Tópicos de Instalaciones Eléctricas.

17 04 2008

Tema 46. ¿Qué es el factor de potencia?

Cargas Resistiva, Inductiva y Capacitiva¡Caray!, sabía que tarde o temprano tendría que escribir respecto de este tema, y es que, como el asunto es meramente teórico no tenía mucho interés en ello, pero hoy, ¡se acabó! ya no pude retrasarlo más. Dos o tres lectores me habían preguntado al respecto, y en la escuela ya perdí la cuenta de los alumnos que igual, han cuestionado acerca de lo mismo.

Entonces… (chiste local), como dijo “Checo”: “no hay de otra sopa”, trataré de explicarlo de la manera más simple.

Son dos los elementos de la Potencia Eléctrica: Corriente y Voltaje. Al producto de ambos se le denomina precisamente Potencia, sea en circuitos pequeños (tarjetas electrónicas), medianos (electrodomésticos menores y mayores en viviendas) o grandes (motores en instalaciones industriales).

Los valores de Corriente y Voltaje en un circuito de corriente alterna crecen y decrecen simultáneamente, van de cero a un valor máximo, luego a cero y enseguida crecen pero en otra dirección (recuerda que la corriente alterna hace como la canción: “un pasito pa´ delante y otro para atrás). Ambos valores siguen una curva del tipo de las sinusoides (Seno, Coseno). La onda de Voltaje siempre se representa más crecida (hacia arriba y hacia abajo) que la de la Corriente…

I. Corriente. V. Voltaje.

CeI en faseCuando la carga en un circuito (o sea todo lo que se conecta a la fuente alimentadora de energía eléctrica) es puramente RESISTIVA (R) las ondas de Corriente y Voltaje se comportan de la siguiente manera: ambas crecen y decrecen al mismo “ritmo” (van de la mano pues, como dos tiernos enamorados), coincidiendo en los puntos de inicio, medio y final de cada ciclo. Esto sucede cuando se trata de cargas que incorporan solo elementos resistivos, por ejemplo: parrillas o estufas eléctricas, cafeteras eléctricas, etc, cualquier aparato de consumo que utilice para su funcionamiento resistencias…

VeI defasadosCuando la carga es puramente INDUCTIVA (L) (bobinas, motores) se presenta el siguiente fenómeno: la corriente se “atrasa” respecto del voltaje, esto es, ambas ondas ya no están empalmadas (los dos enamorados ya no van de la mano, él va adelante de ella), de tal manera que cuando el voltaje llega a su punto máximo la corriente apenas va creciendo. ¿Por qué? Porque al circular la corriente eléctrica por las bobinas (devanados) se presentan una serie de efectos causados por el campo magnético originado precisamente por su paso.

VeI defasadosCuando la carga es completamente CAPACITIVA (C) (condensadores y motores capacitivos), sucede exactamente lo contrario que en las cargas inductivas, en este caso la corriente se “adelanta” respecto del voltaje (ahora ella va adelante de él), de tal manera que cuando la corriente llega a su punto máximo el voltaje apenas va creciendo. ¿Por qué? Porque los materiales de los condensadores tienen la propiedad de “jalar” electrones y guardarlos para posteriormente descargarlos en alguna parte del sistema.

Pues bien, dado que en su mayoría las instalaciones eléctricas tienen elementos resistivos e inductivos, su combinación produce un atraso de la corriente respecto del voltaje, a veces menor como es el caso de las instalaciones eléctricas residenciales y otras no tanto. El caso es que el fenómeno existe propiciado por las cargas inductivas, o sea, por los motores eléctricos que utilizamos todos en todos lados, por ejemplo en: lavadoras, refrigeradores, ventiladores, aires acondicionados, etc.

La medición del factor de potencia se realiza verificando el valor del desplazamiento en grados que tiene el voltaje respecto de la corriente. Por ejemplo si la carga es puramente inductiva son 90° y si la carga es puramente resistiva son 0°. Dicho de otra manera, si la carga es inductiva el valor del factor de potencia es 0, y si es resistiva es 1. Entonces en teoría el factor de potencia va de 0 a 1, o igual de 0 al 100%. Expresado en forma de una identidad trigonométrica tiene la forma: Cos θ, si, porque el coseno de 0° es 1, mientras que el coseno de 90° es cero.

