Calculadora de Corrección del Factor de Potencia: Encuentra Rápidamente el Tamaño del Condensador en µF y kVAR

Cómo Calcular el Condensador en kVAR y µF para la Mejora del Factor de Potencia: Calculadora y Ejemplo

Calculadora de Factor de Potencia

La siguiente calculadora de factor de potencia (F.P.) calculará el factor de potencia actual, la potencia aparente "S" en kVA, la potencia reactiva existente "Q" en kVAR y el valor del condensador necesario para la corrección del F.P. en microfaradios "µF" y kVAR.

Para calcular el valor de la capacitancia de un banco de condensadores en µF y kVAR, el factor de potencia existente, la potencia reactiva actual en kVAR y la potencia aparente en kVA, simplemente ingrese los valores de la potencia real o activa en kW, la corriente en amperios, el voltaje en voltios, la frecuencia en Hz (50 o 60 Hz), seleccione el sistema de tensión de alimentación (monofásico o trifásico) y el factor de potencia objetivo (el valor del factor de potencia corregido o necesario) y presione el botón "Calcular" para obtener el resultado de la capacitancia en µF, S en kVA y Q en kVAR.

• Calculadora Relacionada: Calculadora de Banco de Condensadores en kVAR y µF para Corrección del Factor de Potencia

Es Importante Saber:

• Tanto kVAR como µF son términos utilizados en bancos de condensadores y mejora y corrección del factor de potencia para eliminar los componentes reactivos del lado de la carga, lo cual tiene múltiples ventajas.
• Esta calculadora de factor de potencia puede utilizarse con fines educativos, ya que no diferencia entre factor de potencia retardado o adelantado.
• Asumimos carga inductiva, ya que el factor de potencia juega un papel importante en circuitos inductivos. Los circuitos capacitivos proporcionan factor de potencia adelantado y el valor del factor de potencia es la unidad "1" en circuitos puramente resistivos.
• El condensador de corrección del factor de potencia debe conectarse en paralelo con cada carga de fase.

Fórmulas de Cálculo del Factor de Potencia

Cálculo de F.P. Monofásico

La siguiente fórmula puede utilizarse para calcular el factor de potencia en circuitos AC monofásicos.

• Cosθ = P / S
• Cosθ = P / (V × I)
• Cosθ = kW / kVA
• Cosθ = Potencia Real / Potencia Aparente
• Cosθ = R / Z

Donde:

• Cosθ = Factor de potencia
• P = Potencia real en kW
• S = Potencia aparente en kVA
• V = Voltaje en Voltios
• I = Corriente en Amperios
• R = Resistencia en Ohmios "Ω".
• Z = Impedancia (Resistencia en circuitos AC, es decir, X_L, X_C y R, conocidos como reactancia inductiva, reactancia capacitiva y resistencia respectivamente) en Ohmios "Ω".

Cálculo de F.P. Trifásico

Cálculo con Tensión Línea-Línea (V_L-L)

Cosθ = kW / √3 × V_L-L × I

Cálculo con Tensión Línea-Neutro (V_L-N)

Cosθ = kW / (3 × V_L-N × I)

Cálculo del Condensador en Microfaradios y kVAR para F.P.

Las siguientes fórmulas pueden utilizarse para calcular la capacitancia de un condensador en faradios y microfaradios para la corrección del factor de potencia.

• C = 159.155 × 10⁶ × Q en kVAR ÷ (f × V²) … en microfaradios
• C = 159.155 × Q en kVAR ÷ (f × V²) … en Faradios

O bien:

• C = kVAR × 10⁹ ÷ (2π × f × V²) … en microfaradios
• C = kVAR × 10³ ÷ (2π × f × V²) … en Faradios

Adicionalmente, el banco de condensadores requerido en kVAR puede calcularse de la siguiente manera:

• kVAR Requerido del Condensador = P en kilovatios (Tan θ₁ – Tan θ₂)
• kVAR = C × f × V² ÷ (159.155 × 10⁶) … en kVAR
• kVAR = C × 2π × f × V² × 10^-9 … en kVAR

Donde:

• C = Condensador en microfaradios
• kVAR = Potencia Reactiva
• f = Frecuencia en Hertz
• V = Voltaje en voltios

Es Importante Saber:

Las siguientes fórmulas para la Impedancia "Z", potencia activa "P", potencia reactiva "Q" y potencia aparente "S" son útiles al calcular el valor del factor de potencia deseado y el banco de condensadores en kVAR y µF.

