El documento habla sobre el factor de potencia en circuitos eléctricos. Explica los diferentes tipos de potencia como activa, reactiva y aparente. Luego define el factor de potencia como la cantidad de potencia aparente que se está aprovechando como potencia activa. Finalmente, describe métodos para compensar un bajo factor de potencia como el uso de bancos de capacitores o motores síncronos.

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1-FACTOR DE POTENCIA
1.1 Tipos de potencia
Antes de hablar del factor de potencia se hablara y se dejara en claro los diferentes tipos
de potencias.
Los diferentes tipos de potencias son:
*Potencia activa (P)
*Potencia reactiva (Q)
*Potencia aparente(S)
*Potencia activa (P): Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo.
Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos o que se convierte
en otra forma de energía (trabajo útil) 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 a la ley de Ohm y el triángulo de impedancias(fig. 1.1) se calcula con la formula:
*Potencia reactiva (Q): En un circuito RLC, esta potencia es el efecto resultante de las
potencias que se desarrollan en los elementos reactivos (capacitores y bobinas).
Se designa con la letra Q y se mide en volt-amperios reactivos (VAR) ó KVAR. De
acuerdo a la ley de Ohm y el triángulo de impedancias(fig. 1.1) se calcula con la formula:
*Potencia aparente (S): Este es el valor que resulta de multiplicar el voltaje aplicado a la
carga(es el mismo de la fuente) por la corriente que sale de la fuente. La 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 designa con la letra S y se mide en volt-amperios (VA) ó KVA. De acuerdo a la ley de
Ohm y el triángulo de impedancias(fig. 1.1) se calcula con la formula:

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Fig. 1.1
La explicación ó definición de potencias se puede observar de manera más comprensible
en la Fig.1.2
Fig. 1.2
Según las definiciones anteriores del significado de cada potencia, ya se puede hablar
acerca del factor de potencia.
1.2 ¿Qué es el Factor de Potencia?
Es un indicador sobre el correcto aprovechamiento de la energía, de forma general es la
cantidad de energía que se ha convertido en trabajo.
El factor de potencia es un número que indica que tanto de la potencia aparente (S) se
está aprovechando como potencia activa en un circuito, este factor puede tomar valores
entre 0 y 1.
El factor de potencia se determina de la siguiente manera:

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1.3 Penalización del factor de potencia
El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energía consumida por
los aparatos ha sido transformada en trabajo.
Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad significa mayor consumo de
energía necesaria para producir un trabajo útil.
Para que el factor de potencia sea penalizado, se considerara que esté por debajo del
90% (0.9) esto significa energía desperdiciada por su empresa y en consecuencia un
incremento innecesario en el importe de su facturación por este concepto.
De acuerdo al comportamiento del factor de potencia se aplica una penalización cuando el
F.P. es < al 90%(0.9) o bonificación cuando el F.P. es > al 90%(0.9) conforme a lo
siguiente:
En el entorno industrial se realizan contratos entre las industrias y las generadoras, dichos
contratos deberán incluir recargos cuando el factor de potencia (FP) inductivo sea inferior
a 0.90. Cuando el contrato de suministro no contemple lo anterior, o el suministro se
realice de conformidad con el presente pliego tarifario, el distribuidor podrá aplicar los
siguientes recargos:
1) Si el factor de potencia es igual o mayor que 0.75 y menor que 0.90, el cargo por
energía será aumentado en 1% por cada centésima que el FP sea inferior a 0.90
2) Si el factor de potencia es igual o mayor que 0.60 y menor que 0.75, el cargo por
energía será aumentado en 15% más el 2% por cada centésima que el FP sea inferior a
0.75.
3) Si el factor de potencia fuese inferior a 0.60, el distribuidor podrá suspender el
suministro hasta tanto el usuario final adecúe sus instalaciones a fin de superar dicho
valor límite.
La medición de factor de potencia se deberá realizar con conocimiento del usuario final,
quien deberá ser informado de los resultados en la factura.
El distribuidor deberá reiniciar el registro de factor de potencia cada vez que realice el
correspondiente ciclo mensual de lectura de los medidores de energía eléctrica, y en

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ningún momento podrá facturar un factor de potencia que no haya sido reiniciado
mensualmente.
En los casos que el factor de potencia sea inferior a 0.90, el Distribuidor deberá notificar al
usuario final sobre la situación anómala y hacer de su conocimiento que si no corrige
dicha condición en un plazo de 90 días consecutivos contados a partir de la notificación,
podría proceder a cobrar el recargo por bajo factor de potencia correspondiente, desde el
momento en que fue notificado. Adicionalmente, deberá comunicarle que dicho recargo
dejará de aplicarse en cuanto el factor de potencia sea igual o mayor a 0.90.
En todo caso el Distribuidor sólo podrá aplicar esta disposición cuando se realice el
correspondiente ciclo de lectura después de transcurridos los 90 días y se confirme que la
condición persiste.
1.4 Impacto del bajo factor de potencia
Las redes eléctricas, tanto de alta como de baja tensión, se ven afectadas por
instalaciones eléctricas que operan con un Factor de Potencia bajo (menor que 1),
teniendo las siguientes consecuencias:
a) Incremento de las pérdidas por efecto Joule
La potencia que se pierde por calentamiento, está dada por la expresión , donde I es la
corriente total y R es la resistencia de los equipos, incluso la presente en los bobinados de
generadores, motores y transformadores, además de los mismos conductores de circuitos
de distribución. Este efecto se manifiesta en: calentamiento de cables, calentamiento de
embobinados de transformadores de distribución y disparo de protecciones sin causa
aparente.
b) Sobrecarga de los generadores, transformadores y líneas de distribución
El exceso de corriente debido a un bajo factor de potencia, ocasiona que los generadores,
transformadores y líneas de distribución, trabajen con cierta sobrecarga y reduzcan su
vida útil ante una corriente mayor a la de operación.
c) Aumento de la caída de tensión
La circulación de corriente a través de los conductores, ocasiona una pérdida de potencia
transportada por el cable, y una caída de tensión o diferencia entre las tensiones de
origen y la que lo canaliza, resultando en un suministro insuficiente de potencia a las
cargas, reduciendo estas su potencia de salida.
d) Incremento en la facturación eléctrica
Ya que un bajo factor de potencia indica pérdidas de energía en la red eléctrica, el
distribuidor de energía eléctrica penaliza a los usuarios que no regulen su factor de
potencia, lo cual aumenta el pago por el servicio eléctrico. Es necesario aplicar medidas
que mantengan el Factor de Potencia lo más cercano a 1.

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1.5 Compensación del factor de potencia
¿Cómo corregir el factor de potencia?
Existen varios métodos para corregir o mejorar el factor de potencia, entre los que
destacan la instalación de capacitores eléctricos o la aplicación de motores síncronos que
finalmente actúan como capacitores.
Los bancos de capacitores constituyen el medio más económico y confiable para la
corrección del factor de potencia. Consiste en un conjunto de capacitores que
proporcionan a la instalación eléctrica la cantidad de Potencia Reactiva necesaria para
mantener un nivel aceptable de Factor de Potencia.
Al tener instalado un banco de capacitores, surgen beneficios técnicos y económicos muy
altos como por ejemplo la eliminación de los cargos por bajo factor de potencia, menores
pérdidas en el sistema por efecto Joule (calentamiento), mejor regulación de tensión,
recuperación de inversión en un plazo corto, etc.; lo que dependerá del estudio
previamente realizado de las necesidades de carga reactiva a suplir.
Una ventaja de los bancos de capacitores que combinan grupos de operación de distintos
tamaños con grupos del mismo tamaño es que gracias a los grupos más pequeños se
puede seguir más de cerca las variaciones menores en el factor de potencia de la
instalación, obteniéndose una mejor compensación de potencia reactiva.
Se pueden manejar tres arreglos para la aplicación de capacitores, los cuales pueden
combinarse entre sí según el arreglo que más beneficie en cada caso.
Los métodos de compensación con capacitores son:
*Compensación individual
*Compensación en grupo
* Compensación central

