El factor de potencia, fp, es una figura de mérito que cuantifica la relación de la potencia activa, P [W], a la potencia aparente, S [VA], sin embargo, es muy común definirlo en términos de energía (ver imagen 1), además de que para efectos de facturación eléctrica se calcula con base a energía activa. EP [kWh], y reactiva, EQ [kVARh], como fp = EP/raiz(EP^2+EQ^2) = cos(atan(EQ/EP)), y los efectos de un bajo fp son bien conocidos (ver imagen 2).
Si la figura de mérito hace referencia a potencia ¿por qué se calcula con base a energías? La respuesta a esta pregunta es básicamente por el tiempo de un intervalo de facturación. Un medidor que proporcione cinco valores de fp por segundo, da en un mes de 30 días 12.96 millones de valores del fp. Por lo anterior, es mucho más conveniente trabajar con un valor para todo el tiempo del periodo de facturación, tPF.
Al multiplicar y dividir el fp entre un cierto tiempo t (ver imagen 3), la definición no se altera y al hacer las simplificaciones correspondientes el fp calculado con potencias se puede calcular con energías, para un intervalo de tiempo t, siendo P y Q válidos para dicho intervalo de tiempo.
Considerando la energía activa, EP, y reactiva, EQ, del periodo de facturación, entonces se tiene una forma de determinar el fp representativo de todo el periodo de facturación, el cual es una media de dicho periodo.
Si la expresión obtenida con energías se multiplica y se divide entre tiempo tPF, la expresión no se altera y aplicando la regla de división de fracciones se puede dividir tanto el numerador como el denominador entre tPF, y al simplificar se tiene que tanto la energía activa, EP, como la reactiva, EQ, quedan divididas entre tPF, lo cual da como resultado una potencia activa media y una potencia reactiva media.
Entonces, el fp del periodo de facturación, calculado en base a energías, tiene el mismo valor que si éste se calculara mediante los valores medios de la potencia activa, P, y la potencia reactiva, Q, por lo tanto, el fp del periodo de facturación es una media, la cual se toma como un valor representativo para todo el periodo de facturación.
Aunque es muy conveniente usar un valor representativo del periodo de facturación, desafortunadamente esta forma de calcular el factor de potencia puede presentar ciertos inconvenientes como indicar un factor de potencia unitario a pesar de la presencia de energía reactiva en la red cuando ésta es capacitiva, ya que el registro de energía reactiva importada (inductiva), es distinto al de energía reactiva exportada (capacitiva), y si el primero es utilizado para el cálculo del fp, ignorando el segundo, entonces se puede tener una falsa idea de un alto fp, incluso unitario, cuando en realidad se tiene una situación de sobrecompensación, causada por el uso de compensación fija, durante ciertos intervalos del periodo de facturación o incluso durante el periodo de facturación completo.
Artículo realizado por el Ing. Gonzalo Sandoval Rodríguez a quien agradecemos por compartir esta información. Recomendamos seguirlo por Linkedin.
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