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SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

PLAN DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE

TRABAJO FINAL DEL CURSO  INFORMACIÓN GENERAL

 PLANIFICACIÓN DEL TRABAJO N ° 0 1

ACTIVIDADES/ ENTREGABLES Información General Planificación

CRONOGRAMA/ FECHA DE ENTREGA ----13/3

Preguntas Guía Resuelto 0 2

Proceso De Ejecución

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Dibujos Diagramas

18/3

Recursos Necesarios

 PREGUNTAS GUIA Durante la investigación de estudio, debes obtener las respuestas a las siguientes interrogantes: Nº

PREGUNTAS

1

¿Qué es potencia activa, reactiva y aparente? ¿Cómo se relacionan y cuál es su importancia en los análisis de circuitos eléctricos? Mencione ejercicios de aplicación.

2

¿Qué es factor de potencia y por qué se debe mejorar? ¿Cuáles son las consecuencias de un bajo factor de potencia? Mencione ejercicios de aplicación.

3

¿Qué significa compensar una instalación? ¿Cómo, con qué y donde compensar?

4

¿Cuál es la importancia de la corrección del factor de potencia? ¿Cuáles son los datos que se necesitan para realizar los cálculos?

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Luego de determinar el tipo de compensación, realice los cálculos para corregir el factor de potencia solicitado. Si es posible realice la simulación para su comprobación.

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TRABAJO FINAL DEL CURSO

HOJA DE RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS GUÍA

1.

¿Qué es potencia activa, reactiva y aparente? ¿Cómo se relacionan y cuál es su importancia en los análisis de circuitos eléctricos? Mencione ejercicios de aplicación.  Potencia Activa: Es la potencia que transforma la energía eléctrica en trabajo. Su importancia es que evita el desperdicio de energía en las instalaciones eléctricas.  Potencia Reactiva: Es la potencia que necesitan las bobinas y los condensadores para generar campos magnéticos o eléctricos que sirve para incrementar las pérdidas de energía durante la instalación.  Potencia Aparente: Es la suma de la energía que transforma dicho circuito en forma de calor que sirve para formar campos eléctricos y magnéticos a través de todos sus componentes,

-

3

TRABAJO FINAL DEL CURSO Ejercicio de aplicación

Esquema de conexión de los elementos a utilizar en el circuito.

Valor de las potencias: activa, reactiva y aparente

2.

¿Qué es factor de potencia y por qué se debe mejorar? ¿Cuáles son las 4

TRABAJO FINAL DEL CURSO consecuencias de un bajo factor de potencia? Mencione ejercicios de aplicación. Denominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura, etc. O sea que el factor de potencia debe tratarse que coincida con el coseno phi pero no es lo mismo. Es aconsejable que en una instalación eléctrica el factor de potencia sea alto y algunas empresas de servicio electro energético exigen valores de 0,8 y más. O es simplemente el nombre dado a la relación de la potencia activa usada en un circuito, expresada en vatios o kilovatios (KW), a la potencia aparente que se obtiene de las líneas de alimentación, expresada en voltio-amperios o kilovoltio-amperios (KVA). Las cargas industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo a causa de la presencia principalmente de equipos de refrigeración, motores, etc. Este carácter reactivo obliga que junto al consumo de potencia activa (KW) se sume el de una potencia llamada reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinan el comportamiento operacional de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las empresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias. Al ser suministradas por las empresas de electricidad deberá ser producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversión en capacidades mayores de los equipos y redes de transmisión y distribución. Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operación.

El hecho de que exista un bajo factor de potencia en su industria produce las siguientes consecuencias: Al suscriptor:     

Aumento de la intensidad de corriente Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión Incrementos de potencia de las plantas, transformadores, reducción de su vida útil y reducción de la capacidad de conducción de los conductores La temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento. Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad.

A la empresa distribuidora de energía:   

Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad en KVA debe ser mayor, para poder entregar esa energía reactiva adicional. Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución, así como en transformadores para el transporte y transformación de esta energía reactiva. Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.

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TRABAJO FINAL DEL CURSO

Una forma de que las empresas de electricidad a nivel nacional e internacional hagan reflexionar a las industrias sobre la conveniencia de generar o controlar su consumo de energía reactiva ha sido a través de un cargo por demanda, facturado en Bs./KVA, es decir cobrándole por capacidad suministrada en KVA. Factor donde se incluye el consumo de los KVAR que se entregan a la industria. Ejercicio de aplicación: Una instalación consume una potencia activa de 5,2 kW y una potencia reactiva de 1,1 kVAR en atraso. Calcular el ángulo de desfasaje y el factor de potencia. Solución Sabemos que la corriente se encuentra en atraso, por lo tanto, la potencia reactiva es del tipo inductiva. El triángulo de potencias es similar al siguiente:

Calculamos primero la potencia aparente (S). Debido a que se trata de la hipotenusa de un triángulo aplicamos el teorema de Pitágoras.

