Por Qué Importa el Factor de Potencia: Clave para Sistemas Eléctricos Eficientes

En general, el factor de potencia puede definirse de tres maneras:

• «El coseno del ángulo entre la corriente y la tensión de un circuito de CA se llama factor de potencia».
• «La relación entre la resistencia y la impedancia total de un circuito de CA se llama factor de potencia».
• «La relación entre la potencia activa y la potencia aparente se llama factor de potencia».

En una carga inductiva, el factor de potencia es rezagado (current lagging voltage). En una carga capacitiva, la corriente adelanta a la tensión (factor de potencia adelantado). El factor de potencia juega un papel crucial en circuitos de CA según la carga. Como sabemos, a menor factor de potencia, mayor es la corriente de carga y viceversa. Un factor de potencia rezagado tiene desventajas como una mayor potencia aparente (KVA), ya que KVA es inversamente proporcional al factor de potencia.

• En factor de potencia rezagado, las líneas de transmisión requieren conductores de mayor sección porque a bajo factor de potencia circula gran corriente.
• Otro inconveniente son las grandes pérdidas por efecto Joule (I²R), ya que la corriente elevada causa más pérdidas, reduciendo la eficiencia.
• La gran corriente a bajo factor de potencia provoca mayores caídas de tensión en alternadores y líneas, pudiendo reducir la capacidad de carga del sistema.

Causas del Bajo Factor de Potencia

El bajo factor de potencia es indeseable desde el punto de vista económico.

1. La mayoría de los motores de CA (monofásicos y trifásicos) son de inducción y operan a factor de potencia muy bajo (0,2 a 0,3).
2. Hornos industriales, lámparas de arco, lámparas de descarga, etc., funcionan a bajo factor de potencia.

Mejora del Factor de Potencia

El bajo factor de potencia se debe principalmente a cargas inductivas. Para compensarlo, se conecta un capacitor en paralelo con la carga, lo que estabiliza el factor de potencia. La mejora puede lograrse con los siguientes equipos:

• Condensador estático

El factor de potencia mejora conectando un capacitor en paralelo con la carga inductiva. El capacitor absorbe corriente adelantada que neutraliza el rezago producido por la inductancia. En cargas trifásicas, los capacitores pueden conectarse en estrella o triángulo.

• Condensador síncrono

Los motores síncronos consumen corriente adelantada cuando están sobreexcitados, comportándose como capacitores. Un motor síncrono sobreexcitado funcionando en vacío se llama condensador síncrono. Al conectarlo en paralelo con la red, inyecta corriente adelantada que compensa parcial o totalmente el bajo factor de potencia, mejorándolo.

• Adelantadores de fase

El adelantador de fase es otro dispositivo de mejora. El bajo factor de potencia en motores de inducción se debe al estator, que absorbe una corriente muy alta rezagada 90° respecto a la tensión. El adelantador proporciona excitación externa de CA al motor, aliviando al estator de la corriente de excitación y mejorando el factor de potencia.