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Es un indicador del correcto
aprovechamiento de la energía eléctrica.
El Factor de Potencia puede tomar valores entre 0 y 1, lo que
significa que:
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0
1
muy malo
0,95 excelente
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Por ejemplo, si el
Factor de Potencia es 0,95 indica que del total de la energía
abastecida por la Distribuidora sólo el 95 % de la energía es
utilizada por el Cliente mientras que el 5 % restante es energía
que se desaprovecha.
En los artefactos tales como lámparas incandescentes, planchas,
termos y estufas eléctricas, toda la energía que requieren para
su funcionamiento se transforma en energía lumínica o energía
calórica, en estos casos el Factor de Potencia toma valor 1 (100
% energía activa).
En otros como lavarropas, neveras, aire
acondicionado, ventiladores y todos aquellos que poseen un motor
para su funcionamiento, como también los tubos fluorescentes,
entre otros, una parte de la energía se transforma en energía
mecánica, frío, luz o movimiento (energía activa), y la parte
restante requiere otro tipo de energía, llamada energía
reactiva, que es necesaria para su propio funcionamiento. En
estos casos, el Factor de Potencia toma valores menores a 1.
La energía que se transforma en trabajo, se la
denomina ENERGÍA ACTIVA, mientras que la usada por el artefacto
eléctrico para su propio funcionamiento, se la llama ENERGÍA
REACTIVA.
•El factor de potencia es un
término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica
que se ha convertido en trabajo.
•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 un mayor consumo de energía necesaria para
producir un trabajo útil.
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La potencia
efectiva o real es la que en el proceso de
transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo:
es la potencia activa P:
Sistema monofásico: P = V I COS j
Sistema
trifásico P: = Ö3 V I COS
j
La potencia
reactiva Q es la encargada de generar el campo magnético que
requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los motores y
transformadores:
Sistema monofásico: Q = V I sen j
Sistema
trifásico: Q = Ö3 V I sen
j
La potencia
aparente S es la suma geométrica de las potencias activa y
reactiva, o también:
Sistema monofásico: S = V I
Sistema trifásico: S = Ö3 V I
Gráficamente
estas tres expresiones están relacionadas mediante el "triángulo
de potencias":
•Dependiendo del
tipo de carga, el factor de potencia puede ser:adelantado, retrasado, igual a 1.
•En
las cargas resistivas como las lámparas
incandescentes, la tensión y la corriente están
en fase en este caso, se tiene un
factor de potencia unitario.
En las
cargas inductivas como los motores y
transformadores, la intensidad se encuentra retrasada
respecto a al tensión. En este caso se tiene un factor de potencia
retrasado.
En las
cargas capacitivas como los condensadores, la
corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje.
En este caso se tiene un factor de potencia
adelantado.
Un receptor que debe de producir
una potencia P lo puede hacer absorbiendo de la línea una potencia
Q o Q' tal como se ve en el esquema de debajo, con
Cos j y Cos j ' respectivamente ( j <
j '
entonces Cos j > Cos j ').
Sin embargo en el primer caso la
intensidad absorbida es menor que en el segundo ( S = UI < S =
UI' entonces I < I' ) con la consiguiente reducción de
las pérdidas por efecto joule.
Por lo que en una instalación interesa tener valores
altos del factor de potencia
(Cos j).
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Problemas por bajo factor de potencia
En caso
de que el Factor de
Potencia sea inferior a
0,95, implica que los
artefactos tienen elevados
consumos de energía reactiva
respecto a la energía
activa, produciéndose una
circulación excesiva de
corriente eléctrica en sus
instalaciones y en las redes
de la Empresa Distribuidora,
a saber:
E
Mayor consumo
de corriente, aumenta la potencia aparente
para igual potencia
activa utilizada
•E
Aumento de las pérdidas
e incremento de las caídas de tensión en los
conductores por recalentamiento.
•E
Sobrecarga de
transformadores, generadores y líneas de
distribución.
•E
Incremento de la facturación
eléctrica por mayor consumo de
corriente.
E
Provoca daños por efecto
de sobrecargas
saturándolas.
Además,
produce alteraciones en las
regulaciones de la calidad
técnica del suministro
(variaciones de tensión),
con lo cual empeora el
rendimiento y funcionamiento
de los artefactos y quita
capacidad suficiente de
respuesta de los controles
de seguridad como
interruptores, fusibles,
etc.
En la
mayoría de los casos cuando
actúan interruptores o
fusibles se da la culpa a la
mayor carga conectada y
generalmente se piensa en
ampliar la potencia del
transformador sin antes
verificar el Factor de
Potencia.
¿Cómo
solucionar este problema?
Los
excesivos consumos de
energía reactiva pueden ser
compensados con CONDENSADORES.
Éstos son
elementos eléctricos que,
instalados correctamente y
con el valor adecuado,
compensan la energía
reactiva necesaria requerida
por la instalación interior,
elevando el Factor de
Potencia por sobre los
valores exigidos.
Estos
elementos deben ser
conectados por instaladores electricistas
habilitados ya que este
tema presenta cierta
complejidad.
Conclusión:
Para el
uso racional de la energía,
es prioritaria la corrección
del Factor de Potencia.
En
la compra de artefactos y
maquinarias existen algunas
marcas que ya traen
compensada esta energía a
valores razonables.
Beneficios por
corregir el factor de potencia
E
Disminución
de las pérdidas en conductores por recalentamiento.
•E
Reducción de las caídas
de tensión.
•E
Aumento de la
disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y
generadores.
•E
Incremento de la vida
útil de las instalaciones
E
Reducción de los costos por
facturación
eléctrica.
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Formulas y Cálculos
P.- Potencia en vatios (W)
watt
V.- Voltaje o tensión aplicado en voltios
(V)
I.- Valor de la corriente en amperios (A)
Cos.- Coseno de À "Fi" o factor de potencia
(menor que "1")
Si queremos conocer la
potencia que desarrolla un motor eléctrico
monofásico, cuyo consumo de corriente es de
10,4 amperios (A), posee un factor de
potencia o Cos = 0,96 y está conectado a una
red eléctrica de corriente alterna también
monofásica, de 220 voltios (V), tendremos:
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P = 220
x 10,4 x 0,96 = 2.196,48 vatios |
Si queremos
conocer el consumo de corriente que
desarrolla este motor eléctrico, cuyo
factor de potencia o Cos es
0,96 y
está conectado a una red eléctrica de
corriente alterna también monofásica, de 220
voltios (V), sustituyendo estos valores de
la fórmula anterior tendremos:
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I = 2.196,48
----------------
220
x 0,96
= 10,4 amperios
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Como vemos, la
potencia de este motor eléctrico será de
2.196,48 vatios, (2.196,48 ÷ 1.000 =
2,2 kw. aproximadamente)
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