FACTOR DE POTENCIA MÉTODOS DE CORRECCIÓN

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FACTOR DE POTENCIA

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MÁS DE 40 AÑOS DE TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN

O

Fundada en 1975, Steck es líder en ventas de materiales y equipamientos eléctricos industriales, comerciales y residenciales en el mercado Brasileño; uno de los proveedores más relevantes de América Latina, que se ha ganado la preferencia de los profesionales del sector eléctrico en sus operaciones, en más de 18 países.

La calidad es un factor fundamental en nuestro trabajo!

Con laboratorio propio y permanente perfeccionamiento de sus procesos, los productos Steck son conformes con las más rigurosas normas y cumple con los más altos estándares de calidad, certificada por las mayores entidades de LATAM:

_{STECK. ¡ES TU MARCA!}

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PRESENTADOR

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Ingeniero Eléctrico Universidad Francisco José de Caldas.

✓

Experiencia en diseño y construcción de instalaciones eléctricas de uso final

tipo residencial, comercial, educativas y militar. Diseño y desarrollo de

productos para instalaciones eléctricas.

Ingeniero de Aplicaciones de producto

Ing. Andrés Blanco.

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CONTENIDO

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El factor de potencia,

✓

Métodos para corregir el factor de potencia,

✓

El banco de condensadores,

✓

Conclusiones,

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CONCEPTO

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POTENCIA ELÉCTRICA

Potencia es el trabajo realizado por unidad de tiempo. La potencia eléctrica se determina a través del producto de la de la tensión y la corriente.

S = V x I

Sin embargo, si existe desfase entre la tensión (voltios) y la corriente (amperios), se genera una división entre la potencia consumida y la potencia realmente útil (la que hace el trabajo).

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DESFASE TENSIÓN – CORRIENTE.

α

V I

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EL FACTOR DE POTENCIA

Es la relación entre la potencia activa que es usada para producir un trabajo y la potencia aparente que es tomada de la línea

𝐹𝑃 = 𝑃/𝑆 = cos(𝛼)

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EL TRIANGULO DE POTENCIAS

Potencia aparente: S = V * I [VA] Potencia activa: P = V * I * cos(α) [W] Potencia reactiva: Q = j V * I * sen(α) [VAr]

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Causas

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DESFASE TENSIÓN – CORRIENTE POR

TIPO DE CARGA

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CONSECUENCIAS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA

• Reducción de la eficiencia del sistema, • Sobrecalentamiento de circuitos,

especialmente en conductores

• Aumento en la caída de tensión, • Disparo de protecciones,

• Disminución del rendimiento de motores,

generadores y transformadores,

• Penalizaciones y sobrecostos de los

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CONCEPTO

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Q1[kVAr] Q2[kVAr] S1[kVA] P[kW] S2[kVA] Qc[kVAr] a1 a2

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CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Datos mínimos de entrada: • P[kW] y FP1 (carga), • FP2(objetivo). Proceso. 1. Calcular S1: 𝑺𝟏 = 𝑷 cos(𝒂𝟏)

2. Obtener el ángulo inicial:

𝑭𝑷𝟏 = cos 𝒂𝟏 → 𝒂𝟏 = cos−𝟏(𝑭𝑷𝟏) 3. Calcular Q1: 𝑸𝟏 = 𝑺𝟏 ∗ sin(𝒂𝟏) Q1[kVAr] S1[kVA] P[kW] a1

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CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

4. Calcular S2:

𝑺𝟐 = 𝑷 𝑭𝑷𝟐

5. Obtener el ángulo objetivo:

𝑭𝑷𝟐 = cos 𝒂𝟐 → 𝒂𝟐 = cos−𝟏(𝑭𝑷𝟐) 6. Calcular Q2: 𝑸𝟐 = 𝑺𝟐 ∗ sin(𝒂𝟐) Q1[kVAr] Q2[kVAr] S1[kVA] P[kW] S2[kVA] a1 a2

