Guía completa Fórmula del factor de potencia trifásico y su importancia en aplicaciones
¡Hola! Espero que te encuentres bien. Me alegra saludarte de nuevo. En esta ocasión, me gustaría explicarte acerca de la POTENCIA TRIFÁSICA, un concepto fundamental en el estudio de la energía eléctrica que hemos abordado en profundidad en publicaciones anteriores. Si aún no has tenido la oportunidad de leer dichos artículos, te recomiendo hacerlo, ya que te brindarán una mayor comprensión que complementará lo que abordaremos hoy.
Potencia en sistemas trifásicos energía activa reactiva y compleja
Potencia activa en sistemas trifásicos:Recordemos que la potencia en sistemas trifásicos es sumada por las potencias de sus tres fases, siempre y cuando el sistema esté en equilibrio. En tal caso, las potencias activa, reactiva, aparente y compleja en las tres fases son iguales. Haciendo uso de esta deducción, podemos concluir que las potencias totales activa, reactiva, aparente y compleja son tres veces más de estas mismas fases en una sola fase. Teniendo esto en cuenta, podemos proceder a explicar el comportamiento de cada una de las potencias y conocer sus fórmulas.Para hacer un breve recuerdo, la potencia activa o real, es aquella potencia que se utiliza durante la transformación de energía eléctrica en un circuito de corriente alterna. Su unidad de medida es el kilowatt (kW) y se representa con la letra P.También es posible calcular la potencia activa de un sistema trifásico en función de sus tensiones y corrientes en las líneas, sin importar si están conectadas en estrella o en triángulo. Esta relación se puede expresar de la siguiente manera:
Ecuación para calcular la potencia activa en sistemas trifásicos:b Potencia activa
La potencia activa, también conocida como potencia absorbida, corresponde a la energía consumida por el motor de la red eléctrica. Esta fuerza es la que el regante deberá pagar según el tiempo de utilización.
c Factor de potencia
El factor de potencia es una medida que relaciona la potencia activa con la potencia aparente en un circuito de corriente alterna. Esta relación nos indica el grado de desfase entre la intensidad de la corriente eléctrica y la tensión o voltaje en dicho circuito.Existen tres tipos de potencias que se diferencian entre sí: la potencia activa, que realiza el trabajo útil y se mide en kW, la potencia reactiva, necesaria para producir flujo magnético en bobinas, y la potencia aparente, resultado de la combinación de las dos anteriores.
En términos matemáticos, el factor de potencia se calcula como el coseno del ángulo formado en la relación vectorial de potencias. Así, se obtiene la fórmula factor de potencia = cos phi.
Por otro lado, al hablar de energía eléctrica consumida por un aparato, se debe tener en cuenta tanto la potencia eléctrica como la duración del tiempo utilizado. Esto se expresa a través de la fórmula E = P · t, es decir, la energía en kW multiplicada por el tiempo en horas, es igual a kWh. Por lo tanto, el triángulo de potencias se convierte en el triángulo de energías.
La esencia de la potencia trifásica concepto y funcionalidad
La potencia trifásica se refiere a aquella que se encuentra presente en una instalación eléctrica con tres fases y tres corrientes alternas, de acuerdo a su denominación.Un rasgo imprescindible de los sistemas trifásicos es que pueden ser considerados como tres circuitos monofásicos, lo que lleva a la conclusión de que la potencia instantánea total transmitida a un circuito trifásico es equivalente a la suma de las potencias instantáneas transferidas a cada uno de los sistemas monofásicos.
Estas instalaciones pueden ser identificadas fácilmente en fábricas y grandes empresas, así como en viviendas que empleen sistemas que utilicen motores complejos, como ascensores o puertas automáticas para estacionamiento.
Estrella y Triángulo Una Exploración de Conexiones Eléctricas
En los sistemas trifásicos, las cargas pueden estar conectadas en estrella o en triángulo, siendo ambas opciones de igual importancia en cuanto al equilibrio del sistema. A continuación, se presentarán algunas características de cada tipo de conexión.
En la configuración de estrella, las corrientes de fase (IF) y de línea (IL) tienen los mismos valores, por lo que se pueden considerar iguales. Por otro lado, los voltajes de fase (UF) y de línea (UL) están relacionados entre sí cuando se encuentran en equilibrio. A continuación, se muestra un diagrama representativo y sus respectivas igualdades de voltaje e intensidad.
Por su parte, en la conexión en triángulo, las fases de la carga se conectan entre sí, de modo que el principio de cada fase se conecta con el final de la siguiente fase. Esta disposición se puede observar claramente en el diagrama que se presenta a continuación. En esta configuración, la corriente de fase y la corriente de línea están relacionadas de manera similar a la relación entre el voltaje de fase y de línea en la conexión en estrella. Además, en esta configuración, los voltajes de fase y de línea son iguales.
Optimización del factor de potencia en redes eléctricas trifásicas
El conocimiento del factor de potencia en los sistemas eléctricos es fundamental, ya que su valor influye en el rendimiento y eficiencia de las instalaciones y en los costos de energía eléctrica. Además, su corrección contribuye a la reducción del consumo de energía reactiva y al aumento de la capacidad de carga de la red.
El factor de potencia, al igual que en la potencia monofásica, se deriva del triángulo de potencia. Su cálculo en sistemas trifásicos equilibrados se realiza mediante la siguiente fórmula:
FP = P / (S * cosφ)
Dentro del factor de potencia, es importante mantener su valor lo más alto posible en los circuitos monofásicos. Esto se debe a que, manteniendo el factor de potencia cerca de la unidad, se reduce la potencia reactiva que la instalación absorbe de la red.
En los sistemas eléctricos, el factor de potencia suele ser inductivo, por lo que es necesario corregir su valor mediante la conexión de capacitores cerca de las cargas inductivas. Al compensar las potencias reactivas de los capacitores y las cargas, la demanda de potencia reactiva disminuye considerablemente. Los capacitores necesarios se calculan utilizando las siguientes expresiones matemáticas, dependiendo de la conexión que se esté utilizando:
Capacitores en estrella: Q = P * tanφ
Capacitores en triángulo: Q = P * tanφ / 3
Es fundamental tener conocimiento del factor de potencia en los sistemas eléctricos debido a su impacto en el rendimiento y la eficiencia de las instalaciones, así como en el costo de energía eléctrica. La corrección del factor de potencia también ayuda a reducir el consumo de energía reactiva y aumentar la capacidad de carga de la red.
Demostración práctica de energía trifásica
¡Descubre cómo funciona la puerta automática de una fábrica y lo importante que es conocer sus datos eléctricos!
La entrada principal de una fábrica se abre mediante una puerta automática que se maneja con un motor trifásico, compuesto por tres bobinas conectadas en triángulo. Este motor está conectado a una red eléctrica que suministra un voltaje de 500 V y una potencia de 22 kW. Sin embargo, se ha detectado que su factor de potencia es de 0.7. ¿Qué se puede hacer para solucionar este problema?
Para abordar esta situación, es fundamental obtener datos precisos. Es necesario conocer la corriente que requiere la instalación trifásica y la potencia aparente y reactiva del motor. Así, podemos determinar que la potencia aparente es de 3135.011 VA y la potencia reactiva es de 1790.98 var. Además, se estima que la corriente que absorberá la red eléctrica será de 3.62 A. Como ves, estos datos son esenciales para poder corregir y mejorar el funcionamiento del motor.
¡No subestimes su importancia! ¿A que no era tan complicado de entender?
