Factor de Potencia – Qué es y como corregirlo

Definición de Factor de Potencia

Factor de potencia (FP) es la relación entre la energía que se convierte en trabajo y la energía eléctrica que un circuito o dispositivo se consume. En otras palabras: es el cociente entre el voltaje total aplicado a un circuito y el voltaje en la parte resistiva del mismo.

También se llama factor de potencia al:

• Coseno del ángulo (cosφ) entre los vectores de potencia aparente (PA) y potencia real (PR).
• Coseno del ángulo (cosφ) entre los vectores de Impedancia (I) y resistencia (R).

La potencia en corriente alterna (PR) consumida por un circuito con elementos resistivos (resistencias) y reactivos (condensadores y/o inductores) se puede obtener con las siguientes fórmulas:

P = I x V x FP  ó  P = I_RMS x V_RMS x FP. Ver los gráficos más abajo:

Nota: RMS se refiere a valores efectivos. Ver: Valor RMS, Valor Pico, Valor Promedio

¿Cómo obtener el factor de potencia?

Ver el diagrama del circuito y el correspondiente diagrama fasorial. (a pesar de que el diagrama representa un valor inductivo, el procedimiento es válido en sentido general)

En la resistencia R la corriente está en fase con la tensión V_R y se sabe que la potencia (PR = potencia real) que se disipa en una impedancia (R + jX), se debe solo a la resistencia.

Entonces: P = I x V_R. Del diagrama fasorial: V_R = V cos(φ) y … Combinando las dos últimas fórmulas se obtiene: P = I x Vcos(φ). Comparando esta última ecuación con la expresión: P = I x V x FP, se deduce que: Factor de potencia = cos(φ)

Donde φ es el ángulo de fase de la impedancia o lo que es lo mismo el ángulo entre la tensión y la corriente en el circuito. Entonces: Factor de potencia = f.p. = cos(φ) = V_R / V = R / |Z|

Donde: |Z| significa: el valor absoluto de Z. (El valor de Z es siempre positivo, sin tomar en cuenta el signo) El valor del ángulo siempre estará entre:

• 0º: Cuando entre el voltaje V y la corriente I no hay desfase ( el circuito es totalmente resistivo). Cos(φ) = 1. El factor de potencia = 1
• 90º: Cuando entre el voltaje V y la corriente I hay un desfase de 90º (el circuito es totalmente reactivo). Cos(φ) = 0. El factor de potencia = 0. La corriente está atrasada al voltaje.

Lo normal es mantener el factor de potencia lo más alto posible, donde cos(φ) tienda a “1” (lo más resistivo posible).

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¿Cómo corregir el Factor de Potencia?

La corrección del FP es el proceso de compensar el atraso de la corriente con respecto al voltaje, creando una corriente que se adelante, conectando condensadores en paralelo a la fuente de alimentación.

Con la capacitancia (condensadores) suficiente conectada a la fuente de poder, el factor de potencia se ajusta y se acerca a la unidad lo más posible y se reducen las pérdidas y se reduce el pago de la factura de la electricidad. Un factor de potencia típico de una empresa con corrector de F.P. puede llegar a 0.92 o un poco más.

En caso de motores eléctricos (por donde circula una corriente inductiva debido a sus bobinas), se puede hacer la corrección del FP poniendo condensadores en paralelo con el arrancador del mismo. Una desventaja puede aparecer cuando la carga del motor varía, pudiendo resultar una sobre corrección de FP o lo opuesto. Un método alterno para corregir este objetivo haciendo una corrección del FP por vectores de corriente.