Practicas de laboratorio de líneas de transmisión

Objetivo de la práctica

En esta práctica se pretende que el alumno analice la propagación de pulsos y reflexiones en una línea de transmisión. Además se calcula la constante de atenuación de la línea en el rango de 50 a 600 MHz.

Equipo experimental

El equipo experimental para poder llevar a cabo esta práctica es el siguiente:

• Cable coaxial de 100 m e impedancia característica de 50 ?.

• Fuente de voltaje de pulsos cortos (anchura temporal inferior a 1 ?s).

• Osciloscopio.

• Emisor de radiofrecuencias.

• Medidor de campo.

Desarrollo de la práctica

Utilizando la fuente como generador de pulsos se estudia en la entrada de la línea los pulsos procedentes de la fuente y los pulsos obtenidos por reflexión en la carga colocada al final de la línea. Para ello se utilizan diferentes cargas (circuito abierto, cortocircuito, 50 ?, 100 ?, …)?y se miden en el osciloscopio la amplitud y signo de los pulsos reflejados obtenidos (ver Fig. 3.1). Además, utilizando la separación temporal entre el pulso incidente y el reflejado se puede calcular la velocidad de propagación de la onda en la línea. Y a partir de ella estimar la permitividad relativa del dieléctrico por el que se propagan las ondas.

Fig. 3.1. Transitorios observados en una línea de transmisión de 100 m cuando el final de la línea está abierta (gráfica superior) o cortocircuitada (gráfica inferior).

Para obtener la atenuación de la línea se conecta un extremo de la línea al emisor de radio frecuencias y el otro al medidor de campo (las impedancias tanto a la entrada como a la salida han de estar adaptadas para evitar reflexiones no deseadas). Se realiza un barrido en frecuencias, sintonizando el emisor y receptor en cada medida, y anotando el valor de la señal. Posteriormente se procede de igual manera con un cable coaxial muy corto (en el que se supone que la atenuación de la señal será despreciable). De esta forma se puede obtener la atenuación de la línea ??a partir de la expresión:

A partir de los valores obtenidos para ? en función de la frecuencia, los alumnos pueden discutir los resultados con la expresión teórica que relaciona el coeficiente de atenuación con la frecuencia (ver Fig. 3.2).

Fig. 3.2. Factor de atenuación en función de la frecuencia para una línea de transmisión de 100 m. La línea continua corresponde al ajuste a una función proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia.

Práctica de Guías de Ondas (3 horas)

Objetivo de la práctica

En esta práctica los alumnos analizan la propagación de ondas en una guía rectangular, determinando los modos de propagación que pueden utilizarse según las características de la guía. Además, analizan las ondas estacionarias que se forman en la guía dependiendo de las diferentes terminaciones utilizadas. También se analizan las variaciones en la onda estacionaria y en la longitud de onda al introducir un medio dieléctrico en la guía.

Equipo experimental

El equipo experimental para poder llevar a cabo esta práctica es el siguiente:

• Fuente de microondas (diodo Gunn) de 2.8 cm de longitud de onda.

• Guía de ondas rectangular ranurada.

• Diferentes terminaciones.

• Dieléctrico (metacrilato).

Desarrollo de la práctica

Se realizarán medidas del campo eléctrico a lo largo de la guía en función de la posición. Esta experiencia se realizará para situaciones diferentes al final de la guía: abierta, cortocircuitada y bocina. A partir del análisis de la onda estacionaria se puede determinar la longitud de onda en la guía y el coeficiente de reflexión.

Una vez conocida la longitud de onda en la guía para cada situación, se pueden utilizar las expresiones teóricas para una guía rectangular y demostrar que para la guía utilizada sólo se propaga el modo transversal eléctrico TE10.

Fig. 3.3. Resultados obtenidos para la guía de onda rectangular cortocircuitada y con un dieléctrico en su interior.

Como bibliografía adicional para esta práctica consideramos muy interesante el trabajo:

• " Experiencias con la guía de ondas rectangular: medidas para UHF". José Beltran, Juan J. Sepúlveda y Enrique A. Navarro. Física Aplicada de la Universidad de Valencia. Revista Española de Física 14 (2000) 33.

Los autores han construido un gran paralalepípedo conductor cuyas dimensiones pueden ser variadas y han analizado la frecuencia de corte y la distribución de campo del modo fundamental.

• Práctica de Fibras Opticas (3 horas)

Debido a la gran importancia que están teniendo en la actualidad las comunicaciones por fibras ópticas creemos que proponer a los alumnos una práctica basada en las fibras ópticas puede ser un gran complemento para los conceptos analizados en la asignatura.

Objetivo de la práctica

El objetivo de esta práctica consiste en obtener la respuesta de una fibra óptica en el rango del visible a infrarrojo cercano. De esta forma los alumnos obtendrán las ventanas de transmisión que posee la fibra (en torno a 1.0 y 1.5 ?m).

Equipo experimental

El equipo experimental para poder llevar a cabo esta práctica es el siguiente:

• Fibra óptica de 5 metros de longitud.

• Monocromador con red de difracción con longitud de onda Blaze en 1 ?m.

• Lámpara de incandescencia de 100 W.

• Filtro pasa-alta de 850 nm.

• Detector de Ge.

• Sistema de adquisición de datos.

Desarrollo de la práctica

Para obtener el espectro correspondiente a la transmisión de la fibra se focaliza la radiación de la lámpara en un extremo de la fibra y se lleva el otro extremo a la entrada del monocromador. Posteriormente se realiza un barrido en longitudes de onda desde 400 nm hasta aproximadamente 1800 nm. En este punto hay que puntualizar el hecho de que el espectro obtenido depende de la luz transmitida por la fibra así como de la respuesta del resto del equipo experimental (lámpara, monocromador y detector). Ésta última puede ser obtenida focalizando directamente la radiación de la lámpara a la entrada del monocromador y procediendo de igual forma que en el espectro anterior. La relación entre el primer y segundo espectro obtenido dará la transmisión de la fibra en función de la longitud de onda (ver Fig. 3.4).

Fig. 3.4. Espectro de transmisión de una fibra óptica de 5 metros.

• Práctica de Microondas (3 horas)

Objetivo de la práctica

El objetivo de la siguiente práctica es familiarizar al alumno con algunas de las características de las microondas tales como su longitud de onda, velocidad de propagación y su propiedad de reflexión en algunos materiales. Como aplicación se comprueba de qué manera se pueden utilizar como radar para conocer la velocidad de objetos reflectantes móviles o para la localización espacial de dichos objetos.

Equipo experimental

El equipo experimental para poder llevar a cabo esta práctica es el siguiente:

• Un generador de microondas (Klystron sintonizado a 9.45 GHz).

• Láminas de vidrio y metal.

• Receptor de microondas.

• Lente de parafina.

• Osciloscopio.

Desarrollo de la práctica

Para conseguir los objetivos propuestos en esta práctica se han propuesto las siguientes experiencias:

a) Medida de los coeficientes de reflexión y transmisión de una lámina de vidrio y otra lámina de metal.

Para medir los coeficientes de transmisión se montan en un banco el emisor y el receptor y se mide la intensidad recibida por este último. A continuación se introduce la lámina del material a lo largo del eje emisor-receptor y se observa nuevamente la señal recibida. Calculando la relación entre las señales se puede obtener el coeficiente de transmisión. De esta forma, se obtiene un valor despreciable para dicho coeficiente en la placa de metal y un valor próximo a 0.5 en el vidrio.

Para calcular el coeficiente de reflexión del material se montan juntos el emisor y el receptor y ambos en posición normal a la lámina en estudio. De esta forma se mide la señal reflejada, y la señal incidente se obtiene quitando la lámina y colocando al receptor enfrente del emisor y a una distancia igual a la recorrida por la señal anteriormente. Calculando la relación se puede obtener el coeficiente de reflexión y, en acuerdo con los resultados obtenidos en el apartado anterior, se obtiene un valor próximo a la unidad para la placa metálica y un valor próximo a 0.5 para el vidrio.

b) Determinación de la velocidad de propagación de las microondas utilizando como montaje experimental un interferómetro de Michelson.

Para determinar la velocidad de propagación de las microondas en el aire se utilizó un interferómetro de Michelson que consiste básicamente en colocar el emisor y receptor formando 90º y dos láminas reflectoras frente al emisor y al receptor, y en el centro una lámina desdobladora formando 45º con la dirección de propagación. Desplazando la posición de una lámina reflectora se observan cambios en la señal recibida por el detector. Este efecto es debido a fenómenos interferenciales y, teniendo en cuenta el recorrido realizado por las microondas, el doble de la distancia desplazada en la lámina para observar dos señales máximas en el detector corresponde a la longitud de onda de las microondas (alrededor de 3.2 cm). Conocida la frecuencia de las microondas y su longitud de onda se puede obtener a continuación su velocidad de propagación en el aire, que coincide con la velocidad de la luz.

c) Cálculo de la focal de una lente de parafina.

Para el cálculo de la focal de una lente de parafina simplemente colocamos el emisor a una determinada distancia de la lente de parafina. Desplazando el receptor en el otro lado de la lente de parafina se busca la posición en el eje del sistema en la que se obtiene un máximo en la señal recibida. Utilizando la ecuación de Gauss que los alumnos han estudiado en asignaturas en cursos anteriores se puede obtener la focal de la lente.

d) Localización de objetos reflectantes.

