Este documento discute la importancia del factor de potencia y cómo corregirlo en circuitos monofásicos y trifásicos. Explica que un bajo factor de potencia causa mayores pérdidas, sobrecarga de equipos y caídas de voltaje. Detalla tres métodos para corregir el factor de potencia: 1) usar un solo condensador, 2) compensar cada carga individualmente, 3) usar una batería trifásica de condensadores.

1. Universidad Fermín Toro.
Decanato de Ingeniería.
Ingeniería en Eléctrica.
ACTIVIDAD Nº 3
FACTOR DE POTENCIA
Participante:
T.S.U. AIZA APONTE
C.I 18.301.281
PROF. NANCY BARBOZA
MAYO-2011

2. Importancia de lo que representa el factor de potencia
La energía electrónica es muy importante en la sociedad actual, ya que es la
base para el funcionamiento de cualquier aparato electrónico. El no aprovecharla
correctamente influye directamente en el malfuncionamiento de estos
componentes, los cuales se comportan como cargas eléctricas. Para poder
aprovechar al máximo la energía que proporcionan las compañías eléctricas, se
requieren que se corrija el factor de potencia.
El cual se conoce como, 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.
Consecuencias de un bajo fp.
La potencia reactiva, la cual no produce un trabajo físico directo en los
equipos, es necesaria para producir el flujo electromagnético que pone en
funcionamiento elementos tales como: motores, transformadores, lámparas
fluorescentes, equipos de refrigeración y otros similares. Cuando la cantidad de
estos equipos es apreciable los requerimientos de potencia reactiva también se
hacen significativos, lo cual produce una disminución del exagerada del factor de
potencia. Un alto consumo de energía reactiva puede producirse como
consecuencia principalmente de:
• Un gran número de motores.

3. • Presencia de equipos de refrigeración y aire acondicionado.
• Una sub-utilización de la capacidad instalada en equipos electromecánicos,
por una mala planificación y operación en el sistema eléctrico de la
industria.
• Un mal estado físico de la red eléctrica y de los equipos de la industria.
• Cargas puramente resistivas, tales como alumbrado incandescente,
resistencias de calentamiento, etc. no causan este tipo de problema ya que
no necesitan de la corriente reactiva.
Para una potencia constante, la cantidad de corriente de la red se
incrementa en la medida que el factor de potencia disminuya, por ejemplo, con un
factor de potencia igual a 0.5, la cantidad de corriente para la carga será dos veces
la corriente útil, en cambio para un factor de potencia igual a 0.9 la cantidad de
corriente será de 10% más alta que la corriente útil.
Esto significa que a bajos factores de potencia los transformadores y cables
de distribución pueden sobrecargarse, y que las pérdidas en ellos se incrementarán
(en proporción con el cuadrado de la corriente), afectando a la red tanto en el alto
como en el bajo voltaje.
Otros factores que afectan un bajo factor de potencia se deben
principalmente por los siguientes puntos:

4. ⇒Aumento de las pérdidas por efecto Joule, las cuales son en función del
cuadrado de la corriente, estas pérdidas se manifestarán en:
Los cables entre medidor y el usuario
Los embobinados de los transformadores de distribución
Dispositivos de operación y protección
⇒Un incremento en la caída de voltaje resultando en un suministro inadecuado en
las cargas (motores, lámparas fluorescentes, etc.); esta caída de voltaje afecta a:
Los embobinados de los transformadores de distribución
Los cables de alimentación
Sistemas de protección y control
⇒Incremento de la potencia aparente, con lo que se reduce la capacidad de carga
instalada. Esto es importante en el caso de los transformadores de distribución.
⇒Estas pérdidas afectan al productor y distribuidor de energía eléctrica, por lo que
se penaliza al usuario.

5. Ejemplicar la corrección del factor de potencia en un circuito
monofásico y uno trifásico
Suponemos que los dos receptores conectados a la línea de 220 V entre fases
de la figura 1 son inductivos. El valor eficaz de la intensidad que absorbe el
receptor trifásico por cada fase es:
Con independencia de la forma en que esté conectado el motor, en estrella o
en Triángulo, la intensidad por cada fase está retrasada el ángulo arccos0.6=
53.13° respecto a la tensión simple correspondiente a esa fase.
Por tanto, tomando como origen de fases VR, se tiene:

6. O sea, los valores eficaces de las intensidades por cada fase son
Si es R la resistencia de cada fase de la línea, la potencia perdida en ella es
Hallaremos ahora el factor de potencia de la carga. La potencia activa total
es:

7. La potencia reactiva
El factor de potencia en retraso es
Y el recargo será
Compensación por un solo condensador
Con objeto de anular el consumo de energía reactiva y, por tanto, obtener
una bonificación del 4%, colocamos un condensador que absorba una potencia de
-2.545 kVAr, conectado entre cualesquiera fases; en nuestro caso entre R y T.

8. Entonces, el consumo total de energía reactiva es nulo, y un contador de
energía reactiva colocado antes del condensador indicaría siempre cero y el
recargo de energía reactiva no sólo no existiría, sino que sería negativo; es decir,
habría una bonificación del 4%. Con el condensador conectado como en la figura 2
se tiene:
Esta intensidad está adelantada 90° respecto a

9. Y los valores eficaces de las intensidades de línea resultan ser ahora
La potencia perdida cuando está conectado el condensador es
Mayor que sin la compensación.

10. O sea, la potencia perdida es un 36,1% mayor después de esta forma de
corrección del factor de potencia que sin corrección alguna. A pesar de ello, con
esta corrección el abonado será recompensado con una bonificación del 4%,
cuando realmente provoca más pérdidas que sin la compensación; y, si no
corrigiera, sería penalizado con un recargo del 33,21% cuando realmente provoca
muchas menos pérdidas.
Corrección del factor de potencia de cada receptor
Otra solución que puede adoptarse para compensar la energía reactiva es la
corrección del factor de potencia de cada receptor monofásico, incorporándole
permanentemente un condensador en paralelo con él que se conecte y desconecte
con el receptor. El factor de potencia de receptores trifásicos equilibrados puede
corregirse con una batería trifásica equilibrada de condensadores como en la figura
3. Esta forma equivale a corregir el factor de potencia de cada receptor
monofásico por separado. Para corregir allí el factor de potencia del receptor
trifásico hasta 1, la batería de condensadores debe tener una potencia de -1,333
kVAr, y el condensador en paralelo con la carga monofásica -1,212 kVAr para
elevar a la unidad el factor de potencia del receptor monofásico. Entonces

11. Tomando como origen de fases VR,
I4 está en fase con URS; por tanto,
O sea,

12. La potencia perdida ahora es
Esta es la manera de disminuir al mínimo las pérdidas debidas al bajo factor
de potencia o al consumo de energía reactiva. La bonificación es del 4%.
Compensación con una batería trifásica equilibrada de condensadores
En la figura 4 se muestra la conexión de una batería trifásica equilibrada de
condensadores de -2545 kVAr para la compensación, procedimiento habitualmente
utilizado en las instalaciones actuales, al inicio de las cuales suele conectarse una

13. batería trifásica automática de condensadores que, dependiendo de la carga,
conecta el número de condensadores necesario para mantener el factor de
potencia en torno a la unidad. Comenzaremos hallando la intensidad por cada fase
de la batería de condensadores.
Cada intensidad de fase de la batería de condensadores está adelantada 90°
respecto a la tensión simple correspondiente a esa fase:

14. O sea, los valores eficaces de las intensidades de fase son ahora
Y las pérdidas en la línea
Menores que sin compensación y con la compensación con un solo
condensador, pero mayores que en el caso óptimo de corrección individual de cada
receptor. Como el factor de potencia es también ahora la unidad, se produciría una
bonificación del 4%.
Compensación de carga equilibrada con un solo condensador

15. Otro caso de interés es el que se presenta en la figura 5. Es un receptor
trifásico equilibrado cuyas intensidades de fase, halladas anteriormente, valen:
Por tanto las pérdidas que origina son
El recargo sin compensación de la energía reactiva es

16. Si se conecta entre dos fases el condensador C de -1.333 kVAr, se
compensa totalmente la energía reactiva, por lo que, en lugar de recargo, existe
la bonificación del 4%. Las intensidades son ahora
Esta intensidad está adelantada 90° respecto a , es decir,
Las intensidades de fase son ahora
La potencia perdida es
La misma que sin corregir. Sin embargo ahora, aunque no se produce
ahorro alguno, se bonifica al abonado con el 4%.