Aprende electrónica, con Aurelio Cadenas.

Clase 25:
Operando juntos en AC, condensador y resistencia.

Sinopsis:
Como ya hemos explicado antes, tanto en el condensador como en la bobina la tensión y la intensidad van desfasadas en alterna, por lo que al operar con estos componentes, tendremos que usar números imaginarios (ver vídeo sobre ello) para representar ese desfase en forma modular o fasorial...

Bueno, ahora que tengo un rato de lugar, vamos a seguir con el curso de electrónica, después de dos semanas de olvido y destierro.

FACTOR DE POTENCIA:

Con lo aprendido hasta ahora, seguramente os será fácil relaccionar qué tipos de cargas son perjudiciales para una línea de alterna si no son corregidas y cuales no El famoso para los electricistas coseno de phi)...
Pues bien, es hora de desarrollar lo aprendido y aplicarlo a la práctica...

Calcular Factor de Potencia
Si te fijas en el triángulo de potencias, calcular el coseno del ángulo φ; del triángulo es muy fácil por Pitágoras o trigonometría.

*Recuerda: en un triángulo rectángulo, como el de potencias, el coseno del triángulo es igual al cateto contiguo al ángulo partido por la hipotenusa.

El seno es lo mismo pero el cateto opuesto al ángulo partido por la hipotenusa.



En el triángulo de potencia el cateto contiguo al ángulo φ; es Pa y la hipotenusa es S. Calculemos el coseno.

coseno de φ = Pa / S; ¿Fácil NO?

Si es muy alto solo tenemos que reducirlo con un condensador o capacitor en paralelo con el motor como vimos anteriormente.

El problema es como calcular el condensador necesario para reducirlo hasta donde queramos, pero eso problema lo solucionaremos más adelante.

Según la fórmula anterior podríamos definir el factor de potencia como:

"El factor de potencia es el cociente de la relación de la potencia activa entre la potencia aparente".

Pero además sabiendo que la S = V x I, y según el triángulo, la S también será igual a la raíz cuadrada de Pa al cuadrado más Q al cuadrado, tenemos otras fórmulas para el factor de potencia que podemos usar:



Del triángulo y Pitágoras podemos deducir otras fórmulas importantes, por ejemplo los valores de las 3 potencias:

S = V x I se mide en voltio amperios (VA)

Pa = S x cosen φ; o lo que es lo mismo P = V x I x cose φ. (recuerda S = V x I, sustituye S por estos valores en la primera fórmula). Se mide en vatios w o Kilovatios KV

Q = S x seno φ; o lo que es lo mismo Q = V x I x seno φ. Se mide en VAR.

Ya tenemos calculado el factor de potencia, si fuera muy bajo, aparentemente lo mejor sería reducirlo con un condensador hasta un valor de 0º y nos quedaría un coseno de φ o factor de potencia de valor 1 y con rendimiento máximo.

Pero en la práctica y por razones técnicas que aquí no explicaremos, no es bueno tener cosenos de φ o factores de potencia de 1 en los receptores.

Los mejores valores suelen ser cercanos a 1, como 0,8, 0,9 o 0,95.
Condensador Necesario para Mejorar el Factor de Potencia
Ya tenemos nuestro factor de potencia, ahora imagina que quiero mejorarlo.

Si por ejemplo fuera un motor, conoceríamos su Pa y el coseno φ que tiene inicialmente (lo podríamos calcular como hicimos antes).

Si ese cose φ lo quiero mejorar a otro tendré que determinar cual es el nuevo que quiero obtener.

Con estos datos podemos calcular la nueva S que quedaría en el motor con el nuevo coseno φ y su Pa:

coseno φ = Pa/S; despejando la S;

S = Pa /coseno φ; Este coseno de φ o factor de potencia será el que queremos conseguir al final, por ejemplo de 0,9.

Ahora tendremos 2 triángulos de potencias, el inicial y el final.

El final es el de 0,9 que queremos conseguir, y el inicial el que tiene el receptor.

A partir de ahora fíjate siempre en la imagen de más abajo según vamos explicando los cálculos.

¿Qué conocemos del nuevo triángulo?

Conocemos la Pa que no cambia y el coseno de φ nuevo que queremos conseguir (0,9).

Además ya tenemos calculada la nueva S.

S nueva= Pa/cose φ ; en la imagen S.

Ahora podría calcular la Q nueva; en la imagen Q.

Q = S x seno φ;

Sabiendo la Q nueva y la inicial, el condensador necesario tiene que tener una Qc cuyo valor es la resta de la inicial de la final.

Qc = Qi - Qf; en la imagen Q´- Q.

Teniendo este dato del condensador o capacitor necesario, el problema que tenemos es que los condensadores no se pueden comprar por el valor de su potencia reactiva capacitiva (Qc), se deben comprar por el valor de su capacidad (C) en Faradios, microfaradios o nanofaradios.

La unidad más usada de capacidad de los condensadores son los microfaradios μF.

En la imagen de abajo puedes ver la fórmula para calcular el condensador necesario sabiendo su Q y la tensión a la que está conectado.

La frecuencia (f) es siempre la misma, por ejemplo en España y Europa es de 50Hz.




EJERCICIOS: