viernes, 8 de mayo de 2015

Electricidad


Conceptos relativos a las instalaciones eléctricas

Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre lapotencia activa, P, y la potencia aparente, S.1 Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razón, f.d.p = 1 en cargas puramente resistivas; y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin resistencia f.d.p = 0.- ..................................................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=440ea34a8eb0590c1576747b3fc9f82c1c49e68d&writer=rdf2latex&return_to=Factor+de+potencia


FACTOR DE POTENCIA (I)

Triángulo de potencias
El llamado triángulo de potencias es la mejor forma de ver y comprender de forma gráfica qué es el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos ) y su estrecha relación con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito eléctrico de corriente alterna.
 


Como se podrá observar en el triángulo de la ilustración, el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos ) representa el valor del ángulo que se forma al representar gráficamente la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), es decir, la relación existente entre la potencia real de trabajo y la potencia total consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de corriente alterna. Esta relación se puede representar también, de forma matemática, por medio de la siguiente fórmula:



El resultado de esta operación será “1” o un número fraccionario menor que “1” en dependencia del factor de potencia que le corresponde a cada equipo o dispositivo en específico, según contenga un circuito inductivo, resistivo, o una combinación de ambos. Ese número responde al valor de la función trigonométrica “coseno”, equivalente a los grados del ángulo que se forma entre las potencias (P) y (S).

Si el número que se obtiene como resultado de la operación matemática es un decimal menor que “1” (como por ejemplo 0,95), dicho número representará el factor de potencia correspondiente al defasaje en grados existente entre la intensidad de la corriente eléctrica y la tensión o voltaje en el circuito de corriente alterna.

Lo «ideal» sería que el resultado fuera siempre igual a “1”, pues así habría una mejor optimización y aprovechamiento del consumo de energía eléctrica, o sea, habría menos pérdida de energía no aprovechada y una mayor eficiencia de trabajo en los generadores que producen esa energía. Sin embargo, un circuito inductivo en ningún caso alcanza factor de potencia igual a "1", aunque se empleen capacitores para corregir completamente el desfasaje que se crea entre la potencia activa (P) y la aparente (S).

Al contrario de lo que ocurre con los circuitos inductivos, en aquellos que solo poseen resistencia activa, el factor de potencia sí será siempre igual a “1”, porque como ya vimos anteriormente en ese caso no se crea ningún desfasaje entre la intensidad de la corriente y la tensión o voltaje.
En los circuitos inductivos, como ocurre con los motores, transformadores de voltaje y la mayoría de los dispositivos o aparatos que trabajan con algún tipo de enrollado o bobina, el valor del factor de potencia se muestra siempre con una fracción decimal menor que “1” (como por ejemplo 0,8), que es la forma de indicar cuál es el retraso o desfasaje que produce la carga inductiva en la sinusoide correspondiente a la intensidad de la corriente con respecto a la sinusoide de la tensión o voltaje. Por tanto, un motor de corriente alterna con un  factor  de  potencia  o  Cos  = 0,95 ,  por  ejemplo,  será  mucho  más  eficiente  que  otro  que  posea  un  Cos  = 0,85 .

FACTOR DE POTENCIA (II)

Valor correspondiente a la función trigonométrica “coseno” de diferentes ángulos agudos

Ángulo agudoFunción “coseno”
15º0,97
30º0,87
45º0,71
60º0,50
75º0,26

El dato del factor de potencia de cada motor es un valor fijo, que aparece generalmente indicado en una placa metálica pegada a su cuerpo o carcasa, donde se muestran también otros datos de interés, como su tensión o voltaje de trabajo en volt (V), intensidad de la corriente de trabajo en amper (A) y su consumo de energía eléctrica en watt (W) o kilowatt (kW).

Ya vimos anteriormente que la potencia de un motor eléctrico o de cualquier otro dispositivo que contenga bobinas o enrollados se puede calcular empleando la siguiente fórmula matemática:


El resultado de esta operación matemática estará dada siempre en watt (W), por lo que para convertir en kilowatt (kW) el valor obtenido, será necesario dividir primero la cifra resultante entre 1000.

Por otra parte, como el valor de (P) viene dado en watt, sustituyendo (P) en la fórmula anterior podemos decir también que:

   , por tanto

De donde:

W = Potencia de consumo del dispositivo o equipo en watt
V = Tensión o voltaje aplicado al circuito
I = Valor del flujo de corriente que fluye por el circuito en amper (A)
Cos  = Factor de potencia que aparece señalado en la placa del dispositivo o equipo


Si conocemos la potencia en watt de un dispositivo o equipo, su voltaje de trabajo y su factor de potencia, y quisiéramos hallar cuántos ampere (A) de corriente fluyen por el circuito (digamos, por ejemplo, en el caso de un motor), despejando (I) en la fórmula anterior tendremos:


El resultado de esa operación lo obtendremos directamente en ampere (A).
En caso que el valor de la potencia esté dada en kilowatt (kW), podemos utilizar la misma fórmula, pero habrá que multiplicar la cifra correspondiente a los kilowatt por 1000 para convertirlos en watt:


El resultado de esta otra operación matemática será, igualmente, el valor de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A).

Habíamos visto también que una carga capacitiva (compuesta por condensadores o capacitores) conectada a un circuito eléctrico de corriente alterna provoca el adelantamiento de la sinusoide de intensidad de la corriente con relación a la sinusoide de la tensión o voltaje. Esto produce un efecto de desfasaje entre ambas magnitudes eléctricas, pero ahora en sentido inverso al desfasaje que provocan las cargas inductivas.

Por tanto, cuando en la red de suministro eléctrico de una industria existen muchos motores y transformadores funcionando, y se quiere mejorar el factor de potencia, será necesario emplear bancos de capacitores dentro de la propia industria, conectados directamente a la red principal. En algunas empresas grandes se pueden encontrar también motores de corriente alterna del tipo "sincrónicos" funcionando al vacío, es decir, sin carga, para mejorar también el factor de potencia.
Banco de capacitores instalados en un circuito eléctrico de fuerza, con el fin de. mejorar el coseno de "fi" o factor de potencia en una instalación industrial.

De esa forma los capacitores, al actuar sobre la sinusoide de la corriente, produce el efecto contrario al de la inductancia, impidiendo que la corriente (I) se atrase mucho en relación con el voltaje (V).  Así se tratará de que las sinusoides se pongan en fase y que el valor del factor de potencia se aproxime lo más posible a “1”.

El factor de potencia (f.d.p.) de una instalación eléctrica alimentada con corriente alterna, se define como el cociente entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S).

Si las corrientes y tensiones son señales perfectamente sinusoidales, el factor de potencia será igual al cos φ , o el coseno del ángulo que forman P y S en el triángulo de potencias:


Si el factor de potencia (f.d.p.), o cos φ, es igual a 1 significa que la potencia reactiva es nula, y la potencia activa y aparente son iguales. Por tanto la intensidad que circula por los cables es la estrictamente necesaria para la potencia útil demandada en la instalación.

Si el factor de potencia (f.d.p.), o cos phi, es igual menor que 1 significa que la potencia reactiva no es nula, y la potencia activa y aparente no son iguales. Por tanto la intensidad que circula por los cables es mayor que la estrictamente necesaria para la potencia útil demandada en la instalación. Comparado con el caso anterior, fdp=1, existen mayores pérdidas y calentamientos en los cables, se pierde capacidad de transportar potencia en la instalación y se producen mayores caídas de tensión.

Si el factor de potencia (f.d.p.), o cos φ, se aleja mucho del valor 1 es necesaria la compensación de la energía reactiva para evitar penalizaciones en la factura eléctrica, y sobrecargas y caídas de tensión en la instalación eléctrica.

El sistema de gestión del consumo eléctrico ofrecido por Imergia a sus clientes, permite el seguimiento del factor de potencia o cos φpudiendo decidir en función de medidas reales y continuas en el tiempo, si es necesaria la compensación con baterías de condensadores, o si es necesario aumentar la capacidad de dichas baterías en caso de que existan. También permite detectar un mal funcionamiento o avería de la batería de condensadores, evitando así las penalizaciones por parte de la compañía eléctrica.

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