“¿Como puedo calcular el coseno de phi a partir de los estados de un medidor electrónico monofásico?

Mi duda es la siguiente, el medidor indica A (activa acumulada kwh) T (reactiva total kvarh) L (reactiva inductiva kvarh): ¿Debo utilizar la reactiva total T o deberé obtener L-C (ya que siempre la t es mayor que la l, cuando se ha realizado la corrección con capacitores )?. ¿Tendría que hacer 2*l-t para que me diera l-c?”

(Daniel V., Oruro, Bolivia)

 

El factor de potencia, FP o cosφ  (coseno fi) de un circuito de corriente alterna se calcula como el cociente entre la potencia activa P y la potencia aparente S.

En el caso de este medidor digital disponemos de varios datos que permiten el cálculo por dos métodos (entre otros): El  instantáneo y el “acumulado”:

 

Factor de potencia instantáneo

Para esta medición utilizaremos los indicadores luminosos emisores de pulsos de energía activa y reactiva (ver Disección de un medidor electrónico trifásico). Estos LEDs rojos, ubicados en el panel frontal del medidor, presentan una pulsación proporcional a la energía utilizada según sendas constantes de integración: 1000 impulsos/kWh para la energía activa y 1000 impulsos/kVarh para la energía reactiva.

Seleccionaremos un periodo de medición adecuado (T) y en ese lapso registraremos simultáneamente las cantidades de impulsos de ambos indicadores (Na y Nr). Con las siguientes ecuaciones calculamos P y Q:

Donde:

P: es la potencia activa expresada en kW

Na: es la cantidad de impulsos del indicador de energía activa computados durante el periodo T.

Ka: es la constante de integración de energía activa. En el caso del medidor Ampy es 1000 imp/kWh

T: es el tiempo durante el cual se realiza la medición expresado en segundos.

y

Donde:

Q: es la potencia reactiva expresada en kVar

Nr: es la cantidad de impulsos del indicador de energía activa computados durante el periodo T.

Kr: es la constante de integración de energía reactiva. En el caso del medidor Ampy es 1000 imp/kVarh

T: es el tiempo durante el cual se realiza la medición expresado en segundos y es el mismo que se utiliza para el cálculo de P.

Con estos valores de P y Q y la siguiente fórmula obtenemos el factor de potencia instantáneo:

 

Factor de potencia acumulado

El segundo método consiste en calcular el factor de potencia de un periodo mediante dos juegos de lecturas de energías activa y reactiva. Este periodo temporal podrá coincidir con las lecturas de los estados mensuales o bimestrales del medidor que realiza la empresa distribuidora de energía.

Procedemos a registrar los siguientes dos juegos de estados:

Pi: estado de energía activa al inicio del periodo de medición

Pf: estado de energía activa al fin del periodo de medición

Qi: estado de energía reactiva al inicio del periodo de medición

Qf: estado de energía reactiva al fin del periodo de medición

Sustrayendo los valores iniciales de los finales se obtienen los valores acumulados de energías activa y reactiva:

Con ellos y la siguiente ecuación calculamos la tangente del ángulo φ :

Del valor de la tangente y utilizando las funciones trigonométricas de una calculadora científica despejamos el ángulo φ y al calcular el coseno de φ obtenemos el Factor de Potencia.

 

Conclusión

Existen diversas formas indirectas de calcular el Factor de Potencia (con medidor electrónico de kWh y kVarh, con medidor de kWh, voltímetro y amperímetro, con los datos de la factura de energía, etc.). Se debe seleccionar la mas apropiada a cada situación teniendo en cuenta la disponibilidad de instrumental, la precisión en los resultados que se desea obtener y las habilidades eléctricas y matemáticas de quien realice la tarea.

 

 

Por: Leandro Kessler

 

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