2.9 Corrección del factor de potencia

El valor máximo del factor de potencia 1, constituye la situación de máximo aprovechamiento de energía; pero esto no es posible de cumplir en las condiciones normales de operación de un circuito eléctrico, pues las cargas en el sistema no son puramente resistivas, tienen una componente inductiva y/o capacitiva, estas generan una disminución sustancial en el factor de potencia ya que son cargas que generan potencias reactivas que afectan la red eléctrica.

Un bajo factor de potencia implica un aumento de la corriente aparente y por lo tanto un aumento de las perdidas eléctricas en el sistema, es decir indica una baja eficiencia eléctrica, lo cual es costoso para la empresa o industria que tenga un factor de potencia menor a 0,90 (-), según lo concluido en el capítulo 2.8 Energía reactiva, ya que el consumo de potencia reactiva es considerable con referencia a la potencia activa, afectando la red eléctrica.

La mayoría de las cargas domesticas (como lavadoras, aparatos de aire acondicionado y refrigeradores) y de las cargas industriales (como los motores de inducción) son inductivas y operan con un factor de potencia bajo y en atraso (Sadiku & Alexander, 2006, pág. 481).

En los elementos inductivos no se les puede aplicar directamente un cambio para aumentar el factor de potencia, normalmente en las cargas de un sistema será predominante la parte inductiva, para mejorar el FP se determina un condensador por medio de cálculos, sin afectar la tensión o corriente de la carga del sistema original, para esto se ubica este condensador en paralelo a la carga del sistema realizando así la corrección del factor de potencia.

Procedimiento para realizar corrección de factor de potencia.

Determinar el punto del sistema donde se desea realizar la corrección. Luego, hacer un análisis sobre la potencia reactiva, partiendo del triángulo de potencias.

Figura 2.9.1 Triángulo de potencias y análisis para correción de factor de potencia.

Determinar un ángulo, el cual cumpla el factor de potencia deseado, teniendo en cuenta que al variar  la potencia reactiva, varia el Angulo φ.

Se busca una función trigonométrica que relacione las variables ángulo y potencia reactiva

La potencia reactiva que demanda inicialmente el sistema la denominaremos , la potencia reactiva a la que queremos llegar para tener el factor de potencia en el punto deseado es , y la potencia reactiva necesaria para realizar la corrección del factor de potencia es .

Donde &phi: es:

El factor de potencia del sistema es .

El factor de potencia al que se quiere diseñar es .

La potencia reactiva necesaria para cumplir la corrección de factor de potencia es:

Una vez determinado , hallar la nueva potencia compleja.

Realizar un análisis de potencia aparente, para determinar la impedancia.

De la ecuación 2.9.3, resolvemos para :

Un bajo factor de potencia tiene las siguientes consecuencias:

• Incremento de las pérdidas por el efecto joule.
• Aumento de la caída de tensión.
• Incremento en la facturación eléctrica.
• Sobrecarga de los generadores, transformadores y líneas de distribución.
• Aumenta el costo de suministrar la potencia activa a la compañía de energía eléctrica.

"Corregir"  significa actuar para incrementar el factor de potencia en una sección específica de la instalación. Proporcionando local mente la potencia reactiva necesaria para reducir a igual la potencia real requerida, el valor de la corriente y por tanto de la potencia que transita en la red (ABB), ventajas de realizar esta corrección:

• Mejora la regulación de tensión.
• Reduce penalizaciones
• Menor costo de energía eléctrica
• Aumento de la vida útil de las instalaciones.
• Aumento en la capacidad del sistema
• Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y generadores.

Al realizar una corrección de factor de potencia la única desventaja es que puede generar armónicos.

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