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Conclusiones

• El factor de potencia se puede definir como la relación que existe entre la potencia activa (KW) y la potencia aparente (KVA) y es indicativo de la eficiencia con que se está utilizando la energía eléctrica para producir un trabajo útil.

• El origen del bajo factor de potencia son las cargas de naturaleza inductiva, entre las que destacan los motores de inducción, los cuales pueden agravarlo si no se operan en las condiciones para las que fueron diseñados.

• El bajo factor de potencia es causa de recargos en la cuenta de energía eléctrica, los cuales llegan a ser significativos cuando el factor de potencia es reducido.

• Un bajo factor de potencia limita la capacidad de los equipos con el riesgo de incurrir en sobrecargas peligrosas y pérdidas excesivas con un dispendio de energía.

• El primer paso en la corrección del factor es el prevenirlo mediante la selección y operación correcta de los equipos. Por ejemplo, adecuando la carga de los motores a su valor nominal.

• Los capacitores de potencia son la forma más práctica y económica para mejorar el factor de potencia, sobre todo en instalaciones existentes.

• El costo de los capacitores se recupera rápidamente, tan sólo por los ahorros que se tienen al evitar los recargos por bajo factor de potencia en el recibo de energía eléctrica.

• Entre más cerca se conecten los capacitores de la carga que van a compensar, mayores son los beneficios que se obtienen.

• Cuando las variaciones de la carga son significativas, es recomendable el empleo de bancos de capacitores automáticos.

• La  corrección del factor de potencia puede ser un problema complejo. Recurrir a especialistas es conveniente, si no se cuenta con los elementos necesarios para resolverlo.

¿Cómo mejorar el factor potencia?

 

Mejorar el factor de potencia resulta práctico y económico, por medio de la instalación de condensadores eléctricos estáticos, o utilizando motores sincrónicos disponibles en la industria (algo menos económico si no se dispone de ellos).

A continuación se tratará de explicar de una manera sencilla y sin complicadas ecuaciones ni términos, el principio de cómo se mejora el factor de potencia:

El consumo de KW y KVAR (KVA) en una industria se mantienen inalterables antes y después de la compensación reactiva (instalación de los condensadores), la diferencia estriba en que al principio los KVAR que esa planta estaba requiriendo, debían ser producidos, transportados y entregados por la empresa de distribución de energía eléctrica, lo cual como se ha mencionado anteriormente, le produce consecuencias negativas .

Pero esta potencia reactiva puede ser generada y entregada de forma económica, por cada una de las industrias que lo requieran, a través de los bancos de capacitores y/o motores sincrónicos, evitando a la empresa de distribución de energía eléctrica, el generarla transportarla y distribuirla por sus redes.

Veamos un ejemplo:

Un capacitor instalado en el mismo circuito de un motor de inducción tiene como efecto un intercambio de corriente reactiva entre ellos. La corriente de adelanto almacenada por el capacitor entonces alimenta la corriente de retraso requerida por el motor de inducción.

La figura 4 muestra un motor de inducción sin corrección de factor de potencia. El motor consume sólo 80 amp. para su carga de trabajo. Pero la corriente de magnetización que requiere el motor es de 60 amp, por lo tanto el circuito de alimentación debe conducir: 100amp.  √ (802 + 602) = 100 amp

Por la línea de alimentación fluye la corriente de trabajo junto con la corriente no útil o corriente de magnetización. Después de instalar un capacitor en el motor para satisfacer las necesidades de magnetización del mismo, como se muestra en la figura 5, el circuito de alimentación sólo tiene que conducir y suministrar 80 amp. para que e1 motor efectúe el mismo trabajo. Ya que el capacitor se encarga de entregar los 60 amp. Restantes. El circuito de alimentación conduce ahora únicamente corriente de trabajo.

Esto permite conectar equipo eléctrico adicional en el mismo circuito y reduce los costos por consumo de energía como consecuencia de mantener un bajo factor de potencia.

Tipos de Carga

Resistiva

En un circuito puramente resistivo, la intensidad de corriente está en fase con la tensión y es una función inmediata de la tensión. Por lo tanto si la tensión y la intensidad de corriente están en fase, tenemos.

Un horno eléctrico resistivo, un radiador, una lámpara de luz incandescente son ejemplo de cargas resistivas.

Tales cargas son referidas como si tuvieran una cierta resistencia.

 

Inductiva

Al igual que la resistencia el circuito más comúnmente encontrado es el circuito inductivo.

Cargas inductivas son encontradas en cualquier lugar donde haya involucrados bobinados por  ejemplo,  en transformadores, motores, etc.

En un  circuito  puramente inductivo la intensidad de corriente no está en fase con la tensión ya que va retrasada en 90° eléctricos.

Un campo magnético el cual emplea energía es creado, entonces este campo es eliminado y la energía es restablecida sin pérdidas, por ejemplo en un circuito puramente inductivo, la potencia activa es nula. No existe un consumo de energía a pesar de que la corriente ha fluido. La inductancia consume potencia reactiva, usualmente expresada en volt-ampere reactivos ó (VAR).

Los alambres conductores de la bobina tienen una cierta resistencia y hay pérdidas en circuito magnético, sin embargo, puede decirse que la inductancia consume una pequeña cantidad de energía activa.

 

Capacitiva

 

El capacitor es el tercer tipo de carga en un circuito. La capacitancia es designada por el símbolo ”C“ y expresada en unidades de farads (F).

En un circuito capacitivo la intensidad de corriente adelanta a la tensión en 90°

En un circuito puramente capacitivo, no existe consumo de energía aún si hay una corriente circulando.

No obstante, el capacitor genera potencia reactiva expresada en volt-ampere reactivos. Del valor de la capacitancia podemos calcular la potencia reactiva.

Q = 2p f C V  2

Tipos de Potencia

La potencia se puede definir como la capacidad para efectuar un trabajo, en otras palabras, como la razón de transformación, variación o transferencia de energía por unidad de tiempo.

Existen tres tipos de potencia:

Potencia Activa

Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para realizar un proceso de transformación de la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.

Se designa con la letra P y se mide en vatios -watt- (W) o kilovatios -kilowatt- (kW). De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:

Resultado que indica que la potencia activa es debida a los elementos resistivos.

Potencia Reactiva

Esta potencia no tiene tampoco el carácter realmente de ser consumida y sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo necesario. Por ello que se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en voltiamperios reactivos (var) y se designa con la letra Q.

A partir de su expresión,

Lo que reafirma en que esta potencia es debida únicamente a los elementos reactivos.

La potencia reactiva en en cargas inductivas(motores de inducción, generadores de corriente alterna, transformadores,etc), es la energía que se necesita para magnetizar el núcleo ferromagnético de dichas cargas.

Potencia Aparente

La potencia compleja de un circuito eléctrico de corriente alterna (cuya magnitud se conoce como potencia aparente y se identifica con la letra S), es la suma (vectorial) de la potencia que disipa dicho circuito y se transforma en calor o trabajo (conocida como potencia promedio, activa o real, que se designa con la letra P y se mide en vatios (W)) y la potencia utilizada para la formación de los campos eléctrico y magnético de sus componentes, que fluctuará entre estos componentes y la fuente de energía (conocida como potencia reactiva, que se identifica con la letra Q y se mide en voltiamperios reactivos (var)). La relación entre todas las potencias aludidas es 

Esta potencia aparente (S) no es realmente la "útil", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no sólo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de contarse con la que van a "almacenar" las bobinas y condensadores. Se mide en voltiamperios (VA), aunque para aludir a grandes cantidades de potencia aparente lo más frecuente es utilizar como unidad de medida el kilovoltiamperio (kVA), que se lee como "kavea" o "kaveas".

La fórmula de la potencia aparente es:

¿Qué es el factor de potencia?

Intoducción

El conjunto de todos los elementos eléctricos que intervienen directamente en los procesos de generación, transformación, transmisión y distribución de la energía eléctrica forma un todo único de operación conjunta, de aquí se deriva que casi toda la electricidad que consumimos en las industrias, fábricas, hogares todos son elementos que pueden considerarse equipos consumidores de energía eléctrica. Estos usuarios deben de considerar la importancia del Factor de Potencia de su consumo .




Red de Energía Eléctrica

Concepto de factor potencia

Es un indicador cualitativo y cuantitativo del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. También podemos decir, el factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo.

Como el factor de potencia cambia de acuerdo al consumo y tipo de carga, repasaremos algunos conceptos para expresar matemáticamente el factor de potencia.