Factor de potencia

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Boletín Informativo No. 49 Mayo de 2010
MEDICIÓN DE AISLAMIENTO EN AC - FACTOR DE POTENCIA

Carlos Mauricio Arias, I.E El aislante (dieléctrico) constituye una de las partes fundamentales de cualquier aparato
eléctrico. Aparte que suministra apoyo mecánico como soporte del equipo, proporciona la seguridad y garantiza una vida útil duradera del mismo. Las fallas de un gran porcentajede equipos eléctricos son debidas precisamente al deterioro del material aislante. Muchas de estas fallas podrían ser corregidas a tiempo por medio de la realización periódica de pruebas al aislamiento. SIGNIFICADO DEL FACTOR DE POTENCIA DE UN AISLANTE Debido a que el dieléctrico separa dos puntos con diferente potencial, el mismo constituye una capacitancia cuyo valor depende básicamente de lascaracterísticas del material aislante y la geometría del mismo. El aislante ideal es equivalente a una capacitancia pura, si se tomara en cuenta que la resistencia del dieléctrico es infinita, pero en la realidad el aislante posee una resistencia que es diferente a infinita, por lo cual el circuito equivalente de un aislador se debe representar como la conjunción de una capacitancia y unaresistencia. Este modelo puede representarse en un arreglo serie o paralelo de ambos. Como el aislante es equivalente a una reactancia capacitiva, la medida del aislamiento con una fuente de DC (después de un tiempo moderado donde hayan caído las corrientes capacitiva y de polarización) da cuenta solamente de la parte resistiva del aislamiento. Para medir la totalidad de la reactancia capacitiva delaislante es necesario realizar medidas con una fuente de AC. Adoptando el modelo de la capacitancia y la resistencia en paralelo, el aislante expuesto a una tensión de AC, presentará entonces una corriente que se puede descomponer en dos partes: una componente resistiva, en fase con la tensión aplicada; y una componente capacitiva, en cuadratura (90 grados de adelanto) con dicha tensión. óptimos conuna precisión aceptable. De todas formas los equipos de medición para factor de potencia poseen selección de la tensión de prueba, por lo general desde 1000 V o menos hasta 10 kV. La medida puede realizarse entre dos terminales diferentes de un equipo o entre un terminal del equipo y tierra. Al primer tipo de medición se le denomina UST y entrega el valor de capacitancia entre dos terminalescualquiera del equipo, por ejemplo los terminales de alta y baja de un transformador o dos puntos cualquiera que requieran medirse, mientras que la medición entre cualquier punto referenciado con tierra se le denomina GST y mide la capacitancia entre dicho punto y tierra.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Una interpretación adecuada de las mediciones del factor de potencia del aislante requiere delconocimiento de las características constructivas del equipo y del material dieléctrico. Aunque existen tablas indicativas de valores típicos dependiendo del equipo bajo prueba, la interpretación más útil del factor de potencia se obtiene mediante la comparación de resultados, ya sea entre mediciones hechas al mismo equipo en diferentes periodos de tiempo o mediciones hechas en diferentes equipossimilares. Si el material aislante conserva sus propiedades, se observa que las pérdidas eléctricas y la capacitancia en el mismo no se alteran considerablemente y por tanto el factor de potencia no observa incrementos relevantes. Si se notan cambios significativos en las mediciones (aumento en el factor de potencia) es muy probable que el aislante haya perdido parte de sus propiedades dieléctricasdebido a varios factores como deterioro químico del material por el tiempo de uso y la temperatura; contaminación por presencia de agua, depósitos de carbón, aceite u otros químicos; rupturas o grietas e ionización del aislante. Otro aspecto importante en la evaluación del cambio registrado en la capacitancia para diversas mediciones del factor de potencia en el caso de transformadores, es la...