El factor de potencia es la medida que nos dice cuanta potencia real esta consumiendo una carga, en donde el valor de uno (1) significa que la carga es completamente resistiva y solo consume potencia real; por otro lado, el valor cero (0) significa que la carga es inductivo o capacitivo. Si la carga es capacitiva se dice que es una carga en adelanto y si es inductiva, una carga en atraso. También el factor de potencia puede ser un valor mayor que uno, esto ocurre cuando el voltaje y la corriente no están en fase entre sí.
Lo que se quiere en una carga es que el factor de potencia sea lo mas cercano a ser unitario, porque esto afecta directamente a los generadores que les suministran la energía a estos. Un factor de potencia bajo hace que el generador tenga que producir más corriente para que le pueda llegar la potencia a las cargas. El factor de potencia se puede obtener con la siguiente formula:
Una forma de mejorar el factor de potencia es que se le agregan bancos de capacitores paralelas a las cargas, esta es la forma más común para el mejoramiento del factor de potencia. El cálculo para obtener los faradios del banco de capacitores es un tanto simple si se sabe con lo que se esta trabajando, ahora se le mostrara un ejemplo simple para calcular esto.
Se tiene una carga a 115KV que consume 30 MVA con un factor de potencia de 0.85 y se quiere llevar a 0.91
Con la potencia y el factor de potencia que nos dan podemos obtener cuanto consume de potencia real y potencia reactiva y obtenemos que:
Si hacemos el triángulo de potencia de esta carga nos resultaria como la siguiente imagen:
Pero lo que se quiere es que tenga un factor de potencia de 0.91, para esto tendríamos que calcular un Angulo nuevo que lleve a ese factor de potencia y un nuevo valor de potencia reactiva.
Con esto podemos obtener el valor de potencia reactiva que tendrá que aportar el banco de capacitores para que el factor de potencia suba, pero el factor de potencia de la carga sigue siendo la misma, lo que aumento fue el factor de potencia que se está aportando desde la línea
Con este capacitor integrado el diagrama se vería de la siguiente forma:
y el triángulo de potencia para la potencia entrante al nodo seria:
Ahora solo faltaría obtener el valor de los faradios del banco de capacitores. Primero se tiene que buscar el valor de impedancia reactiva del mismo y trabajando con una frecuencia de 60Hz se calculan los faradios.
Con un banco de capacitores de 839.4806nF mejoraría el factor de potencia entrante. Podemos verificar que de hecho la corriente en la línea disminuyo después de agregar el banco de capacitores:
Cuando se agregaron los capacitores la corriente disminuyo por un 6.59%.
Conclusión
Es esencial que se tenga un factor de potencia cercano a uno ya que así los generadores no se tienen que esforzar tanto, prolongando su vida útil, lo cual también es amigable para el medio ambiente, ya que tendría que aplicar menos energía para proveer la misma cantidad de potencia real.
Referencias Bibliográficas
[1] Ewald Fuchs; Mohammad A. S. Masoum (14 July 2015). Power Quality in Power Systems and Electrical Machines. Elsevier Science. pp. 432–. ISBN 978-0-12-800988-8. The DPF it the cosine of the angle between these two quantities
[2] ¿Qué es el factor de potencia? (2018, September 5). https://www.ensa.com.pa/preguntas-frecuentes/medidor/que-es-el-factor-de-potencia.
[3] Factor de Potencia. temas de tecnología. https://www.areatecnologia.com/electricidad/factor-de-potencia.html.
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