Guía completa del factor de potencia [Cálculo del factor de potencia]

• La cerveza indica la potencia activa (kW). La cerveza líquida es potencia o energía útil que está realizando un trabajo.
• La espuma indica potencia reactiva (kVAR). Es energía desperdiciada o perdida que no está realizando ningún trabajo, como vibraciones o producción de calor.
• La jarra es la potencia aparente (kVA) o potencia de demanda. Indica la potencia suministrada por la compañía eléctrica.

Si el circuito es 100% eficiente, la demanda será igual a la potencia disponible. Si la demanda supera la potencia disponible, el sistema eléctrico se sobrecarga. Muchas compañías eléctricas cobran más a los clientes cuando la demanda es mayor que el suministro. Las compañías eléctricas también aplican recargos a las empresas con un factor de potencia más bajo. Un factor de potencia bajo significa un circuito menos eficiente y mayores costes operativos generales.

Importancia del factor de potencia

El factor de potencia (FP) es esencial a tener en cuenta al tratar con circuitos de CA. Si el FP es inferior a 1, el cableado del circuito transportará más corriente de la que sería necesaria con reactancia cero. Un FP deficiente hace que el sistema de suministro de energía sea ineficiente.

Muchos sistemas eléctricos industriales y comerciales suelen tener un FP bajo, lo que significa que los clientes no están utilizando plenamente la energía eléctrica por la que están pagando. En tales casos, se requiere energía adicional para operar la carga, lo que, a su vez, requiere que la empresa de servicios públicos proporcione más corriente.

Cómo calcular el factor de potencia

Si desea calcular el factor de potencia, primero debe determinar la potencia activa (kW) y la potencia aparente (kVA).

Así es cómo calcular el factor de potencia:

Factor de potencia = Potencia activa ÷ Potencia aparente

O, FP = kW ÷ kVA = W ÷ VA

Donde W significa potencia útil y VA significa potencia suministrada.

En otras palabras, el FP se define como el coseno del ángulo entre la corriente y la tensión. En condiciones ideales, la diferencia de fase entre la tensión y la corriente es 0 en los circuitos de CA. Sin embargo, en situaciones reales existe cierta diferencia de fase entre ambas.

En la siguiente figura, el ángulo ɸ es la diferencia de fase entre la tensión y la corriente.

VI sen ɸ = Potencia reactiva (en VAR)

VI cos ɸ = Potencia activa (en vatios)

VI = Potencia aparente (en VA)

FP = cos ɸ = Potencia activa (W) ÷ Potencia aparente (VA)

Factor de potencia bueno, deficiente y malo

Se aconseja que el factor de potencia del sistema no descienda por debajo de un determinado nivel. Si lo hace, se producirán recargos por potencia reactiva. Siempre que el FP descienda por debajo de 0,95, el proveedor de energía definirá un recargo específico.

1.0 se indica generalmente como el factor de potencia perfecto y se puede lograr en un sistema ideal. El factor de potencia de los edificios comerciales suele estar entre 0.98 y 0.92, y el FP industrial cae por debajo de 0.7.

Aquí hay una tabla que revela el factor de potencia bueno, deficiente y malo:

Un factor de potencia puede ser en atraso, en adelanto o unitario. Expliquémoslos brevemente:

Factor de potencia en atraso: Si la corriente se retrasa con respecto a la tensión del circuito, el factor de potencia del circuito se denomina factor de potencia en atraso. Esto ocurre cuando el circuito es inductivo. Algunos ejemplos de cargas inductivas que tienen un factor de potencia en atraso incluyen bobinas, motores y lámparas.

Factor de potencia en adelanto: Si la corriente en el circuito se adelanta a la tensión, se denomina factor de potencia en adelanto. Idealmente, un circuito capacitivo tiene un factor de potencia en adelanto. Algunos ejemplos de cargas capacitivas incluyen bancos de condensadores y condensadores síncronos.

Factor de potencia unitario: Los circuitos ideales suelen tener un factor de potencia unitario. Esto se denomina factor de potencia unitario cuando la tensión y la corriente del circuito están en fase.

Efectos de un factor de potencia bajo

Un factor de potencia bajo, que mide la eficiencia con la que un sistema utiliza la electricidad, puede causar pérdidas de energía. Esto se debe a que un factor de potencia bajo significa que una cantidad significativa de la energía generada no se está utilizando de manera eficiente. Aquí están los tres efectos comunes de un factor de potencia bajo:

Grandes pérdidas por efecto Joule: Las pérdidas por efecto Joule son directamente proporcionales al cuadrado de la corriente de línea, que a su vez es inversamente proporcional al factor de potencia del circuito. En otras palabras, las pérdidas por efecto Joule serán inversamente proporcionales al cuadrado del factor de potencia. Si el FP es bajo, la corriente de línea será alta y las pérdidas por efecto Joule serán mayores. Como resultado, el sistema de potencia tendrá una baja eficiencia.

Gran potencia aparente (kVA): Las máquinas eléctricas, como los transformadores, se clasifican en kVA. Así es como se relacionan el factor de potencia y los kVA: kVA = kW ÷ Cos ɸ. El FP es inversamente proporcional a su clasificación en kVA.

Regulación de tensión deficiente: Un FP deficiente significa que el equipo eléctrico consumirá una corriente de línea mayor. Una corriente grande con un FP bajo y en retraso provoca una mayor caída de tensión en alternadores y transformadores. Esto a menudo conduce a una disminución de la tensión disponible en el extremo de suministro del equipo y a una regulación de tensión deficiente.

Ahora que conoce los efectos del FP, aquí tiene algunas causas de un FP bajo:

Corriente armónica: Una corriente armónica a menudo reduce el factor de potencia del sistema.

Cableado inadecuado: Los accidentes eléctricos o el cableado inadecuado provocan un desequilibrio en la potencia trifásica y un factor de potencia bajo.

Carga inductiva: El 90% de las cargas industriales suelen consistir en motores de inducción, que extraen corriente de magnetización para establecer un campo magnético para un funcionamiento adecuado. Por lo tanto, funcionan con un factor de potencia bajo.

Si se pregunta cómo corregir el factor de potencia, todo lo que necesita hacer es añadir condensadores e inductores al sistema de circuito. Le ayudará a realinear la corriente y la tensión en la fase requerida para convertir el FP en uno o más cercano. Puede utilizar bancos de condensadores o condensadores síncronos para corregir factores de potencia bajos.

Efectos de la energía solar en el factor de potencia  

En condiciones normales, los inversores solares solo producirán potencia activa y no influirán en la potencia reactiva extraída de la red. Cuando la potencia activa suministrada por la red se reduce y la potencia reactiva permanece constante, la relación entre la potencia activa y la aparente también se reduce.

Hay dos formas de corregir los problemas de factor de potencia:

Utilice una unidad de corrección del factor de potencia (PFC)

Las unidades PFC compensan la potencia reactiva que se consume para ofrecer un factor de potencia mejor o casi perfecto. Tradicionalmente, estas unidades eran bancos de condensadores, pero ahora son similares a los inversores solares. Esto garantizará que los clientes cumplan con las normativas de la red y obtengan mejores resultados financieros.

Utilice el equipo auxiliar adecuado

Algunos inversores solares pueden dedicar parte de su capacidad a unidades PFC. El equipo auxiliar adecuado garantiza que los inversores solares puedan configurarse para ofrecer cantidades limitadas de corrección del FP. Esto significa que los inversores solares tendrán capacidad sobrante o limitarán su producción para liberar capacidad.

La integración de la producción solar puede afectar negativamente al factor de potencia global de la instalación eléctrica. Por ello, es fundamental comprender cómo evitar la degradación del factor de potencia debido a la integración de la producción solar. Para ello, basta con regular el punto del inversor. Esto garantizará que los inversores solares puedan proporcionar tanto potencia activa como reactiva. Como resultado, se puede mejorar el FP global de la instalación eléctrica hasta el valor esperado.

Generadores solares Jackery explicados

Jackery es un reconocido fabricante de generadores solares, estaciones de energía portátiles y paneles solares de alta calidad. Los generadores solares Jackery combinan las estaciones de energía portátiles Jackery y los paneles solares Jackery SolarSaga para recolectar, convertir y suministrar electricidad a los electrodomésticos del hogar o de exteriores.

El inversor de onda sinusoidal pura incorporado y confiable en las estaciones de energía portátiles garantiza la conversión segura de CC a electricidad CA para la carga de electrodomésticos. El controlador de carga MPPT también proporciona una experiencia de carga solar segura y confiable. Aquí hay tres modelos populares de generadores solares Jackery que están diseñados para satisfacer las necesidades de energía en diferentes casos de uso:

Generador solar Jackery 3000 Pro

El Jackery Solar Generator 3000 Pro es el maestro de energía definitivo que puede cargar el 99% de los electrodomésticos del hogar o de exteriores durante largas horas. El diseño portátil tipo maleta con asa plegable y ruedas dobles garantiza que pueda transportar fácilmente la estación de energía a donde desee. El generador solar también se puede integrar en los circuitos del hogar a través del interruptor de transferencia manual Jackery. Puede seleccionar hasta 6 circuitos del panel de interruptores, como luces, refrigeradores, puertas de garaje, etc., para que comiencen a cargarse en un abrir y cerrar de ojos durante apagones prolongados.

Tiempo de funcionamiento de los electrodomésticos

• Refrigerador (400W) = 6.4H
• Televisor (100W) = 25.7H
• Cafetera (500W) = 5.1H
• Microondas (1000W) = 2.5H
• Aire acondicionado (1100W) = 2.3H

Reseña del cliente

"El 3000 Pro es una bestia. Ambos están bien hechos y funcionan de maravilla. Ahora tengo 6 paneles que puedo usar al mismo tiempo para cargar rápidamente el 3000 Pro. Buenas garantías. Compra con confianza." — Dustin M.

