Potencia activa y reactiva en circuitos trifasicos

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Potencia “activa y reactiva” en circuitos trifásicos
I. Práctica No 21 
II. Nombre: Potencia “activa y reactiva” en circuitos trifásicos 
III. Competencia específica: Corrección del “factor de potencia” verificando el hecho en las mediciones del módulo “vatímetro-varímetro” 
IV. Introducción 
Al igual que en las cargas monofásicas, también podemos tener un bajo factor de potencia en cargas trifásicas, comúnmente en motores, el cual también puede ser corregido mediante un banco de capacitores. Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de potencia reactiva se puede reducir e incluso anular si se colocan capacitores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia. Los bancos de capacitores se pueden conectar en estrella o en delta. Si se conectara el banco de capacitores en estrella, tenemos:
 Si se conectara el banco de capacitores en delta, tenemos:
 Para ambas ecuaciones en dónde:
En los circuitos de corriente alterna el ángulo entre la tensión y la corriente de un elemento de circuito o de un circuito total se llama “ángulo de factor de potencia”. El factor de potencia puede tomar valores entre 0 y 1, lo que significa que:
El valor ideal del factor de potencia es 1 (100 %), esto indica que toda la energía consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo. Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad significa mayor consumo de energía necesaria para producir un trabajo útil.
	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 desfasaje 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 desfase 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 desfase 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 desfase 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
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 amperes (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 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.
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”.
V. Correlación:
Tema “Potencia eléctrica”
Subtemas”5.2 Corrección del factor de potencia”;”5.3 Medición de potencia en circuitos
trifásicos. Método de los dos wáttmetros”
VI. Medidas de seguridad e higiene
VII. Material y equipo utilizado
· Gabinete Lab-Volt, Fuente de alimentación.
· Conectores.
· Multímetro.
· Banco de resistores.
· Banco de inductores.
· Banco de capacitores
· Factorímetro.
· Módulo “vatímetro-varímetro.
· Computadora (Con software Electronics Workbench y/o software AC Loop and Mesh
Analysis).
Después de esto se lleva a cabo la implementación,primeramente, sin el banco de capacitores,
después conectando el banco de capacitores. El f.p. de potencia puede medirse con el
factorímetro o con el Módulo “vatímetro-varímetro.
CALCULADO
a
Vl = 220v
F = 60hz
Sec “abc”
Balanceado
b
c
Cy = 4uf
Cy = 4uf
Cy = 4uf
Fp = 0.7071(-)
70.71%
171.42Ω
J171.42
89.8
89.8
Ia = 0.5238∟-45 ≈ 523.8mA
45°
Fp = 0.7071(-)
70.71(-9
Fp = 0.9(-)
 90%
25.34°
NOTAS Y EVIDENCIAS FOTOGRÁFICAS DE LA PRÁCTICA
Se procedió a armar el equipo, tratando de utilizar bien los colores de los cables para tenerlo mejor organizado.
Ya conectado todo se energizó el equipo, y se fue aumentado el voltaje de poco a poco.
Se espera a que comience a zumbar el varímetro, sino llega a ocurrir, se vuelva a subir el voltaje desde cero.
Se conectan los capacitores (No tienen polaridad, por ende, no hay preocupación de conectar mal y hacerlos explotar por accidente).
Ya conectado, se carga el equipo y se checa que el varímetro de un valor positivo. 
Se cambia el varímetro por el factorímetro. Después de conectarlo se procede a medir y checar que dé el valor calculado. (Este paso se hace sin los capacitores).
Ahora se conectan los capacitores y se procede a medir, si todo el circuito fue conectado eficientemente, el valor será igual al que se calculó previamente.
CONCLUSIONES
Candelario Cortés Erik Gabriel
Se logró que los resultados medidos fueran iguales o cercanos a los resultados calculados.
El uso frecuente que hemos tenido con el factorímetro y varímetro en las ultimas prácticas nos ayuda a la hora de comprender los problemas teóricos que se ven en clase.
No hubo tanta confusión como en prácticas pasadas, el equipo se desempeño de buena manera y se terminó el trabajo en el tiempo esperado. 
Camara Díaz Luis Angel de Jesús
En la práctica num. 21 realizamos un circuito estrella en los módulos de los laboratorios y usamos un aparato que puede medir f.p y comparamos con los cálculos que realizamos anteriormente, por lo cual aprendimos como conectar y utilizar ese equipo sin quemarlo.
Campechano Roa Juan Martín
Mis compañeros y yo armamos con más facilidad y práctica dos circuitos trifásicos, uno de ellos con impedancias y otro con capacitores. Hicimos las conexiones al vatímetro-varímetro para aprender a medir el factor de potencia. Aprendimos a medir factor de potencia ocupando el factorímetro.
BIBLOGRAFÍA
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_factor_potencia/ke_factor_potencia_4.htm
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_factor_potencia/ke_factor_potencia_5.htm
Potencia “activa y reactiva” en circuitos trifásicos
 
 
 
 
Potencia “activa y reactiva” en circuitos trifásicos