INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Dirección de Calidad Educativa

SEMANA_08_Sesión_01

TEMA VIII: CÁLCULOS ELÉCTRICOS DE INSTALACIONES INTERIORES EN LOCALES COMERCIALES E INDUSTRIALES

• Tensión de alimentación

• Instalación trifásica/monofásica

• Receptores

• Factor de potencia de la instalación

TEMA VIII: CÁLCULOS ELÉCTRICOS DE INSTALACIONES INTERIORES EN LOCALES COMERCIALES E INDUSTRIALES

• Identifica los factores influyentes del cálculo eléctrico deinstalaciones interiores en locales comerciales e industriales.

(KVA) S(KW) P cos potencia de Factor

El factor de potencia es definido como el coseno del ángulo comprendido

entre el vector P y el vector S, del triángulo vectorial de potencias de la fig.

6.4, que se expresa por la relación entre la potencia activa y la potencia

aparente de un circuito o de una carga.

Q (VAR)S (V

A)

P (W)

4. Factor de potencia de la instalación

Los capacitores generan energía reactiva de sentido inverso a la consumida

en la instalación. La aplicación de estos neutraliza el efecto de las pérdidas

por campos magnéticos. Al instalar condensadores, se reduce el consumo

total de energía. (activa + reactiva) de lo cual se obtienen varias ventajas.

Corregir o mejorar el factor de potencia de una instalación tiene las siguientes ventajas:

• Reducción de las caídas de tensión

• Reducción de la sección de los conductores

• Disminución de las pérdidas

• Reducción del costo de electricidad evitando el pago por consumo de

energía reactiva

• Aumento de la capacidad del transformador para entregar potencia activa

final Cosinicial Cos

inicial Pcufinal Pcu

2

2

REDUCCIÓN DE LAS CAÍDAS DE TENSIÓN

La instalación de condensadores permite reducir la energía reactiva

transportada disminuyendo las caídas de tensión en la línea.

REDUCCIÓN DE LA SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES

Al igual que en el caso anterior la instalación de condensadores permite la

reducción de la energía reactiva transportada y en consecuencia es posible,

a nivel de proyecto, disminuir la sección de los conductores a instalar.

DISMINUCIÓN DE LAS PÉRDIDAS

Al igual que en el caso anterior la instalación de condensadores permite

reducir las pérdidas por efecto Joule que se produce en los conductores y

transformadores.

Pcu = Pérdidas de potencia activa por efecto Joule en el cobre del arrollamiento de los transformadores.

Ejemplo:

Calcular la reducción de pérdidas en el cobre en un transformador de 630

KVA, Pcu = 65 000 W al pasar de cos inicial = 0,7 a un cos final = 0,98.

Solución:

W 3184 Pcu

)0,980,7(-1 x6500 Pcu

final cosinicial cos

-1 xinicial Pcu Pcu

final cos inicial cos

xinicial Pcu - inicial Pcu Pcu

:tendremos doReemplazanfinal cosinicial cos

inicial Pcu final Pcu :obtiene Se

final cosinicial cos

inicial Pcufinal Pcu :De

final Pcu - inicial Pcu Pcu

2

2

2

2

2

2

2

2

2

REDUCCIÓN DEL COSTO DE ELECTRICIDAD EVITANDO EL PAGO

POR CONSUMO DE ENERGÍA REACTIVA

La ventaja que se obtiene es de orden económico y mejora los costos

operativos de producción.

AUMENTO DE LA CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR PARA

ENTREGAR POTENCIA ACTIVA

La ventaja es aún más atractiva porque aprovechamos una mayor

capacidad de la instalación. Para entender de mejor se presenta un

ejemplo sencillo de corrección de factor de potencia.

Ejemplo :

Supongamos que tenemos una carga de las siguientes características:

P = 100 KV, Q = 130 KVAR, V = 440 V

KVA 164

164130100P S 2222

SQ

SP Cos

6,0KVA 164KW 100

Del triángulo de potencias, se puede calcular la potencia aparente S.

El factor de potencia se obtiene de acuerdo a la definición como:

Entonces: cos =

P

CARGA

Q

P=100 KW

Q=130 KVARS=164 KVA

TRANSFORMADOR

KVA 17,104

47,10496,0

100cos

P S

S

Al analizar el circuito con la corrección del factor de potencia a un valor de 0,96;

suponiendo que es el exigido como mínimo por la compañía suministradora.

La potencia activa consumida sigue siendo la misma por la carga que se mantiene

constante, pero al corregir el factor de potencia se tiene un nuevo valor de potencia

aparente, despejando S se tiene:

Podemos apreciar una notable reducción de consumo de potencia

aparente que se traduce en:

Una mayor potencia aparente S disponible en el transformador.

Mayor posibilidad de conducción por los alimentadores para posibles

ampliaciones.

QC

Q'

P

S

S'

1 2

En la Figura se observa que los condensadores entregan

una potencia reactiva Qc a la carga y que la potencia

aparente S' es menor a la potencia aparente inicial S.

Es decir, si la potencia aparente del transformador fuera

de 160 KVA con un factor de potencia sin compensar

(cos1 = 0,6), tendría: 160 -164 = -4 KVA de sobrecarga;

en cambio si se corrige a un factor de potencia:

cos2 = 0,96

Entonces se tendría disponible:

S' = 160 - 104,17 = 55,83 KVA

Para el cálculo del factor de potencia de una planta o instalación se tienen

dos alternativas: o realizar cálculos teóricos o medir directamente el factor

de potencia mediante un analizador de redes.

Claro está que la medición directa es la más cercana a la realidad o al valor

real de este factor, teniendo este valor inicial de cos1 podremos, a través

de la fórmula:

Qc = P x (tg1 - tg2)

Determinar el valor de la potencia reactiva Qc del banco de

condensadores, para llegar a corregir el factor de potencia a cos 2, este

análisis también se realiza observando las curvas de consumo de potencia

reactiva proporcionada por el analizador de redes.

QC

Q'

P

S

S'

1 2

Triángulo de potencias corregido

Donde:

Qc: Potencia reactiva proporcionada por el banco de condensadores

En KVAR.

P: Potencia activa de la carga a compensador en KW.

Tg: Valor de la tangente del ángulo que corresponde al factor de

Potencia del circuito (original y deseado).

S: Potencia aparente original en KVA.

Sr: Potencia aparente como resultado de la corrección del factor de

Potencia.

Q: Potencia reactiva original.

Q': Potencia reactiva proporcionada por la fuente de suministro,

Luego de la corrosión del factor de potencia.

Ejemplo:

Tomando los valores del ejemplo anterior tenemos:

P: 100 KW Q = 130 KVAR U = 440 V

cos1 (original) 0,6 1 = arc cos 0,6 = 53,93°cos2 (deseado) 0,96 2 = arc cos 0,96 = 16,26°

Luego:

tg 1 = 1,33; tg 2 = 0,29

Obtenemos el valor del banco de condensadores de la siguiente manera:

Qc = P(tg 1 - tg 2); Qc = 100 KW (1,33 - 0,29)

Qc = 100 x 1,04; Qc = 104 KWAR

Esto significa que el banco de condensadores deberá tener una potencia de 104 KVAR.

(KW) activa Energía(KVAR) reactiva Energía

tg 1

La forma correcta de determinar el valor del banco de

condensadores es utilizado un analizador de redes y una

forma referencial de conocer factor de potencia de la

instalación es tomando la lectura que brinda el recibo de la

compañía suministradora, respecto al consumo de energía

activa y energía reactiva.