Factor de potencia

Factor de Potencia

Julio, 2002

Factor de potencia (1/2)
• El factor de potencia se define como el cociente de la relación de la potencia activa entre la potencia aparente; esto es:

P FP = S
• Comúnmente, el factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo.

Factor de potencia (2/2)
• El valor ideal delfactor 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 un mayor consumo de energía necesaria para producir un trabajo útil.

Tipos de potencia (1/3) Potencia efectiva
• La potencia efectiva o real es la que en el proceso de transformación de la energía eléctrica seaprovecha como trabajo. • Unidades: Watts (W) • Símbolo: P

Tipos de potencia (2/3) Potencia reactiva
• La potencia reactiva es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los motores y transformadores. • Unidades: VAR • Símbolo: Q

Tipos de potencia (3/3) Potencia aparente
• La potencia aparente es la suma geométrica de laspotencias efectiva y reactiva; es decir:

• Unidades: VA • Símbolo: S

2

Q + 2P

= S

El triángulo de potencias (1/2)

Potencia aparente S

φ
Potencia activa P

Potencia reactiva Q

El triángulo de potencias (2/2)
De la figura se observa: S

P = Cos φ S
Por lo tanto,

φ
P

Q

FP = Cosφ

El ángulo φ
• En electrotecnia, el ángulo φ nos indica si las señales devoltaje y corriente se encuentran en fase. Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia ( FP = Cos φ ) puede ser: adelantado retrasado igual a 1.

•

• • •

Tipos de cargas (1/3) Cargas resistivas
• En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, el voltaje y la corriente están en fase. • Por lo tanto, φ = 0 • En este caso, se tiene un factor de potencia unitario.

Tipos decargas (2/3) Cargas inductivas
• En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la corriente se encuentra retrasada respecto al voltaje. • Por lo tanto, φ < 0 • En este caso se tiene un factor de potencia retrasado.

Tipos de cargas (3/3) Cargas capacitivas
• En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. • Por lotanto, φ > 0 • En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.

Diagramas fasoriales del voltaje y la corriente
• Según el tipo de carga, se tienen los siguientes diagramas:
Carga Inductiva
I V I

φ
I

V

φ
V

Carga Resistiva

Carga Capacitiva

El bajo factor de potencia (1/2)
Causas: • Para producir un trabajo, las cargas eléctricas requieren de un cierto consumo deenergía. • Cuando este consumo es en su mayoría energía reactiva, el valor del ángulo φ se incrementa y disminuye el factor de potencia.

El bajo factor de potencia (2/2)
Factor de potencia VS ángulo φ

φ
0 30 60 90

FP=Cos φ 1 0.866 0.5 0
I

V

φ1

φ2
φ3

Problemas por bajo factor de potencia (1/3)
Problemas técnicos: • Mayor consumo de corriente. • Aumento de las pérdidas enconductores. • Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución. • Incremento de las caídas de voltaje.

Problemas por bajo factor de potencia (2/3)
Pérdidas en un conductor VS factor de potencia kW 9 6 3 0 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 FP

Problemas por bajo factor de potencia (3/3)
Problemas económicos: • Incremento de la facturación eléctrica por mayor consumo de corriente.• Penalización de hasta un 120 % del costo de la facturación. CFE LFC

Beneficios por corregir el factor de potencia (1/2)
Beneficios en los equipos: • 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.

Beneficios por...