FACTOR DE POTENCIASe definefactor de potencia, f.d.p., de uncircuitodecorriente alterna, como la relacin entre lapotencia activa, P, y lapotencia aparente, S.1Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razn, f.d.p = 1 en cargas puramente resistivas; y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin resistencia f.d.p = 0.

TRIANGULO DE POTENCIASEl llamado tringulo de potencias es la mejor forma de ver y comprender de forma grfica qu es el factor de potencia o coseno de fi (Cos) y su estrecha relacin con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito elctrico de corriente alterna.

Como se podr observar en el tringulo de la ilustracin, el factor de potencia o coseno de fi (Cos) representa el valor del ngulo que se forma al representar grficamente la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), es decir, la relacin existente entre la potencia real de trabajo y la potencia total consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito elctrico de corriente alterna. Esta relacin se puede representar tambin, de forma matemtica, por medio de la siguiente frmula:

El resultado de esta operacin ser 1 o un nmero fraccionario menor que 1 en dependencia del factor de potencia que le corresponde a cada equipo o dispositivo en especfico, segn contenga un circuito inductivo, resistivo, o una combinacin de ambos. Ese nmero responde al valor de la funcin trigonomtrica coseno, equivalente a los grados del ngulo que se forma entre las potencias (P) y (S).

Si el nmero que se obtiene como resultado de la operacin matemtica es un decimal menor que 1 (como por ejemplo 0,95), dicho nmero representar el factor de potencia correspondiente al defasaje en grados existente entre la intensidad de la corriente elctrica y la tensin o voltaje en el circuito de corriente alterna.

Loidealsera que el resultado fuera siempre igual a 1, pues as habra una mejor optimizacin y aprovechamiento del consumo de energa elctrica, o sea, habra menos prdida de energa no aprovechada y una mayor eficiencia de trabajo en los generadores que producen esa energa. Sin embargo, un circuito inductivo en ningn caso alcanza factor de potencia igual a "1", aunque se empleen capacitores para corregir completamente el desfasaje que se crea entre la potencia activa (P) y la aparente (S).

Al contrario de lo que ocurre con los circuitos inductivos, en aquellos que solo poseen resistencia activa, el factor de potencia s ser siempre igual a 1, porque como ya vimos anteriormente en ese caso no se crea ningn desfasaje entre la intensidad de la corriente y la tensin o voltaje.En los circuitos inductivos, como ocurre con los motores, transformadores de voltaje y la mayora de los dispositivos o aparatos que trabajan con algn tipo de enrollado o bobina, el valor del factor de potencia se muestra siempre con una fraccin decimal menor que 1 (como por ejemplo 0,8), que es la forma de indicar cul es el retraso o desfasaje que produce la carga inductiva en la sinusoide correspondiente a la intensidad de la corriente con respecto a la sinusoide de la tensin o voltaje. Por tanto, un motor de corriente alterna con un factor de potencia oCos= 0,95 , por ejemplo, ser mucho ms eficiente que otro que posea unCos= 0,85 .

INTRODUCCIONSe define el factor de potencia como:

Donde es el ngulo entre la potencia activa P y el valor absoluto de la aparente S. Si las ondas de voltaje y corriente son puramente senoidales entonces v es el ngulo del voltaje. i es el ngulo de la corriente.El Factor de Potencia (FP) es la relacin entre las Potencias Activa (P) y Aparente (S). Si la onda de corriente alterna es perfectamente senoidal, FP y Cos coinciden.Si la onda no fuese perfecta S no estara nicamente compuesta por P y Q, sino que aparecera una tercera componente suma de todas las potencias que genera la distorsin. A esta componente de distorsin le llamaremos D.Supongamos que en la instalacin hay una Tasa de Distorsin Armnica (THD) alta y debido a que hay corrientes armnicas. Estas corrientes armnicas, junto con la tensin a la que est sometido el conductor por el fluyen da como resultado una potencia, que si fuese sta la nica distorsin en la instalacin, su valor se correspondera con el total de las distorsiones D.El Cos (Coseno de ) no es ms que el coseno del ngulo que forman la potencia activa (P) y la aparente (S) en el tringulo de potencias tradicional.