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a) Compensación individual: En este caso los Condensadores se instalan junto a las
cargas inductivas a compensar, y se obtienen las siguientes ventajas:
*Suprime las penalizaciones por consumo excesivo de energía reactiva.
*Se reducen las pérdidas por efecto joule en los conductores.
Esta solución es utilizada para aquellas cargas de consumo constante y con muchas
horas de servicio.
b) Compensación en grupo: En este caso los Condensadores se instalan en tableros de
distribución secundarios o Centros de Control de Motores (CCM).
Se puede realizar esta compensación cuando se tienen varias cargas de igual capacidad,
periodo de trabajo y cuando se alimentan muchas cargas de poca potencia; se pueden
compensar con un capacitor en común, en un punto único como un centro de carga.
Presenta las siguientes ventajas:
*Suprime las penalizaciones por consumo excesivo de energía reactiva.
*Se optimiza una parte de la instalación, ya que la potencia y corriente reactiva no circula
por los cables de alimentación de estos tableros secundarios.
*Se reducen las pérdidas por efecto joule en los cables de alimentación de estos tableros.
*Descarga el transformador de potencia.

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c) Compensación central: Cargas distintas que operan a diferentes períodos pueden
ser compensadas, con un banco único de capacitores, conectado usualmente a la entrada
de la instalación, el cual mejora el nivel de voltaje pero no reduce las pérdidas.
Presenta las siguientes ventajas:
*Suprime las penalizaciones por consumo excesivo de energía reactiva.
*Se ajusta la potencia aparente S (KVA) a la necesidad real de la instalación.

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2-MOTOR SINCRONO
2.1 ¿Qué es un motor sincrónico?
Los motores sincrónicos son naturalmente motores de velocidad constante. Operan en
sincronismo con la línea de frecuencia y comúnmente se los utiliza donde se necesita una
velocidad constante. Otra particularidad del motor síncrono es que al operar de forma
sobre excitado consume potencia reactiva y mejora el factor de potencia.
El motor sincrónico es un motor eléctrico accionado por corriente alterna que consta de
dos componentes básicos: un estator y un rotor.
*Estator: Un estator es una parte fija de una máquina rotativa, la cual alberga una parte
móvil (rotor), en los motores eléctricos el estator está compuesto por un imán natural (en
pequeños motores de corriente continua) o por una o varias bobinas montadas sobre un
núcleo metálico que generan un campo magnético en motores más potentes y de
corriente alterna
*Rotor: El rotor es la parte interna, es la parte giratoria y por los impulsos generadores
por el estator se mueve en cierto sentido que es el que lo induce el estator.
Típicamente, un capacitor conectado a una bobina del motor, es necesario para la
rotación en la dirección apropiada. El estator fijo exterior contiene bobinas de cobre que
se suministran con una corriente alterna para producir un campo magnético giratorio. El
rotor magnetizado está sujeto al eje de salida y crea una fuerza de torsión debido al
campo giratorio del estator.
La velocidad de un motor sincrónico se determina por el número de pares de polos y es
una proporción de la frecuencia de entrada (línea). Al igual que nuestros motores paso a
paso, nuestro motor síncrono puede ofrecer soluciones de movimiento tanto para
aplicaciones rotacionales como para lineales.

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2.2 Conceptos básicos del motor sincrónico
El motor síncrono de imán permanente (PM) es muy eficiente y se puede detener cuando
se aplica el voltaje sin dañar a la bobina del motor. Estos motores se caracterizan por su
velocidad sincrónica, consumo de energía, pares de polos, fuerza de torsión de arranque
y de funcionamiento.
*La velocidad sincrónica se define cuando el rotor bajo carga alcanza una velocidad
constante y se determina por el número de pares de polos del motor y la frecuencia de
entrada.
*El consumo de energía expresado en vatios es la cantidad de energía que el motor
necesita bajo condiciones sin carga.
*Los pares de polos del rotor son el número de segmentos norte y sur que contiene el
rotor.
*La fuerza de torsión de arranque es la carga que el motor es capaz de mover desde un
punto muerto.
*La fuerza de torsión de accionamiento es la cantidad de fuerza de torsión que el motor es
capaz de producir sin desprenderse del sincronismo.
2.3 Tipos de arranque
Existen tres métodos básicos para el arranque seguro de un motor sincrónico los cuales
son:
* Arranque del motor reduciendo la frecuencia eléctrica: Reducir la velocidad del
campo magnético del estator a un valor suficientemente bajo para que el rotor pueda
acelerar y se enlace con él durante medio ciclo de rotación del campo magnético. Esto se
puede llevar a cabo reduciendo la frecuencia de la potencia eléctrica aplicada.
* Arranque del motor mediante un motor primario externo: El segundo método para
arrancar un motor sincrónico consiste en fijarle un motor externo de arranque y llevar la
máquina sincrónica hasta su velocidad plena con ese motor. Entonces la máquina
sincrónica puede ser puesta en paralela con un sistema de potencia como un generador,
y el motor de arranque puede desacoplarse del eje de la máquina.
* Arranque de un motor utilizando devanado amortiguador: La técnica más popular
para el arranque de motores sincrónicos es utilizar devanados amortiguadores. Estos
devanados son barras especiales dispuestas en ranuras labradas en la cara del rotor del
motor sincrónico y cortocircuitado en cada extremo por un anillo de cortocircuito.
Estos devanados tienen dos objetivos:
* Hacer que el motor arranque como un motor de inducción
*Impedir la oscilación de velocidad

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Conclusión
Las potencias que podemos tener son tres: la potencia activa (P), la potencia reactiva (Q)
y la potencia aparente (S).
El factor de potencia tiene que ser igual a 1 para ser ideal, pero por lo general en las
industrias el factor de potencia está entre 0.95 y 0.99.
Cuando se obtiene un factor de potencia demasiado bajo este puede ser penalizado, ya
que si es demasiado bajo esto me indica que no se está aprovechando la potencia activa.
Las penalizaciones ya están establecidas en un contrato que se hace entre la generadora
y la empresa, dentro del cual se estipula el valor de la penalización, y que la generadora
esta en todo su deber de notificar a la empresa cuando su factor de potencia ha bajado de
un valor estipulado 0.9.
El factor de potencia puede ser corregido ya sea por medio de un banco de capacitores o
por motores asíncronos. Se dice que por motores asíncronos ya que estos al estar sobre
excitados operan con potencia reactiva mejorando el factor de potencia.
El uso más frecuente en la industria para un motor síncrono es para incrementar el factor
de potencia general, esto se llama corrección del factor de potencia.
Cualquier motor síncrono que se encuentra en una planta se opera sobre excitado para
poder corregir el factor de potencia ya que este se encontraría operando con la potencia
reactiva.

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Bibliografía
http://www.umoar.edu.sv/tesis/Ingenieria%20civil/mitigaci%C3%B3n%20arm%C3%B3nica
s.pdf
http://www.cfe.gob.mx/Industria/AhorroEnergia/Lists/Ahorro%20de%20energa/Attachment
s/3/Factordepotencia1.pdf
http://www.siget.gob.sv/attachments/1455_Terminos%20y%20Condiciones%202011.pdf
http://www.johnsonelectric.com/es/resources-for-engineers/motors/basics-of-
motors/synchronous-motor-overview.html
http://www.slideshare.net/PaulSaldaa/motor-sincrono-11431562