Este documento trata sobre el factor de potencia y la energía reactiva. Explica que el factor de potencia depende del tipo de carga, siendo igual a 1 para cargas resistivas, menor que 1 para cargas inductivas y mayor que 1 para cargas capacitivas. También define las potencias activa, reactiva y aparente, y cómo se relacionan en el triángulo de potencias. Finalmente, detalla los problemas que causa un bajo factor de potencia y los beneficios de corregirlo.
2. INTRODUCCIÓN.
En términos generales, la mayoría de los equipos utilizan 2 formas de energía:
Energía Activa: (kWh), esta energía se transforma en trabajo útil y en calor.
Energía Reactiva: (kVArh), esta energía sirve para imantar el hierro de los
circuitos magnéticos. Es una energía improductiva pero necesaria.
GENERALIDADES.
EL ÁNGULO:
El ángulo nos indica si las señales de tensión y corriente se encuentran en fase.
Dependiendo del tipo de carga (Resistiva, Inductiva, Capacitiva,) el factor de
potencia puede ser: igual a 1, atrasado o adelantado.
3. EL 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
FACTOR DE POTENCIA VS. ÁNGULO
4. CARGAS RESISTIVAS:
•En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, la
tensión y la corriente están en fase.
•Se tiene un factor de potencia unitario. Por lo tanto = 0
DIAGRAMA FASORIAL DE UN CIRCUITO RESISTIVO. ONDA DE TENSIÓN Y CORRIENTE EN FASE.
5. CARGAS INDUCTIVAS:
En las cargas inductivas como los motores, lámparas fluorescentes y Transformadores.
además de consumir potencia activa, requieren potencia reactiva para su propio
funcionamiento, por lo cual trabajan con un factor de potencia menor a 1.
las cargas inductivas, son de bajo factor de potencia (menores a 0.9). En un circuito
puramente inductivo la corriente no está en fase con la tensión ya que va atrasada 90° con
respecto a la tensión. Por lo tanto < 0
DIAGRAMA FASORIAL DE UN CIRCUITO CAPACITIVO. ONDA DE CORRIENTE ADELANTADA 90 º CON RESPECTO A LA TENSIÓN.
6. CARGAS CAPACITIVAS:
•En las cargas capacitivas como los capacitores, la corriente se
encuentra adelantada respecto al voltaje
•Se tiene un factor de potencia adelantado. Por lo tanto > 0
DIAGRAMA FASORIAL DE UN CIRCUITO CAPACITIVO. ONDA DE CORRIENTE ADELANTADA 90 º CON RESPECTO A LA TENSIÓN.
7. POTENCIA ACTIVA (P).
• Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para realizar un
proceso de transformación de la Energía Eléctrica en trabajo. Se simboliza con
la letra P y su unidad es el kW.
• La potencia activa P, por originarse por la componente resistiva, es un vector a
cero grados.
Sistema monofásico: P = V·I·cos
Sistema trifásico: P= ·V·I·cos
REPRESENTA LA POTENCIA ACTIVA (P) EN FASE CON LA TENSIÓN (V).
8. POTENCIA REACTIVA (Q).
• Es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su
funcionamiento los equipos inductivos como los motores y transformadores.
• Se simboliza con la letra Q y su unidad es el kVAr. Lo que reafirma en que esta
potencia es debido únicamente a los elementos reactivos, los cuales pueden
ser del tipo inductivo QL o capacitivo QC
Sistema monofásico: Q = V·I·sen
Sistema trifásico: Q = ·V·I·sen
POTENCIA REACTIVA EN ADELANTO (QC) O ATRASO (QL) CON RESPECTO A LA TENSIÓN.
9. POTENCIA APARENTE (S).
• La potencia aparente (también llamada compleja) es la suma
geométrica de las potencias activa y reactiva
Sistema monofásico: S = V·I
Sistema trifásicoS = ·V·I
VECTOR RESULTANTE (S) DE SUMAR LA POTENCIA ACTIVA Y LA POTENCIA REACTIVA.
10. TRIÁNGULO DE POTENCIAS:
• Representación gráfica de las potencias existentes en un circuito eléctrico.
POTENCIA APARENTE:
• Es la suma geométrica de las potencias activa y reactiva es decir:
FACTOR DE POTENCIA:
• El factor de potencia se define como el cociente de la relación entre la
potencia activa y la potencia aparente, esto es:
11. También puede definirse como el coseno del ángulo de desfase entre el fasor
de tensión y el fasor de corriente
• De la figura se observa también que:
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.
12. 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.