Factor de Potencia

El factor de potencia se define como el cociente de la relación de la potencia activa entre la potencia aparente; esto es:

f.d.p. = P/S

El factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo. El valor ideal del factor de potencia es 1, esto  indica que toda la energía consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo.   Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad significa un mayor consumo de energía necesaria para producir un trabajo útil.

La potencia efectiva o real es la que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo: es la potencia activa P:

• Sistema monofásico: P = V I COS j
• Sistema trifásico P:  = Ö3 V I COS j

La potencia reactiva Q es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos  como los motores y transformadores:

• Sistema monofásico: Q = V I sen j
• Sistema trifásico: Q = Ö3 V I sen j

La potencia aparente S es la suma geométrica de las potencias activa y reactiva, o también:

• Sistema monofásico: S = V I
• Sistema trifásico: S = Ö3 V I

Gráficamente estas tres expresiones están relacionadas mediante el “triángulo de potencias” :

Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia    puede ser:adelantado, retrasado, igual a 1.

• En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, la tensión y la corriente están en fase en este caso, se tiene un factor de potencia
• En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la intensidad se encuentra retrasada respecto a al tensión. En este caso se tiene un factor de potencia
• En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.

Un receptor que debe de producir una potencia P lo puede hacer absorbiendo de la línea una potencia Q o Q’ tal como se ve en el esquema de debajo,  con Cos j  y Cos j ‘ respectivamente (  j <  j ‘ entonces Cos j > Cos j ‘). Sin embargo en el primer caso la intensidad absorbida es menor que en el segundo ( S = UI < S = UI’ entonces  I < I’ ) con la consiguiente reducción de las pérdidas por efecto joule.

Entonces en una instalación nos interesa tener valores altos del factor de potencia (Cos j).

Problemas por bajo factor de potencia

• Mayor consumo de corriente.
• Aumento de las pérdidas e incremento de las caídas de tensión en los conductores.
• Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución.
• Incremento de la facturación eléctrica por mayor consumo de corriente.

Beneficios por corregir el factor de potencia.

• Disminución de las pérdidas en conductores.
• Reducción de las caídas de tensión.
• Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y generadores.
• Incremento de la vida útil de las instalaciones
• Reducción de los costos por facturación eléctrica.

COMPENSACION DEL FACTOR DE POTENCIA EN UN CIRCUITO MONOFASICO

Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de potencia reactiva se puede reducir e incluso anular si se colocan condensadores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.

De la figura siguiente se deduce que la potencia reactiva del condensador ha de ser:

Q_C = Q’ – Q = P (Tag j ‘ – tag j)

y como Q_C = UI_C = U²wC

U²wC = P (Tag j ‘ – tag j)

C = P (Tag j ‘ – tag j) / U²w

COMPENSACION DEL FACTOR DE POTENCIA EN UN CIRCUITO TRIFASICO

Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de potencia reactiva se puede reducir e incluso anular si se colocan condensadores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.

C = P·(tagj’-tagj)/3·U²·w