Factor de p

8. Conclusiones
1. El factor de potencia se puede definir como la relación que existe entre la potencia
activa(KW) y la potenciaaparente (KVA)y es indicativo de la eficiencia con que se
está utilizando la energía eléctricapara producir un trabajo útil.
2. El origendel bajo factor de potencia son las cargas de naturaleza inductiva, entre las
que destacan los motoresde inducción, los cualespueden agravarlo si no se operan en
las condicionespara las que fuerondiseñados.
3. El bajo factor de potenciaes causa de recargosen la cuenta de energía eléctrica, los
cuales llegan a ser significativoscuando el factor de potenciaes reducido.
4. Un bajo factor de potencialimita la capacidad de los equipos conel riesgo de incurrir
en sobrecargaspeligrosas y pérdidas excesivasconun dispendio de energía.
5. El primer paso en la correccióndelfactor es el prevenirlo mediante la seleccióny
operacióncorrectade los equipos. Por ejemplo, adecuando la carga de los motoresa
su valor nominal.
6. Los capacitoresde potenciason la forma más prácticay económicapara mejorar el
factor de potencia, sobre todo en instalaciones existentes.
7. El costo de los capacitoresse recuperarápidamente, tan sólo por los ahorrosque se
tienen al evitar los recargospor bajo factor de potenciaen el recibo de energía
eléctrica.
8. Entre más cercase conectenloscapacitoresde la carga que van a compensar, mayores
son los beneficiosque se obtienen.
9. Cuando las variacionesde la carga son significativas, es recomendable el empleo de
bancos de capacitoresautomáticos.
10. a correccióndelfactor de potencia puede ser un problemacomplejo. Recurrir a
especialistas es conveniente, sino se cuenta conlos elementos necesariospara
resolverlo.
1. Introducción
2. ¿Qué es el factor de potencia?

3. ¿Cómo mejorar el factor de potencia?
4. Localización de condensadores y motores sincrónico.(6)(7)
5. Aspectos a ser tomados en cuenta para la instalación y operación de los
condensadores (2)
6. Conclusión
7. Bibliografía
1. Introducción
En la actualidad los costos de operación de las industriasse incrementan
continuamente. La energía, un recurso fundamental para el progreso y la expansión
industrial, no escapa a la tendencia del incremento de su costo, pues el recurso
energético mas usado, los hidrocarburos, presenta una situación de agotamiento gradual
que lo hace día a día más costoso.
Esta situación ha llevado a la industria eléctrica a la definición de políticas que
conlleven a un uso más racional y eficiente de la energía eléctrica.
Una de las medidas al alcance del industrial para conocer el grado de eficiencia con el
cual está utilizando dicha energía es el llamado factor de potencia, el cual ha sido
tomado muy en cuenta dentro de los programas tendientes a la mejor utilización de la
electricidad y del cual se hablará en la presente trabajo.
2. ¿Qué es el factor de potencia?
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 a la potencia activa (KW) exista una potencia llamada
Reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinen el comportamiento operacional
de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente
suministrada por las empresasde electricidad, aunque puede ser suministrada por las
propias industrias. Al ser suministrada por las empresas de electricidad deberá ser
producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversiónen
capacidades mayores de los equipos y redes de transporte.
Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operación. La
naturaleza de esas corrientes es descrita a continuación, mostrándose que son la causa
principal del bajo factor de potencia.
Potenciaaparente y potenciaactiva
La potencia aparente es sencillamente definida como el producto del voltaje aplicado a
un circuito y la corriente que circula por él. Esta es medida en Voltios-Amperios e
incluye cualquier potencia reactiva que puede ser requerida por la carga.
Potencia Aparente(V-A)
La potencia activa en vatios consumida por una carga eléctrica, es el producto de la
corriente de la carga, el voltaje aplicado y el coseno del ángulo de fase, θ, esto es:

Potencia(vatios)=voltios*amperios*cosθ
El coseno del ángulo de fase toma en cuenta la potencia reactiva. Ella aparece en la
ecuación debido a que cualquier inductancia o capacitancia causa una diferencia de
tiempoentre el pico del voltaje aplicado a la carga y el pico de corriente exigido por la
carga. La figura 4 ilustra un lapso de tiempo para un circuito puramente inductivo.
En circuitos inductivos, el pico del voltaje ocurre primero, y la corriente se dice que está
“atrasada”. En circuitos capacitivos, el pico de corriente ocurre primero y la corriente
se dice que está “adelantada”.
Tanto el adelanto como el atraso es medido en grados y estos grados es lo que se
denomina ángulo de fase θ, y asν, en la figura 4, θ es un αngulo de atraso de 90˚. Como
la mayoría de las cargas industriales son de naturaleza inductiva, normalmente se
trabajará con corrientes atrasadas.
En circuitos resistivos puros (sin inductancia ni capacitancia), los picos de corrientes y
voltaje ocurren simultáneamente y se dice que están “en fase” . Aquí el ángulo θ será
siempre 0˚.
En circuitos que contienen resistencia e inductancia, el ángulo θ es siempre menor de
90˚.
El hecho de que grandes inductancias produzcan grandes atrasos es matemáticamente
reflejado por el valor del coseno, ya que el coseno de cualquier ángulo entre 0˚ y 90˚
está entre los valores de 1 y 0 respectivamente. Cuando esa θ = 0˚ (circuito resistivo
puro) cos θ=1, obteniιndose:
Potencia Activa(vatios)=voltios*amperios*1, en cuyo caso la potencia activa y la
aparente son iguales. Cuando θ=90˚ (circuito inductivo puro o capacitivo puro), cos
θ=0 y la potencia activa (vatios)=voltios*amperios*0=0.
Para un ejemplo práctico, sea θ=30˚. De las tablas trigonomιtricas, cos30˚=0.866, luego
potencia activa (Vatios)=voltios*amperios*0.866.
Este es un caso típico donde la potencia activa es mucho mayor que 0, pero
considerablemente menor que el producto voltios*amperios; la diferencia es debida a la
potencia reactiva.
Se deduce lógicamente que la adición de más motores (esto es, más inductancia) a una
planta industrial disminuirá el factor de potencia de la industria. Esto es debido a que:
Potencia Activa
Factor de potencia=-------------------------
PotenciaAparente
Cuando el ángulo de fase es incrementado por la adición de más inductancias, la
fracción representada cos θ ser hace mαs pequeña, dando una cifra baja para el factor de
potencia.
Consideremos el triángulo rectángulo de la figura 5 que representa la potencia requerida
por un grupo de motores de inducción.
En esta figura, la potencia reactiva es pequeña, y se ve fácilmente que el lado del
triángulo que representa la potencia activa se aproxima en tamaño al lado que
representa la potencia aparente así, la razón de la potencia activa a la potencia aparente

(cos θ) se aproxima a uno. Note que en este caso, el ángulo θ es pequeño, como
también lo es el lado que representa la potencia reactiva.
En la figura 6, el número de motores en el grupo original se incrementado. Ahora, el
ángulo θ también ha aumentado y también lo han hecho los lados que representan las
potencias activa y reactiva, y por lo tanto la potencia aparente se ha hecho relativamente
mayor. Luego, la razón de la potencia activa a la aparente (cos θ) decrece y así mismo
disminuye el factor de potencia, causando los efectos indeseables que se describen a lo
largo de este trabajo.
Normalmente, la potencia activa es expresada en Kilovatios (Kw.), la potencia reactiva
en Kilovatios amperios reactivos (KVAR) y la potencia aparente en Kilovatios amperios
(KVA) igualmente, se abrevias el factor de potencia como FP o cos θ.
Del triángulo rectángulo, podemos deducir lo siguiente:
KW
FP=cosθ=---------------------
√(KW²+KVAR²)
Observándose la importancia que tiene el lograr disminuir lo más posible la cifra que
representa los KVAR.
¿Por qué existe un bajo factor de potencia?
La potencia reactiva, la cual no produce un trabajo físico directo en los equipos pero es
necesaria para el funcionamiento de elementos tales como motores, transformadores,
lámparas fluorescentes, equipos de refrigeración y otros, puede volverse apreciable en
una industria, y si no se vigila apropiadamente hace disminuir el factor de potencia, el
cual se paraliza. Un alto consumo de energía reactiva puede producirse como
consecuencia principalmente de:
-Un gran número de motores.
-Presencia de equipos de refrigeración y aireacondicionado.
-Una sub-utilización de la capacidad instalada en equipos electromecánicos, por una
mala planificación y operación en el sistema eléctrico de la industria.
-Un mal estado físico de la red eléctrica y de los equipos de la industria.
Una carga eléctrica industrial en su naturaleza física es reactiva, pero su componente de
reactividad puede ser controlado y compensado, con amplios beneficios técnicos y
económicos.
¿Por qué se penaliza el bajo factor de potencia?
El hecho de que exista un bajo factor de potencia en su industria produce los siguientes
inconvenientes:
1)Al suscriptor:
-Aumento de la intensidad de corriente.
-Pérdidas en los conductores y fuertes caída de tensión.

-Incrementos de potencia de las plantas, transformadores y reducción de capacidad de
conducción de los conductores.
-La temperaturade los conductores aumenta y disminuye la vida de su aislamiento.
-Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad.
2)a la compañía de electricidad:
-Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad en KVA debe ser
mayor.
-Mayores capacidades en líneas de transporte y transformadores para el transporte y
transformación de esta energía reactiva.
-Caídas y baja regulación de voltajes, los cuales pueden afectar la estabilidad de la red
eléctrica.
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 Bs./KVA, es
decir, cobrándole por capacidad suministrada en KVA; o a través de un cargo por
demanda facturado en BS./KW pero adicionándole una penalización por bajo factor de
potencia (Bs./KVAR).
Las industrias pueden evitar estos cargos tarifarios si ellas mismas suministran en sus
propios sitos de consumo la energía reactiva que ellas requieren, la cual puede ser
producida localmente a través de condensadoreseléctricos estáticos o motores
sincrónicos realizando una inversión de relativa poca monta y desde todo punto de vista
favorable económica y técnicamente.
Ventajas de la correccióndelF.P.
Las ventajas derivadasde la corrección del bajo F.P. se obtienen al librar un sistema de
efecto (cargas extra)de la corriente adicional innecesaria que circula por los
transformadores y otros equipos importante del mismo. Con un F.P. alto se utiliza más
eficazmente la energía comprada y la demanda se reduce al mínimo. La economíase
beneficia por las bajas tarifas aplicadas por algunas empresas de servicioeléctrico a los
usuarios que operan con un alto F.P.. Se logra un ahorro considerable al no tener que
pagar las multas o sanciones.
3. ¿Cómo mejorar el factor de potencia?
El factor de potencia exigido por la empresa eléctrica se puede conseguir en una forma
práctica y económica, instalando condensadores eléctricos estáticos o utilizando los
motores sincrónicos disponible en su industria.
Condensadores eléctricos estáticos.
En plantas industriales, la forma más práctica y económica para la corrección del bajo
factor de potencia es la utilización de condensadores. LA corriente del condensador es

usada para suplir en su totalidad o en parte, las corrientes magnetizantes requeridas por
las cargas.
Los condensadores mejoran el factor de potencia debido a que sus efectos son
exactamente opuestos a los de las cargas reactivas ya definidas, eliminando así el efecto
de ellas.
La potencia reactiva capacitiva de un condensador Qc es:
Qc=V²*W*C*10-3, en KVAR
Siendo:
V= el valor eficaz de la tensión de servicio, en voltios.
W=la velocidad angular (W=2*pi*f)
F= frecuencia en Hz.
C=la capacidad, en faradios.
La potencia de el condensador, Qc1 (figura 8)ha ser tal que luego de su instalación se
establezca un valor mejorado de cos θ2 comprendido entre 0.9 y 0.98 (inductivo), en
lugar de cos θ1
cos θ2=KW/KVAR1 cos θ2=KW/KVA2
No se debe efectuar una compensación excesiva (Qc>QL) ya que, en tal caso, resulta
una potencia reactiva capacitiva con problemas similares a la inductiva. Además, en
caso de sobre-compensación se puede establecer un aumento de la tensión de los
equipos con respecto a la de la red.
Para determinar la potencia de los condensadores a utilizar en sistemas de
compensación central o por grupos, se suma el consumo de potencia reactiva de todos
los equipos teniendo en cuenta un factor de simultaneidad adecuado.
MotoresSincrónicos
Los motores sincrónicos pueden también actuar como generadores de KVAR. Su
capacidad para generar KVAR es función de su excitación y de la carga conectada;
cuando operan en baja excitación no genera los suficientes KVAR para suplir sus
propias necesidades y en consecuencia los toman de la red eléctrica.
Cuando operan sobrexcitados (operación normal) suplen sus requerimientos de KVAR
y pueden además entregar KVAR a la red; en este caso son utilizados como
compensadores de bajo factor de potencia. En la fig 10 se muestra los KVAR que un
motor sincrónico puede entregar bajo diferentes condiciones de carga y excitación.
¿Cómo determinar la cantidad de condensadoresnecesarios?
Midiendo la energía activa y reactiva en instalaciones ya existentes se puede calcular la
potencia necesaria del condensador para obtener el factor de potencia
deseado. También se pueden conectar durante cierto tiempo registradores de la potencia
activa y reactiva para obtener informaciónsobre el consumo de energía reactiva. Si se
desea alcanzar un valor determinado del factor de potencia cos θ2 en una instalación
cuyo factor de potencia existente cos θ1 se desconoce, se determina este con ayuda de