Se colocan el emisor y receptor juntos y paralelos en una plataforma y a una determinada distancia se coloca el objeto reflectante a las microondas del que queremos obtener su posición. Se orienta la plataforma hacia al objeto hasta obtener la mayor lectura en el receptor. A continuación se desplaza la plataforma una distancia determinada y se vuelve a rotar hasta encontrar nuevamente un máximo en la intensidad recibida. Con las posiciones y ángulos de la plataforma y por consideraciones trigonométricas se puede obtener la posición del objeto reflectante.

e) Medida de la velocidad de un objeto reflectante mediante la técnica radar.

Se desplaza un objeto metálico, reflectante a las microondas, en la dirección del frente de ondas incidente. El detector, situado entre el emisor y el objeto, registra una onda resultante de la interferencia entre la onda que envía el emisor y la que recibe reflejada del objeto móvil. Ésta última con una frecuencia ligeramente distinta a la del emisor debido al efecto Doppler. Un osciloscopio acoplado al detector permite medir la frecuencia de la onda resultante, con la que se puede calcular la velocidad del móvil.

Práctica de Antenas (3 horas)

Objetivo de la práctica

En esta práctica se trata de obtener y analizar los diagramas de directividad para un dipolo lineal cuando se cambia su longitud. Además, se observará el efecto de la Tierra sobre la eficiencia de la antena emisora.

Equipo experimental

El equipo experimental para poder llevar a cabo esta práctica es el siguiente:

• Emisor de radiofrecuencias.

• Una varilla conductora de longitud variable (dipolo emisor).

• Dipolo receptor.

• Medidor de campo.

Desarrollo de la práctica

Para obtener los diagramas de directividad del dipolo emisor se selecciona una frecuencia (por ejemplo, próxima a 400 MHz y procurando que no coincida con otras fuentes externas) y una longitud para dicho dipolo que corresponda a ??????????ó??????Dejando el receptor fijo se gira el dipolo emisor tomando medidas cada cinco grados (ver Fig. 3.5).

Para analizar el efecto de la "Tierra" con la misma frecuencia seleccionada de la experiencia anterior y con el emisor y receptor paralelos se toman medidas de la señal recibida variando la altura del emisor respecto del suelo.

Finalmente los alumnos analizarán los resultados en base a los resultados obtenidos en las clases teóricas para las antenas lineales.

Fig. 3.5. Diagramas de radiación teórico y experimental de una antena emisora lineal sintonizada a ?=555 MHz y con una longitud l = 4( = 216.2 cm

Guia para conocer el factor de potencia

• 1. Introducción

En la actualidad los costos de operación de las industrias se 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 empresas de 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 inversión en 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.

Potencia aparente y potencia activa

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*cos del Angulo.

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 tiempo entre el pico del voltaje aplicado a la carga y el pico de corriente exigido por la carga. Se 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 delta y asi es un angulo de atraso de 90 grados. 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 delta es siempre menor de 90 grados.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 grados y 90 grados; está entre los valores de 1 y 0 respectivamente. Cuando esa delta = 0 grado(circuito resistivo puro) cos delta=1, obteniendose: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 ActivaFactor de potencia=——-Potencia AparenteCuando el ángulo de fase es incrementado por la adición de más inductancias, la fracción representada cos θ ser hace mas pequeña,dando una cifra baja para el factor de potencia.Consideremos el triángulo rectángulo de la que representa la potencia requerida por un grupo de motores de inducción.En 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 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: FP=cos θ ( KW / √(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 aire acondicionado.-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 temperatura de 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 condensadores eléctricos estáticos o motores sincrónicos realizando una inversión de relativa poca monta y desde todo punto de vista favorable económica y técnicamente.Ventajas de la corrección del F.P.Las ventajas derivadas de 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 economía se beneficia por las bajas tarifas aplicadas por algunas empresas de servicio eléctrico 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 KVARSiendo: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 ha ser tal que luego de su instalación se establezca un valor mejorado de cos θ comprendido entre 0.9 y 0.98 (inductivo, en lugar de cos θ. 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.Motores SincrónicosLos 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 condensadores necesarios?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 información sobre el consumo de energía reactiva. Si se desea alcanzar un valor determinado del factor de potencia cos θ en una instalación cuyo factor de potencia existente cos θ 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=497KWH=73.968KVARH=107088A partir de los valores de los KWH y los KVARH se determina el factor de potencia:KVARH 107.088Tg=Ø1——– = ——— = 1.45KWH 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=720.6KVARmejorado 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)=480En esta 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=0.958En tal caso,la potencia del condensador necesaria es:ΔKVAR=KW*F=497*0.958ΔKVAR=476Se eligen los condensadores en los rangos existentes normalizados hasta completar la magnitud exacta inmediata superior, en nuestro caso 500 KVAR. En la parte 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 operacion 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=———– KVANSiendo: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 KVARKVAN=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,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 motoresArranque mediante un interruptor normal estrella-triángulo de accionamiento manual.En este caso se recomienda hacer la conexión de los condensadores. 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 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 iluminación de 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.