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CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

7. Calcular Qc: 𝑸𝒄 = 𝑸𝟏 − 𝑸𝟐 8. Obtener la capacitancia: 𝐂 = 𝑸𝒄/𝑹 𝟐 ∗ 𝝅 ∗ 𝒇 ∗ 𝑽𝟐

R=1 para sistema monofásico R=3 para sistema trifásico

Q1[kVAr] Q2[kVAr] S1[kVA] P[kW] S2[kVA] Qc[kVAr] a1 a2

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Transferencias manuales Transferencias automáticas

Ejemplo

Calcular la capacitancia para corregir el factor de potencia a 0.96, de una carga trifásica de 5.4kW con FP de 0.82 en atraso. El sistema es de 220V y 60Hz de frecuencia.

1. Calcular S1:

𝑺𝟏 = 𝟓𝟒𝟎𝟎𝑾

𝟎. 𝟖𝟐 = 𝟔𝟓𝟖𝟓𝑽𝑨

2. Obtener el ángulo inicial:

𝒂𝟏 = cos−𝟏 𝟎. 𝟖𝟐 = 𝟑𝟒. 𝟗𝟏° 3. Calcular Q1: 𝑸𝟏 = 𝟔𝟓𝟖𝟓 ∗ sin 𝟑𝟒. 𝟗𝟏° = 𝟑𝟕𝟔𝟖𝑽𝑨𝒓 4. Calcular S2: 𝑺𝟏 = 𝟓𝟒𝟎𝟎𝑾 𝟎. 𝟗𝟔 = 𝟓𝟔𝟐𝟓 𝑽𝑨

5. Obtener el ángulo objetivo:

𝒂𝟏 = cos−𝟏𝟎. 𝟗𝟔 = 𝟏𝟔. 𝟐𝟔° 7. Calcular Qc: 𝑸𝒄 = 𝟑𝟕𝟔𝟖 − 𝟏𝟓𝟕𝟓 = 𝟐𝟏𝟗𝟑𝑽𝑨𝒓 8. Obtener la capacitancia: 𝑪 = 𝟐𝟏𝟗𝟑/𝟑 𝟐 ∗ 𝝅 ∗ 𝟔𝟎 ∗ 𝟐𝟐𝟎𝟐 = 𝟒𝟎 𝒖𝑭 6. Calcular Q2: 𝑸𝟐 = 𝟓𝟔𝟐𝟓 ∗ sin 𝟏𝟔. 𝟐𝟔° = 𝟏𝟓𝟕𝟓𝑽𝑨𝒓

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CONCEPTO

Métodos para corregir

el factor de potencia

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MOTORES SINCRÓNICOS

Por la naturaleza constructiva de los motores sincrónicos, Cuando trabajan sobre-exitados (operación de máxima potencia) generan adelanto del factor de potencia (así como los condensadores).

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CORRECCIÓN DIRECTA POR CONDENSADOR

Se realiza corrección del factor de potencia directamente en la carga o equipo.

Ventajas:

• No requiere elementos de protección y maniobra adicionales,

• Los capacitores son conectados y desconectados cuando se requieren,

• Generalmente no requiere ingeniería ya que se selecciona por tablas,

• Flexibilidad en caso de reorganización de la planta

Desventajas:

• Muy difícil implementación en sitios con gran cantidad de equipos como luminarias,

motores pequeños, entre otros.

• Difícil visualización de fallas localizadas,

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Corrección centralizada por banco de condensadores M M M Iluminación Planta Tablero oficinas Tablero bodega

Tablero propósito general Banco condensadores

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Corrección centralizada por banco de condensadores

Se instalan los condensadores de compensación del factor de potencia en una tablero, ubicado generalmente cercano a la subestación eléctrica.

