Valores típicos Factor de potencia
Valores típicos del factor de potencia (cosen φ)
Esta guía es un recurso indispensable para cualquier persona involucrada en el diseño, análisis o gestión de sistemas eléctricos y energéticos. El factor de potencia es uno de los conceptos fundamentales en ingeniería eléctrica y su comprensión es crucial para garantizar la eficiencia, estabilidad y calidad de la energía eléctrica suministrada o utilizada en una amplia gama de aplicaciones.
El factor de potencia mide la eficiencia con la que un sistema eléctrico transfiere energía activa (útil) en relación con la energía aparente (suma de energía activa y reactiva). Un factor de potencia bajo puede provocar pérdidas de energía, ineficiencias en el uso de la electricidad y sobrecargas en las redes eléctricas. Por otro lado, un factor de potencia alto indica un uso eficiente de la energía eléctrica.
En esta guía, exploraremos una serie de valores típicos de factor de potencia para una amplia gama de equipos y sistemas eléctricos y electrónicos. Le proporcionaremos una descripción detallada de los factores de potencia que se encuentran comúnmente en diferentes contextos, incluidos motores eléctricos, dispositivos electrónicos, equipos industriales y sistemas de energía.
Estos valores típicos del factor de potencia son un recurso esencial para los ingenieros, técnicos y operadores de sistemas eléctricos, ya que les permiten realizar estimaciones precisas del consumo de energía, identificar posibles ineficiencias y planificar estrategias para mejorar la eficiencia energética.
Comprender el factor de potencia es fundamental para garantizar el funcionamiento adecuado de los sistemas eléctricos, reducir los costos de energía y promover la eficiencia energética general. Esta guía le proporcionará conocimientos prácticos y una visión clara de los factores de potencia típicos, lo que le ayudará a tomar decisiones informadas en la gestión de la electricidad.
Valores típicos Factor de potencia
El factor de potencia (cos φ) de una carga eléctrica se define como el coseno del ángulo de desfase φ entre la tensión V y la corriente de alimentación I de la propia carga en un sistema eléctrico de corriente alterna.
En un sistema eléctrico con una carga puramente resistiva el desfase es cero (cos φ = 1).
Esta es la situación ideal: la potencia aparente VA corresponde a la potencia activa W y la potencia reactiva VAR es cero.
En un sistema de tipo inductivo (motor eléctrico, lámpara fluorescente, etc.) con cos φ inferior a 1, la potencia reactiva (parásita) no es cero. Si alcanza valores altos, se debe considerar la posibilidad de proceder con una corrección adecuada del factor de potencia del sistema (los proveedores de electricidad cobran costos adicionales a los clientes de usuarios industriales o comerciales que tienen un factor de potencia por debajo de un cierto límite, generalmente 0,9, ya que esto afecta la eficiencia de las líneas de transmisión - considerar que con cos φ = 0,7, las pérdidas en el circuito casi se duplicarían, ya que son proporcionales al cuadrado de la corriente).
Además, todos los componentes del sistema (generadores, cables, transformadores) deberían ser de mayor tamaño para transportar la mayor corriente necesaria, con un evidente aumento de costes.
El factor de potencia se mide con un instrumento llamado "Cosfimetro".
Valores típicos Factor de potencia
Diferencia entre potencia Activa, Reactiva y Aparente:
Activo (real): es el que realmente consume una carga – indicado por W;
Reactivo: al ser un intercambio de energía entre la línea de alimentación y la carga inductiva, no genera consumo – se indica con VAR;
Aparente: es la suma (en cuadratura) entre la potencia activa y reactiva – indicada por VA.
En circuitos puramente resistivos con usuarios particulares (bombillas incandescentes, calentadores de agua, hornos, etc.), la potencia aparente absorbida es toda la potencia activa (cos φ = 1).
