAS TÉCNICAS DE APLICACIÓN TS 03-000 Ed. 4.
EPCOS Product Profile 2015 Power Factor Correction Power Quality Solutions.
Cuaderno de aplicaciones técnicas nº 8 Corrección del factor de potencia y Filtrado de armónicos en las instalaciones eléctricas.
www.abb.es/bajatension. 92
Catálogo Baja Tensión 2014 www.siemens.com.mx/industriaIEC.
Catálogo Baja Tensión 2013. www.siemens.com/sentronUL.
ASEA Brown Boveri ABB Equipos y Sistemas, S.A. de C.V. México. Corrección de factor de potencia con capacitores. Catálogo BJ
90-01 SP. México: 2012.p.31-48.
AUGUSTO Abreu. Calidad de Potencia Eléctrica en Redes de Distribución.
Venezuela: ENELVEN, 2005. p. 56-125.
http://www.schneiderelectric.es Capítulo L Mejora del factor de potencia y filtrado de armónicos.