El factor de potencia (que es el coseno del ángulo) lo calculamos como la potencia activa sobre la potencia aparente.

El ángulo lo calculamos a través de la función inversa del coseno.

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TRABAJO FINAL DEL CURSO 3.

¿Qué significa compensar una instalación? ¿Cómo, con qué y donde compensar?

Consiste en instalar un condensador al lado del consumidor de energía reactiva (compensación de reactiva). ... El hecho de instalar una batería de condensadores general es un método simple de asegurar un buen factor de potencia. A esto se llama compensar una instalación. Compensación en Baja Tensión: tipos de equipos Se puede realizar de dos formas: 1) Condensadores Fijos. Equipos con un valor fijo de kVAr, se utilizan uno o varios para obtener la reactiva necesaria para compensar. Son ideales para la compensación individual de motores de gran potencia, de los transformadores o de una propia instalación en caso de que el consumo de reactiva sea muy constante. 2) Baterías de Condensadores Automáticos. Equipos que proporcionan el valor necesario de kVAr para mantener el cosΦ de la instalación cercano a un valor objetivo definido. Se adaptan a las variaciones de consumo de reactiva de una instalación. Se componen de tres elementos principales:  Regulador: mide el cosΦ de la instalación y da la orden necesaria para variar los kVAr entregados a la instalación y alcanza el cosΦ objetivo.  Contactores: elementos que maniobran los condensadores que componen la batería para aportar los kVAr necesarios.  Condensadores: elementos que proporcionan la energía reactiva necesaria a la instalación. Se suelen emplear en partes de la instalación en las que las variaciones de energía reactiva son acusadas, como en los embarrados de los CGBT o en cuadros secundarios importantes.

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TRABAJO FINAL DEL CURSO

Compensación en Baja Tensión: métodos Principalmente podemos hablar de 3 métodos: Compensación Global:  Principios  La batería es conectada en cabecera de la instalación.  Asegura una compensación global de la instalación.  Estará en servicio parejo con la red a que se aplica.  Ventajas  Mínima potencia de la batería y un máximo de horas de funcionamiento.  Rápida amortización.  Suprime las penalizaciones por energía reactiva en el recibo de energía eléctrica.  Disminuye la potencia aparente acercándola a la potencia activa.  Optimiza el rendimiento del transformador de suministro.  Inconvenientes  La corriente reactiva circula por toda la instalación.  Las pérdidas por calentamiento (Joule) se mantienen y no permite una reducción de su dimensionamiento, aguas abajo de la instalación de la batería.  Esquema

Compensación parcial:  Principios:  La batería se conecta en el cuadro de distribución y genera la energía reactiva necesaria para compensar un grupo de cargas determinadas.  En una gran parte de la instalación, aligera, en particular a los cables de alimentación, las pérdidas por calentamiento.  Ventajas  Suprime las penalizaciones por energía reactiva.  Disminuye la potencia aparente acercándola a la potencia activa.  Optimiza el rendimiento del transformador de suministro.  Optimiza una parte de la instalación entre los puntos 1 y 2.

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TRABAJO FINAL DEL CURSO  Inconvenientes  La corriente reactiva circula desde el nivel 2, aguas abajo de la instalación.  Las pérdidas por calentamiento (Joule) se mantienen a partir del nivel 2 y no permite una reducción del dimensionamiento de la instalación.  Si los escalones no están bien dimensionados, en función de la potencia y su propio reparto en cargas individuales, lleva el riesgo de sobredimensionamiento en períodos determinados.  Esquema

Compensación individual:  Principios  La batería se conecta a los bornes de una carga muy importante (motor de gran potencia, horno eléctrico...).  La potencia en kVAr representa un 25 % de los kW de la carga.  Es importante poder compensar lo más cerca posible de la fuente de energía inductiva, pero se debe complementar con una compensación de general al lado de la alimentación.  Ventajas  Suprime las penalizaciones por energía reactiva.  Disminuye la potencia aparente acercándola a la potencia activa.  Optimiza el rendimiento del transformador de suministro.  Optimiza la mayor parte de la instalación.  Inconvenientes  El coste de la instalación sólo es rentable con cargas muy inductivas y regulares.  Esquema

En principio, la compensación ideal es aquella que limita el campo de actuación de la

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TRABAJO FINAL DEL CURSO energía reactiva al entorno más próximo a su creación. Pero los criterios técnicoeconómicos determinarán su situación:  Una compensación global es adecuada si la carga es estable y continua,  Una compensación parcial es aconsejable cuando la distribución de cargas es muy desequilibrada y de un cuadro de distribución depende una carga importante.  Una compensación individual es aconsejable cuando existen cargas muy importantes en relación a la carga total. Es el tipo de compensación que aporta más ventajas.

