Una preocupación actual para los diseñadores de equipos eléctricos y electrónicos es la relacionada con el factor de potencia. El mejor aprovechamiento de la energía, el menor consumo es algo que preocupa no sólo en vista del impacto que esto pueda tener en las cuentas de energía como incluso en relación al medio ambiente ya la posibilidad de un apagón si todos no observan ciertas reglas simples. Lo que es el factor de potencia es lo que analizaremos en este artículo.
Cuando alimentamos una carga ideal con una corriente alterna, la corriente y la tensión varían de la misma forma, o sea, están en fase, como muestra la figura 1.
Cuando en un ciclo la tensión aumenta la corriente también aumenta en la misma proporción, y cuando la tensión disminuye, la corriente disminuye en la misma proporción.
Cuando esto ocurre tenemos la condición ideal de que toda la energía generada es transferida a la carga que puede o no aprovecharla, dependiendo sólo de la forma en que fue proyectada. Decimos que en ese caso, la carga recibe la potencia real.
Sin embargo, en el mundo real, las cargas no se comportan de esa forma, pues no son resistivas puras. Las cargas pueden tener componentes capacitivos o inductivos que afectan su comportamiento.
Una carga que tiene un componente denominada reactiva (inductiva o capacitiva) hace que la corriente se defina en relación a la tensión.
Conforme su comportamiento sea inductivo o capacitivo, la corriente puede adelantarse o retrasarse en relación a la tensión, conforme muestra la figura 2.
El resultado de ello, es que la potencia en ese circuito se altera, pues presenta un componente reactivo, como muestra la figura 3.
El circuito pasa a consumir entonces una potencia aparente que es mayor que la potencia real que él usa. Tanto mayor el componente reactivo, mayor será la potencia aparente en relación a la potencia real.
En la figura 3 se observa que, colocando en un gráfico la potencia real y la potencia aparente, se obtiene un ángulo, denominado φ (fi). Si se tiene en cuenta el coseno de ese ángulo, como muestra la figura 4, tanto más cerca de la potencia real será la potencia reactiva cuanto mayor sea el coseno del ángulo, pues tiendo a cero, su coseno tiende a 1.
Así, en la condición ideal de mejor aprovechamiento de la energía, el coseno de φ debe estar lo más cerca de 1 como sea posible, o sea, el factor de potencia debe aproximarse a 1.
Las empresas de energía eléctrica exigen que los equipos sean fabricados con un factor de potencia elevado. La antigua legislación exigía un mínimo de 0,92 y ahora ese factor debe pasar a 0,98.
Con estos valores, la energía generada y llevada hasta el aparato tiene su aprovechamiento cercano al ideal y un mínimo de energía reactiva es desperdiciada.
Ver que un factor de potencia bajo significa que la energía reactiva se está generando y no se aprovecha. Si sumamos toda la energía que desperdiciada de esa forma, por equipos que no tengan factores de potencia de acuerdo con lo exigido, el valor obtenido puede significar justamente una posibilidad de apagón, pues estamos en el límite.
Por este motivo, preocuparse por el factor de potencia es algo importante cuando se proyecta cualquier equipo.
En las industrias y en muchas instalaciones que pueden utilizar equipos cuyos factores de potencia tienden a ser inherentemente bajos, debido a sus características, como motores que son altamente inductivos, se utilizan bancos de capacitores para corregir el factor de potencia, como muestra la figura 5.
El uso de estos capacitores es obligatorio por ley, y las empresas que tienen alto consumo de energía reactiva, las cuales aparecen en las cuentas, están obligadas a pagar valores elevados o invertir en su reducción con procedimientos como el uso de los bancos de condensadores.
Para el usuario común, cabe al fabricante de los equipos eléctricos y electrónicos que usamos garantizar que el factor de potencia de su producto esté dentro de las especificaciones exigidas por la ley, para que no desperdicien energía que puede hacer tanta falta.