un contador de energía activa, un amperímetro y un voltímetro. Existen diferentes
métodos para realizar estas mediciones.
Cuando se van a realizar estudios del factor de potencia, es imprescindible contar con
suficiente cantidad de datos, o en su defecto tomarlos en las instalaciones. Si el estudio
es solo para propósitos de disminución tarifaria, es suficiente con la información de su
factura para determinar los KVAR requeridos.
Basándonos en la factura tenemos la siguiente información:
KW=497
KWH=73.968
KVARH=107088
A partir de los valores de los KWH y los KVARH se determina el factor de potencia:
KVARH 107.088
Tg=Ø1 ----------- = -------------------= 1.45
KWH 73.968
Correspondiente a este valor de tgØ1 hay un valor de cosØ1 0.57 y se desea tener un
cosØ2 de 0.9 que equivale a tgØ2 = 0.4843.
KVARoriginales KW*tg θ1 497*1.45=720.6
KVARmejorado KW* tgθ2 497*0.4843=240.7
Luego los KVAR necesarios para mejorar el factor de potencia son:
ΔKVAR=KW(tg θ1-tg θ2)0497(1.47-0.4843)
=480
En la tabla 1 se indican los valores de (tgØ1 –tgØ2) para un amplio rango de
condiciones de operación. En el presente ejemplo resulta, para un valor existente de
cosØ1=0.57 y uno deseado de cosØ2=0.9, un factor F
F=0.958
En tal caso, la potencia del condensador necesaria es:
ΔKVAR=KW*F=497*0.958
ΔKVAR=476
Se eligen los condensadores en los rangos existentes normalizados hasta completar la
magnitud exacta inmediata superior, en nuestro caso 500 KVAR. En la tabla número 2
se presenta una lista de los tamaños de condensadores más comunes existentes en el
mercado.
Es oportuno destacar que en relación a los voltajes y tamaños de los condensadores, las
diferentes fábricas producen equipos para los voltajes normalizados más utilizados por
las empresas de electricidad, aunque también los fabrican para voltajes y tamaños
especiales bajo especificación del cliente.

Sin embargo, los tamaños existentes en el mercado son muy numerosos y generalmente
se fabrican tanto condensadores monofásicos como trifásico en incrementos de 5KVAR
hasta 50KVAR, de 10KVAR hasta 100KVAR y en saldos de 50KVAR hasta
300KVAR. Tamaños mayores requieren pedidos especiales.
En todo caso es importante destacar que la frecuencia de operaci´+on de los
condensadores debe ser 60Hz.
Aún contando con la información de la factura, es deseable realizar mediciones
preferentemente de KW, KVAR y voltaje tanto en circuitos alimentadores principales
como en las cargas (en intervalos regulares de tiempo durante los períodos de operación
de la planta), lo que nos permitiría diferenciar entre una compensación a nivel de planta
una compensación para cargas individuales o una combinación de éstas (7).
Las mediciones de voltaje son muy importantes si se desea utilizar un control
automático de regulación de condensadores.
Nota: Generalmente cada fábrica de condensadores produce determinado tamaño y para
algunos voltajes. Lo mejor a la hora de la selección es solicitar los catálogos de las
diferentes fábricas a fin de obtener el más conveniente para su tamaño y voltaje de
operación.
4. Localización de condensadores y motores sincrónico.(6)(7)
Los beneficios que los condensadores en paralelo y los motores sincrónico dan al
sistema es el de proveer una base para la reducción de los KVAR. Estos beneficios se
manifiestan en una reducción de sus facturas de electricidad, liberación de capacidad
de KVA en el sistema, mejoramiento de voltaje y reducción de pérdidas.
En sistemas de 240 a 600 voltios y siempre que sea posible, los condensadores deben
ser localizados en o cerca de las cargas a fin de obtener el mínimo costo y los máximos
beneficios, estas localizaciones son mostradas en las figuras 13 y 14. La localización
más efectiva es en la carga tal como C1, luego C2 etc..
En el caso de motores sincrónicos, no es fácil lograr esta flexibilidad; usualmente los
motores sincrónicos son de gran potencia y no son económicos para la operación a 240
o 480 voltios, que es el voltaje común en las plantas industriales. Sin embargo siguen
vigentes los principios ya mencionados, esto es corrección a la carga cuyo factor de
potencia se desea mejorar.
Compensación Individual (7)
La compensación individual es rentable sobre todo en motores grandes con operación
contínua y en transformadores. En la mayoría de estos casos, los condensadores se
pueden conectar al equipo sin necesidad de aparatos de maniobras ni fusibles, y se
maniobran y protegen junto con él.
Transformadores.
Según las normas de distribución, para compensar la potencia reactiva de
transformadores (sin tener en cuenta la red) hay que preveer en el lado de baja tensión
condensadores de las siguientes potencias.

