MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA

Las actuales instalaciones industriales poseen en su mayoría conjuntos de elementos inductivos, desde lámparas de descarga con equipos reactivos, transformadores, motores etc. Estos elementos inductivos provocan un retraso de la corriente respecto de la tensión.
Este desfase crece notablemente cuando las máquinas trabajan en vacío.
La relación existente entre la energía transformada en otro tipo (potencia activa) y la consumida se denomina factor de potencia.
Si en el triángulo de tensiones (Ver circuitos inductivos) multiplicamos todos los lados por un mismo valor, el valor de la intensidad I, se obtiene otro triángulo semejante al primero que se denomina de Triángulo de Potencias y del que se pueden obtener los siguientes valores:
Potencia activa es la potencia susceptible de convertirse en otro tipo de energía Pa = UI cos Φ. Su unidad es el Vatio.
Potencia reactiva es la que se disipa en la creación de campos magnéticos Pr = UI sen Φ. Su unidad es el Voltio-amperio reactivo.
Potencia aparente es la resultante de las otras dos Pap = U I. Su unidad es el Voltio-amperio.

El factor de potencia es, por tanto, la relación entre la patencia activa expresada en vatios y la potencia aparente expresada en voltio-amperios
cos Φ = W/Va
cos Φ = Potencia activa/Potencia aparente
Si despejamos de la fórmula de la Potencia activa Pa = UI cos Φ, la intensidad de corriente la expresión resulta I = Pa/U
Pa = U I cos Φ
Al observar los valores de la fórmula anterior se observa que cuanto mayor sea el desfase de la intensidad de corriente respecto de la tensión, menor es el cos Φ y al disminuir el denominador la intensidad de corriente aumenta para la misma potencia activa o útil.
El aumento no productivo de la intensidad de corriente en los conductores resulta perjudicial por:
Aumenta la caída de tensión.
Existe un incremento de la potencia perdida.
Corremos el riesgo de ser sancionados e incluso la compañías suministradoras pueden proceder al corte del suministro eléctrico si el valor del factor de potencia de una instalación está por debajo de valores admisibles, en torno a 0,5.
MÉTODO ANALÍTICO PARA CONOCER Y MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA
El método que vamos a emplear consiste en conocer el factor de potencia de la instalación, determinar el nuevo factor y calcular el condensador necesario para obtenerlo.
Recordamos que el efecto de la reactancia y la capacidad se contrarrestan y que esa es la razón por la que se incorpora un condensador al circuito (ver circuitos RLC)
1. Determinar el factor de potencia de la lámpara de descarga del circuito conociendo que su potencia activa es de 250w (la potencia activa no sufre ningún tipo de alteraciones sea cual sea el factor de potencia de la instalación) y leyendo aparatos de medida.

Analizando los aparatos de medida podemos determinar la potencia aparente Pap = U.I = 230.2,17 = 500 Va
La Potencia Aparente de circuito es de 500 Va (voltio-amperios)
2. Conocida la Potencia Aparente y la Potencia Activa podemos determinar el factor d potencia cos Φ = Potencia activa/Potencia aparente
Cos Φ1 = 250/500 = 0,5
3. El siguiente paso es determinar cuál será el nuevo factor de potencia, en nuestro caso será 0,9 y lo denominaremos Φ1.
4. Ahora determinaremos la potencia reactiva que deben aportar los condensadores que conectaremos en derivación a la lámpara.
Prc (potencia reactiva capacitiva)= P activa . (tag Φ1 - tag Φ2)
Prc = Pa . (tag Φ1 - tag Φ2)
Prc = 250 (1,732 - 0,484 ) = 312 Var (voltio-amperios reactivos)
La Potencia reactiva que deben aportar los condensadores para obtener un cos de 0,9 será de 312 Var.
5. Ahora determinaremos la capacidad del condensador que pueda aportar 312Var cuando esté sometidos en un circuito de corriente alterna y a una frecuencia de 50 Hz.
C = Prc / U2 . ω
C = 312 /16610600 = 0,0000187 F = 18 μF
El condensador que debemos conectar en derivación será de 18 μF para obtener el nuevo factor de potencia.

La intensidad de corriente del circuito queda reducida a 1,2 A cuando incorporamos un condensador de 18 μF
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