FACTO DE POTENCIA

FACTOR DE POTENCIA
CARGAS RESISTIVAS. Son aquellas donde la energía eléctrica se transforma totalmente en energía
calorífica, como en parrillas, planchas, lámparas incandescentes y hornos eléctricos.
Este circuito tiene como características que el voltaje se encuentra en fase con la corriente y su
aprovechamiento es total y el valor de F. P es de 1.0 o sea del 100%.
CARGAS INDUCTIVAS.- son aquellas que tienen un devanado, como en los motores eléctricos del
tipo jaula de ardilla, los transformadores, maquinas de soldar y hornos de arco, entre otras. Estos
equipos tienden a retrasar la corriente con respecto al voltaje., creando un desfasamiento hasta
de 90°. Cuando se tienen solo cargas inductivas en todo el sistema su relación de cálculo es:
Pa =V1
Pu= V1 cos 0
Cos 0= Pa / Pu.
CARGAS CAPACITIVAS.- en estas los equipos instalados tienen la propiedad de adelantar la
corriente con respecto al voltaje y son los bancos de capacitores. Su aplicación es para corregir el
desfasamiento de las cargas inductivas (atrasadas), logrando con ello que el valor de factor de
potencia sea o esté de 1.0 y cumplir con la responsabilidad que se tiene con la compañía
suministradora.
En un circuito distribución es difícil tener cargas de un solo tipo, comúnmente se tienen cargas de
los tres tipos, por lo que hay que cuidar mucho el factor de potencia. Dentro de las instalaciones la
gran mayoría de las cargas son inductivas y es necesario buscar un banco de capacitores apropiado
para regular el factor de potencia.
Para la corr3eccion del F.P se traza el triangulo de potencias., para calcular el valor que se tiene de
los equipos instalados, se obtiene las siguientes relaciones:
CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA
Para estar en posibilidad de corregir el factor de potencia, es necesario saber su significado y en
base a qué sus valores en cuanto a condiciones y tipo de carga conectada.
Se puede partir de la expresión de la potencia en un circuito de corriente continua dad~ por la
fórmula P = EI Watts, ésta no sufre ninguna variación puesto que, en corriente continua los valores
de tensión y de corriente son constantes.
En corriente alterna (C.A.) la fórmula P = El Watts, sólo es cierta para cuando se tienen conectadas
cargas puramente resistivas como son: lámparas incandescentes, parrillas, planchas, calentadores,
hornos eléctricos y en general todos l os elementos y equipos que transforman toda la energía
eléctrica que toman de la línea en calor, cuando lo anterior sucede, se dice que la corriente y la
tensión están en fase, aprovechándose sus valores en un 100%.
Haciendo la representación gráfica y vectorial de l os valores de corriente en fase se tiene:
Puede observarse en la representación gráfica la diferencia de altura de las ondas sinusoidales de
los dos valores, ello e~ debido a que son diferentes unidades, sin embargo, se dice que están en
fase la tensión y la corriente porque coinciden en amplitud, frecuencia, en sus ceros y máximos
además de desplazarse en la misma dirección al tomar sus valores ascendentes y descendentes.
Las ondas sinusoidales son el resultado de graficar los valores de tensión y corriente, tomados a
intervalos regulares de tiempo.
CARGAS INDUCTIVAS
Las cargas inductivas como son los motores de inducción, hornos de arco, máquinas soldadoras,
etc. tienen la particularidad de atrasar la corriente con respecto a la tensión, si la carga fuera 100%
inductiva, el atraso de la corriente seria de 90°geométricos.
La representación gráfica y vectorial bajo es tas condiciones es la siguiente:
CARGAS CAPACITIVAS
Como motores síncronos y capacitores, tienen la propiedad de adelantar la corriente con respecto
a la tensi6n, el adelanto también podía ser de 90° geométricos si la carga fuera 100%~ capacitiva.
Una vez que se conocen los tres tipos de cargas por conectar y la posición que guarda en cada caso
el vector corriente con respecto al vector tensión que se toma como eje o plano de referencia, es
obligado tener presente, que en todo circuito o instalación eléctrica real, es imposible tener el
100% de sólo un tipo de carga y que, solamente para cálculos aproximados --(hasta 2% de error) se
consideran cargas puramente resistivas ,por lo demás, todo cálculo se : hace tomando en cuenta
que pueden tenerse las siguientes combinaciones .
a).- Cargas resistivas e inductivas.
b).- Cargas resistivas y capacitivas.
c).- Cargas inductivas y capacitivas.
d).- Cargas resistivas, inductivas y capacitivas.
De las combinaciones anteriores" el ángulo entre los vectores tensión y corriente o ángulo de
desfasamiento podría ser mayor o menor de 45° (cos 45° = 0.7071) adelantado o atrasado según el
tipo de carga que prevaleciera, sin embargo, generalmente es atrasado y cercano su valor a 0°
(cero grados) pues no es permitido tener un factor de potencia o Cos menor de 0.85 (ángulo de
desfasamiento no mayor de 31°) ya que, de acuerdo con el Artículo 5° del Reglamento para el
Suministro de Energía Eléctrica, el consumidor está obligado a mantener un factor de potencia o
Cose tan aproximado a 1 o 100% como sea práctico se pena de pagar un recargo por cada K.V.A.,
extra que se le suministre para una demanda dada, si el factor de potencia es bajo (menor de
0.85).
Los valores recomendables del factor de potencia (F.P.) o cos fluctúan entre 0.9 y 0.95
correspondientes a ángulos de desfasamiento entre 25 y 18 grados respectivamente.
Por lo antes expuesto y haciendo notar que normalmente se tiene carga puramente resistiva o
bien, resistiva e inductiva dando origen la segunda a un ángulo de desfasamiento, corregir el
F.P., no es mas que calcular la potencia del BANCO de capacitores para reducir dicho ángulo hasta
un valor recomendable para así, poder aprovechar al máximo dentro de ciertos límites la potencia
aparente o de la línea que es proporcionada por la compañía suministradora de la energía
eléctrica.
Potencia aparente o de la línea = P. aparente.
P. aparente = EI-------- Vo1t Amperes
P. aparente = EI-------- V.A.
Cargas puramente resistivas
Angulo entre el vector tensión y el vector corriente = 0°
Cos 0° = 1
P. aparente = El ------ V.A.
P. útil = El cos = El cos 0°
= El x 1 = El ----- Watts.
Como el factor de potencia es la relación watts sobre V.A., y en este caso valen 10 mismo:
Cos = F.P. = p. útil/p. aparente = Watts/V.A=1 0 100%
El valor 1 o 100% del cose o F.P. nos indica que los valores tensión y corriente, son aprovechados
en forma total.
CARGAS RESlSTlVAS E lNDUCTlVAS
Al tenerse en un circuito o instalación eléctrica cargas inductivas y resistivas, las primeras dan
origen a un ángulo de desfasamiento atrasado.
Bajo las anteriores condiciones, en este caso la P. aparente difiere de la P. útil.
p. aparente = El -------- V.A.
p. útil = El cos----- Watts.
Cos = Watts/V. A
Para este caso y todos los similares, al existir ángulo de desfasamiento, el cos o F.P., siempre es
menor que la unidad, cuyo valor puede interpretarse como el tanto por ciento de lo que se
aprovecha la potencia aparente o de la línea.
Para mejor entender por qué, sólo se aprovecha un tanto por ciento de la potencia aparente
cuando se tienen cargas inductivas, es necesario indicar en un sistema de ejes coordenados los
vectores tensión y corriente con un ángulo de desfasamiento.
La corriente que desarrolla trabajo efectivo, es solamente la que está en fase con la tensión (I cos)
y la proyectada sobre el eje de las YY (sen), es la que provee al campo inductor.
Lo aquí especificado viene a corroborar que, corregir el factor de potencia es reducir el ángulo de
desfasamiento y con ello, absorber una corriente menor para una potencia dada, disminuyendo
las pérdidas por efecto Joule y el pago de energía ala compañía suministradora al aprovecharse al
máximo dentro de los limites marcados la potencia aparente o de la línea.
Hasta ahora, se ha trabajado con valores watts y Volt Ampres pero, como en la correcci6n del
factor de potencia se trabaja con potencias grandes, hay necesidad de valerse del siguiente
triángulo de potencias.
K.W. = Potencia en Kilo Watts.
K.V.A. = Potencia en Kilo Volt Amperes.
K.V.A.R. = Potencia en Kilo Volt Amperes reactivos.
K.W. = Potencia útil.
K. V.A. = Potencia aparente o de la línea.
K.V.A.R. = Potencia reactiva.
De la fig.
K.W. = K.V.A. cos
K.V.A.R. = K. V .A. sen
EJEMPLO
Suponiendo una instalación eléctrica cuya demanda máxima de 200 K.W., trabaja con un factor de
potencia de 0.80%
Calcular la potencia del capacitor para corregir dicho factor de potencia hasta 0.90.
Conociendo los K.W. Y el F.P.
Es tos 150 sería n K. V. A. capacitivos correctivos necesarios para corregir el factor de 0.80 hasta la
unidad pero, si en el problema se pide corregirlo a 0.90, debe trabajarse ahora con el valor
deseado.
Por diferencia.
K.V.A. capacitivos correctivos = K.V.A. c.c.
K.V.A. c.c. = 150 - 96.4 = 53.6
Para este problema, la capacidad del capacitor debe ser de-
53.6 K. V .A.