Definición del Factor de Potencia

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¿Qué impacto tiene el factor de potencia?

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El factor de potencia es una medida que indica cómo se utiliza eficientemente la energía eléctrica en un sistema. Se relaciona con la fase angular entre la corriente eléctrica y la tensión (voltaje) en un circuito. En sistemas eléctricos ideales, como resistencias puras, el factor de potencia es 1.0, lo que significa que la corriente está en fase con el voltaje y toda la energía suministrada se convierte en potencia activa (real).

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Sin embargo, en muchos sistemas y dispositivos eléctricos, especialmente aquellos que tienen elementos inductivos o capacitivos, el factor de potencia puede ser menor que 1. Cuando el factor de potencia es menor que 1, existe un componente de potencia reactiva en el sistema, lo que significa que parte de la energía suministrada se almacena y se devuelve a la fuente de energía en lugar de convertirse en trabajo útil.

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¿Cuáles son los impactos del factor de potencia en los dispositivos eléctricos?

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• Son principalmente económicos y operativos:

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1. Eficiencia energética: Un bajo factor de potencia implica que se está utilizando más energía de la necesaria para realizar un trabajo cualquiera. Esto puede aumentar los costos de energía y reducir la eficiencia general del sistema.
2. Capacidad de carga del sistema: Las compañías eléctricas diseñan sus sistemas para manejar una cierta cantidad de potencia reactiva. Si los dispositivos eléctricos tienen un bajo factor de potencia, pueden aumentar la demanda de potencia reactiva, lo que puede sobrecargar el sistema y requerir inversiones en infraestructura para manejar la carga adicional.

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3. Facturación de energía: En muchas jurisdicciones, las compañías eléctricas pueden penalizar a los consumidores que tienen un bajo factor de potencia, ya que esto afecta la eficiencia de su red. Los consumidores con bajo factor de potencia pueden enfrentar cargas adicionales en sus facturas de energía.
4. ‍Mejora de equipos: Algunos dispositivos eléctricos incorporan sistemas de corrección del factor de potencia para mejorar su eficiencia energética y reducir las penalizaciones. Estos dispositivos, como los bancos de condensadores, ajustan la potencia reactiva y mejoran el factor de potencia.

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Por ende, el factor de potencia es un aspecto crucial a considerar en el diseño y operación de sistemas eléctricos y dispositivos. Mantener un alto factor de potencia es importante para optimizar la eficiencia energética, reducir costos y garantizar el funcionamiento adecuado de la infraestructura eléctrica

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Pero también el Factor de Potencia tiene una cantidad adimensional entre 0 y 1, que equivale al coseno del ángulo de desfase entre la señal de voltaje y la de corriente. El factor de potencia puede ser en atraso o en adelanto. En términos prácticos representa la cantidad de potencia reactiva que un equipo devuelve a la fuente generadora. La empresa de energía eléctrica penaliza factores de potencia bajos, por tal motivo se busca que el factor de potencia de los equipos de soporte sea lo más cercano posible a la unidad.

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Impactos del UPS Mitsubishi en el Factor de Potencia

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Los sistemas de suministro ininterrumpido de energía (UPS), proporcionan densidad de energía, calidad, confiabilidad y eficiencia excepcionales. Demuestran excelencia técnica al mismo tiempo que ocupan un mínimo de superficie.

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Bien sea en soporte de IT, comunicaciones, equipo médico o de producción, Mitsubishi Electric tiene un UPS diseñado para suministrar energía continua y que las operaciones fundamentales no se interrumpan.

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El motivo para elegir Mitsubishi y reducir gastos económicos por energía, asociados con la CREG e impacto ambiental frente al incremento en la producción de CO2, se puede ver reducido con uno de los mejores fabricantes de UPS a partir de las innovaciones Mitsubishi de la tecnología de IGBT´s de 3 niveles y su impacto tecnológico, permitiendo aumentar la eficiencia y confiabilidad del UPS al máximo, sin importar el porcentaje de carga utilizada, reduciendo el espacio y el peso del equipo significativamente. Ofreciendo hasta un 97% de eficiencia de potencia.

‍Sistema Off Line: Tipo de UPS de baja tecnología en la que la carga crítica está conectada directamente al suministro de energía en la línea. Sólo en el caso en que se presente una falla en el suministro eléctrico, el sistema por medio de una transferencia de un switch dará soporte a la carga crítica durante un tiempo determinado. Estas son soluciones económicas que deben ser implementadas en conjunto con un regulador de voltaje adicional para proveer cierta protección a las cargas críticas.

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• Sistema True On Line de Doble Conversión: Tipo de UPS de alta tecnología en la que la carga está conectada en todo momento, a la salida del inversor. Se llama de doble conversión porque se llevan a cabo dos conversiones de la señal de entrada: de AC a DC y de DC a AC. Sin importar la condición de voltaje y frecuencia de entrada, el sistema On Line asegura que siempre se reciba un suministro de 120 VAC a 60 Hz.

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• Sistema Interactivo con la Línea: Tipo de UPS que no se puede catalogar ni como Off Line ni tampoco como On Line. Este sistema corresponde a uno de tecnología intermedia que ofrece algunas de las características del sistema Off Line, además de cierta regulación del voltaje de salida de la UPS.

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SISTEMAS IGBT´s

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Los IGBT´s son elementos de conmutación que han sido desarrollados especialmente para este tipo de aplicaciones y combinan las ventajas de los transistores bipolares y de los FET´s, lo cual les permite alcanzar altísimas velocidades de conmutación y manejar grandes potencias con una baja producción de ruido. Estos IGBT´s se integran en IPM´s en los cuales, además del elemento de conmutación como tal, se tiene un manejador del Gate y sistemas de sensado, y protección tanto para sobrecorrientes como para sobretemperaturas.

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Esta UPS toma la alimentación de la red, la pasa a través del conversor, el cual entrega una señal DC que alimenta el inversor. Este último toma la señal DC y a partir de esta, genera una señal AC que es la que alimenta la carga. Cuando se tiene una pérdida de la potencia de entrada AC, el banco de baterías suministra la señal DC a la entrada del inversor sin ningún tipo de interrupción de la potencia sobre la carga.

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Transformadores e impactos en el Factor de Potencia

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Cargas asociadas: Las cargas conectadas a los secundarios de los transformadores pueden tener un impacto en el factor de potencia global del sistema. Por ejemplo, si los transformadores alimentan equipos inductivos (como motores) o equipos con una baja eficiencia del factor de potencia (como ciertos tipos de luminarias), pueden generar una potencia reactiva significativa y afectar el factor de potencia general del sistema.

‍Sobrecarga del Transformador: Si un transformador está operando cerca o por encima de su capacidad nominal, puede experimentar un aumento en las pérdidas y la corriente de magnetización. Esto puede resultar en una caída en el factor de potencia, especialmente si las cargas conectadas también son inductivas.

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Resonancia: En algunos casos, los transformadores y las reactancias en el sistema, pueden interactuar y crear condiciones de resonancia. Esto puede aumentar la potencia reactiva y afectar el factor de potencia.

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Diseño del Sistema: El diseño general del sistema eléctrico, incluida la ubicación y la configuración de los transformadores, pueden influir en cómo se distribuyen las cargas y, por lo tanto, en el factor de potencia. Un diseño bien planificado puede minimizar los efectos adversos.

‍Requerimientos de Potencia Reactiva: En algunas situaciones, se pueden requerir transformadores con conexiones específicas, como conexiones Y-Δ, para proporcionar cierta cantidad de potencia reactiva al sistema. Esto puede ser necesario para compensar la potencia reactiva generada por cargas inductivas.