CAPITULO III Pgina 32 CAPITULO IIIELEVACIN DEL FACTOR DE POTENCIA 3.1Factor de potencia bueno o malo 3.2Influencia del tipo de cargas 3.3Potencias, activa, reactivas y pasivas 3.4Mejoramiento del factor de potencia 3.5Calculo del factor de potencia 3.6Factor de potencia a prueba CAPITULO III Pgina 33 3.1FACTOR DE POTENCIA BUENO O MALO Cos El Factor de Potencia, es el indicador del correcto aprovechamiento de la Energa Elctrica y puede tomar valores, entre 0 y 1, lo que significa que: Factor de Potencia, es un trmino utilizado para describir la cantidad de Energa elctrica, que se ha convertido en trabajo. El valor ideal del Factor de Potencia es la unidad queriendo esto decir, que toda la energa consumida por los Distintos receptores, ha sido transformada en trabajo. El Factor de Potencia de un circuito elctrico de corriente alterna, se Define como la relacin entre la Potencia Activa P, y, la Potencia Aparente S, o bien, como el Coseno del ngulo que forman los vectores de la intensidad y el Voltaje,designndoseenestecasocomoCos,siendoelvalordedicho ngulo. Cos 2= P/S El dispositivo para medir el Coseno de f, se llama cosmetro. CAPITULO III Pgina 34 IMPORTANCIA Para comprender la importancia del Coseno de f, vamos a analizar el Comportamientodedosreceptoresdelamismapotencia,1.000Watios, conectados a Lamismatensin220Voltios,pero,elprimeroconunCosenoalto,Cos1de 090 y el segundo con un Coseno bajo Cos 2 de 025. Cotejando ambos resultados, se obtienen las siguientes conclusiones: - Un Factor de Potencia Bajo, comparado con otro Factor de Potencia Alto, origina, para una misma potencia, una mayor demanda de intensidad, lo que implica la necesidad de utilizar conductores de mayor seccin. - La Potencia Aparente es tanto mayor cuanto ms bajo sea el Factor de Potencia, lo que origina una mayor dimensin de los generadores. Quiere esto decir, que si el Factor de Potencia es alto como en este caso, 090, que del total de la energa suministrada por la empresa de produccin de energaelctrica,sloel90%delaenergaesutilizadaporelusuariomientras que el 10% restante, es energa que se desaprovecha. En los receptores tales como lmparas incandescentes, planchas elctricas, estufas elctricas, calefaccin elctrica, etc., toda la energa que requieren para su funcionamiento,setransformaenenergalumnicaoenenergacalorfica.En estos casos el Factor de Potencia toma el valor de 1; 100% Energa Activa. En otros receptores, como sistemas de aire acondicionado, lavadoras, secadoras, lavavajillas, ventiladores y, en general, todos aquellos aparatos que poseen un motor elctrico para su funcionamiento, as como, tubos fluorescentes, transformadores, etc., una parte de la energa se transforma en energa mecnica, fro,luzomovimiento,EnergaActiva,ylaparterestanterequiereotrotipode Energa,llamadaEnergaReactiva,queesnecesariaparasupropio funcionamiento.EnestoscasoselFactordePotencia,Costomavalores 095: Kr (%) = (37026 / cos2 ) 41026 Para 095 cos> 090: Kr (%) = 0 Para cos< 090: Kr (%) = (2916 / cos2 ) 36, con un mximo de 507% de recargo Cuando d un resultado negativo se aplicar una bonificacin en porcentaje igual al valor absoluto del mismo. La aplicacin de estas formulas dan los resultados siguientes para los valores de cosque a continuacin se indican. Los valores intermedios deben obtenerse de la misma frmula y no por interpolacin lineal. CAPITULO III Pgina 45 FACTOR DE POTENCIA Cos. RECARGO %DESCUENTO % 100-40 097-17 095 - 00 090 00 00 