¿Porqué debemos mejorar el Factor de Potencia de una instalación eléctrica?

Para comprender realmente desde la base, te resumo de donde viene el Factor de Potencia:

Todo aparato que se alimenta de corriente alterna, consume Energía Activa y Energía Reactiva

La Potencia Activa (kW), en el caso de un motor eléctrico, es la que se transforma en la Potencia mecánica equivalente, es decir, la potencia útil (aprovechable).

La Potencia Reactiva (kVAr), no se transforma en trabajo útil en el motor, sirve para generar el campo electromagnético, para luego ser devuelta de nuevo al generador. 

Esta recirculación de Energía Reactiva del generador al motor y viceversa, hace que la compañía eléctrica tenga que proporcionar una Potencia Aparente por la red de distribución muy superior a la que realmente se consume de manera útil, repercutiendo directamente sobre los costos en sus instalaciones (mayor sección de conductores, mayor potencia de los transformadores...).

A mayor Potencia Reactiva = Mayor Potencia Aparente = Mayor intensidad no útil = Mayores costes para la compañía de suministro eléctrico = Penalizaciones económicas al cliente 

 

La Potencia Aparente (kVA), desfasada un ángulo φ respecto a la Corriente Activa, está compuesta por la Corriente Activa y la Reactiva. 

Aunque se le denomina Aparente, es la real, al fin y al cabo es la que recorre los conductores de la instalación, desde el origen hasta el receptor.   

                                             

El coseno de dicho ángulo φ (valor entre 0 y 1), es al que podemos denominar también Factor de Potencia

Si por la red circula una corriente a frecuencia industrial de 50Hz, como en el caso de España, se cumple que: 

Potencia Aparente (S)= Potencia Activa (P) / Cos φ

Es decir, con un Cos φ mas cercano a la unidad (1), tendremos una menor Potencia Aparente.

Algunas de las ventajas de tener un FP cercano a la unidad:

*Menores costos en la infraestructura de la compañía suministradora (evitando que nos penalicen económicamente).

*Menores pérdidas en nuestros conductores.

*Menores caídas de tensión.

*Aumento de la potencia activa disponible en el secundario de nuestro transformador principal.

A continuación te muestro un ejemplo donde veras las diferencias de consumo y potencias eléctricas de un mismo motor asíncrono trifásico de P= 2.000 W pero con diferentes FP, conectado a una red de 400V.

1º. Calculamos la Potencia Aparente con un FP 0,95 y 0,55 (S= P / Cos φ).

(Motor con FP 0,95): 2.000 / 0,95= 2.105 VA   (> FP = < S )

(Motor con FP 0,55): 2.000 / 0,55= 3.636 VA   (< FP = > S )

2º. Determinamos la Potencia Reactiva con un FP 0,95 y 0,55 (Q= S * Sen φ). 

Para determinar el seno φ, en primer lugar calculamos el arcocoseno de 0,95 (18,19º), posteriormente el seno de 18,19º, siendo este 0,31.

(Motor con FP 0,95): Q= 2.105 * 0,31= 652 VAR   (> FP = < Q )

Para determinar el seno φ, en primer lugar calculamos el arcocoseno de 0,55 (56,63º), posteriormente el seno de 56,63º, siendo este 0,83.

(Motor con FP 0,55): Q= 3.636 * 0,83= 3017 VAR   (< FP = > Q )

3º. Calculo de la Corriente Aparente con un FP 0,95 y 0,55 (S= √3 * U * I).

(Motor con FP 0,95): I= S / √3 * U; I= 2.105 / √3 * 400= 3 A   (> FP = < I )

(Motor con FP 0,55): I= S / √3 * U; I= 3.636 / √3 * 400= 5,24 A  (< FP = > I )

Como demuestran los cálculos, al acercar el FP a la unidad, obtenemos una considerable reducción de Potencia Aparente, Potencia Reactiva e intensidad.

Espero que con este post hayas entendido porqué debemos mejorar el FP de nuestra instalación. 

Un saludo!!