Practica 4 Electricidad

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS LICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL

Electricidad Industrial García 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 VIRIDIANA INFANTE TORRES MIGUEL RAFAEL MEJIA 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 : 1 P=−( )(Vmlmsen 2 wt) 2

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−cos 2 wt ))

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

( 12 )Vm Lm 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. Potenciaactiva (P)=tensión por componente activa ( en fase ) de la intensidad=VIcosθ

Potenciaaparente ( S )=tesión por intensidad =VI

Potenci a reactiva ( Q )=tensión por componente reactiva ( en cuadratura ) 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=

P S S= √ P2 +Q2

La relación de potencias es

CARGO POR BAJO FACTOR DE POTENCIA de potencia especificado −1 ) ( monto de facturación ) ( factor factor de potencia medido

Cargo por bajo factor de potencia=

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 vacío 2. Conectando capacitores en paralelo Normalmente se utiliza el segundo sistema debido a las siguientes ventajas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Inversiones no muy elevadas y fácilmente amortizables Para su instalación requieren poco espacio Prácticamente no necesitan mantenimiento Consumo casi despreciable Instalación fácilmente realizable Son totalmente silenciosos La conexión-desconexión es sencilla

PROBLEMA Se tiene una carga eléctrica cuya impedancia es de 0.7213 a una tensión de 440 V 60 cps.

¿ 59°Ω, alimentados

a) Trazar el triángulo de potencias PACTIVA=VIcosӨ (watts)

PREACTIVA =Q=VIsenӨ (VAR) PAPARENTE =S=VI (VA) b) Calcular IT Ley de Ohm

V 440 V <0 ° I= = =610 A <−59° Z 0.7213<59 °

c) Calcular PACTIVA

P ACTIVA= ( 440 ) ( 610 )( cos 59 )=138,226 watts d) Calcular PREACTIVA PREACTIVA =( 440 ) ( 610 ) ( sen 59 ° )=230,063 VAR e) Calcular PAPARENTE P APARENTE =( 440 )( 610 )=268,400 VA f) Factor de potencia f . p .=cos 59 °=0.5150

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.