En circuitos con usuarios que disponen de devanados internos capaces de crear campos magnéticos variables (motores, soldadores, alimentadores de lámparas fluorescentes, transformadores, etc.), parte de la potencia absorbida no se utiliza como potencia activa W sino como potencia reactiva VAR (cos φ <1).
W - potencia activa
VAR - potencia reactiva
VA - potencia aparente
φ - ángulo de cambio de fase
Cómo corregir el factor de potencia (cos φ tendiendo a 1)
El factor de potencia (cos φ) de las cargas lineales puede corregirse mediante una red pasiva de capacitores (capacitores de corrección del factor de potencia) para tener un valor lo más cercano posible a 1, condición necesaria para indicar que toda la energía suministrada por el la fuente es consumida por la carga.
Para corregir el factor de potencia (refasar el sistema), es necesario suministrar energía reactiva de signo contrario (agregando capacitores que cancelen los efectos inductivos o capacitivos de la carga).
Los dispositivos para la corrección del factor de potencia (clavijas de fase) pueden colocarse en una posición centralizada del sistema eléctrico, dispersos a lo largo del mismo o insertados dentro de las cargas inductivas individuales.
Valores típicos del factor de potencia (cos φ)
El factor de potencia (cos φ) mide un fenómeno que ocurre cuando las cargas no son puramente resistivas (como una lámpara o estufa) sino que incluyen devanados eléctricos o capacitores.
Estas cargas almacenan energía en forma de campo magnético (en el caso de bobinados de alambre) o de campo eléctrico (para condensadores) y la devuelven cíclicamente en cada media onda a la red, sin llegar a “consumirla”.
Una parte de la corriente pasa "de un lado a otro", se puede medir, pero realmente no contribuye al consumo real en Watts (Potencia activa W).
Es por esto que el consumo real es siempre inferior al valor en VA (Potencia Aparente VA).
Hay un cambio de fase entre el voltaje y la corriente que se expresa por un valor llamado cos φ (el coseno trigonométrico del ángulo entre los vectores de voltaje y corriente, llamado por la letra griega φ).
El cos φ o factor de potencia puede variar entre 0 y 1.
La potencia activa (W) se expresa en Watts y es igual a:
Potencia Activa (W) = Potencia Aparente (VA) x factor de potencia (cos φ) - W = VA x cos φ - donde V y A son los voltios y amperios respectivamente
Valores típicos
equipo |
Factor de potencia cos φ |
| Motor asíncrono con factor de carga al 0%. | 0,17 |
| Motor asíncrono con factor de carga al 25%. | 0,55 |
| Motor asíncrono con factor de carga al 50%. | 0,73 |
| Motor asíncrono con factor de carga al 75%. | 0,8 |
| Motor asíncrono con factor de carga al 100%. | 0,85 |
| Lámparas incandescentes | 1 |
| Lámparas fluorescentes sin corregir | 0,5 |
| Lámparas fluorescentes con factor de potencia corregido | 0,93 |
| Lámpara de descarga | 0,4 – 0,6 |
| Hornos de resistencia | 1 |
| Hornos de inducción | 0,85 |
| Hornos de perdida dieléctrica | 0,85 |
| Soldador por puntos | 0,8 – 0,9 |
| Soldadura por arco alimentada por un grupo estático monofásico | 0,5 |
| Soldadura por arco accionada por un grupo rotativo | 0,7 – 0,9 |
| Soldadura por arco alimentada por grupo transformador/rectificador | 0,7 – 0,8 |
| hornos de arco | 0,8 |
Fórmulas
| V | Voltaje | Volt | V |
| I | Corrente | Amperio | A |
| R | resistencia | Ohm | W |
| P | Potencia | Vatio | W |
| Factor de potencia | El cambio de fase | n | porque φ |
| P = V x I x cos φ |
| P = V x I x cos φ x 1,73 |
| Factor de potencia = | porque φ = | P activo | = | VI porque φ | |
| P aparente | VI | ||||
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