Tópicos de Instalaciones Eléctricas.

Tema 46. ¿Qué es el factor de potencia?

¡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.

Cuando 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…

Cuando 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.

Cuando 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.