Impedancia "Z":

• Z = √ (R² + (X_L + X_C)²) … Z, R, X_L, X_C en Ohmios
• X_L = 2πfL … L es la inductancia en Henry
• X_C = 1 / (2πfC) … C es la capacitancia en Faradios

Potencia Activa "P":

Potencia Real o Activa = √ (Potencia Aparente² – Potencia Reactiva²) o

• P = V × I × Cosθ … (en Circuitos AC Monofásicos)
• P = √ (S² – Q²)
• P = √ (VA² – VAR²)
• P = √3 × V_L-L × I × Cosθ … (en Trifásico Línea-Línea)
• P = 3 × V_L-N × I × Cosθ … (en Trifásico Línea-Neutro)
• kW = √ (kVA² – kVAR²)

Potencia Reactiva "Q":

Potencia Reactiva = √ (Potencia Aparente² – Potencia Real²)

• Q = V × I × Senθ
• VAR = √ (VA² – P²)
• kVAR = √ (kVA² – kW²)

Potencia Aparente "S":

Potencia Aparente = √ (Potencia Real² + Potencia Reactiva²)

• S = V × I
• S = √ (P² + Q²)
• kVA = √ (kW² + kVAR²)

Cómo Calcular el Factor de Potencia y el Condensador en µF y kVAR

El siguiente ejemplo muestra cómo calcular el factor de potencia requerido, la capacidad de corrección del condensador para el banco de condensadores en microfaradios y kVAR, la potencia reactiva existente, la potencia activa y la potencia aparente. Puede comparar el resultado del ejemplo resuelto con los resultados de la calculadora de factor de potencia.

Ejemplo:

Un motor monofásico de 240V, 60Hz, consume una corriente de alimentación de 25A con un F.P. (Factor de Potencia) de 0.60. El factor de potencia del motor debe mejorarse a 0.92 conectando un condensador en paralelo con él. Calcule la capacidad requerida del condensador tanto en microfaradios como en kVAR.

Solución:

Paso 1: Calcular la Potencia Activa de la Carga:

P = V × I × Cosθ₁

• P = 240V × 25A × 0.6
• P = 3.6 kW

Adicionalmente,

KVA Real con F.P. Retardado Actual

S = V × I

• S = 240V × 25A
• S = 6 kVA

kVAR Real con F.P. Retardado Actual

kVAR = √ (kVA² – kW²)

• kVAR = √ (6² kVA – 3.6² kW)
• kVAR = 4.8 kVAR

Paso 2: Calcular el kVAR Requerido para la Corrección del Factor de Potencia

F.P. Existente = Cosθ₁ = 0.60

F.P. Necesario = Cosθ₂ = 0.92

θ₁ = Cos^-1 (0.60) = 53°.130; Tan θ₁ = Tan (53°.130) = 1.333

θ₂ = Cos^-1 (0.92) = 23°.073; Tan θ₂ = Tan (23°.073) = 0.426

kVAR Requerido del Condensador para mejorar el factor de potencia de 0.60 a 0.92

Condensador Requerido en kVAR

kVAR Requerido = P en kW (Tan θ₁ – Tan θ₂)

kVAR = 3.6 kW × (1.333 – 0.426)

VAR = 3265.2 VAR

kVAR Requerido = 3.2652 kVAR

Paso 3: Convertir kVAR a Microfaradios

Condensador Requerido en µF

C = kVAR × 10⁹ ÷ (2π × f × V²) … en microfaradios

C = 3.2625 kVAR × 10⁹ ÷ (2π × 60Hz × 240² V)

C = 150.4 µF

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