Pero… ¿físicamente todo este “rollo” que significa?

¡Bah! Significa que en una instalación eléctrica tienes muchos o pocos motores, eso es todo. Por ejemplo en una instalación eléctrica industrial, si tienes varios motores y ningún medio para corregir el gran desplazamiento entre las ondas de corriente y voltaje ¿qué pasaría con tu factor de potencia? R. Sería bajo, refiriéndome al número exclusivamente.

¿Y esto que implica para la CFE?

Para que una instalación eléctrica funcione “asquerosamente bien” (así dice un amigo), ambas ondas (voltaje y corriente) deben estar lo mejor acopladas posibles (técnicamente se dice “en fase”), esto es, que ambas crezcan y decrezcan prácticamente al mismo tiempo (como si fueran cargas puramente resistivas). La CFE entonces debe utilizar medios para conseguir que la corriente “alcance” al voltaje o por lo menos se acerque a él ¿Y como lograrlo? Bueno… quizá ya lo hayas adivinado… puesto que las cargas capacitivas hacen exactamente lo contrario que las cargas inductivas, entonces introduce capacitores (condensadores) al sistema para “adelantar” la corriente, aunque esto solo lo haga en industrias y empresas, porque a nivel residencial ni nos enteramos de ello, vivimos felices ignorando el problema (Ja! ahora entiendes la expresión “ignorancia es dicha”).

Esto desde luego que significa un trabajo adicional para la CFE y cobra por ello (o más bien lo sanciona y multa). Por lo tanto, si tienes una empresa en donde tu factor de potencia sea bajo, ¡lo siento! pagarás más dinero a la CFE.

Normalmente el factor de potencia “tolerado” por la CFE es de 0.9 y si es mayor (más cercano a 1) el consumidor recibe un premio bonificándole dinero en su recibo de pago.

Ufffff!!! Fin del Tema… Espero haber sido claro.

logowpnegrorojo


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14 responses

26 07 2012
JuanVigo

Ing Guerrero tengo una duda ojala me pueda yudar no conozco mucho de electricidad pero me gusta mucho resulta que compre por internet un aparatito que ahorra luz al principio dude pero cual fue mi sorpresa que si funciono aqui en su humilde casa el recibo de CFE llegaba por $ 3,000 y al usar el aparatito van 3 Bimestres que llega entre $ 1,200 y $ 1,400 tengo entendido que lo que hace es Corregir el F.P. Mi duda es la siguiente como hace comision para darse cuenta de que mi F.P. Esta bien o mal no creo que vayan casa por casa haciendo calculos para darse cuenta ojala se entienda mi pregunta como sea le agradesco su respuesta mil gracias
Saludos.
………………

Hola Juan….
Si tienes medidor digital ahí mismo se registra el fp, y si no es así, CFE igual tiene aparatos para hacerlo, no obstante, los casos en los que CFE sí pone atención en la medición del fp son en instalaciones comerciales e industriales.
Una vez probé el aparato que mencionas y a mi no me funcionó, el recibo siguió llegando igual.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

14 04 2012
ricardo

Cordial saludo ing…Me sorprendio gratamente la facilidad de entender sus notas…estoy haciendo un curso virtual de eléctricidad y WOW !!!,de una encontre en esta pagina lo q buscaba, de ahora en adelante sera mi pagina de consulta…ing. tengo un tema pendiente sobre CENTRALES ELECTRICAS. debo comparar entre generacion de energía por: planta termoelectrica por fusión nuclear, planta hidroeléctrica y planta eolica. saber ventajas y desventajas.. gracias.
……………

Hola Ricardo…
Gracias por comentar. Lo que buscas está en la página de la CFE, te dejo el enlace: http://www.cfe.gob.mx/
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.
P.D. Es por FISION nuclear no por fusión.