LA figura 18 se refiere únicamente a la potencia del condensador fijo que está
conectado al lado de baja tensión del transformador.
Las sobrecompensaciones (lo cual equivale a una potencia capacitiva) originan
aumentos de tensión, que se pueden calcular en forma aproximada de la siguiente
manera:
Uk*Qc
u=-----------
KVAN
Siendo:
U=el aumento de tensión en % de la tensión nominal del transformador.
Uk=la tensión de cortocircuito del transformador, en %
Qc=la potencia nominal del condensador en KVAR
KVAN=la potencia nominal del transformador, en KVA.
Para una tensión de cortocircuito del transformador Uk=6% y para una compensación
del transformador del 100% de potencia capacitiva, resulta un aumento de la tensión del
6%. Estos aumentos de tensión son generalmente reducidos y en algunos casos no se
consideran.
Motores trifásicos.
En este caso hay que tener en cuenta que si al desconectar el motor no se separan los
condensadores de los arrollamientos (fig 19), pueden resultar en los bornes del motor
una tensión debido a la autoexcitación que se mantendrá hasta que el motor se
pare. Esto se evita eligiendo los valores recomendados para la compensación individual
de motores según se indica en la tabla 4
Arranque mediante un interruptor normal estrella-triángulo de accionamiento manual.
En este caso se recomienda hacer la conexión de los condensadores según se indica en
la figura 20. Con esta conexión los condensadores permanecen conectados a la red
durante la conmutación de estrella a triángulo. Además toda la potencia del
condensador es efectiva aún en la conexión estrella.
Arranque mediante un interruptor estrella-triángulo por contactores.
En este caso (figura 21), el condensador está conectado a la red a través de un contactor
el cual impide la autoexcitación, y las conexiones en oposición de fase. Durante el
arranque del motor (conexión estrella) es ya efectiva la potencia total del
condensador. Para descargar este después de la desconexión hay que preveer un
dispositivo de descarga. Para los condensadores con potencia de hasta 50KVAR
aproximadamente se utilizan resistencia óhmicas de descarga, y para los condensadores
con potencias superiores, bobinas de reactancia.

Lámparas fluorescentes.
En una instalación con lámparas compensadas individualmente pueden fallar los
condensadores, sin que ello se perciba. Generalmente estas fallas no se notan hasta que
los interruptores de medida indican un incremento de la potencia reactiva.
La tarea de encontrar los condensadores defectuosos resulta complicada y costosa, por
lo que en las instalaciones de iluminaciónde gran envergadura conviene utilizar una
compensación central o por grupos.
Compensación Por Grupos (7)
Cuando hay un grupo de equipos conectados conjuntamente, se pueden tomar los
condensadores en lugares apropiados, por ejemplo, en un tablero de compensación y
para evitar que se produzcan sobrecompensaciones, los equipos y los condensadores
tienen que estar conectados conjuntamente. En este caso es conveniente realizar un
análisis más detallado para definir los grupos y forma de compensación según las
característica de operación de la industria.
En el caso de la compensación de lámparas fluorescentes las potencias de los
condensadores se indican en la tabla 5.
Compensación Central Con Sistema De Regulación (7)
Cuando hay un gran número de equipos de potencias diferentes y conexión variable,
resulta muy apropiada la compensación central con un sistema de regulación a fin de
mantener constante el factor de potencia de la instalación.
Cuando la compensación se efectúa centralmente se facilita los trabajos de
mantenimiento, al contrario de lo que ocurre en la compensación individual en donde
los condensadores están distribuidos por separado, por ejemplo, en las lámparas
fluorescente. No obstante, hay que tener en cuenta que en la compensación central la
potencia reactiva es transmitida desde el tablero de comunicaciónhasta los equipos a
través de sistemas de distribución interno de la planta, sobrecargándolo.
Los componentes esenciales de un sistema de compensación central son:
-Condensadores.
-Un regulador de la potencia reactiva que mide a través de transformadores de
intensidad, el consumo de potencia reactiva es la acometida, y transmite las órdenes de
conexión o desconexión a los contactores de maniobra de los condensadores.
-Fusibles para las derivaciones de los condensadores.
-Contactores para maniobrar los condensadores.
-Un dispositivo para descargar los condensadores una vez desconectados de la red.
En el caso de regulación automática, el regulador de potencia reactiva conecta
automáticamente los condensadores. Cuando la carga es aproximadamente simétrica, el
regulador mide la potencia reactiva es un conductor activo, y si la carga es asimétrica,
en los tres conductores activos. Los reguladores de potencia reactiva se conecta a través
de transformadores de intensidad. Con relación al sentido de flujo de la energía, dicho

transformadores deben estar situados por delante del sistema de regulación(véase figura
22).
Si no se realiza la conexión correctamente los condensadores se conectan ya a una carga
inductiva reducida, puestos que la compensación no es efectiva para los transformadores
de intensidad. Al desconectarse los equipos, queda fuera de servicio el sistema de
regulación, ya que no fluye corriente a través del transformador de intensidad. Los
conductores permanecen conectados y al energía sobrante fluye a la red. En tal caso se
establece una sobrecompensación.
Cuando hay varias acometidas, hay que considerar la corriente reactiva de cada una de
ellas y mediante un transformador totalizador se suman las intensidades
correspondientes y se transmiten al sistema de regulación (fig 23) si se iguales las
relaciones de transformación de los transformadores de intensidad, se puede utilizar un
transformador intermedio, en lugar de totalizador (fig 24).
El sistema de compensación central se dispone generalmente en las proximidades de la
instalación de maniobra principal de baja tensión. El sistema de compensación se
extiende a toda la instalación incluyendo los aparatos de alumbrado.
Para mantener constante el factor de potencia independientemente de las radiaciones del
consumo de potencia reactiva, los condensadores se conectan o desconectan
automáticamente por etapas. La elección del número y la magnitud de estas depende de
las condiciones de servicio. LA experiencia a demostrado que conviene dividir la
potencia del condensador en cinco etapas (figura 25). Para una potencia total de
50KVAR se conectan, por ejemplo, tres condensadores de 10, 20 y 20 KVAR
respectivamente. Los reguladores han de ser insensibles dentro de un margen
determinado, para impedir que oscile el sistema de regulación.
5. Aspectos a ser tomados en cuenta para la instalación y operación de los
condensadores (2)
Estas notas se refieren a la instalación de condensadores destinados a la corrección del
factor de potencia en sistemas eléctricos cuyos voltajes nominales estén comprendidos
entre 220 y 600 voltios.
Capacidad de conducción de corriente de la instalación.
La corriente nominal de los cables o barras conductoras, equipos de conexión y
desconexión, cuchillas, etc. Debe ser, como mínimo, el 135% de la corriente nominal
capacitiva que soportan. Con excepción de los fusibles cuya corriente nominal no debe
ser inferior al 165% de la corriente nominal de los condensadores.
Voltaje nominal del equipo accesorio
El voltajes nominal de los contactores, interruptores, cuchillas, desconectadoras,
fusibles, etc. ; no debe ser inferior al voltaje de línea a la que estén conectados a los
condensadores.
Tipos de instalación

