¿ Qué es el factor de potencia? Definición

El factor de potencia es uno de los principales indicadores del rendimiento o nivel de eficiencia de nuestra instalación. Define como la relación entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S). Por esta razón el P.F. es = 1 en cargas puramente resistivas.

Ejemplo:

Tomemos como ejemplo a un motor electico, esto aplica para muchos aparatos eléctricos como: En energía luminosa, en calorífica, en motriz, mecánica ó en sonora.

Es importante distinguir la diferencia entre los términos factor de potencia ( F.P.) y cos phi, ya que no son exactamente lo mismo. En cargas lineales, ambos valores coinciden. Sin embargo, en cargas no lineales el F.P. y son distintos.

Entonces podemos decir que el factor de potencia de un dispositivo eléctrico o electrónico es la relación entre la energía que se extrae de la red y la energía útil que obtenemos en su funcionamiento.

Como vemos, aunque hablemos de energía, el tiempo es despejado en la fórmula final ya que está arriba y abajo en la fracción y para el factor de potencia no es necesario.

La fórmula final nos quedaría como la relación entre las dos potencias. Ahora ya puedes entender por qué se llama Factor de Potencia. El factor de potencia es una medida que no tiene unidades, solo numérica.

¿Qué es el factor de potencia?

El factor de potencia es básicamente un grado de eficiencia eléctrica y, en un circuito AC, la relación entre la potencia útil kW (potencia real necesaria para realizar una tarea) y la potencia aparente kVA (una combinación de potencia verdadera y potencia reactiva: potencia consumida además de energía útil pero no contribuye a la tarea).

La potencia reactiva existe en un circuito AC cuando la corriente y el voltaje no están en fase; algunos equipos eléctricos, como motores y máquinas utilizados en edificios industriales y comerciales, requieren un grado de «potencia reactiva» además de la potencia real para funcionar de manera efectiva.

El factor de potencia se muestra como una cifra entre 0,01 y 1,00.

Un factor de potencia deficiente: generalmente entendido como inferior a 0,95.

Un factor de potencia perfecto: de 1,00 pf conocido como unidad; en términos sencillos, se podría describir el factor de potencia como un % de grado. de eficiencia eléctrica y un buen factor de potencia superior al 95% normalmente se considera eléctricamente eficiente.

El factor de potencia también puede denominarse retrasado o adelantado; un factor de potencia retrasado significa que la carga es inductiva y necesita corrección mediante la introducción de condensadores, mientras que un factor de potencia adelantado significa que hay demasiada capacitancia en el circuito. Existe una metodología general entre los operadores de red para aplicar sanciones en forma de un cargo de energía reactiva a los usuarios cuyo factor de potencia cae por debajo de 0,95 pf, ya sea en retraso o en avance.

Cálculos con el factor de potencia

Ahora que ya sabemos qué es el factor de potencia, podemos también entender cómo manipularlo. En un diagrama, dejando la cerveza de lado, las potencias se representan de la siguiente manera:

Siguiendo el teorema de Pitágoras, podemos entender que la fórmula para sacar factor de potencia es el ángulo que une la potencia activa con la potencia aparente. Éste se representa con la letra griega “θ”.

P . F . = \frac{P o t e n c i a_A c t i v a (k W)}{P o t e n c i a_A p a r e n t e (k V A)}

P F = \frac{k W}{k V A}

Del triángulo de potencias anterior, y mediante el uso de la trigonometría y el teorema de Pitágoras, surgen las siguientes fórmulas:

P o t e n c i a_A c t i v a (k W) = P o t e n c i a_A p a r e n t e (k V A) \times c o s c o s θ

P o t e n c i a_R e a c t i v a (k V A r) = P o t e n c i a_A p a r e n t e (k V A) \times s i n s i n θ

P o t e n c i a_A p a r e n t e (k V A) = \sqrt{P o t e n c i a_A c t i v a (k W)^{2} + P o t e n c i a_R e a c t i v a (k V A r)^{2}}

P o w e r_F a c t o r = c o s c o s θ = \frac{P o t e n c i a_A c t i v a (k W)}{P o t e n c i a_A p a r e n t e (k V A)}

Veamos el ejemplo práctico de lo que sucede al comparar dos motores diferentes con diferentes factores de potencia.

Motor 1

Potencia = 20kW

Alimentación suministrada = 415V

Factor de potencia = 0,89

Solución

P o t e n c i a_A p a r e n t e_R e q u e r i d a = \frac{P o t e n c i a_A c t i v a}{P F}

= \frac{20}{0.89} = 22.47 k V A

P o t e n c i a_R e a c t i v a (k V A r) = \sqrt{k V A^{2} - k W^{2}}

= \sqrt{{22.47}^{2} - 20^{2} = 10.24 k V A r}

Motor 2

Potencia = 20kW

Alimentación suministrada = 415V

Factor de potencia = 0,98

Solución

P o t e n c i a_A p a r e n t e_R e q u e r i d a = \frac{P o t e n c i a_A c t i v a}{P F}

= \frac{20}{0.98} = 20.41 k V A

P o t e n c i a_R e a c t i v a (k V A r) = \sqrt{k V A^{2} - k W^{2}}

= \sqrt{{20.41}^{2} - 20^{2} = 4.07 k V A r}

Corregir el factor de potencia

La corrección del factor de potencia consiste en aumentar el factor de potencia de una carga, mejorando la eficiencia del sistema de distribución al que está conectada. Las cargas lineales con un factor de potencia bajo (como los motores de inducción ) se pueden corregir con una red pasiva de condensadores o inductores .

Las cargas no lineales, como los rectificadores , distorsionan la corriente extraída del sistema. En tales casos, se puede utilizar la corrección del factor de potencia activa o pasiva para contrarrestar la distorsión y aumentar el factor de potencia. Los dispositivos para la corrección del factor de potencia pueden estar en una subestación central , distribuidos en un sistema de distribución o integrados en equipos que consumen energía.

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