Corrección del Factor de Potencia en Instalaciones Eléctricas Capítulo III.

Corrección del Factor de Potencia en Instalaciones Eléctricas

Principales causas de un bajo factor de potencia

1) Motores y transformadores operando en vacío o con cargas pequeñas. Si un motor eléctrico es cargado suficientemente, la potencia reactiva que consume disminuye proporcionalmente a la carga, mientras que la potencia activa cambia muy poco. Por eso a menor carga del motor, a menor factor de potencia trabaja éste. Así, por ejemplo, un motor asincrónico de 400 KW a 1000 (RPM), tiene un cosϕ 0,8 a plena carga, si la carga es sólo la mitad, el factor de potencia es 0,7 y si la carga es igual a la cuarta parte, el cosϕ es 0,5. Y si de repente el motor trabaja en vacío, dicho cosϕ puede variar desde 0,1 a 0,3 dependiendo de la clase, potencia y velocidad de rotación. 2) Elección incorrecta del tipo de motor o transformador (por ejemplo sobredimensionados). También los motores de alta velocidad y gran potencia tienen mayores cosϕ que los de baja velocidad y menor potencia. Los motores escogidos incorrectamente, según el tipo, potencia y velocidad disminuye el cosϕ. 3) Gran cantidad de motores de pequeña potencia y reparación incorrecta de los motores. A veces, debido a la selección incorrecta de los alambres, durante el cambio de los bobinados de los motores eléctricos, las ranuras de las máquinas resultan rellenadas de una cantidad diferente de alambres de los de fábrica. Y durante el funcionamiento de dicho motor, aumenta el flujo magnético de dispersión, lo que conduce a la disminución del cosϕ del motor. 4) Lámparas de descarga, fluorescentes y vapor de mercurio con reactores con bajo factor de potencia, por el orden de los 0,45 a 0,55. 5) Aumento de la tensión de la red. En horas de cargas pequeñas, la tensión de la red en la empresa aumenta en varios voltios. Esto lleva al incremento de la corriente de magnetización de los consumidores inductivos, es decir, aumenta la intensidad reactiva, lo que a su vez provoca la disminución del factor de potencia.

Compensación por grupo (condición: simultaneidad)

Si tuvieramos 2 motores monofásicos trabajando simultáneamente y deseamos corregir el factor de potencia de la instalación de dichos aparatos, a un valor aproximado a 0,95, con un sólo condensador, debemos hallar el cosϕ común o resultante de ambos motores y luego calcular la potencia reactiva capacitiva Qc y posteriormente determinar el valor “C” en microfaradios.

Consideremos un gráfico para dos

motores monofásicos con valores:

Motor 1 Motor 2

3 Hp. 2 Hp. cosϕ = 0,866. cosϕ = 0,5. η = 72%. η = 60%. U = 220 V. U = 220 V. Primer paso: Hallamos P, S y Q de los motores.

Motor 1

Pu 3 x 746 P= -------- x 100 = ----------- x 100 = 3108 W η 72

P 3108 S= -------------- = ----------- = 3589 VA cos ϕM1 0,866

Q= P x tan ϕM1 = 3108 x 0,577 = 1793 VAr

Motor 2

ϕRSTTE 47,47° cos ϕRSTTE= 0,68

Pu 2 x 746 P= -------- x 100 = ----------- x 100 = 2487 W η 60

P 2487 S= -------------- = ----------- = 4974 VA cos ϕM2 0,5

Q= P x tan ϕM2 = 2487 x 1,732 = 4307 VAr

Figura 6

ST S2 Q2

QT Qc

ϕ2

ϕI PI SL Q1 ϕT = 47°

PT P2

El gráfico claramente nos muestra que el cosϕT se obtiene con la suma vectorial de los 2 triángulos en función a la tangente. (cosϕT = Equivalente de 2 cargas simultáneas). Aplicando lo aprendido en compensación individual obtenemos: Qc= P x (tgϕ1 - tgϕ2 ) = 5.595 (1,078 - 0,329)

= 5.595 x 0,749= Qc= 4.191 VArc = 4,2 kVArc

P 5.595 I1= ------------------- = ------------------- = 37,4 A U x cos ϕRSTTE 220 x 0,68

A partir del momento de conectar el condensador de valor C= 276 µF y Qc= 4,2 kVArc podemos hallar: Intensidad en la línea; potencia aparente y potencia reactiva. Todos ellos serán valores resultantes después de la compensación y desde el punto de emplazamiento hacia la red.