Los condensadores pueden ser instalados al interior, o a la intemperie, si han sido
fabricado por soportar este tipo de operaciones.
Instalación al interior
Las partes vivas de los condensadores quedan protegidos por medio de cubiertas o
gabinetes que impidan el contacto directo con personas o otros equipos.
Instalaciones a la intemperie.
En caso de no usarse cubiertas de protección o gabinetes, los condensadores deben
instalarse protegidos por medio de una cerca o montados sobre una estructuraelevada
que deje las partes vivas a la altura reglamentaria correspondiente, según el voltaje. Los
condensadores tipo intemperie deben contar con un acabado, clase aislado y nivel
básico de impulso para este uso. Se consideran recomendable 1,2 KV. de su
aislamiento y 30 KV. de nivel básico de impulso.
Dispositivo de descarga.
Los condensadores deben contar con un dispositivo de descarga que asegure que el
voltaje entre bornes de baja a 50 volts., o menos durante el primer minuto después de su
desconexión. Este dispositivo puede ser interno o externo a los tanques de los
condensadores y pueden estar conectado permanentemente, o bien conectarse
automáticamente al salir de la operación los condensadores. El accionamiento de los
dispositivos de descarga no deben efectuarse manualmente.
Los devanados de motores o transformadores, conectados en paralelo con los
condensadores, pueden considerarse como dispositivos de descarga eficaces, siempre
que no exista un equipo de desconexión o fusibles internos entre dichos devanados y los
condensadores.
Operación rápida de conexión y desconexión
No es recomendable volver a conectar en línea un condensador que se encuentre todavía
cargado. Estas implicaciones especiales, tales como la corrección del factor de potencia
de motores para grúas y elevadores, bancos de condensadores de secciones
desconectables que entran y salen rápidamente de operación, por medio de un control
automático, que es posible que haya que volver a conectar condensadores que acaban de
salir de operación. En estos casos es recomendable instalar dispositivos especiales de
descarga rápida, que sean capaces de descargar los condensadores en pocos segundos
antes de que vuelvan a entrar en operación, o bien, usar equipo de conexión y
desconexión provisto de un aditamento capaz de limitar las sobrecorrientes y
sobrevoltajes transitorios asociados con la conexión de los condensadores.
Bancos de condensadores Fijos.
Al instalar bancos de condensadores fijos, o bancos que van a quedar permanentemente
conectados a la línea deben instalarse cuchillas desconectoras que permitan desconectar

los condensadores durante las operaciones de mantenimiento sin que sea necesario
paralizar el resto de la instalación.
Bancos de condensadores desconectables.
Al instalar bancos desconectables, esdecir, bancos que entran y salen de operacióncon
ciertafrecuenciaoperado manual o automáticamente, deben conectarse cuchillas
desconectorasque permitan desconectar tanto condensadoresy equiposde conexióny
desconexión, afin de facilitar el mantenimiento de ambos equipos.
Disposición de los condensadores
Los condensadores deben instalase respetando las distancias mínimas entre condensador
y condensador que recomienda los fabricantes de los mismo y en una disposición tal
que sean fácilmente desconectables y reemplazables, a fin de facilitar la buena y
continua operación de los condensadores.
Puesta a tierra de los tanques.
Los tanques de condensadores a sí como la cubierta o gabinetes que sirvan de
protección de sus partes vivas, deben instalarse conectados a tierra.
Corrección de factor de potencia para motores de inducción.
Cuando se compensan individualmente motores de inducción instalándose
condensadores entre el motor y su equipo de arrastre y parada, la potencia reactiva de
los condensadores no debe exceder a la necesaria corrección del factor de potencia del
motor por unidad, en condiciones de marcha en vacío.
Recalibración de los elementos térmicos de motores de inducción compensados por
condensadores.
Cuando se compensan individualmente motores de inducción instalándose los
condensadores entre el motor y su dispositivo de protección térmica, deben recalibrarse
los elementos teniendo en cuenta la nueva corriente que toma el motor con el factor de
potencia corregido.
Compensación de transformadores
Cuando se corrige elfactor de potenciade un transformador con un condensador instalado
en el secundario del mismo, y existe la posibilidad de que los condensadoresy el
transformador trabajen en vacío, la potenciareactivade los condensadoresexpresadaen
KVAR no debe exceder del10% de la potencianominal del transformador, expresadaen
KVA.
Ventilación
Los condensadoresdeben instalarse de forma que la ventilaciónpor convecciónno quede
entorpecidapor ningún obstáculo.