27 04 2011
carlos xolo

Hola ingeniero lo felicito por su trabajo en esta web es excelente toda la información que en ella hay curiosamente la encontré tratando de resolver un problema eléctrico que tengo en mi hogar el cual consiste en bajas de corriente a la hora de entrar a trabajar el motor de la lavadora e leído acerca de el factor de potencia y los bancos de capacitores que creo que podría ser la solución a mi problema el detalle es que no he encontrado información de cómo realizar y calcular el banco de capacitores para un hogar eléctrico pues la información que he leído trata de instalaciones industriales y el nivel don el que explican ese tema me es un poco difícil de entender y los temas que he leído en su página son fáciles de entender muy bien explicados con palabras sencillas y comunes trate de buscar entre sus artículos alguno que pudiera ayudarme a resolver mi problema pero solo encontré el de factor de potencia el cul pude entender muy bien ojala pueda desarrollar algún tema donde se pueda explicar y resolver el problema que tengo en mi hogar de antemano gracias y por los temas que he leído acerca de instalaciones eléctricas en esta página casi se puede aprender como si fuera un curso en línea sería bueno que se ordenaran los temas a manera de crear un curso de instalaciones eléctricas en el hogar ya que sus temas son muy entendibles para cualquier persona l por lo que nuevamente lo felicito a usted y todas aquellas personas que le ayuden o colaboren con esta información ya que me han inspirado a tratar de estudiar y aprender acerca de instalaciones eléctricas ya que esto es un oficio con lo cual uno se puede superar y tener mejor calidad de vida gracias.
……….

Hola Carlos…
Gracias por comentar.
En realidad no hay un sistema a base de capacitores diseñado para los hogares, eso solo se utiliza para instalaciones industriales como bien leiste. Cuando suceden problemas como el tuyo, se deben a que: o bien tienes una falla a tierra, o el voltaje que te llega de CFE es muy bajo. Verifica ambas cosas.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

15 09 2010
edhen

ing. muchas gracias por sus temas.leyendo en su pagina vi una pregunta de una persona preguntando como saber el factor de potencia que se tiene en una instalacion.i se me vino ala cabeza que comparando el resultado de conectar todo lo que esta a menudo funcionando en una instalacion y usando la formula que dio del contador del tema 56 sabriamos la cantidad de watt consumida y esa seria la potencia activa dividiendola entre el resultado de voltajexcorriente(potencia aparente) nos daria el factor de potencia.podria ser asi.
…………….

Hola Edhen…
Muchas gracias por tu colaboración.
Te envío saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

28 08 2010
Juan Antonio Sosa Miranda

Hola, Profesor Guerrero:
Egrese en 79 de un CECYT, el numero 208 de Acayucan, Veracruz, despues de ahi al Tecnologico de Veracruz, donde se cursaba la carrera de ing. electrico e ing. electronico como tronco comun y al final en el ultimo semestre te hacian uno u lo otro, yo reclame el por que no los dos al mismo tiempo, a lo que la SEP digo que esa carrera no existia, lo curioso, es que de algun tiempo a la fecha ya hay ing. electricos-electronicos.

A lo que voy, he trabajado 20 años en la industria naval mayor mexicana, 3 años en plataforma y algunos años en el extranjero como ing. electricista con empresas de USA.
Le felicito por sus temas y este su espacio, pues a veces es dificil de hacer entender a otras personas, pues siempre tienen la creencia de que uno esta inventando el hilo negro.
Los ultimos años de mi vida he trabajado en sistemas de generacion de alta eficiencia (ahora nombrados Cogeneracion), en sistemas de ahorro de energia electrica y corrigiendo factor de potencia.

Nuevamente, le felicito por el espacio y su dedicacion, si en algo le puedo ayudar en esta su contribucion, con gusto.

Saludos.

Juan Antonio Sosa Miranda.
………….

Hola Juan Antonio….
Muchas gracias por su comentario colega y sobre todo por su buena disposición a ayudar.
Si quieres puedes hacer un artículo y enviármelo y lo publicaré con gusto. Todo aquello que creas que puede servirle a los electricistas para aprender más o simplemente para reforzar sus conocimientos siempre será bienvenido en este espacio, obviamente los créditos de elaboración serán tuyos colega, yo solo seré el medio para hacerlo llegar a la gente. Algo sobre ahorro de energía y cogeneración a nivel residencial (si es que la hubiera) creo que le vendría muy bien a la gente.
Un saludo cordial y seguimos en contacto.
Ing. I. Guerrero Z.

19 01 2010
Etzel J.

hola ing mi inquietud es la siguiente y espero q me ayude a resolverlo, me an hablado de unos capasitadores q ayudan a reducir el costo en la facturacion q tan sierto es?q tipo de capasitadores recomienda(marca) y los parametros a tomarce en cuenta.De ante mano le agradesco su ayuda muchas gracias.
…………

Hola Etzel J…
En mi vida jamás he utilizado ninguno pero hay quien dice que si lo hacen aunque tampoco puedes esperar que sean miles de pesos. Alguna vez escribiré un artículo al respecto ten por seguro, probaré varios y daré los resultados.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

22 09 2009
MARTIN

MAS QUE CORDIAL LE FELICITO SINCERAMENTE, UD. CUENTA CON UN DON ESPECIAL…¡¡ENSEÑAR!!
LA VERDAD ES QUE ESTOY APRENDIENDO MUCHO Y POR ELLO LE AGRADEZCO EN VERDAD.
QUEDE UD.CON LA BENDICION DE DIOS Y ¡¡GRACIAS MIL POR SU DEDICACION Y SU TIEMPO!!
…………….

Hola Martin…
Gracias por tu comentario, e igual para ti.
Saludos cordiales.
Ing. I. Guerrero Z.

27 02 2009
Mesias

hola ing Guerrero su informacion me dejo algo con duda las tres cargas resistivas inductiva capacitiva los ejemplos que puso con los electrodomesticos se utilizan en las 3 cargas tengo una respuesta para un examen en la cual me pregunta que señale con una X cuales son las cargas resistivas le pongo los ejemplos:
refrigeradora, ventilador, bomba de agua, acondicionador de aire, foco ahorrador, foco incadescente, plancha , ducha electrica, horno electrico. cuales son de todas las que le dije las cargas resistivas???
……………

Hola Mesias…
Bueno… si tienes duda es que no has leído los demás temas que tengo de electricidad. La idea es que tú “solito” concluyas muchas cosas a partir de las lecturas de diferentes artículos, por ejemplo a que tipo de cargas pertenecen unos y otros aparatos, pero en fin… dado que no he escrito un tema 100% enfocado a tu pregunta (tienes suerte) voy a ampliar mi artículo (y de paso “ayudarte” a que contestes bien tu examen). Cargas 100% resistivas son: Ducha eléctrica, horno eléctrico (no de microondas) y plancha. Cargas que no son 100% resistivas pero que se consideran como tal: lámpara incandescente y foco ahorrador (esta última hay quienes la consideran inductiva). Cargas Inductivas: Ventilador, Refrigerador, motobomba, sistema de aire acondicionado.
Saludos y lee los demás temas que hay en el Blog.
Ing. I. Guerrero Z.

15 10 2008
Ramon Ramos Soto

ing estoy estudiando ingenieria electrica y si algo me interesa es el tema del factor de potencia me gustaria saber si exsisite una forma real de determinar el valor del factor de potencia en mi hogar sin nesecidad de un Power Analizer espero su contestacion creo que en este tema es tremendo general. Mis saludos si es posoble que me conteste un Email se lo agradeceria.
…………

Hola Ramón…
No que yo sepa. En cualquier caso tendrías que realizar mediciones.
Saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

22 09 2008
jose angel juarez

estoy muy agradecido por la informacion, creo que es un espacio interezante y bastante bueno para toda persona que desee a prender, gracias ing. guerrero saludos.

28 08 2008
Ing.Rey

Gracias por explicarlo..PERO
El mayor problema que se ve en este tema es que lo esta explicando con terminos que cualquier estudiante o ingeniero le entiende menciona ondas y voltajes corrientes adelantado retrasado todo con terminos comunes para electromecanicos como es mi caso..
Pero .El tema es que la idea de Un bajo Factor d epotencia afecta a una industria en el pago de de su recibo a ‘CFE’ (Comision Federal de Electricidad) y estamos ablando de dinero..Money.Cash. Dolaritos,
Si me presento a una empresa y le empieso hablar al encargado de ella que de seguro sera un ing,Industrial o una persona con un cargo administrativo, no me entendera ni una palabra cuando empieze a hablar de ondas senoidales y voltajes atrasados..esa es la verdad,,
Debe de haber una forma mas clara de explicarle a alguien que no tiene ni idea de que es eso ,como le afecta y que podemos areglarlo con bancos de capacitores y el ahorro sera conciderablemente grande..
………………..

Hola colega…
Hay más temas, tal vez no los has leido todos. En ellos explico lo que es la electricidad, de donde viene y como se produce. Me atrevería a decir que si cualquier persona aun sin tener conocimientos previos de electricidad lee mis otros temas podría entender lo que escribí aquí. Aunque -debo confesar también- que la idea no es partir de cero -quizá lo haga en algunos casos pero serán pocos- puesto que estos temas son precisamente para el nivel medio superior o incluso para ingeniería. ¿Explicárselos directamente a una persona que no tiene idea de esto? Lo veo dificil colega, estos temas son como las matemáticas, para calcular la derivada de una función primero necesitas saber sumar y restar, directamente lo veo complicado.
Te envío saludos.
Ing. I. Guerrero Z.

26 06 2008
ESAU BENITEZ FLORES

Que tal ing. Guerrero espero se encuentre bien y siga escribiendo como lo hace hasta hora soy estudiante de la carrera de ingenieria electromecanica y ya e leido muchos articulos de usted todos sin excepcion muy buenos me han ayudado mucho a entender o reafirmar temas de mucho interes bueno no le quito su tiempo leyendo estas lineas gracias por compartir su conocimiento.

9 05 2008
MAICK

ing guerrero lo felicito tiene un dialecto bien especial para explicar las cosas, interesante su metodo, si todos los profes fueran asi jajajaja.

atte.
bachiller michael tuncar.
PERU.

8 05 2008
Ing. Omar López

pues antes que nada lo felicito por su espacio, no he tenido el gusto de leer todo pero lo poco que he visto ha sido muy “cool” como dirian los jovenes de ahora.
yo no soy tan viejo pero aún estoy formando una experiencia sólida en la ingeniería. actualmente estoy haciendo unas ” extras” aplicando evaluaciones a personas con experiencias en las áreas de electricidad residencia e industrial que trabajan en las áreas de mantenimiento de diferentes dependencias del gobierno de Quintana Roo. me invitaron por el instituto de capacitación para el trabajo a certificarlos y pues en eso ando.
mi profesión no es netamente eléctrica por lo tanto trato de profundizar poco a poco en este tema. mi especialidad se puede decir que es una mezcla de varias áreas, todas enfocadas a el ahorro de energía eléctrica. algunas que puedo mencionarle son la energia solar, eólica, biomasa, cogeneración, celdas de combustible, etc.
ojalá y podamos mantener un buen contacto y poder intercambiar experiencias. respecto a la docencia es algo que a mi me gusta mucho pero no estoy dedicado al cien por ciento a eso, mi trabajo actual es el de impartir cursos de protección civil, que por azares del destino he venido ejerciendo desde hace 3 años. aunque no esté muy relacionada a mi carrera. como le comenté anteriormente estoy empezando a desarrollar el área de electricidad impartiendo cursos. en el área práctica no tengo problema ya que los fines de semana realizo diversas instalaciones.

un saludo y un gusto en conocerlo.
nota: la información del factor de potencia, no pudo haberlo explicado mejor, fue digamos que bastante claro.jeje

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