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• Luis Torres Fernández

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I.

OBJETIVOS.  Realizar la evaluación del factor de potencia de un circuito de corriente alterna monofásica y corregir dicho factor de potencia aplicando elementos capacitivos en conexión paralelo.

II.

FUNDAMENTE TEÓRICO. En alguna ocasión se ha preguntado, ¿Por qué es necesaria la eficiencia en la conversión de energía? ¿Cuál es la razón de las altas tarifas eléctricas a la Industria que consumen mucha energía que utiliza motores o equipo eléctrico? Actualmente la eficiencia en el consumo energético es tema de actualidad, desde la conciencia a los usuarios en el uso racional de la energía hasta las fábricas e industrias que mediante sus procesos les es necesaria la energía, ¡claro! Una industria tiene que pagar más se preguntará: Pero, ¿será que estas pueden reducir su factura por consumo de energía si toman las debidas precauciones o acciones? En el país, las empresas a cargo de la distribución de la energía cobran una tarifa especial a aquellas Industrias que consumen mucha energía si pasan de cierto rango; tarifas como Potencia Reactiva, por consumo superior a lo permitido, por hora pico, cada usuario conectado a la red eléctrica pertenece a una categoría de consumo, la categoría dependerá si es para uso residencial, comercial o Industrial y así será la factura al final de cada mes. En una industria donde su equipo eléctrico lo constituyen motores, iluminación con balastros, equipos de taladro, tornos, equipo de refrigeración etc., todo aquello que necesite magnetizarse presentara inconvenientes al momento de operar en la red, la empresa de electricidad le estará girando una factura de exceso de consumo de Potencia Reactiva debido a la mayor capacidad de generación de ésta. La industria debe prever que esto no suceda o se aminore; el consumo de reactiva hace que se tenga menor capacidad en la red eléctrica para suplir la demanda de otros usuarios, este exceso se cobra a una tarifa alta, la Industria actualmente esta corrigiendo este factor aplicando bancos de capacitores para compensar la potencia reactiva consumida en ella, a través de generarla ellos mismos. El beneficio viene si se colocan lo más cercano a la carga que consume. La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt). Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías. Denominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura, etc. COMPESACIÓN DE FACTOR DE POTENCIA

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O sea que el factor de potencia debe tratarse que coincida con el coseno phi pero no es lo mismo. Es aconsejable que en una instalación eléctrica el factor de potencia sea alto y algunas empresas de servicio electroenergético exigen valores de 0,8 y más. O es simplemente el nombre dado a la relación de la potencia activa usada en un circuito, expresada en vatios o kilovatios (KW), a la potencia aparente que se obtiene de las líneas de alimentación, expresada en voltio-amperios o kilovoltioamperios (KVA). 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 al consumo de potencia activa (KW) se sume el de una potencia llamada reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinan el comportamiento operacional de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las empresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias. Al ser suministradas por las empresas de electricidad deberá ser producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversión en capacidades mayores de los equipos y redes de transmisión y distribución. Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operación. III. ELEMENTOS A UTILIZAR.        

Voltímetro. Amperímetro. Vatímetro monofásico. Resistencias de 180Ω. Multímetro digital. Capacitancia 4.5,10, 20, 50 y 70 uF. Cosfímetro. Motor monofásico de 1 Hp.

IV. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN. 1. Registrar los datos de los componentes del circuito paralelo R-L (resistenciamotor monofásico) 2. Utilizando una fuente de tensión de 220V, 60Hz, alimentar el circuito construido. 3. Registrar la información de los instrumentos aplicados en el circuito y tabular siguiendo las instrucciones del formato de tabla presentando. 4. Registrar la potencia activa que toma el circuito utilizando un vatímetro monofásico aplicando la conexión y los factores que indica el instrumento utilizado. 5. Para evaluar la potencia reactiva aplicada en el ensayo, registrar la información necesaria que permita establecer su cos Ф en forma indirecta. 6. Insertar en el circuito un cosfímetro para determinar el factor de potencia real del circuito y compara con el deducido en el paso anterior indicando el error y explicando la justificación del mismo. 7. Insertar un capacitor de 4.5 microfaradios en paralelo al circuito y registrar la información de los puntos 4.3, 4.4, 4.6 y 4.7; tabulando adecuadamente los resultados, repetir los ensayos reemplazando el condensador por uno de 10, 25, 50 ,70 y finalmente reemplazarlo por uno de 120 microfaradios. (verificar los valores). COMPESACIÓN DE FACTOR DE POTENCIA

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8. Para cada caso elaborar el diagrama fasorial correspondiente.