Cuando los condensadores se instalen dentro de un gabinete, puede ser conveniente
hacerlo funcionar con ventilación forzada. En cualquier caso, las temperaturas ambiente
del local o del interior del gabinete donde se encuentren funcionando los condensadores,
no deben sobrepasar los limites recomendados por las normas del fabricante del mismo.
No es recomendable instalar los condensadores cerca de superficies radiadoras de
calor cuya temperatura sea superior a la temperatura ambiente.
Frecuencia y voltaje de operación.
Los condensadorespueden ser operadosa frecuenciasy voltajesinferioresa sus valores
nominales. Esto implica una disminución de la potencia reactivaproporcionada, que es
directamente proporcional a la frecuenciay al cuadrado del voltaje.
Sin embargo, los condensadores, no deben colocarse enfrecuenciaso voltajessuperioresa
sus valoresnominales. La fluctuacionesde voltaje no deben exceder loslimites superiores
permitidos especificadospor los fabricantesde los condensadores. En condensadorestipo
intemperie este limite será 10% de sobrevoltaje, conrespecto alvoltaje nominal de los
condensadores.
Protección
Los condensadoresdeben instalarse condispositivosde proteccióncontrasobrecorrientes
que provengantanto de fallas de un condensador, como cualquier cortocircuito de la
instalación. La capacitanciainterruptivade estosdispositivosdebe ser la adecuada para
magnitud de sobrecorrientesque deban relevar y debe planearse el que actúen conmayor
velocidadque resulta práctica.
Cuando los condensadores se instalen entre un motor eléctrico y su dispositivo de
protección, no es necesario instalar un dispositivo especial para los condensadores.
Protección con fusibles.
Pueden usarse fusibles de potenciatipo estándar tanto para la proteccióngeneralde la
instalación como para la protecciónindividualde los condensadores. La proteccióngeneral
debe efectuarse contantos fusibles como líneas energizadas existan. Las protecciones
individuales de los condensadoresmonofásicospueden efectuarse conun solo fusible por
condensador y la de los condensadorestrifásicoscondos fusibles por condensador. Si los
condensadoresllevaninstalados fusibles internos, pueden instalarse la protección
individual. La corriente nominal de los fusibles no debe ser inferior al 165% de la corriente
nominal capacitivaque soporten.
Protección con interruptores
Pueden usarse interruptoresmagnéticos o termomagnéticos. O cualquier otro tipo de
interruptoresde potenciapara baja tensión de uso estándar siempre que se tomen en
cuenta los márgenes de corriente especificadospor elfabricante de los equipos al ser
operadoscon cargascapacitivaspuras. La corriente nominal del interruptor en ningún caso
debe ser inferior al 135% de la corriente nominal de los condensadores.
Conexión y desconexión.
Los condensadoresdeben instalarse conun dispositivo de desconexióncapazde
interrumpir la corriente de cada uno de los conductoresenergizados, conla excepcióndel

caso en que los condensadoresse instalen entre un motor eléctrico y sudispositivo de
conexióny desconexión. Eneste caso, el dispositivo de conexióny desconexióndelmotor
pueden servir para operar el motor y los condensadoresjuntos.
No es necesario que el dispositivo de desconexión interrumpa al mismo tiempo la
corriente de todos los conductores de energizados.
Como dispositivo de conexión y desconexión pueden usarse cuchillas, contactores
magnéticos o termomagnéticos, o cualquier tipo de interruptores de potencia para baja
tensión de uso estándar, siempre que se tome en cuenta las especificaciones del
fabricante en estos equipos al ser operados para cargas capacitivas puras. La corriente
nominal del dispositivo de conexión y desconexión en ningún caso debe ser inferior al
135% de la corriente nominal de los condensadores.
El dispositivo de conexión y desconexión debe ser capaz de soportar en posición de
contactores cerrados, la corriente de cortocircuito del sistema en el punto donde se
encuentres instalados los condensadores, aún cuando no este planeado o no sea capaz de
interrumpir dichas corrientes de cortocircuito.
Control.
Cuando se instalen condensadoresque entren y salgan de operaciónautomáticamente,
debe tenerse especial cuidado en la selecciónsegún las fluctuacionesde los valoresdel
factor de potenciaa fin de cumplir conlos niveles y esquemas de compensaciónreactiva
que se deseen.
Instalación en condiciones anormales de operación.
Se consideracomo condicionesanormales de operación:
· Exposición a choques mecánicos o vibraciones.
· Exposición a superficies radiadoras de calor, que se encuentran a temperaturas
superiores a la temperatura ambiente.
· Montaje que dificulte la ventilación de los condensadores.
· Operación a temperaturas ambientes más altas que la temperatura ambiente
permisible según la norma de fabricación de los condensadores.
· Operación a altitudes mayores de los 1800 metros sobre el nivel del mar.
· Operaciones de redes con forma de onda de voltaje distorsionada.
En estos casos, se considera recomendable que el fabricante de los condensadores sea
puesto en antecedentes de las condiciones en que se pretende operar.
Instalación en zonas peligrosas.
Se consideran zonas peligrosas:
· Atmósferas con humo o vapores corrosivos.
· Atmósferas con polvo o vapores conductores, inflamables o explosivos.
En estos casos deben tomarse medidas de seguridad reglamentarias y poner
antecedentes al fabricante de los condensadores.

Datos de placa de características
Los condensadoresdeben ir provistosde placas de característicasque indiquen:
· Nombre del fabricante.
· Voltaje nominal del condensador(voltaje aplicable entre bornes)
· Potenciareactivanominal, o bien corriente nominal por fase.
· Frecuencia.
· Numero de fases.
· Tipo de conexióncuando los condensadoressean trifasicos.
· Numero de catalogo o especificacióndelfabricante.
· Numero de serie del condensador
· Tipo de impregnaste y numero de litros cuando este sea combustible.
· Indicaciónde si el condensador cuenta o no con un dispositivo de descarga interno.
Precauciones con condensadores impregnados con askareles.
Los condensadoresimpregnados conaskareles deben llevar una placaespecial en donde se
indique que el impregnante es un elemento contaminante del medio ambiente y que no
debe ser arrojado a los caños del drenaje.
Recomendación final.
Para la instalación con tensiones mayoresa la aquí señaladas es conveniente analizar cada
caso particular y consultar normas de distribuciónCADAFE. Es recomendable también
buscar asesoramiento de oficinas de ingeniería de consulta especializadosen la materia.
Ventajas técnico económicas del aumento del factor de potencia.
Ahorro en el pago de la factura de electricidad.
El objetivo principalde la utilización de los condensadoresindustriales es la reducciónde
los costosde la energía comprada a CADAFE, eliminando la penalización por bajo factor de
potenciaque es parte de nuestra tarifas de electricidad.
Normalmente la inversión en condensadores se recupera en un periodo de 1 a 3 años lo
cual representa una rata de retorno del capital mayor del 30%. La rata de retorno
dependerá del costo de los capacitores y el nivel de voltaje requerido y la cláusula de
penalización por bajo factor de potencia.
Una regla bastante utilizada para mejorar el factor de potencia a valores entre 90 y 95%,
sin embargo, la mejor forma de determinar los KVAR. De los condensadores es calcular
la rata de retorno y ahorro de Bs. Para varios valores del factor de potencia.
Mejora de la eficiencia eléctrica.

Otras ventajas de la correccióndelfactor de potenciase relacionan conel mejor
comportamiento del equipo eléctrico altrabajar sin grandes cargas conexceso de potencia
reactiva.
Liberación de capacidad del sistema.
La potenciareactivausada por circuitosinductivosconsiste de una corriente reactivao
corriente magnetizante multiplicada por el voltaje del sistema. La potenciareactivatotal(y
la corriente)aumentan mientras el factor de potenciadecrece, cuando la cantidad de
elementos inductivosque requiere potenciareactivase incrementa. Cada elemento
inductivo añadido al sistema contribuye alos requerimientos de potenciareactivatotales.
Cuando el factor de potencia es mejorado, la cantidad de corriente reactiva que fluía a
través de los transformadores, alimentadores, tableros, cables es reducida. Los
condensadores para corrección de factor de potencia, conectado directamente a los
terminales de las cargas inductivas tales como los motores, generan la mayor o toda la
potencia reactiva necesaria para crear el campo magnético de los motores y así reduce o
elimina la necesidad de suplir potencia desde el sistema de distribución.
Por ejemplo, si cuatro motores operan a un factor de potencia de 75%, la corriente del
factor de potencia a 95%, liberara suficiente capacidad del sistema para instalar un
motor adicional del mismo tamaño.
Donde los transformadores y circuitos estén sobrecargados los condensadores de
potencia instalados en varias fuentesde carga inductiva pueden liberar capacidad del
sistema y permitir servicios o aumentos de cargas. Las instalación de los condensadores
de potencia puede, en algunas circunstancias eliminar la necesidad de instalar grandes
transformadores de potencia, recablear una planta o posiblemente ambas cosas.
Mejoramiento de las condiciones de voltaje.
Un bajo factor de potenciapuede reducir voltajesen la planta cuando los KVAR son
exigidosdel sistema de distribución. Cuando el factor de potenciadecrece, lacorriente total
del línea se incrementa(mayormente corriente reactiva)causando grandes caídas de voltaje
a travésde la impedancia de línea. Esto se debe a que la caída de voltaje en una línea es
igual a la corriente que fluyamultiplicada por la impedancia de la línea. Para mayores
corrientesmayor será la caída de voltaje.
Reducción de las pérdidas de potencia.
El bajo factor de potenciatambién puede causar pérdidas de potencia en el sistema de
distribucióninterno de la planta. La corriente en los alimentadores es alta debido a la
presencia de la corriente reactiva. Cualquier reducciónen esta corriente resulta en menores
KW perdidosen la línea.
Los condensadoresde potencia, reduciendo o eliminando la corriente reactivaenlos
alimentadores, pueden ahorrar una cantidad significante de dinero al reducir la facturación
de los KWH.
Guía para la evaluación técnico económica de la instalación de condensadores en la
industria.
Datos del sistema eléctrico industrial.

Capacidad térmica liberada.
Uno de los beneficiosmás importantes que justificala adiciónde condensadoreses que
permite que el sistema eléctrico de la planta sirvauna mayor cantidad de KW de la que es
posible servir sin condensadores. Esto es especialmente importante para industrias que
experimentanun rápido crecimiento, yaque al agregar condensadoresliberan capacidad
térmica y se puede posponer la necesidad de agregar equipos más costososde que otra
forma sería inevitable.
Analizando:
KVA1=carga original
KVA2=Carga resultante después de agregar condensadores.
CKVA = Condensadores agregados
ΔKVA= Carga adicional al factor de potencia original que se puede agregar antes que
los KVA lleguen otra vez al valor de KVA1
KVAR1=Carga original del KVAR
KVAR2= KVAR1 - CKVA
Ø1=Angulo de factor de potencia original.
La adición de CKVA en condensadores mejora el factor de potencia, reduciendo la
carga térmica de KVAR1 a KVAR2. El sistema puede servir una cargas adicional de
ΔKVA con el mismo factor de potencia de KVA1.
Cálculo de la capacidad térmica liberada y del ahorro económico que se obtiene al
diferir la instalación de más capacidad.
Factor de potencia óptimo
El factor de potencia más económico desde el punto de vistade la carga térmicase puede
estimar con ayudade una tabla que nos indica el factor de potenciamás económico del
sistema basado en la capacidad térmica:
Bs./KVAR 130
= = 0,37
Bs./KVA 350
Factor de potencia óptimo de la tabla: 93%
Factor de potencia exigido por CADAFE es 90% por lo tanto no tiene sentido trabajar
con el factor de potencia optimo ya que la penalización es por debajo del 0,9, se elige un
valor del 91% para tener un margen de seguridad.
Capacidad de condensadores requeridos en KVAR.
Los KVAR requeridos pueden calcularse usando el factor de la tabla
El factor obtenido para un aumento de potencia de 0,57 a 0,91 es 0,986 por tanto:
KVARrequeridis=pico en KW x factor de= 497 x 0,986= 490 KVAR

Capacidad de carga liberada por los condensadores.
Capacidad liberada por condensadoresen % según la figura 30 es 40% por lo tanto
Capacidad de carga liberada:
KVA(pico) x Cap. Carga lib. en % 872 x40
= = 349KVA
100 100
Valor de la carga liberada.
KVA liberadosx Bs./KVA = 349x 350 = 122.150 Bs.
Costo de los condensadores requeridos.
KVAR requeridosx Bs./KVAR = 490 x130 =63.700 Bs.
Ahorro en la inversión diferida por la disponibilidad de la capacidad liberada
suponiendo que se utiliza inmediatamente.
7.2.1.4 –7.2.15 =122.150 –63.700 =58.450Bs.
Ahorro en la factura al eliminar la penalización por bajo factor de potencia
KVAR. Penalizado por tener un factor de potencia del 57%(penalizado por debajo de
0,9)
De la tabla 1 se tiene:
7.3.1.1 Factor de compensación 0,958
7.3.1.2 KVAR. Penalizados
0,958(pico KW) =0,958x497=476KVAR
Cálculo aproximado de la reducción de pérdidas.
Los condensadoresinstalados en el sistema reducenlas perdidas de cobrealeliminar el flujo
de corriente reactiva. Estareducciónde perdidas reduce el pico de KW. Además se
necesitaran menos KWH porque reducenlas perdidas de energía. La reducciónen el pico de
KW puede liberar una cantidad significativade comprade electricidadconla eliminación
de las perdidas producidaspor la corriente reactiva, lascuales no serán requeridasde la red
de CADAFE.
Factor de potencia óptimo para la reducción de pérdidas.
Proporcionaun valor delfactor de potenciamás económica, basado en la premisa de que la
perdidas eléctricasdel sistema de distribuciónde la planta industrial equivalen
aproximadamente al 10% delpico de KW requeridos*
Costos de los condensadores(Bs./KVAR)
Costo de suministro eléctrico 130 Bs.
= = 0,0520
(Bs./KW) 2.500 Bs.