085 44 - 080 96 - 075 158 - 070 235 - 065 330 - 060 450 - 058 507 - No se aplicarn recargos superiores al 507 % ni descuentos superiores al 4%. No obstante, la correccin del Factor de Potencia desde un bajo valor al correspondiente de compensacin, que suele ser de 085 a 090, aunque prcticamente el ms aconsejable y aceptable es el 085, ya que elevarlo a 090 requiere gasto, sin conseguir una compensacin proporcional. COMPENSACION DEL FACTOR DE POTENCIA Ya sabemos que para corregir o mejorar el Factor de Potencia, existen varios mtodos, entre los que destacan, la instalacin de motores sincrnicos funcionando en vaco, que actan como condensadores y la instalacin de los propioscondensadores,cuyainstalacinparalacompensacindepende,en funcin de que el nmero de motores y sus potencias, sean pequeas, medianas o grandes, Pudiendo realizarse de varias formas: - Compensacin individual en motores - Compensacin por grupo de cargas - Compensacin centralizada - Compensacin combinada CAPITULO III Pgina 46 Aunque este problema es muy complejo, los tres casos ms corrientes son: - Motores en los en los que el condensador se conecta en derivacin con las bornes del motor, sistema muy prctico si hay pocos motores, individualizando cada uno. En este caso el interruptor o contactor que conecta el motor a lnea, es comn y, al desconectar el motor, el condensador queda igualmente desconectado y fuera de trabajo y la carga del condensador se elimina descargndose a travs del devanado del motor que cierra circuito. El clculo del condensador se realiza, particularmente para cada motor. - Si en la instalacin existen varios motores y entre ellos hay motores de pequeas y grandes potencias, el procedimiento de condensadores individuales, sera antieconmico, siendo lo ms factible el montar una batera de condensadores y, a ser posible, desconectar elementos paulatinamente segn se vayan parando motores e incluso segn las variaciones de las cargas, para que no sobre energa reactiva procedente de los condensadores. - El tercer caso es viable para redes con muchos motores instalados con potencias variadas. En este caso se hacen dos grupos, uno de ellos reuniendo a los motores de potencias pequeas y el otro de potencias grandes o mayores que las anteriores. Una cuestin importante, es determinar el valor de la Potencia Reactiva del condensador que se necesita para la compensacin del Factor de Potencia. Para saber el consumo realizado en cierto tiempo, instalamos en la lnea dos contadores trifsicos: - Un contador de Potencia Activa o til - Un contador de Potencia Reactiva. Estas dos potencias elctricas, estn relacionadas e ntimamente unidas, por lo que se llama Factor de Potencia o Cos , al ngulo limitado por ellas como consecuenciadeldesfasehabidoentrelacorrienteconsumidaylatensinde trabajo, efecto ste motivado por la autoinduccin producida por el motor. CAPITULO III Pgina 47 3.5CALCULO DEL FACTOR DE POTENCIA Este factor es la relacin existente entre la potencia activa presente en un circuito, que se expresa en vatios (W ) o Kilovatios (KW)y la potencia obtenidade la lnea dealimentacin (potenciaaparente) queseexpresaenvoltios-amperios(VA)o Kilovoltios - amperios (KVA) Coseno = Potencia activa / Potencia Aparente = W / VA Podemos deducir que: W = Voltios x Amperios x Cos PI Veremos tres mtodos para su clculo 1) Con lectura de la activa y reactiva indicada en uno o dos medidores 2) Con medidor de Kwh. y ampermetro y voltmetro 3) Con el recibo de la compaa 1) En una instalacin que tiene medidor de activa y reactiva Se comienza por anotar los valores de ambos medidores en un momento y varias horas despus Medidor de Energa Activa: Lectura inicial............ = AIEj. 72 Kw Lectura final medicin = AFEj. 173Kw Medidor de Energa Reactiva: Lectura inicial.......... = RI Ej. 152 kVAr Lectura final............ = RF Ej. 293 kVAr ACTIVA = AF - AI = 173-72 = 101 Kw REACTIVA = RF - RI = 293 - 152 = 141 kVAr Tang = reactiva / activa = 141 / 101 = 1.396 Enlatablavemosquevalorcorrespondaaunatangente1.396oala tangente inmediata superior A la derecha en el factor FF elegimos un valor de coseno que deseamos obtener Y leemos el valor FF Ej. Elegimos coseno 0.95 FF = 1.076 CAPITULO III Pgina 48 En todos los clculos controlando ms horas el resultado es mas preciso 2) Calculo con medidor kwh. Y voltmetro y ampermetro Instalamosunvoltmetroyunampermetroenlalneayanotamoslosdatos iniciales y finales al cabo de Xhoras (8) Calculo de la potencia activa Kwh. = Consumo del medidor entre hora inicial y final -Ej.:12 Kwh. Potencia activa = Kwh. / X- Ej. 12 / 8 Horas = 1.5 Kwh. Clculo de la potencia aparente A = Amperes medidosV = Voltaje medido de lnea Potencia aparente = 0.00173 * A * V -Ej. : 0.00173 x 3.5 x 380= 2.95 VA Clculo del coseno Coseno = Potencia activa / Potencia aparente Ej. : 1,5 / 2.95 3) Calculo con el recibo de la compaa jEnerga Activa = 1600 Kw jEnergaReactiva =2200 kVAr Tang = reactiva / activa = 2200 / 1600 = 1.375 En la tabla encontramos que con tang 1.375 Buscamos en la tabla Tang= 1.375 elcos inmediato superior = 0.58 Y lo corregimos a cos deseado 0.95 entoncesf = 1.076 Si la jornada de trabajo son 8 horas y 20 das por mes tenemos PKw = 1.375 / 8 x 20 = 10 El capacitor es PKvar = PKw x f = 10 x 1.076 = 10.76 Elegimos un condensador de 11 Kvar CAPITULO III Pgina 49 FACTORfFACTOR f Coseno DeseadoCoseno Deseado costang0.90.951costang0.90.951 0.501.7321.2481.4031.7320.750.8700.3930.5530.882 0.511.6871.2021.3571.6860.760.8550.3710.5260.855 0.521.6431.1601.3151.6440.770.8290.3450.5000.829 0.531.6001.1161.2711.6000.780.8020.3190.4730.803 0.541.5591.0751.2301.5590.790.7760.2920.4470.776 0.551.5191.0351.1901.5190.800.7500.2660.4210.750 0.561.4800.9961.1511.4800.810.7240.2400.3950.724 0.571.4420.9581.1131.4420.820.6980.2140.3690.698 0.581.4050.9211.0761.4050.830.3720.1880.3430.672 0.591.3690.8841.0391.3680.840.6460.1620.3170.345 0.601.3330.8501.0051.3340.850.6200.1360.2910.620 0.611.2990.8150.9701.2990.860.5930.1090.2640.593 0.621.2660.7810.9361.2650.870.5670.0830.2380.567 0.631.2330.7490.9041.2330.880.5400.0560.2110.540 0.641.2010.7160.8711.2000.890.5120.0280.1830.512 0.651.1690.6850.8401.1690.900.4840.0000.1550.484 0.661.1380.6540.8091.1380.910.260.1270.456 0.671.1080.6240.7781.1080.920.4260.0970.426 0.681.0780.5950.7501.0790.930.3950.0660.395 0.691.0490.5650.7201.0490.940.3670.0340.363 0.701.0200.5360.6911.0200.950.3290.0000.329 0.710.9920.5080.6630.9920.960.2920.292 0.720.9640.4790.6340.9630.970.2510.251 0.730.9360.4520.6070.9360.980.2030.203 0.740.9090.4250.5800.9090.990.1430.143 CAPITULO III Pgina 50 Se incorporan a continuacin folletos deCAPACITORES ELECOND MODELOPHICAPPARASERVICIOINTERIOR ESPECIFICACIONES: Tensin nominal:400, 415 V Potencia:0.5...15kVAr - 50Hz Categora de temperatura:-25/+55C Tipo:MKP Autoregenerable Seguridad: Desconectador interno por sobrepresin Tolerancia de capacidad:-5%/+10% Prdidas dielctricas: