Factor de potencia

Factor de Potencia

1. Introducción
En la actualidad los costos de operación de las industrias se incrementan continuamente. La energía, un recurso fundamental para el progreso y la expansión industrial, no escapa a la tendencia del incremento de su costo, pues el recurso energético mas usado, los hidrocarburos, presenta una situación de agotamiento gradual que lo hace día a día máscostoso.
Esta situación ha llevado a la industria eléctrica a la definición de políticas que conlleven a un uso más racional y eficiente de la energía eléctrica.
Una de las medidas al alcance del industrial para conocer el grado de eficiencia con el cual está utilizando dicha energía es el llamado factor de potencia, el cual ha sido tomado muy en cuenta dentro de los programas tendientes a la mejorutilización de la electricidad y del cual se hablará en la presentetrabajo.

2. ¿Qué es el factor de potencia?
Las cargas industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo, a causa de la presencia principalmente de equipos de refrigeración, motores, etc.. Este carácter reactivo obliga que junto a la potencia activa (KW) exista una potencia llamada Reactiva (KVAR), las cuales ensu conjunto determinen el comportamiento operacional de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por lasempresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias. Al ser suministrada por las empresas de electricidad deberá ser producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversión en capacidades mayoresde los equipos y redes de transporte.
Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operación. La naturaleza de esas corrientes es descrita a continuación, mostrándose que son la causa principal del bajo factor de potencia.

Potencia aparente y potencia activa
La potencia aparente es sencillamente definida como el producto del voltaje aplicado a un circuito y lacorriente que circula por él. Esta es medida en Voltios-Amperios e incluye cualquier potencia reactiva que puede ser requerida por la carga.

Potencia Aparente(V-A)
La potencia activa en vatios consumida por una carga eléctrica, es el producto de la corriente de la carga, el voltaje aplicado y el coseno del ángulo de fase, θ, esto es:
Potencia(vatios)=voltios*amperios*cosθ
El coseno delángulo de fase toma en cuenta la potencia reactiva. Ella aparece en la ecuación debido a que cualquier inductancia o capacitancia causa una diferencia de tiempo entre el pico del voltaje aplicado a la carga y el pico de corriente exigido por la carga. La figura 4 ilustra un lapso de tiempopara un circuito puramente inductivo.
En circuitos inductivos, el pico del voltaje ocurre primero, y la corrientese dice que está “atrasada”. En circuitos capacitivos, el pico de corriente ocurre primero y la corriente se dice que está “adelantada”.
Tanto el adelanto como el atraso es medido en grados y estos grados es lo que se denomina ángulo de fase θ, y asν, en la figura 4, θ es un αngulo de atraso de 90˚. Como la mayoría de las cargas industriales son de naturaleza inductiva, normalmente setrabajará con corrientes atrasadas.
En circuitos resistivos puros (sin inductancia ni capacitancia), los picos de corrientes y voltaje ocurren simultáneamente y se dice que están “en fase” . Aquí el ángulo θ será siempre 0˚.
En circuitos que contienen resistencia e inductancia, el ángulo θ es siempre menor de 90˚.
El hecho de que grandes inductancias produzcan grandes atrasos es matemáticamentereflejado por el valor del coseno, ya que el coseno de cualquier ángulo entre 0˚ y 90˚ está entre los valores de 1 y 0 respectivamente. Cuando esa θ = 0˚ (circuito resistivo puro) cos θ=1, obteniιndose:
Potencia Activa(vatios)=voltios*amperios*1, en cuyo caso la potencia activa y la aparente son iguales. Cuando θ=90˚ (circuito inductivo puro o capacitivo puro), cos θ=0 y la potencia activa...