Corrección del factor de potencia

     

    1. Objetivo
    2. Consideraciones teóricas
    3. Condensadores eléctricos estáticos
    4. Procedimiento
    5. Cuestionario
    6. Bibliografía

    Objetivo

    Corregir el factor de potencia de las instalaciones eléctricas industriales

    EQUIPO Y MATERIAL:

    • Calculadora

    • Lápiz

    • Papel

    Consideraciones teóricas

    ¿Qué es el factor de potencia?

    Las cargas industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo, a causa de la presencia principalmente de equipos de refrigeración, motores, etc.

    Este carácter reactivo obliga que junto a la potencia activa (KW) exista una potencia llamada Reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinen el comportamiento operacional de dichos equipos y motores.  Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias.  Al ser suministrada por las de electricidad deberá ser producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversión en capacidades mayores de los equipos y redes de transporte.

    Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operación.  La naturaleza de esas corrientes es descrita a continuación, mostrándose que son la causa principal del bajo factor de potencia.

    ¿Cómo mejorar el factor de potencia?

    El factor de potencia exigido por la eléctrica se puede conseguir en una forma práctica y económica, instalando condensadores eléctricos estáticos o utilizando los motores sincrónicos disponibles en su industria.

     Condensadores  eléctricos estáticos

    En plantas industriales, la forma más práctica y económica para la corrección del bajo factor de potencia es la utilización de condensadores.  La corriente del condensador es usada para suplir en su totalidad o en parte, las corrientes magnetizantes requeridas por las cargas.

    Los condensadores mejoran el factor de potencia debido a que sus efectos son exactamente opuestos a los de las cargas reactivas ya definidas, eliminando así  el efecto de ellas.

    La potencia reactiva capacitiva de un condensador Qc  es:

    Qc=V²*W*C*10-3, en KVAR

    Siendo:

    V= El valor eficaz de la tensión de servicio, en voltios.

    W= La velocidad angular (W=2*pi*f)

    F= Frecuencia en Hz.

    C=La capacidad, en faradios.

    La potencia de el condensador, Qc1 ha ser tal que luego de su instalación se establezca  un valor mejorado  de cos ?2 comprendido entre 0.9 y 0.98 (inductivo), en lugar de cos ?1

    cos ?2=KW/KVAR1      cos ?2=KW/KVA2

    No se debe efectuar una compensación excesiva (Qc>QL) ya que, en tal caso, resulta una potencia reactiva capacitiva con problemas similares a la inductiva.   Además, en caso de sobre-compensación se puede establecer un aumento de la tensión de los equipos con respecto a la de la red.

    Para determinar la potencia de los condensadores a utilizar en sistemas de compensación central o por grupos, se suma el consumo de potencia reactiva de todos los equipos  teniendo en cuenta un factor de simultaneidad adecuado.

     Procedimiento

    • 1. Se tomaron lecturas de tres meses anteriores de los kwh, los kvarh y las demandas máximas de un local industrial que se alimenta con 220/127 volts, como sigue.

    MES

    Kwh

    Kvarh

    D. Max

    (P=Kw)





    Enero

    84500

    90000

    520

    Febrero

    65000

    74000

    390

    580

    95000

    112200

    580

    Total

    244500

    276200

    1490

    promedio

    81500

    920660.66

    496.66

    X día 391.82 442.62

    • 2. Promediar los consumos y la demanda máxima

    • 3. Dividir los promedios de los kwh y kvarh entre las horas de trabajo durante el mes consideras 26 días de trabajo de 8 horas al día

    • 4. Con los datos obtenidos determinar los kvarc para corregir el factor de potencia a 0.9 si es necesario como sigue:

    • a) Calcular el factor de potencia actual con la expresión:

    cos-= (kw / vkw² + kvar²)

    cos-= (81500 / v391.82² +442.62²)

    cos-= 0.66

    • b) Calcular la tangente del ángulo con la expresión:

    tan-1= (v 1- cos-1²) / cos-1

    tan-1= (v 1- 0.66²) / 0.66

    tan-1= 1.13

    • c) Definir el cos-2 y determinar su tangente con la expresión:

    tan-2= (v 1- cos-2²) / cos-2

    tan-1= 0.48

    • d) Calcular los kvarc de los condensadores o capacitores para corregir los kva con la expresión

    kvarc= P (tan-1 - tan-2)

    kvarc= 496.6 (1.13-0.48)

    kvarc= 322.79

    • 5. Determina la capacitancia en faradios y microfaradios de los capacitores con la expresión:

    C = (P (tan-1 – tan-2 ) / 2 p f V² )

    C = 32.79 / 2 p 60 220²

    C= 17.69 micro fd

    Cuestionario

    • 1. Describe brevemente los métodos que se siguen para corregir el factor de potencia.

    Lo primero que se debe realizar es conocer el factor de potencia que se tiene actualmente, después se debe saber al factor de potencia que se desea obtener y por medio de cálculos se debe llegar a saber la capacidad de kvarc de los condensadores los cuales se deben agregar a los circuitos para corregir el factor de potencia.

    • 2. Describe las ventajas y desventajas de corregir el factor de potencia

    Una de las ventajas es el reembolso que realiza la compañía suministradora por utilizar de manera correcta la energía suministrada, evitando deterioros en el transformador. Además de menos desgaste de los componentes de la instalación, mayor eficiencia en las maquinas usadas

    Una de las desventajas es que el costo de la mejora de la instalación y el precio de un condensador es muy alto.

    • 3. ¿Qué es corriente activa y que es corriente reactiva?

    La potencia aparente o reactiva es sencillamente definida como el producto del voltaje aplicado a un circuito y la corriente que circula por él.  Esta es medida en Voltios-Amperios e incluye cualquier potencia reactiva que puede ser requerida por la carga.

    La potencia activa en vatios consumida por una carga eléctrica, es el producto de la corriente de la carga, el voltaje aplicado y el coseno del ángulo de fase, ?, esto es:

    Potencia(vatios)=voltios*amperios*cos?

    • 4. Describe las diferencias de los métodos empleados para corregir el factor de potencia.

    Condensadores  eléctricos estáticos.

    En plantas industriales, la forma más práctica y económica para la corrección del bajo factor de potencia es la utilización de condensadores.  LA corriente del condensador es usada para suplir en su totalidad o en parte, las corrientes magnetizantes requeridas por las cargas.

    Los condensadores mejoran el factor de potencia debido a que sus efectos son exactamente opuestos a los de las cargas reactivas ya definidas, eliminando así  el efecto de ellas.

    La potencia reactiva capacitiva de un condensador Qc  es:

    Qc=V²*W*C*10-3, en KVAR

    Siendo:

    V= el valor eficaz de la tensión de servicio, en voltios.

    W=la velocidad angular (W=2*pi*f)

    F= frecuencia en Hz.

    C=la capacidad, en faradios.

    Motores Sincrónicos

    Los motores sincrónicos pueden también actuar como generadores  de KVAR.  Su capacidad  para generar KVAR es función de su excitación y de la carga conectada; cuando operan en baja excitación no genera los suficientes KVAR para suplir sus propias necesidades y en consecuencia los toman de la red eléctrica.

    Cuando operan sobrexcitados (operación normal) suplen sus requerimientos de KVAR y pueden además entregar KVAR a la red; en este caso son utilizados como compensadores de bajo factor de potencia.   En la fig 10 se muestra los KVAR que un motor sincrónico puede entregar bajo diferentes condiciones de carga y excitación.

    • 5. Dibujar el triangulo de potencias original y corregido

    Monografias.com

    Monografias.com

    Bibliografía

    http://www.monografias.com/trabajos12/facpo/facpo.shtml

     

     

     

     

    Autor:

    Andr?s Fragoso

    afragoso_13[arroba]hotmail.com



    Artículo original: Monografías.com

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