Ventajas

• Mejor para instalaciones con una gran cantidad de cargas que reduzcan el factor de potencia • Menor relación costo/kVAr instalado,

• Mayor facilidad de detección de fallos, Desventajas

• Requiere ingeniería para su construcción, • Mayor cantidad de componentes,

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CORRECCIÓN MIXTA

M M M Iluminación Planta Tablero oficinas Tablero bodega

Tablero propósito general Banco condensadores

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Corrección MIXTA

Se instalan los condensadores de compensación del factor de potencia en una tablero, ubicado generalmente cercano a la subestación eléctrica y condensadores individuales en las cargas que más afectan el factor de potencia.

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CONCEPTO

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COMPONENTES

Encerramiento

Totalizador

Barraje

Protección circuito

Contactores de carga

Condensadores

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Condiciones de instalación:

• Ventilación

• temperatura ambiente menor a 40°C, • Temperatura de carcasa menor a 55°C,

• Tolerancias

• P nominal +15%

• Cables

• Los calibres utilizados deben tener una capacidad de corriente del 135% de la corriente nominal del capacitor.

• Medio de desconexión

• Debe existir un medio de desconexión para que los condensadores sean aislados

durante mantenimiento.

CONDENSADORES

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Este contactor genera una conexión

adelantada de las resistencias que cargan los condensadores y amortigua el transitorio de conexión.

Los Contactores de la línea SK1C ofrecen la mejor solución para maniobra de

capacitores, para corregir el factor de potencia

• categoría (AC-6b).

• Tensión nominal 380/400 VAC • Frecuencia: 50/60Hz

• Corriente térmica Ith: 25A, 32A, 43A, 63A,

95A y 115A

• Bobinas de control: 110VAC ̴ 415VAC

CONTACTORES PARA MANIOBRA DE CONDENSADORES SERIE SK1C

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TRANSITORIO DE CONEXIÓN SIN CONTACTOR DE CARGA I T 1200 A 18 A

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I

T 160 A

18 A

TRANSITORIO DE CONEXIÓN CON CONTACTOR DE CARGA

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Fabricantes de condensadores Fabricantes de contactores

Tabla condensadores vs tabla contactores

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La protección termo-magnética protege los circuitos contra sobrecargas y cortocircuitos, gracias a la acción combinada de sus dos componentes.

• Bimetálico térmico (sobrecarga)

• Bobina magnética (cortocircuito)

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• In (A): 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80,

100, 125;

• Icu (kA): 3, 4.5, 6, 10;

• Polos: Monopolar (1P), bipolar (2P), Tripolar (3P),

Tetrapolar (4P), 1P+N;

• Curvas de disparo: Curva B, curva C; • Ue: 1P = 240V -- 2P, 3P y 4P = 400V;

• Ui: 500V Fase con Fase, 250 Fase con tierra; • Uimp: 4kV;

• Certificados conforme a la norma IEC 60898.

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• Presentaciones con disparadores térmicos

fijos y ajustables;

• In (A): 10 a 1250;

• Icu (kA): 36 a 100 (220V - reducción por

tensión);

• Polos: Tripolar (3P), Tetrapolar (4P) • Ue: 690V;

• Ui: 690V, 800V; • Uimp: 6kV, 8kV;

• Certificados conforme a la norma IEC

60947-2;

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Evitar contacto directo.

Protección física a los otros componentes. • IP

• IK

• Intemperie (UV)

• Humedad (Cámara salina) Soporte mecánico a los demás componentes.

Soporte de los esfuerzos eléctricos y térmicos • Autoextinguibles (Pruebas de hilo

incandescente)

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Permitir la distribución de la energía eléctrica entre los circuitos, de forma segura y simple.

Interconexión de componentes. Identificar el tipo de conductor.

BARRAJE Y BLOQUES DE

DISTRIBUCIÓN

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Elementos adicionales para la construcción de los tableros para la sujeción, conexión, organización, entre otros.

Importantes para la estética y la seguridad en la instalación y mantenimiento de los tableros

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CONCEPTO

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FACTOR DE POTENCIA MÉTODOS DE CORRECCIÓN