INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

LICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL

Electricidad IndustrialGarcía Vélez Enrique

Práctica 4: Medición de potencia y corrección del factor de potencia

FECHA DE ENTREGA:19 de octubre de 2015.

INTEGRANTES:

GUERRERO SÁNCHEZ MARIEL VIRIDIANAINFANTE TORRES MIGUEL RAFAELMEJIA DIAZ JOEL SOLIS CASELIN SERGIO

Secuencia: 3IV66

OBJETIVOS

a) Que el alumno analice los parámetros eléctricos que se involucran en la potencia Eléctrica y comprenda el significado de factor de potencia f.p.

b) Que el alumno compruebe mediante mediciones que al modificar las condiciones de una carga eléctrica, se pueden cambiar las variables de la potencia eléctrica.

c) Que el alumno compruebe la importancia de corregir el factor de potencia en una instalación eléctrica, asi como la manera de conectar los capacitores para dicha corrección.

DESARROLLO TEÓRICO

El propósito principal de un sistema eléctrico es llevar la energía en bloque desde la fuente hasta el usuario. El diseñador de un sistema eléctrico tiene mucha libertad para seleccionar los componentes del sistema ; sin embargo el factor mas importante que es el de la carga, es un factor independiente del diseñador y casi siempre es muy poco el control que sobre ella se puede tener.

Este parámetro sirve para predecir el valor de la demanda máxima de energía, parámetro base de diseño , con el que se ejecutan cálculos de regulación y de capacidad de conducción de los elementos del circuito asi como la capacidad de fuentes de alimentación.

Potencia real o activa.

El voltaje aplicado a un circuito de elementos pasivos de la figura es una función del tiempo. La corriente que resulta es, igualmente, una función del tiempo cuyo valor depende de los elementos que integren dicho circuito. El producto, en cada instante, del voltaje por la corriente se llama potencia instantánea y viene dada por:

P=VI

Una P positiva significa una transferencia de energía de la fuente a la carga, mientras que una P negativa corresponde a una transferencia de energía de la carga a la fuente.

Inductancia.

Para el caso ideal que el circuito tenga solo un elemento inductivo al que se le aplica tensión tenemos que :

P=−( 12)(Vmlmsen2wt )

Cuando V e I son positivos, la potencia P es positiva por lo que habrá una transferencia de energía de la fuente a la bobina. Cuando Ve I son negativas la potencia es negativa, entonces la bobina devuelve a la fuente la energía que antes le había suministrado. El valor medio de la potencia es cero.

Capacitancia.

Para el cas ideal de un caacitor la potencia seria:

P=( 12 ) (Vmlmsenwt )

Resistencia.

Para el caso ideal de una resistencia:

P=( 12 )(Vmlm (1−cos2wt ))

La potencia será siempre positiva y el valor medio de la potencia es :

( 12 )VmLm

Potencia activa real.

P=VIcosθ

Potencia reactiva:

La corriente reactiva es la que genera la potencia reactiva, productora del flujo magnético necesario para el funcionamiento de las máquinas.

Se representa por la letra Q, sus unidades son los VAR.

Q=VIsenθ

Potencia aparente:

La potencia activa P y la potencia reactiva Q van desfasadas entre sí un ángulo de 90° y su suma geométrica forma la potencia total llamada potencia aparente.

Se representa por la letra S, sus unidades son VA.

S=VI

TRIÁNGULO DE POTENCIAS

Las expresiones de las potencias activa aparente y reactiva se pueden representar geométricamente mediante los lados de un triángulo que se llama triángulo de potencias.

Potencia activa(P)=tensión por componente activa (en fase )de laintensidad=VIcosθ

Potencia aparente (S )=tesión por intensidad=VI

Potenci a reactiva (Q )=tensión por componentereactiva (encuadratura )de laintensisdad=VI senθ

FACTOR DE POTENCIA

La reacción entre la potencia activa y la total es lo que se denomina factor de potencia y corresponde matemáticamente al coseno del ángulo de desfase entre las dos potencias.

Factor de potencia=f . p .=cosθ= PS

La relación de potencias es S=√P2+Q2

CARGO POR BAJO FACTOR DE POTENCIA

Cargo por bajo factor de potencia=( factor de potenciaespecificadofactor de potenciamedido−1) (montode facturación )

Los efectos del bajo factor de potencia en las instalaciones eléctricas son lo siguientes:

Sobrecarga de transformadores Incremento de pérdidas en el cobre Niveles de tensión bajos Reducción de los niveles de iluminación Multas económicas por bajo factor de potencia

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

La corrección del factor de potencia beneficia en lo siguiente:

Evita el pago de multas por bajo factor de potencia Libera capacidad en los sistemas eléctricos Incrementa los niveles de tensión en los puntos de consumo Reduce las pérdidas de energía del sistema

Para lograr aumentar el factor de potencia se pueden utilizar dos sistemas a saber:

1. Conectando motores síncronos al vacío2. Conectando capacitores en paralelo

Normalmente se utiliza el segundo sistema debido a las siguientes ventajas:

1. Inversiones no muy elevadas y fácilmente amortizables2. Para su instalación requieren poco espacio3. Prácticamente no necesitan mantenimiento4. Consumo casi despreciable 5. Instalación fácilmente realizable6. Son totalmente silenciosos 7. La conexión-desconexión es sencilla

PROBLEMA

Se tiene una carga eléctrica cuya impedancia es de 0.7213 ¿59°Ω, alimentados a una tensión de 440 V 60 cps.

a) Trazar el triángulo de potencias

b) Calcular IT

Ley de Ohm I=VZ

= 440V <0 °0.7213<59°

=610 A←59 °

c) Calcular PACTIVA

PACTIVA=(440 ) (610 ) (cos59 )=138,226watts

d) Calcular PREACTIVA

PREACTIVA=(440 ) (610 ) ( sen59 ° )=230,063VAR

e) Calcular PAPARENTE

PAPARENTE=(440 ) (610 )=268,400VA

f) Factor de potencia

f . p .=cos 59°=0.5150

PACTIVA=VIcosӨ (watts) PREACTIVA =Q=VIsenӨ (VAR)

PAPARENTE =S=VI (VA)

SE PAGA MULTA

CONCLUSIÓN

En la práctica logramos definir lo importante que es mantener el factor de potencia dentro de los rangos permitidos por la comisión federal de electricidad, ya que los beneficios no son únicamente económicos, sino que se verá reflejado en la calidad de la iluminación en las instalaciones, así como en el funcionamiento de los aparatos eléctricos, ahora sabemos que la inversión de los capacitores además de ser mínima es justificada y no requiere mantenimiento.