Factor de potencia figura = 96%
La cantidad (KW) de reducción de carga pico que los condensadores producirán es
equivalente a:
La experiencianos indica que la instalación de condensadoresafectaaproximadamente a
una perdidas equivalentesal 5% de KW pico(es decir) a ½ de las perdidas totales) = 497 x
0,05 = 24,85 KW
Valor de la demanda de facturación liberada(ahorro) ya que disminuye la demanda
máxima.
Reducciónde perdidas x Bs./KW =15,10 x 2.500 Bs. /KW =37.750 Bs.
Equivalente a un ahorro neto anual de:
37.750 x0,12=4.530 Bs.
Ahorro de energía al año
Ahorro aproximado en KWH.
Reducción de pérdidas durante carga máxima x factor de perdida x horas/años =15,10 x
0,10 x 8.760 = 13.228 KWH/año
Valor anual de los ahorros de energía.
KWH ahorrados x Bs. KWH=13.228 x 0,11= 1.455 Bs. /año
Ahorro neto logrado por la instalación de condensadores
Valor actualizado por la capacidad liberada, la cual se supone se utilizara el 2° año.(*)=
122.150
=97.378Bs.
(1+0.12)2
criterio conservador
Costo de los condensadores instalados.
= 63.700 Bs.
Ahorro neto en inversión por capacidad diferida(7.5.1 - 7.5.2)
= 33.678Bs.
Interés anual sobre capital invertido.
=12%
Ahorro neto anual por concepto de inversión diferida por aumento de la capacidad.
= 4.041 Bs.
Ahorro anual neto por concepto de disminución de cargo por demanda de la facturación
por la reducción de perdidas.

=37.750 x0,12 =4.530Bs.
Más ahorro anual por el concepto de perdidas de KWH. Eliminadas.
=1.455Bs.
Más ahorro anual por concepto de cargo de bajo factor de potencia eliminado en la
factura.
=2.380 Bs./mes x12 meses = 28.560 Bs.
Ahorro anual total.
= 38.586 Bs. El ahorro anual de Bs. 38.586 sobre la inversión de 63.700 Bs. Equivale a una
tasa de retorno del 61%.
De las cifrasmencionadas en punto 7.5 se destaca solo el ahorro de Bs. 28.567,56anual por
la eliminación de cargo de factor de potenciaen su facturade electricidad, justificala
inversiónde los condensadores, la tasa de retornaen este caso es del 47%.
Información básica requerida para calcular un banco de condensadores de potencia.
Datos de suministro.
· Voltaje entre fases
· Frecuencia
· Numero de fases.
Localización de equipos de medición
Alta y baja tensión
Voltajes de distribución
Capacidades de los principales transformadores de potencia
Datos de la tarifa eléctrica, métodode la determinación de costos.
Datos de carga, tantos como sean posibles.
· Demanda máxima en KW o KVA
· Factor de potencia a la demanda máxima
· Demanda promedio en KW o KVA
· Factor de potencia de la demanda promedio
Potencia total en HP o KW de los motores instalados
Lista completa de motores de 20 HP y mayores, dando potencia en HP, KW,
velocidades, tipos y servicios.
Para grandes instalaciones, diagrama unifilar, indicando los principales tableros y
alimentadores de distribución, así como la potencia en HP o KW conectado a cada uno.
Temperatura media y máxima durante las 24 horas del día más caluroso del año.

Altura sobre el nivel del mar.
Formulas útiles para el calculo a realizar
Nomenclatura:
· C= capacitancia(Faradio)
· V= voltajes
· A= corriente
· K=1000(constante)
6. Conclusión.
El bajo factor de potencia es una de las razones por las que algunos sistemas eléctricos
funcionan desventajosamente (o sea sujeto a sanciones económicas). El factor de
potencia de una carga es, por definición, la razón de los watts de ésta al producto de los
volts y amperes medidos en ella.
Su valor se expresa con frecuencia como porcentaje. Siempre que esa razón sea menor
que la unidad o que 100%, la carga está tomando una corriente mayor que la necesaria
para efectuar el mismo trabajo con fp=1. Tal corriente de mayor intensidad produce más
caída de potencial en los circuitos alimentadores, así como mayores pérdidas térmicas
en alimentadores, transformadores, etc. Estos elementos tendrían que ser de mayor
capacidad para evitar recalentamiento. Por supuesto, algunos tipos de cargas,
particularmente las inductivas, tienen su propia naturaleza, un f.p. menor que la unidad
pero muchas de ellas funcionan con un factor menor que el normal. La mayoría de los
casos de bajo f.p. pueden ser corregidos con provecho para el sistema y la cuenta de
gastos.
7. Bibliografía.
Guia Industrial. Controlde el Factor de Potencia.CADAFE.
Glosario.
Voltio(V):Unidad de la tensión o voltaje de suministro de la energía eléctrica.
Kilovoltio (KV):Unidad de la tensión o voltaje de suministro de la energía eléctrica.
Amperio (A): Unidad de la intensidad de la corriente eléctrica.
Kilowatio (KW): Unidad de la potencia eléctrica efectiva o útil (activa)
Kilovoltamperio Reactivo (KVAR):Unidad de la potencia eléctrica no utilizable
(reactiva)
Kilovoltamperio (KVA): Unidad de la potencia eléctrica aparente (activa y reactiva en
conjunto)
Factor de potencia : Relación entre potencia útil (KW) y potencia aparente (KVA).
Demanda: Potencia eléctrica utilizada en un momento dado.

Factor de Carga: Relación entre la potencia media y la potencia máxima en un período.
Indica el grado de uniformidad de la demanda.

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