ejemplo de corrección del factor de potencia

Ejemplo de aplicación para determinar la potencia reactiva capacitiva necesaria para corregir el factor de potencia:

(Fuente: Instalaciones Eléctricas, Tomo I, Albert F. Spitta - Günter G. Seip)
Si se desea alcanzar un valor determinado del factor de potencia cos fi2 en una instalación cuyo factor de potencia existente cos fi1 se desconoce, se determina éste con ayuda de un contador de energía activa, un amperímetro y un voltímetro.
P: Potencia activa, en kW
S1: Potencia aparente, en kVA
Qc: Potencia del capacitor, en kVAr
U: Tensión, en V
I: Intensidad de corriente, en A
n: Número de vueltas del disco contador por min.
c: Constante del contador (indicada en la placa de tipos del contador como      velocidad de rotación por kWh).
cos fi1: Factor de potencia real
cos fi2: Factor de potencia mejorado
Valores medidos: U= 380V; I= 170A.
Valores indicados por el contador: n= 38r/min.; c= 30 U/kWh.
El factor de potencia cos fi1 existente se ha de compensar hasta que alcance un valor de cos fi2= 0,9.
Potencia activa: P= n.60/c = (38 r/min . 60)/(30 U/kWh) = 76 kW
Potencia aparente: S1= (U.I.1,73)/1000 = (380V . 170A . 1,73)/1000 = 112 kVA
Factor de potencia existente: cos fi1= P/S1= 76 kW/112 kVA = 0,68
Ya que cos fi= P/S y tan fi= Q/P; y a cada ángulo fi corresponde un valor determinado de la tangente y del coseno, se obtiene la potencia reactiva:
antes de la compensación Q1= P.tan fi1;
y después de la compensación Q2= P.tan fi2;
resultando, según las funciones trigonométricas:
de cos fi1= 0,68 se deduce tan fi1= 1,08 y
de cos fi2= 0,9 se deduce tan fi2= 0,48
Por consiguiente, se precisa una potencia del capacitor de:
Qc= P.(tan fi1 - tan fi2) = 76 kW (1,08 - 0,48) = 45,6 kVAr

Analizando la correspondiente tabla , se llega al mismo resultado de la siguiente forma: en ella se indican los valores de tan fi1 -
tan fi2 . En el presente ejemplo resulta, para un valor de cos fi1= 0,68 y uno deseado de cos fi2= 0,9; un factor de F= 0,595
kVar/kW.

En tal caso, la potencia del capacitor necesaria es:
Qc= P.F = 76 kW . 0,595 (kVAr/kW) = 45,6 kVAr
Se elige el capacitor de magnitud inmediata superior, en éste caso el de 50 kVAr.
Como medir potencia y factor de potencia con amperímetro
Este método es muy práctico por que en ocasiones no tenemos un wattmetro a la mano o bien no lo podemos comparar por el costo tan elevado, pues bien aquí tienes un método práctico que solo necesitas una resistencia (puede ser una como las que usan las parrillas), un amperímetro o un volmetro y aplicar unas formulas matemáticas (ley de los senos y cosenos)

Procedimiento:
a) conecta en paralelo la resistencia con la carga que quieres medir el f.p.
b) anota los valores RMS de la corriente que entrega la fuente, la corriente que pasa por la resistencia y la corriente que pasa por la carga ¡Listo!
c) ahora resuelve tu problema como un análisis vectorial y aplicando las leyes de Kirchoff suponiendo que el ángulo del voltaje es cero y calcula el ángulo.

Como ya conoces las magnitudes IL, IT, IR
Calcula el ángulo b

por lo tanto, q = 180 - b
F.P = COS (180 - b )
Watts = P VI Cos ( 180 - b )
Como medir potencia y f.p con un volmetro
Este método es similar al visto anteriormente pero ahora con un vólmetro y un circuito en serie y suponiendo que la corriente tiene un ángulo de cero.

f.p= Cos ( 180-b ) Watts=P=VI Cos (180 -b )

factor de potencia

          Beneficios al corregirlo en motores e instalaciones eléctricas 

a)Disminución de la sección de los cables: El cuadro anterior indica el aumento de sección de los cables motivado por un bajo cos Φ. De este modo se ve que cuanto mejor es el factor de potencia (próximo a 1), menor será la sección de los cables.

b)Disminución de las pérdidas en las líneas: Un buen factor de potencia permite también una reducción de las pérdidas en las líneas para una potencia activa constante. Las pérdidas en vatios (debidas a la resistencia de los conductores) están, efectivamente, integradas en el consumo registrado por los contadores de energía activa (kWh) y son proporcionales al cuadrado de la intensidad transportada.

c)Reducción de la caída de tensión: La instalación de condensadores permite reducir, incluso eliminar, la energía reactiva transportada, y por lo tanto reducir las caídas de tensión en línea.

d)Aumento de la potencia disponible: La instalación de condensadores hacia abajo de un transformador sobrecargado que alimenta una instalación cuyo factor de potencia es bajo, y por la tanto malo, permite aumentar la potencia disponible en el secundario de dicho transformador. De este modo es posible ampliar una instalación sin tener que cambiar el transformador.

Recuerde La mejora del factor de potencia optimiza el dimensionamiento de los transformadores y cables. Reduce también las pérdidas en las líneas y las caídas de tensión.

                 Mejora del factor de potencia

A menudo es posible ajustar el factor de potencia de un sistema a un valor muy próximo a la unidad.¹

Esta práctica es conocida como mejora o corrección del factor de potencia y se realiza mediante la conexión a través de conmutadores, en general automáticos, de bancos de condensadores o de inductancias, según sea el caso el tipo de cargas que tenga la instalación. Por ejemplo, el efecto inductivo de las cargas de motores puede ser corregido localmente mediante la conexión de condensadores. En determinadas ocasiones pueden instalarse motores síncronos con los que se puede inyectar potencia capacitiva o reactiva con tan solo variar la corriente de excitación del motor.

Las pérdidas de energía en las líneas de transporte de energía eléctrica aumentan con el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto más bajo sea el f.d.p. de una carga, se requiere más corriente para conseguir la misma cantidad de energía útil. Por tanto, como ya se ha comentado, las compañías suministradoras de electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de límites especificados, estando sujetos, de lo contrario, a pagos adicionales por energía reactiva.

La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible. Es por ello que en los casos de grandes variaciones en la composición de la carga es preferible que la corrección se realice por medios automáticos.

FACTOR DE POTENCIA

¿Que es el factor de potencia?

es un indicador de correcto aprovechamiento de la energía eléctrica.
el factor de potencia pude tomarse entre valores de 0 y 1 lo que significa que:







Se define factor de potencia,  de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, y la potencia aparente,  Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa


Causas del bajo factor de potencia

1.- incremento de perdidas por efecto joule
las perdidas por el efecto joule se manifiestan en:
*calentamiento de cables
*calentamiento en embobinado de transformadores
*disparos sin causa aparente de dispositivos de protección
2.- sobrecarga de los transformadores, generadores y lineas de  distribución
3.- aumento de la carga de tensión
4.- incremento en la factura eléctrica


Mejorar el factor de potencia

la mejora del factor de potencia  se realiza mediante la conexión a través de conmutadores, en general automáticos, de bancos de condensadores o de inductancias, según sea el caso el tipo de cargas que tenga la instalación. Por ejemplo, el efecto inductivo de las cargas de motores puede ser corregido  mediante la conexión de condensadores. En determinadas ocasiones pueden instalarse motores asíncronos con los que se puede inyectar potencia capacitiva o reactiva con tan solo variar la corriente de excitación del motor


beneficios de corregir el factor de potencia

*disminución de perdidas en los conductores
*reducción de las perdidas de las caídas de tensión
*aumento de la disponibilidad de potencia de lineas y transformadores
*incremento de vida útil de las instalaciones eléctricas 
*reducción del costo de su facturación de energía eléctrica