P 5.595 I2= ----------------- = ----------------- = 26,7 A U x cos ϕ2 220 x 0,95

P 5.595 SRSTTE = ------------- = ------------- = 5.889 VA cos ϕ2 0,95

Graficamos Esc.= 760 unidad de potencia por 1 cm. Q1 Q2 tan ϕ1 = ------ + tan ϕ2 = ------- ( )) ( P1 P2 Factoreando se obtiene: ΣQ tg ϕRSTTE = ------- reemplazando por Σ p los valores:

1.793 + 4.307 6.100 tg ϕRSTTE = ------------------ = --------- = 1,090 3.108 + 2.487 5.595 Qc x 106 4.191 x 1.000.000 C= ----------------- = ---------------------------- = 276 µF 2 x π x f x U2 2 x 3,14 x 50 x 2202

Con el cosϕ resultante podemos obtener la intensidad que circula por la línea en ese momento (sin corrección).

QRSTTE = P x tan ϕ2 = 5.595 x 0,329 = 1.841 VAr

Como la potencia activa no varía, ahora podemos obtener el siguiente gráfico:

Sresultante

ϕ = 18,2° cos= 0,95

Potencia total

Qresultante

Figura 7

Finalmente podemos hallar la intensidad que circulará por el condensador:

Qc

4.191 Ic= -------------- = ------------- = 19 A V x sen ϕ 220 x 1

Para dimensionar el/los fusible/s debemos multiplicar el valor Ic por un coeficiente 1,65 o 2. Luego: 19 x 1,65 = 31,35, por lo tanto el fusible lento será de 35 A.

Ojo: Corrigiendo el cos ϕ no disminuimos el consumo de energía eléctrica activa (kW/ hora), lo que reducimos es la intensidad en la línea, lo que nos permite el ahorro en menor amperaje en la instalación, menos pérdida de potencia y caída de tensión en la línea y mejor aprovechamiento de la potencia aparente (S) entregada por el generador o transformador.

Observación: Para cargas o motores trifásicos los condensadores se leen en kVAr, conocidos como condensadores de potencia.

Cómo obtener el valor del factor de potencia

a) Por la placa del aparato o artefacto eléc-

Figura 8. Analizador de red.

trico inductivo se lee el valor del cosϕ. b) Mediante instrumento especial para realizar tal medición (Multímetro True RMS y/o Analizador de Red).

Figura 9. Multímetro True RMS.

¡Muy importante!

El curso “Corrección del Factor

de Potencia en Instalaciones

Elécrticas” es exclusivamente para suscriptores de la revista especializada Mundo de la Electricidad (Impresa y Digital). La revista especializada Mundo de la Electricidad tiene el registro de todos los suscriptores. El curso, que tendrá una carga horaria de 80 horras reloj y el certificado que será expedido por el Instituto Técnico Superior de Electricidad ITC, se otorgará únicamente a los suscriptores de la revista especializada Mundo de la Electricidad.

Instituto Técnico Superior de Electricidad ITC, Centro de Formación y Capacitación Profesional de Nivel Terciario reconocido por el MEC

El ITC cuenta con: Sedes propias. Aulas climatizadas. Biblioteca. Plantel de profesores de primer nivel. Patio de Maniobras de 23 kV/380/220 V. Generador de Emergencia. Laboratorios con materiales y equipos de última generación. Paneles solares.

Dicta tres extraordinarias carreras técnicas habilitadas por el MEC:

- Técnico Superior en Electricidad. - Técnico Superior en Electromecánica. - Técnico Superior en Mecatrónica. Dicta seis extraordinarios cursos talleres ceritificados por el MEC:

- Energía Solar. - Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica. - Instalaciones Eléctricas Seguras y Confiables. - Automatización y Control de Procesos Industriales. - Arranque Electrónico de Motores. - Supervisión de Procesos Industriales. Cursos de capacitación abiertos y cerrados

Síguenos en: facebook.com/ITCPY @ITCpy

TABLEROS TOTALMENTE TESTADOS

TTW01-QD

Instalación y operaciones simplificadas

Confiabilidad única de tableros totalmente testados Estructura robusta y compacta Construcción según normas de seguridad

Adaptable fácilmente a las aplicaciones

FLEXIBILIDAD Y SEGURIDAD

EN LA DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA

Flexibilidad, seguridad, robustez, y modularidad son características que definen el proyecto de estos tableros.

Su modularidad permite expansiones futuras sin la necesidad de adaptaciones del montaje. La estructura modular es de fácil montaje y dimensionamiento simple, permitiendo el montaje de los tableros por empresas integradoras debidamente capacitadas por WEG.

Proyectados para todos los tipos de necesidad, atienden instalaciones industriales y comerciales con corrientes de hasta 250 A.

Edificios Comerciales

Grandes Construcciones

Centro Comerciales

Casa Central (Asunción): Avda. Boggiani Nº 7367 c/ Músicos del Chaco

021 517 5000

ventas@recordelectric.com