4.

¿Cuál es la importancia de la corrección del factor de potencia? ¿Cuáles son los datos que se necesitan para realizar los cálculos?

“En definitiva, la importancia del factor de potencia es que evita el desperdicio de energía en las instalaciones eléctricas. Esto se logra eliminando el efecto de las corrientes reactivas por las instalaciones las que provocan pérdidas de energía en conductores eléctricos por calor y caídas de tensión Para determinar el factor de potencia (PF), se divide la potencia de trabajo (kW) entre la potencia aparente (kVA). En un sistema lineal o sinusoidal, el resultado también se conoce como coseno θ

Como calcular el factor potencia:  por ejemplo, si tuviera un molino que funciona a 100kW y la potencia aparente consumida es de 125 kW, se dividiría 100 / 125 y llegar al factor de potencia de 0,80

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TRABAJO FINAL DEL CURSO 5.

Luego de determinar el tipo de compensación, realice los cálculos para corregir el factor de potencia solicitado. Si es posible realice la simulación para su comprobación.

Realizando los cálculos respectivos eh llegado a la conclusión que el tipo de compensación es por condensadores. POTENCIA ACTIVA: I = P / VL. Cosφ. √3 I = 30000 / 0,84 . 1.73 I=

54,32 A

Cosφ 1 = 0,84 ---φ1 =32,86° ----Tg φ1= 0,65 Cosφ 2 = 0.94---φ2 = 19,95°----Tg φ2 = 0,36 POTENCIA REACTIVA: Qc = P (tg1- tag2) Qc= 30000(0,65-0,36) Qc =8700 VAR CIRCUITO ESTRELLA : Cf estrella = Qc . 106 / VL . Ω Cf estrella = 8700. 106 / 3802 . 376,99 Ω = 2π .f = 2 π. 60 = 376,99 Cf estrella = 8700000000 / 144400 . 376,99 Cf estrella = 159.81 µf CIRCUITO TRIANGULO: Cf triangulo = Qc . 106 / 3 .VL . Ω = Cf estrella / 3 = 159.91 / 3 Ca triangulo 53,27 µf

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HOJA DE PLANIFICACIÓN

PROCESO DE EJECUCIÓN OPERACIONES / PASOS /SUBPASOS

LEER TODOS LOS DATOS DADOS EN LA PLACA DEL MOTOR, PARA POSTERIOR CALCULO

SEGURIDAD / MEDIO AMBIENTE / NORMAS -ESTANDARES

PORTAR TODOS EPP

CALCULAR LA POTENCIA ACTIVA

PORTAR TODOS EPP Y TENER SABERES PREVIOS

CALCULAR LA POTENCIA REACTIVA

PORTAR TODOS EPP Y TENER SABERES PREVIOS

CALCUAL LA POTENCIA REACTIVA PARA CADA CIRCUITO:  ESTRELLA  TRIANGULO

PORTAR TODOS EPP Y TENER SABERES PREVIOS

TERMINADO EL CALCULO: REALIZAR LA CORRECCION RESPECTIVA PARA MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA Y CORROBAR QUE TODO FUNCIONE CORRECTAMENTE.

PORTAR TODOS EPP Y TENER SABERES PREVIOS

¿Cuál de los dos sistemas utilizaría? ¿Por qué? Explique. En mi criterio seria lo mejor usar el circuito triangulo (380 V) porque es donde la eficiencia es más importante, y es necesaria que se corrija ese factor de potencia por las siguientes conclusiones:     

Se alcanza la máxima reducción por perdidas térmicas. (ºC) Disminución en potencia resultante (kVA). Mitigación en potencia reactiva por subestación (KvAr). Reducción en corriente. (Amperes) Reducción en demanda Máxima (Kw) Reducción en emisiones hacia la atmósfera (Co2) “ayudara al medio ambiente como el trabajo del curso lo pide”  Incremento de vida útil de las instalaciones eléctricas y equipos electrónicos. 12

DIBUJO / ESQUEMA/ DIAGRAMA

CIRCUITO ESTRELLA - TRIANGULO

13

1:1

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LISTA DE RECURSOS

INSTRUCCIONES: completa la lista de recursos necesarios para la ejecución del trabajo. 1. MÁQUINAS Y EQUIPOS

Condensadores

3. HERRAMIENTAS E INSTRUMENTOS

Taladro Destornilladores Pelacables Alicate de corte Alicate de punta Cúter (navaja) Prensa terminales 5. MATERIALES E INSUMOS

Terminales Cinta aislante Precintos Cable

15...