Generador solar Jackery 2000 Plus

El generador solar Jackery 2000 Plus es una solución de carga portátil y potente para alimentar el 99% de los electrodomésticos del hogar o de exteriores. Es una solución de respaldo de emergencia para el hogar ideal que garantiza que los electrodomésticos esenciales, como refrigeradores, luces y equipos médicos como máquinas CPAP, sigan funcionando. Tiene un asa plegable, una parte superior plana y una forma tipo maleta para facilitar el transporte a varios lugares. Si desea más energía para sus electrodomésticos del hogar o de exteriores, puede considerar expandir la batería de 2 kWh a 24 kWh.

Tiempo de funcionamiento de los electrodomésticos

• Refrigerador (400W) = 4.3H
• Televisor (100W) = 17.3H
• Cafetera (500W) = 3.4H
• Microondas (1000W) = 1.7H
• Aire acondicionado (1100W) = 1.5H

Reseña del cliente

"Leí muchas reseñas, y decidimos que la serie 2000Plus era el mejor paquete para nuestra situación. Operó varios electrodomésticos, incluido un calentador eléctrico de tamaño mediano. Funcionó como se esperaba. Comprado para situaciones de emergencia, y creo que hará el trabajo." — Julie Botsko.

Generador solar Jackery 1000 v2

El generador solar Jackery 1000 v2 puede alimentar electrodomésticos de bajo a alto consumo en hogares o durante aventuras al aire libre. Cuenta con múltiples puertos de salida para cargar refrigeradores, hervidores portátiles, aires acondicionados portátiles, televisores, luces y otros electrodomésticos esenciales para el hogar o exteriores. También cuenta con un asa plegable y un diseño ergonómico para transportar la estación de energía portátil a aventuras al aire libre y alimentar fácilmente muchos electrodomésticos de camping.

Tiempo de funcionamiento de los electrodomésticos

• Refrigerador (400W) = 2.2H
• Televisor (100W) = 9.0H
• Cafetera (500W) = 1.8H
• Microondas (1000W) = 54 minutos
• Aire acondicionado (1100W) = 49 minutos

Reseña del cliente

"¡La mejor fuente de alimentación secundaria que he tenido. Gracias, Jackery!" — Robert McAuliffe.

Preguntas frecuentes 

¿Qué tamaño de generador solar necesito?

El tamaño del generador solar necesario para el hogar o para aventuras al aire libre dependerá de la potencia total de los electrodomésticos cargados simultáneamente y del tiempo durante el cual necesite alimentarlos. Por ejemplo, si desea hacer funcionar un refrigerador (400 W), un televisor (100 W) y un ventilador portátil (50 W) durante un apagón con el generador solar Jackery 3000 Pro, las horas de funcionamiento se pueden calcular de la siguiente manera:

Horas de funcionamiento = Capacidad de la batería en Wh × 0,85 ÷ Potencia de funcionamiento del electrodoméstico = 3024Wh × 0,85 ÷ 450W = 5,7H.

Nota: Hemos multiplicado la capacidad de la batería por el factor de conversión de energía (0.85) para tener en cuenta la pérdida de energía que ocurre al cargar los electrodomésticos.

¿Qué significa un factor de potencia del 80%?

Si el factor de potencia es del 80%, significa que solo el 80% de la energía entrante realiza el trabajo útil. Por ejemplo, si la potencia activa es de 100 kW y la potencia aparente es de 125 kVA, el FP será del 80%.

¿Qué es un buen factor de potencia?

El buen factor de potencia se encuentra entre 1.0 y 0.95. Cuando la potencia activa y la potencia aparente se vuelven iguales, se denomina buen factor de potencia. Cuando el FP de un sistema es igual a 1.0, el sistema se considera perfecto.

¿Qué significa un factor de potencia del 100%?

El equipo funciona mejor cuando el FP se encuentra entre el 90% y el 100%. La potencia aparente o potencia total que consume la instalación es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las potencias reactiva y real.

¿Cuál es un factor de potencia residencial típico?

Un factor de potencia (FP) residencial típico está entre 0,80 y 0,98, pero puede oscilar entre 0 y 1,0.

Consideraciones finales

El factor de potencia puede afectar los costos totales de energía y provocar facturas de electricidad elevadas. Mejorar el factor de potencia le ayudará a mejorar la eficiencia y ofrecerá importantes ahorros económicos. Cuando el factor de potencia es inferior al 90%, la compañía eléctrica cobra un recargo por factor de potencia. Se utiliza para recuperar el costo del suministro de energía reactiva, que normalmente no se incluye en otros cargos.

Al comprender qué es el factor de potencia y su fórmula, puede calcular fácilmente el FP y tomar algunas medidas para corregirlo. Si busca una solución alternativa para reducir los costos totales de energía y electricidad, puede considerar invertir en los generadores solares Jackery. Estas soluciones portátiles y potentes pueden cargar la mayoría de los electrodomésticos, reduciendo la dependencia de la red eléctrica y ahorrando dinero.