V

A

S

P

225 224 225 225 225.3 223

2.1 1.35 0.75 1.07 2.67 4.3

472.50 302.40 168.75 240.75 601.55 958.90

150 162.5 155 165 180 175

ƟTEÓRICO

ƟLEÍDO

Io

0.89 0.969 0.995 0.987 0.758 0.505

2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1

C 0 0.75 1.35 1.03 -0.57 -2-2

FOTOS DE LA PARTE EXPERIMENTAL.

Figura 01: Circuito terminado.

Figura 02: Docente verificando funcionamiento de circuito.

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0 10µF 25 µF 30 µF 50 µF 70 µF

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V.

Figura 03: Verificando y anotando datos obtenidos.

CUESTIONARIO. 1. Desarrollar un breve comentario sobre las mediciones realizadas en el procedimiento de paso 4.6. 

Un cosímetro, cosenofímetro, cofímetro o fasímetro es medir el factor de potencia (cosφ).

un

aparato

para

Tiene en su interior una bobina de tensión y una de corriente dispuesta de tal forma que si no existe defasaje, la aguja está en cero (al centro de la escala) lo que mide el cosimetro es el defase que se produce entre la corriente y la tensión producto de cargas inductivas o capacitivas. Si esta medición está atrasada se dice que es LAG y si esta adelantada se dice que es LEAD. 2.

Graficar en el mismo plano cartesiano la potencia inicial y la evolución de la potencia cuando se corrige el factor de potencia con los diferentes condensadores.

3.

¿Por qué se presenta una elevada corriente en el momento de energizarse el circuito? Determinar en qué condición se presenta la mayor corriente de inserción.



Porque en el momento en que se mide el punto pico, no existe reactancias .

4. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES.

 El factor de potencia se puede definir como la relación que existe entre la potencia activa (KW) y la potencia aparente (KVA) y es indicativo de la eficiencia con que se está utilizando la energía eléctrica para producir un trabajo útil. COMPESACIÓN DE FACTOR DE POTENCIA

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 Un cosímetro, cosenofímetro, cofímetro o fasímetro es un aparato para medir el factor de potencia (cosφ).  El bajo factor de potencia es causa de recargos en la cuenta de energía eléctrica, los cuales llegan a ser significativos cuando el factor de potencia es reducido.  Un bajo factor de potencia limita la capacidad de los equipos con el riesgo de incurrir en sobrecargas peligrosas y pérdidas excesivas con un dispendio de energía.  Para el uso racional de la energía, es prioritaria la corrección del Factor de Potencia. En la compra de artefactos y maquinarias existen algunas marcas que ya traen compensada esta energía a valores exigibles por la EPESF  El consumo de la energía reactiva es registrado por el medidor, conjuntamente con el de energía activa.  Los costos de la energía activa no se pueden reducir mientras que los costos de la energía reactiva se pueden disminuir (reduciendo el ángulo ø) lo cual se consigue conectando cargas capacitivas (condensadores) conectados en paralelo a las cargas inductivas.  El mantenimiento de valores controlados del Factor de Potencia redundará en su beneficio. 

Para reducir la factura por consumo de energía se ha de tomar en cuenta los siguientes aspectos: o

Controlar el consumo de potencia reactiva en la industria resulta ventajoso al reducir la factura por consumo de potencia reactiva.

o

Se mejora la regulación de voltaje en la red eléctrica (no fluctúa).

o

Se consigue operar más equipos con la misma capacidad de la red eléctrica.

o

Se consigue un aumento de la capacidad de líneas y transformadores instalados.

o

Se disminuyen las pedidas de energía.

o

Se consigue una reducción en el coste global de la energía.

o

Menos sección transversal de conductores.

o

Menos perdidas de energía por las altas corrientes en la línea.

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5. BIBLIOGRAFÍA.  http://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia#Mejora_del_factor_de_potencia  http://www.monografias.com/trabajos14/factorpotencia/factorpotencia.shtml#co mo  http://www.monografias.com/trabajos14/factorpotencia/factorpotencia.shtml#co mo

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