Si las corrientes y tensiones son perfectamente senoidales se tiene la figura 1 y por lo tanto:

Resultando que el f.d.p es el coseno del ngulo que forman losfasoresde lacorrientey latensin.

IMPORTANCIA DEL FACTOR DE POTENCIAPara comprender la importancia del factor de potencia se van a considerar dos receptores con la misma potencia, 1000W, conectados a la misma tensin de 230V, pero el primero con un f.d.p. altoy el segundo con uno bajo.

Cotejando ambos resultados, se obtienen las siguientes conclusiones: Un f.d.p. bajo comparado con otro alto, origina, para una mismapotencia, una mayor demanda de corriente, lo que implica la necesidad de utilizarcablesde mayor seccin. Lapotencia aparentees tanto mayor cuanto ms bajo sea el f.d.p., lo que origina una mayor dimensin de losgeneradores.

Ambas conclusiones nos llevan a un mayor costo de la instalacin alimentadora. Esto no resulta prctico para las compaas elctricas, puesto que el gasto es mayor para un f.d.p. bajo. Es por ello que las compaas suministradoras penalizan la existencia de un f.d.p. bajo, obligando a su mejora o imponiendo costos adicionales.

Optimizacin tcnico-econmica de la instalacinUn buen factor de potencia permite optimizar tcnico y econmicamente una instalacin. Evita el sobredimensionamiento de algunos equipos y mejora su utilizacin. Factor multiplicador de la seccin de los cables en funcin del cos .

Beneficios:a) Disminucin de la seccin de los cables: El cuadro anterior se indica el aumento de seccin de los cables motivado por un bajo cos . De este modo se ve que cuanto mejor es el factor de potencia (prximo a 1), menor ser la seccin de los cables. b) Disminucin de las prdidas en las lneas: Un buen factor de potencia permite tambin una reduccin de las prdidas en las lneas para una potencia activa constante. Las prdidas en vatios (debidas a la resistencia de los conductores) estn, efectivamente, integradas en el consumo registrado por los contadores de energa activa (kWh) y son proporcionales al cuadrado de la intensidad transportada. c) Reduccin de la cada de tensin: La instalacin de condensadores permite reducir, incluso eliminar, la energa reactiva transportada, y por lo tanto reducir las cadas de tensin en lnea. d) Aumento de la potencia disponible: La instalacin de condensadores hacia abajo de un transformador sobrecargado que alimenta una instalacin cuyo factor de potencia es bajo, y por la tanto malo, permite aumentar la potencia disponible en el secundario de dicho transformador. De este modo es posible ampliar una instalacin sin tener que cambiar el transformador. Recuerde La mejora del factor de potencia optimiza el dimensionamiento de los transformadores y cables. Reduce tambin las prdidas en las lneas y las cadas de tensin.

MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA

A menudo es posible ajustar el factor de potencia de unsistemaa un valor muy prximo a la unidad. Esta prctica es conocida comomejora o correccin del factor de potenciay se realiza mediante la conexin a travs de conmutadores, en general automticos, de bancos de condensadores o de inductancias, segn sea el caso el tipo de cargas que tenga la instalacin. Por ejemplo, el efecto inductivo de las cargas de motores puede ser corregido localmente mediante la conexin de condensadores. En determinadas ocasiones pueden instalarsemotores sncronoscon los que se puede inyectar potencia capacitiva o reactiva con tan solo variar la corriente de excitacin del motor.Las prdidas de energa en las lneas de transporte de energa elctrica aumentan con el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto ms bajo sea el f.d.p. de una carga, se requiere ms corriente para conseguir la misma cantidad de energa til. Por tanto, como ya se ha comentado, las compaas suministradoras de electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de lmites especificados, estando sujetos, de lo contrario, a pagos adicionales por energa reactiva.La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo ms alto posible. Es por ello que en los casos de grandes variaciones en la composicin de la carga es preferible que la correccin se realice por medios automticos.Supongamos una instalacin de tipo inductivo cuyas potencias P, Q y S forma el tringulo de potencias. Si se desea mejora el cos a otro mejor cos', sin variar la potencia activa P, se debern conectar un banco de condensadores en paralelo a la entrada de la instalacin para generar una potencia reactiva Qc de signo contrario al de Q, para as obtener una potencia reactiva final Qf.

Analticamente: