CIRCUITOS EQUILIBRADOS

Andino, cadena, Tapia, Vélez.

Año: 2019

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS

CIRCUITOS EQUILIBRADOS

AUTORES:

Andino Viteri Anabel Thalía

e-mail: Thalia_andino13@hotmail.com
Cadena Guanoluisa Brayan Alexander
e-mail: Brayanxadena422@gmail.com
Tapia Guerrero Brayan Stalin
e-mail: Tapiastalin2801@gmail.com
Vélez Ramírez Pedro Javier
e-mail: Pedrovele1997@hotmail.com

respectiva instalación y verificación de los

RESUMEN valores corregidos.
Un bajo factor de potencia en las industrias PALABRAS CLAVE
ocasiona que consuman una gran cantidad de Potencia, activa, reactiva, aparente
potencia reactiva (kVAR) innecesaria para los
respectivos procesos de transformación de la ABSTRACT
materia prima, disminuyendo la eficiencia de A low power factor in occasional industries that
los motores igualmente el transformador sin consume a large amount of reactive power
poder usarlo a toda capacidad. Para la (kVAR) unnecessary for the corresponding
compensación de la potencia reactiva se realiza processes of transformation of the raw material,
un estudio de eficiencia energética la cual da reducing the efficiency of the engines. For the
como resultado la implementación un banco de compensation of the reactive power an energy
capacitores para la correcta utilización de la efficiency study is carried out that results in the
energía. La instalación de un banco de implementation of a capacitor bank for the
capacitores tiene como finalidad de corregir el correct use of energy. The installation of a
bajo factor de potencia y evitar la penalización capacitor bank has the purpose of correcting the
de la misma, además de la correcta utilización low power factor and avoiding its penalty,
de la corriente así como también beneficio besides the correct use of the current, the
económico y la vida útil de las maquinas. En el economic benefit and the useful life of the
presente proyecto de investigación se realizó la machines. In the present research project, the
selección de parámetros como: corriente, parameters were selected as: current, voltage,
voltaje, potencia reactiva, potencia activa y reactive power, active power and power factor,
factor de potencia, con el objetivo de determinar in order to determine the capacity of the
la capacidad del banco de capacitores para su capacitor bank for its respective installation and
verification of the corrected values.

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KEYWORDS cantidad total de potencia «útil» que consume

Power, active, reactive, apparent un equipo eléctrico, esto quiere decir que la
potencia en kW es la realmente utilizada para
I. INTRODUCCIÓN
realizar el trabajo.
La potencia instantánea p(t) en una rama del Dicho en otras palabras, P(kW) (Potencia útil
mismo está dada por el producto de la tensión y que disipan los equipos en calor o trabajo) es
la corriente que caracterizan al dipolo; igual a la potencia en P(kVA) menos Q(kVAR)
Estudiando la evolución temporal de p(t), y (Potencia campos) utilizada esta última para la
mediante el uso de distintas identidades formación de los campos eléctrico y magnético
trigonométricas, se encontrara las propiedades de sus componentes, kW = kVA-kVAR.
que serán de gran utilidad, como las redes de La potencia activa P(kW), es utilizada tanto en
C.A. consumen una energía promedio, a la vez circuitos DC (Corriente directa) como en AC
intercambian energía con las fuentes, estos (Corriente Alterna).
pueden ser electrónicos, equipos En un circuito DC, la potencia activa P (kW) es
electromecánicos de conversión de energía o igual a la potencia aparente S(kVA) es decir, P
redes de transmisión energía. (kW) = S (kVA), porque en circuitos de
Las definiciones básicas de potencia activa P, corriente continua, no existe el concepto de
reactiva Q y aparente S, nos ayudaran a estudiar kVAR, lo cual indica que tampoco existe el
la posibilidad de corregir el factor de potencia y concepto de s(kVA).
analizar el flujo de potencia en circuitos con Por otro lado en circuitos de corriente alterna
elementos acoplados inductivamente. AC si existen el concepto de kVAR. Por lo tanto
el valor promedio de la potencia activa seria
II. CARACTERÍSTICAS GENERALES P(kW) = S(kVA)-Q(kVAR)
Comúnmente los equipos que presentan su
Potencia activa P (kW) potencia en kW son los equipos resistivos,
Representa la capacidad de un circuito para
como estufas eléctricas, calefacción, bombillo
poder realizar un proceso de transformación de
incandescente etc, estos equipos son de alto
la energía eléctrica en trabajo.
factor de potencia (F.p=0.9 o más) debido a que
Los dispositivos electrónicos transforman la
la mayor parte de la potencia eléctrica útil kW
electricidad en otras formas de energía como ser
que reciben la convierten en otro tipo de
mecánica, química, térmica, lumínica, dicha
energía, no queriendo decir con esto que son
potencia es, por lo tanto, la que realmente es
ahorradores o consumen poca energía eléctrica
consumida por los circuitos. Cuando se habla de
[2].
demanda eléctrica, es esta potencia la que se
Potencia reactiva
utiliza para determinar dicha demanda. [1].
No es una potencia (energía) realmente
consumida en la instalación, ya que no produce
kW: Es la unidad de la potencia activa, se
trabajo útil debido a que su valor medio es nulo.
denota comúnmente con la letra «P»: Es la
Aparece en una instalación eléctrica en la que

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existen bobinas o condensadores, y es necesaria llamado vatímetro inductivo, este es el nombre

para crear campos magnéticos y eléctricos en que recibe el aparato, pues lo que mide es la
dichos componentes. Se representa por Q y se potencia reactiva, al quedar el circuito
mide en voltiamperios reactivos (VAr). voltimétrico desfasado 90º con respecto a la
La compañía eléctrica mide la energía reactiva corriente. [2]
con el contador (kVArh) y si se superan ciertos
valores, incluye un término de penalización por
reactiva en la factura eléctrica.
Potencia reactiva inductiva
La mayor parte de las cargas industriales
absorben potencia activa y, en general, potencia
reactiva de tipo inductivo. La potencia reactiva Fig. 1 Varímetro
es una potencia puramente fluctuante que
absorben momentáneamente los receptores Esta potencia no se consume ni se genera en el
durante una parte del ciclo y devuelven a la red sentido estricto (el uso de los términos "potencia
a lo largo del ciclo, de forma que no supone un reactiva generada" y/o "potencia reactiva
consumo neto. Esto implica, sin embargo, un consumida" es una convención) y en circuitos
consumo de corriente extra (corriente reactiva) lineales solo aparece cuando existen bobinas o
y por tanto una corriente total mayor que la condensadores. Por ende, es toda aquella
estrictamente necesaria para obtener el trabajo potencia desarrollada en circuitos inductivos.
útil, produciendo pérdidas innecesarias en la Considérese el caso ideal de que un circuito
instalación y obligando a un mayor pasivo contenga exclusivamente, un
dimensionado de los generadores y líneas de elemento inductivo (R = 0; Xc = 0 y Xl ≠ o) al
transporte. cual se aplica una tensión senoidal de la forma
Hemos visto hasta ahora que en un vatímetro la u(t) = Umáx * sen w*t. En dicho caso ideal se
desviación de la aguja es proporcional al supone a la bobina como carente de resistencia
producto de V·I y por el coseno de su desfase φ. y capacidad, de modo que solo opondrá su
Si queremos medir la potencia reactiva reactancia inductiva a las variaciones de la
debemos conseguir que la desviación de la intensidad del circuito. En dicha condición, al
aguja α (alfa), sea proporcional al seno del aplicar una tensión alterna a la bobina la onda
desfase, o lo que es lo mismo al coseno de 90- de la intensidad de corriente correspondiente
φ. resultará con el máximo ángulo de desfasaje
(90º). La onda representativa de dicho circuito
Existen varias maneras de conseguir esto, para es senoidal, de frecuencia doble a la de red, con
ello lo que se hace es colocar en paralelo y serie su eje de simetría coincidiendo con el de
con la bobina voltimétrica impedancias abscisas, y por ende con alternancias que
calibradas. La imagen inferior muestra el encierran áreas positivas y negativas de idéntico
esquema interno de un varímetro o también valor.

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La suma algebraica de dichas sumas positivas y descarga al capacitor resultará 90º adelantada en
negativas da una potencia resultante nula, relación a la onda de tensión aplicada.
fenómeno que se explica conceptualmente Por dicha razón también en este caso el valor de
considerando que durante las alternancias la potencia posee como curva representativa a
positivas el circuito toma energía de la red para una onda senoidal de valor oscilante entre los
crear el campo magnético en la bobina; mientras valores cero y (Umáx*Imáx)/2 en sentido
en las alternancias negativas el circuito la positivo y negativo.
devuelve, y a dicha devolución se debe la
desaparición temporaria del campo magnético. Las alternancias de dicha onda encierran áreas
Esta energía que va y vuelve de la red positivas correspondientes a los períodos en que
constantemente no produce trabajo y recibe el las placas del capacitor reciben la carga de la
nombre de "energía oscilante", correspondiendo red; significando los períodos negativos el
a la potencia que varía entre cero y el valor momento de descarga del capacitor, que es
(Umáx*Imáx)/2 tanto en sentido positivo como cuando se devuelve a la red la totalidad de la
en negativo. energía recibida. En esta potencia también la
suma algebraica de las áreas positivas y
Por dicha razón, para la condición indicada negativas es nula dado que dicha áreas son de
resulta que P = 0 y por existir como único factor igual y opuesto valor. La potencia activa vale
de oposición la reactancia inductiva de la
cero, y por existir como único factor de
bobina, la intensidad eficaz del circuito vale: oposición la reactancia capacitiva del circuito la
intensidad eficaz que recorre al mismo vale:
𝑈
𝐼= = 𝑈∗2∗𝜋∗𝑓∗𝐶
𝑋𝐶
Siendo φ = 90º (La tensión atrasa respecto de la
corriente)

Potencia Reactiva Capacitiva

Es toda aquella potencia desarrollada en un
circuito capacitivo. Considerando el caso ideal
de que un circuito pasivo contenga únicamente Fig. 2 Potencia Reactiva Capacitiva
un capacitor (R = 0; Xl = 0; Xc ≠ 0) al que se
aplica una tensión senoidal de la forma U(t) = Potencia Aparente.
Umáx*sen w*t, la onda correspondiente a la
corriente I, que permanentemente carga y

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La potencia útil de este motor y la perdida de sino que también ha de satisfacer la que
energía que indica el factor de potencia es igual «almacenan» las bobinas y condensadores.
a la potencia aparente. Dicho en otras palabras, S (kVA) es la suma de
La relación entre potencia útil, potencia la potencia en P (kW) (Potencia útil) que
aparente y factor de potencia la vemos en el disipan los equipos en calor o trabajo más la
triángulo de potencias: potencia en Q (kVAR) (Potencia campos)
utilizada para la formación de los campos
eléctrico y magnético de sus componentes.
Siendo estrictos la formula seria: kVA=√
(kW 2+kVAR 2).
Los equipos que presentan la potencia en kVA
son los que tienen componentes como
Fig. 3 Potencia Aparente
transformadores, motores y equipos
electrónicos, tales como: televisores,
computadores, bombas hidráulicas, neveras,
Donde: Aires acondicionados etc.
La potencia aparente se mide en Kilovoltios Estos equipos si no tienen el factor de potencia
amperios, kVA. corregido internamente presentan un bajo factor
de potencia (F.p=0.9 o menos) debido a que
La potencia reactiva se mide en Kilovoltios para funcionar requieren además de los kW otra
amperios reactivos, kVAr. potencia que son los kVAR, entre estas dos
La potencia útil se mide en Kilovatios, kW. últimas hacen los kVA, por tanto kVA=√
El factor de potencia representado por el coseno (kW 2+kVAR 2).
de fi. En el triángulo de potencias tenemos la
potencia útil, es la potencia utilizada por el
motor sin pérdida de energía. La potencia
aparente que es la potencia utilizada por el
motor y la energía generada por la corriente
magnética inducida. Y la potencia reactiva que
es la potencia generada por la inducción Fig. 4 Motor
magnética de las bobinas y que no es utilizada
para el trabajo que realiza el motor. Comúnmente los equipos que presentan su
Esta potencia aparente kVA, designada potencia en kW son los equipos resistivos,
comúnmente con la letra «S» no es realmente la como estufas eléctricas, calefacción, bombillo
«útil», salvo cuando el factor de potencia es la incandescente, estos equipos son de alto factor
unidad (F.P=1), y significa que la red de de potencia (F.p=0.9 o más) debido a que la
alimentación eléctrica no solo ha de satisfacer la mayor parte de la potencia eléctrica útil kW que
energía consumida por los elementos resistivos, reciben la convierten en otro tipo de energía, no

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queriendo decir con esto que son ahorradores o la corriente por la tensión (por 1,73 en caso de
consumen poca energía eléctrica. corrientes de línea en un sistema trifásico).
Vemos en la figura 2 la representación de la
suma

Fig.5Bombillo incandescente
vectorial de la potencia activa P y de la potencia
reactiva Q, que da como resultado la potencia
En un sistema 100% eficiente kW = kVA. No
aparente S. Representando a la potencia reactiva
obstante los sistemas eléctricos nunca son 100%
capacitiva Qc del capacitor en forma opuesta la
eficientes y por lo tanto no toda la potencia
potencia reactiva inductiva de la carga Q1,
aparente kVA se podrá utilizar para la
vemos que la presencia del capacitor hace que
producción de trabajo útil, tener presente que se
la potencia reactiva, ahora del conjunto, se
considera la potencia en kW, como la potencia
reduzca a Q2, provocando también una
que realiza un trabajo útil, mientras que la
reducción de la potencia total S2. Obsérvese que
potencia en kVAR solo sirve para la generación
por más que se reduzca Q colocando
de campos en motores etc y como se expresó
capacitores, la potencia activa de la instalación
anteriormente entre las dos hacen los kVA.
no cambia nunca. Es decir, la carga desarrolla la
Existen equipos como los transformadores y
misma potencia útil pero tomando mucho
motores que presentan en su placa característica
menos potencia aparente de la red, haciendo a la
las dos potencias con lo cual informan que
aplicación mucho más eficiente desde el punto
factor de potencia tienen debido a
de vista del consumo de energía. El factor de
que FP=kW/kVA.
potencia es la relación entre la potencia activa y
Factor de potencia
la potencia aparente, y es un índice que indica
Las potencias eléctricas son las velocidades con
el aprovechamiento que hace la instalación del
las que se transfieren las distintas energías. Son
suministro eléctrico disponible. También se
valores instantáneos, mientras que los
llama coseno fi (cos φ) porque su fórmula de
consumos de energía se refieren a un periodo
cálculo corresponde a la relación del coseno del
(un mes, por ejemplo). La potencia activa (kW)
ángulo fi en el triángulo de potencias analizado.
es la velocidad de transferencia de la energía
activa (kWh). La potencia reactiva (kVAR) es
la velocidad de transferencia de la energía
reactiva (kVARh).
La suma vectorial de las potencias activa y
reactiva de la potencia aparente (kVA), que se
puede calcular fácilmente como el producto de

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podemos conocer la Tg φ1, en donde el

subíndice 1 indica la
Fig. 6 Factor potencia situación sin colocar
Fig. 7Representación suma nuevos capacitores, es
vectorial
decir, sin nada o con los
Factor de potencia preexistentes. Es
mejorado importante saber si hay
Al mejorar el factor de potencia en una capacitores ya instalados cuando se encara un
instalación eléctrica, se hace mucho más proyecto para mejorarle el factor de potencia.
eficiente el consumo de energía, pero además se La Tg φ2 corresponderá al factor de potencia o
obtienen los siguientes beneficios técnicos: » coseno fi que se desee obtener, en donde el
Reducción de la generación, transporte y factor de potencia mínimo a considerar es aquel
distribución de energía eléctrica en la red fijado por la reglamentación. El subíndice 2
pública. » Aprovechamiento mayor de la representa valores luego de haber aplicado la
capacidad interna de distribución de energía de corrección con los capacitores
una instalación. » Reducción de las pérdidas correspondientes. A continuación, se indica la
eléctricas, por reducirse la corriente necesaria correspondencia entre los valores de coseno y
para transportar la misma energía activa. de tangente fi según reglamentación local:
» Mejoramiento de la calidad de energía ya que, 𝐂𝐨𝐬 𝛗𝟐 = 𝟎, 𝟗 𝛟 𝐓𝐠 𝛗𝟐 = 𝟎, 𝟓
al reducir la corriente, se reduce la caída de Cos φ2 = 0,93 ϕ Tg φ2 = 0,4
tensión en cables. » Eliminación de penalidades Cos φ2 = 0,96 ϕ Tg φ2 = 0,3
que se estuvieran pagando por bajo factor de Cos φ2 = 0,98 ϕ Tg φ2 = 0,2
potencia y, eventualmente, obtener una Cos φ2 = 1 ϕ Tg φ2 = 0
bonificación por buen factor de potencia. Datos Partiendo de tangente φ1 igual a energía
de las facturas de energía eléctrica Los datos reactiva sobre reactiva (ER/EA), y de la
indicados en las facturas de energía eléctrica de potencia activa P de la instalación, que se indica
cada distribuidora difieren pero, en general, en kilowatts, y conociendo el factor de potencia
todas incluyen como mínimo los siguientes: » P. 2 o la tangente φ2 que se desea alcanzar, se
Potencia activa (kW) » S. Potencia aparente puede calcular la potencia de los capacitores
(kVA) » ER. Energía reactiva (kVArh) » EA. necesarios usando la siguiente fórmula Qc =
Energía activa (kWh) » Tg φ1. Tg φ sin (Tg φ1 - Tg φ2 ) P Al término que resulta de
capacitores » Tg φ2. Tg φ deseada A la potencia sustraer la tangente φ2 de la tangente φ1 se lo
activa también se la suele denominar como denomina factor de corrección X y también se
demanda y, como es un valor instantáneo, puede obtener gráficamente de la tabla de
normalmente la factura indica el máximo corrección. [3]
ocurrido en el periodo. También figuran en la Este cálculo apenas determinará la potencia
factura los consumos de energía reactiva (ER) y capacitiva necesaria para realizar la corrección.
de energía activa (EA). Conociendo ER y EA, Luego se deben aplicar ciertos criterios para

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determinar si la corrección debe ser automática, - Potencia reactiva (Q) (inductiva)

cómo debe configurarse el equipo, si este tiene - Potencia aparente (S) (total)
que contar con algún tipo de filtrado para - Potencia activa o resistiva (P)
armónicas y, dependiendo de la velocidad de
Cuando conectamos una resistencia (R) o carga
variación de la carga, puede requerir
resistiva en un circuito de corriente alterna, el
conmutación a través de tiristores (corrección
trabajo útil que genera dicha carga determinará
dinámica). En caso de instalaciones aún en
la potencia activa que tendrá que proporcionar
proyecto, donde no es posible hacer mediciones
la fuente de fuerza electromotriz (FEM). La
ni contar con facturas de energía, se debe
potencia activa se representa por medio de la
estimar la potencia capacitiva teniendo en
letra (P) y su unidad de medida es el watt (W).
cuenta la potencia activa que se instalará y el
Los múltiplos más utilizados del watt son: el
tipo de carga. Suponiendo el caso típico de una
kilowatt (kW) y el megawatt (MW) y los
fábrica donde la mayoría de la carga serán
submúltiplos, el miliwatt (mW) y el microwatt
motores con variadores de velocidad, se puede
(W).
estimar que el factor de potencia sin capacitores
La fórmula matemática para hallar la potencia
puede ser aproximadamente de 0,7, y para
activa que consume un equipo eléctrico
llevarlo a 0,95 se requerirá un factor de
cualquiera cuando se encuentra conectado a un
corrección de 0,7, es decir, que habría que
circuito monofásico de corriente alterna es la
instalar en kilo volt-amperes reactivos el setenta
siguiente:
por ciento de los kilowatts que se vayan a
𝑷 = 𝑽 ∗ 𝑰 ∗ 𝑪𝒐𝒔 𝝋
instalar como carga. Además, el equipo deberá
De donde:
ser automático y, por tratarse de una cantidad
significativa de variadores de velocidad, se P= Potencia de consumo eléctrico, expresada en
requerirá filtrado de absorción parcial de quinta watt (W).
armónica.
I = Intensidad de la corriente que fluye por el
circuito, en ampere (A).
DIFERENTES TIPOS DE POTENCIAS
𝑪𝒐𝒔 𝝋 = Valor del factor de potencia o coseno
Del mayor o menor retraso o adelanto que de “fi”.
provoque un equipo eléctrico cualquiera en la (En los dispositivos que poseen solamente carga
corriente (I) que fluye por un circuito, en resistiva, el factor de potencia es siempre igual
relación con el voltaje o tensión (V), así será el a “1”, mientras que en los que poseen carga
factor de potencia o Cos que tenga dicho inductiva ese valor será siempre menor de “1”).
equipo.
En un circuito eléctrico de corriente alterna se Potencia reactiva
pueden llegar a encontrar tres tipos de potencias
eléctricas diferentes:
Potencia activa (P) (resistiva)

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Esta potencia la consumen los circuitos de Donde:

corriente alterna que tienen conectadas cargas
reactivas, como pueden ser motores, S = Potencia aparente o total, expresada en volt-
ampere (VA).
transformadores de voltaje y cualquier otro
dispositivo similar que posea bobinas o V= Voltaje de la corriente, expresado en volt.
enrollados. Esos dispositivos no sólo consumen
la potencia activa que suministra la fuente I = Intensidad de la corriente eléctrica,
de FEM, sino también potencia reactiva. expresada en ampere (A).
La potencia reactiva o inductiva no proporciona
ningún tipo de trabajo útil, pero los dispositivos La potencia activa, por ejemplo, es la que
que poseen enrollados de alambre de cobre, proporciona realmente el eje de un motor
requieren ese tipo de potencia para poder eléctrico cuando le está transmitiendo su fuerza
producir el campo magnético con el cual a otro dispositivo mecánico para hacerlo
funcionan. La unidad de medida de la potencia funcionar.
reactiva es el volt-ampere reactivo (VAR).
Midamos en ese caso con un voltímetro la
La fórmula matemática para hallar la potencia tensión o voltaje (V) que llega hasta los bornes
reactiva de un circuito eléctrico es la siguiente: del motor y seguidamente, por medio de un
amperímetro, la intensidad de corriente en
ampere (A) que fluye por el circuito eléctrico de
𝑸 = √𝑺𝟐 − 𝑷𝟐
ese motor. A continuación multipliquemos las
cifras de los dos valores obtenidos y el resultado
Dónde:
de la operación será el valor de la potencia
Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en
aparente (S), expresada en volt-ampere (VA)
volt-ampere reactivo (VAR)
que desarrolla dicho motor y no precisamente su
S = Valor de la potencia aparente o total,
potencia activa (P) en watt (W).
expresada en volt-ampere (VA)
P = Valor de la potencia activa o resistiva,
La cifra que se obtiene de la operación
expresada en watt (W)
matemática de hallar el valor de la potencia
aparente (S) que desarrolla un dispositivo será
Potencia aparente o total (S)
siempre superior a la que corresponde a la
La potencia aparente (S), llamada también "potencia total", es el resultado de la suma
potencia activa (P), porque al realizar esa
geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que realmente suministra
operación matemática no se está tomando en
una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al vacío, es decir, sin ningún tipo de
cuenta el valor del factor de potencia o coseno
carga conectada, mientras que la potencia que consumen las cargas conectadas al circuito
de “fi” (Cos ). [3]
eléctrico es potencia activa (P), la potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad
de medida es el volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo
CAUSAS DEL BAJO FACTOR
de potencia es la siguiente:
DE POTENCIA
𝑺=𝑽∗𝑰

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El bajo factor de potencia se debe parcialmente funcionamiento y movimiento del rotor del
a la carga de los motores de inducción, ya que motor.
frecuentemente se trabaja con exceso de estos, - Motores operando en vacío
también debido
Los motores eléctricos consumen prácticamente
a balastros, transformadores y en general a cual
la misma cantidad de energía reactiva necesaria
quier tipo de inductancia, etc., son elorigen del
para mantener su campo magnético, cuando
bajo factor de potencia ya que son cargas no
opera en vacío o
lineales que contaminan la red eléctrica, en este
a plena carga. Entretanto, no sucede lo mismo
tipo de equipos el consumo de corriente se
con la energía activa, ésta esdirectamente
desfasa con relacional voltaje lo que provoca un
proporcional a la carga mecánica solicitada al
bajo factor de potencia.
motor. Así, cuanto menor sea la carga mecánica
A continuación se enunciarán algunas causas
solicitada, menor será la energía activa
por la cual se produce un bajo factor
consumida, consecuentemente menor el factor
de potencia:
de
- Motores sobredimensionados
- Iluminación de descarga o de arco
(lámparas de vapor de mercurio, Este es un caso particular de lo anterior, cuyas
lámparas fluorescentes) consecuencias son análogas. Generalmente los
motores que son sobredimensionados,
Estas lámparas para su funcionamiento
presentan una gran conservación de energía. Es
requieren en algunos casos de una inductancia o
muy común la sustitución de un motor por otro
de un transformador, como se mencionó
de mayor potencia, principalmente en los casos
anteriormente estos elementos son los que
de mantenimiento y reparación que, por
consumen energía reactiva y al tener la
comodidad, la sustitución transitoria pasa a ser
presencia de varias de estas lámparas se tendrá
permanente, sin saber que un
una mayor demanda de energía reactiva por
sobredimensionamiento provocará un bajo
ende producen un factor de potencia bajo.
factor de potencia

- Motores de inducción de pequeña y

CONSECUENCIAS DEL BAJO FACTOR
gran capacidad
DE POTENCIA
Estos motores son generalmente la causa En una instalación eléctrica mientras mayor la
principal de los factores de potencia cantidad de energía reactiva el factor de
bajos, primeramente por ser numerosos potencia se deteriora y como la potencia activa
en los establecimientos industriales, y segundo o real es constante, se necesita una mayor
por naturaleza propia de la máquina ya que intensidad de corriente para satisfacer esta
necesitan de una potencia magnetizarte y lo más demanda, además este aumento dela corriente
importante es que están formados por incrementa las pérdidas por calentamiento o
inductores o bobinas que permiten el efecto Joule que está dada por la

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expresión donde I es la corriente total y R es consecuencias que se le presentan al usuario

la resistencia eléctrica de los equipos industrial tendrán repercusiones financieras,
(bobinados de generadores y transformadores, estas consecuencias son las siguientes:
conductores de los circuitos de distribución, 1) Aumento de la intensidad de corriente
etc.). Las pérdidas por efecto Joule e incremento de pérdidas por efecto
se manifiestan en: Joule
1) Calentamiento de cables.
Por este motivo al usuario industrial se le
2) Calentamiento de embobinados de los
presentan las siguientes desventajas: Los
transformadores de distribución.
conductores, entre el medidor y el usuario,
3) Disparo sin causa aparente de los
deberán ser de mayor calibre. Los embobinados
dispositivos de protección.
de los transformadores de distribución, se
recalentaran. Los dispositivos de operación y
Uno de los mayores problemas que causa el protección deberán ser de mayor tamaño y por
sobrecalentamiento es el deterioro irreversible lo tanto de mayor precio. La temperatura de los
del aislamiento de los conductores que, además conductores aumenta y esto disminuye la vida
de reducir la vida útil de los equipos, puede de su aislamiento.
provocar cortos circuitos. En la figura 1.6 se
muestra la relación que existe entre la corriente 2) Pérdidas en los conductores y fuertes
y el factor de potencia, en el eje vertical (Y) se caídas de tensión
tiene la variación de corriente con respecto a la
Esto resulta un insuficiente suministro de
corriente con factor de potencia igual a 1; y en
potencia a las cargas (motores, lámparas, etc.)
el eje horizontal (X) se encuentra el factor de
estas cargas sufren una reducción en su potencia
potencia. Se puede visualizar que a medida que
de salida. Estas caídas de voltaje se afectan
el factor de potencia es menor se tiene un
también a:
incremento cada vez más pronunciado de la
Los embobinados de los transformadores de
intensidad de corriente. [5]
distribución. Los cables de alimentación.
Sistemas de protección y control.

3) Sobrecarga de los generadores,

transformadores
El exceso de corriente debido a un bajo factor
de potencia, ocasiona que los generadores,
Fig. 8 Intensidad de corriente vs factor de potencia
transformadores y líneas de distribución,
trabajen con cierta sobrecarga y reduzcan su
Por ende el factor de potencia es el que limita la vida útil, debido a que estos equipos, son
demanda de corriente del sistema eléctrico. Las diseñados para un cierto valor de corriente y

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para no dañarlos, se debe operar sin que rebase CORRECCIÓN DEL FACTOR DE
los límites permitidos. POTENCIA MEDIANTE EL USO DE
4) Aumentos en la factura por consumo CONDENSADORES
de energía eléctrica Un condensador es un dispositivo eléctrico
formado por dos placas conductoras aisladas y
Debido a un bajo factor de potencia implica
separadas por un dieléctrico. Este dispositivo
pérdidas de energía en la red eléctrica, el
puede almacenar energía en forma de campo
productor y distribuidor de energía eléctrica se
eléctrico. Los condensadores al conectarse en
ve en la necesidad de penalizar al usuario que
paralelo a la red eléctrica proveen la potencia
no hace uso correcto de su energía, haciendo
reactiva que antes la suministraba la propia red
que pague más por su consumo de energía
como se observa en la figura 1.7, con lo cual se
eléctrica o que el mismo usuario corrija el factor
consigue una disminución de la corriente, por lo
de potencia, otros problemas económicos son:
tanto ya no es necesario transportar toda la
Incremento de la facturación por mayor
potencia reactiva.
consumo de corriente. Penalización de hasta un
120% del costo de la facturación por parte de la
empresa distribuidora en este caso la Empresa
Eléctrica Quito.
ALTERNATIVAS PARA CORREGIR EL
FACTOR DE POTENCIA
Los métodos para realizar la corrección del
factor de potencia son los siguientes: Por
intermedio de motores síncronos Por medio de
condensadores estáticos. Fig. 9 Potencia reactiva suministrada por la propia red

Al disminuir la potencia reactiva se consigue

- MOTORES SÍNCRONOS
mejorar el factor de potencia. En el triángulo de
Los motores sincrónicos pueden también actuar potencia de la figura 1.8 se puede entender de
como generadores de kVAr. Su capacidad para mejor manera la forma en que los
generar kVAr es función de su excitación y de condensadores pueden mejorar el factor de
la carga conectada; cuando operan en baja potencia.
excitación no genera los suficientes kVAr para
suplir sus propias necesidades y en
consecuencia los toman de la red eléctrica.
Cuando operan sobrexcitados (operación
normal) suplen sus requerimientos de kVAr y
pueden

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de los circuitos, tensión de las líneas de

distribución, entre otros [4].

Fig. 10 Corrección del factor de potencia

Ajustes del factor de potencia

La finalidad de ajustar el factor de potencia es Fig. 11 Tipos de instalaciones de capacitadores para corregir
reducir o aún eliminar el costo de energía
COMPENSACIÓN INDIVIDUAL
reactiva en la factura de electricidad. Para lograr
La compensación individual se refiere a que
esto, es necesario distribuir las unidades
cada consumidor de carga inductiva se le asigna
capacitivas, dependiendo de su utilización, en el
un capacitor que suministre potencia reactiva
lado del usuario del medidor de potencia.
para su compensación. La compensación
Existen varios métodos para corregir o mejorar
individual es empleada principalmente en
el factor de potencia, entre los que destacan la
equipos que tienen una operación continua y
instalación de capacitores eléctricos o bien, la
cuyo consumo de la carga inductiva es
aplicación de motores sincrónicos que
representativo. A continuación se describen dos
finalmente actúan como capacitores.
métodos de compensación individual:
Compensación individual en motores
Compensación individual en motores
Compensación por grupo de cargas
eléctricos.
Compensación centralizada Compensación
El método de compensación individual es el
combinada Los capacitores eléctricos o bancos
tipo de compensación más efectivo ya que el
de capacitores, pueden ser instalados en varios
capacitor se instala en cada una de las cargas
puntos en la red de distribución en una planta, y
inductivas a corregir, de manera que la potencia
pueden distinguirse cuatro tipos principales de
reactiva circule únicamente por los conductores
instalación de capacitores para compensar la
cortos entre el motor y el capacitor. La
potencia reactiva (figura 1.2). Cada una de las
compensación individual presenta las siguientes
instalaciones observadas en la figura 1.2
ventajas:
corresponden a una aplicación específica, no
Los capacitores son instalados cerca de la carga
obstante, es importante mencionar que antes de
inductiva, la potencia reactiva es confinada al
instalar capacitores eléctricos, se deben tomar
segmento más pequeño posible de la red.
en cuenta los siguientes factores: tipos de cargas
El arrancador para el motor puede también
eléctricas, variación y distribución de las
servir como un interruptor para el capacitor
mismas, factor de carga, disposición y longitud

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eliminando así el costo de un dispositivo de Los bancos de capacitores pueden ser instalados
control del capacitor solo. en el centro de control de motores. El banco de
capacitores se utiliza únicamente cuando las
El uso de un arrancador proporciona control cargas están en uso.
semiautomático para los capacitores, por lo que Se reducen costos de inversión para la
no son necesarios controles complementarios. adquisición de bancos de capacitores.
Los capacitores son puestos en servicio sólo Es posible descargar de potencia reactiva las
cuando el motor está trabajando. diferentes líneas de distribución de energía
Todas las líneas quedan descargadas de la eléctrica.
potencia reactiva. En las líneas de alimentación principal se
No obstante, este método presenta las siguientes presenta la desventaja de que la sobrecarga de
desventajas: potencia reactiva no se reduce, es decir, que
El costo de varios capacitores por separado es seguirá circulando energía reactiva entre el
mayor que el de un capacitor individual de valor centro de control de motores y los motores
equivalente.
Existe subutilización para aquellos capacitores COMPENSACIÓN CENTRAL CON
que no son usados con frecuencia. BANCO AUTOMÁTICO
Es importante mencionar que para no incurrir en Este tipo de compensación ofrece una solución
una sobre compensación en la carga inductiva generalizada para corregir el factor de potencia
que provoque alteraciones en el voltaje que ya que la potencia total del banco de capacitores
puedan dañar la instalación eléctrica, la se instala en la acometida, cerca de los tableros
potencia del banco de capacitores deberá de distribución de energía, los cuales,
limitarse al 90% de la potencia reactiva del suministran la potencia reactiva demandada por
motor en vacío. [4] diversos equipos con diferentes potencias y
COMPENSACIÓN EN GRUPO tiempos de operación. La potencia total del
Es aconsejable compensar la potencia inductiva banco de capacitores se divide en varios bloques
de un grupo de cargas, cuando éstas se conectan que están conectados a un regulador automático
simultáneamente y demandan potencia reactiva de energía reactiva, que conecta y desconecta
constante, o bien cuando se tienen diversos los bloques que sean necesarios para obtener el
grupos de cargas situados en puntos distintos. factor de potencia previamente programado en
La compensación en grupo presenta las dicho regulador. La compensación centralizada
siguientes ventajas: presenta las siguientes ventajas:
Se conforman grupos de cargas de diferente - Mejor utilización de la capacidad de los
potencia pero con un tiempo de operación bancos de capacitores.
similar, para que la compensación se realice por - Se tiene una mejora en la regulación del
medio de un banco de capacitores común con su voltaje en sistema eléctrico.
propio interruptor. - Suministro de potencia reactiva según
los requerimientos del momento.

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- Es de fácil supervisión. capaz de generar un caballo de tiro durante su

jornada laboral.
La desventaja de corregir el factor de potencia
mediante la compensación centralizada, es que
Pero desde el punto de vista físico, la potencia
las diversas líneas de distribución no son
también se mide como la rapidez a la hora de
descargadas de la potencia reactiva, además, se
hacer un trabajo, o la velocidad en consumo de
requiere de un regulador automático el banco de
energía. Si un cuerpo es capaz de desplazarse un
capacitores para compensar la potencia
metro en un segundo, habrá generado 1 vatio de
reactiva, según las necesidades de cada
potencia. Si el mismo cuerpo, de idéntica masa,
momento.
recorre la misma distancia en la mitad de
Potencia
tiempo, tendrá “el doble de potencia”.
La potencia se define como la cantidad
necesaria de trabajo que un automóvil debe
La deducción es sencilla si atendemos a una de
aplicar para impulsarse. Antiguamente, los
las distintas fórmulas para calcular la potencia:
caballos eran los encargados de mover los
P = F x v, siendo “F” (masa por aceleración) la
carros, levantar elevadas cargas de peso y
fuerza aplicada sobre el cuerpo (en newtons) y
muchas otras actividades que requerían de un
“v” (distancia entre tiempo) la velocidad con la
gran esfuerzo. Con la llegada de la máquina de
que esta se aplica (en metros por segundo).
vapor a finales del siglo XVIII (tras muchos
intentos previos que se remontan a la época de
Unidades de medida para la potencia de un
Herón sin gran notoriedad), se necesitaba una
motor
nueva medida para determinar el trabajo que
Llegados a este punto, es importante distinguir
estas máquinas generaban.
las unidades en las que se mide la potencia de
Fue el ingeniero e inventor escocés James Watt
un motor. En los países de habla anglosajona se
quien acuñó el término “caballo de vapor” en
utiliza la medida HP (horsepower), mientras
1782 con el objetivo de comparar la potencia de
que el resto del mundo utiliza la acotación CV
una máquina de vapor con la de un caballo de
(caballo de vapor) como medida de referencia.
tiro. Así, tras varios experimentos y
Pero ninguna pertenece al Sistema Internacional
aproximaciones de cómo establecer una
de Unidades, por lo que la única unidad que
equivalencia, Watt consideró que el esfuerzo
relaciona ambas magnitudes es el vatio (W).
máximo que podía que realizar un equino en un
Tanto a nivel técnico como legal, es la forma de
minuto era levantar 330 libras (149,7 kg) a una
medición existente más adecuada para referirse
altura de 100 pies (30,5 m). Ajustando la
a la potencia.
equivalencia a un metro y un solo segundo, un
Cuando nació en tierras francesas el sistema
caballo sería capaz de levantar 75 kg.
métrico decimal, se buscó una equivalencia para
referirse al horsepower inglés. Cambiando las
James Watt estandarizó que un caballo de
unidades al sistema decimal.
fuerza equivalía al 150% de potencia que era

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1 CV: (de cheval-vapeur en francés– era cuales son el cálculo matemático y la utilización
equivalente a 0,986 HP, una diferencia a la baja de un medidor de potencia.
de un 1,37%. Cálculo matemático
1 HP equivale a 1,014 CV y, de la misma forma, Si lo único que se requiere es potencia y
el Sistema Internacional establece que tenemos otras magnitudes entonces podemos
1 CV (1 HP): es lo mismo que 735,4 W (745,7 utilizar una simple fórmula para determinar el
W), la medida BHP (brake horsepower) hace valor de la potencia. la fórmula es la siguiente:
referencia a la potencia de un motor 𝑾 = (𝑽) (𝑰)
despreciando las pérdidas ocasionadas por la W = es la potencia (potencia también puede ser
caja de cambios, el diferencial, la bomba de representada con la letra P)
agua y demás elementos partícipes en la V= es el voltaje
transmisión de la energía desde el motor hasta
las ruedas motrices. En consecuencia, el
rendimiento es superior a la salida del cigüeñal
que en las ruedas motrices.

Cuanto más pesado sea un vehículo, más

energía necesita para moverse, pero los caballos
de vapor no determinan en términos absolutos
la fuerza o velocidad que pueda generar el
Fig. 12Vatímetro
propulsor, existen otros factores determinantes
como el par motor, la cilindrada, las relaciones
de la transmisión o el tipo de mezcla entre la
gasolina y el aire. I = es la intensidad. Al realizar esta sencilla
operación se puede determinar el valor de la
Medición de la Potencia eléctrica potencia en Watt.
Medición de la potencia con un Vatímetro
Potencia es la velocidad en que la energía El Vatímetro es un medidor diseñado en
eléctrica es consumida o desarrollada en una específico para medir la potencia, tal y como
unidad de tiempo. otros medidores estos pueden encontrarse en
La energía que se utiliza para realizar un trabajo versiones analógicas y digitales, los vatímetros
se mide en Joule (J) y en base al concepto modernos por lo general son capaces de
anterior la potencia se mide determinar la potencia en corriente directa y
en Joule/segundo (J/Seg) y esto es equivalente corriente alterna, sin embargo hay que leer las
a 1 Watt (W). especificaciones de este para no errar en el
Para medir o determinar la potencia eléctrica, procedimiento, además de analógicos y
están los métodos más convencionales los digitales hay algunos que solo son capaces de

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medir ciertas potencias o solo permiten ciertas Aquí les dejamos un vídeo para que vean como
conexiones. se realizar una práctica para determinar la
potencia de un motor trifásico con conexión en
estrella.

III. CONCLUSIONES de inversión. Análisis de circuitos, esto

debido a que aporta información de la
- El factor de potencia es aquel que se puede tensión y la corriente, al expresar la potencia
definir como la relación que existe entre la en forma compleja podemos obtener toda la
potencia activa (KW) y la potencia aparente información de una carga, lo cual recalca su
(KVA) y es indicativo de la eficiencia con relevancia.
que se está utilizando la energía eléctrica - Es útil conocer estos conceptos en el campo
para producir un trabajo útil ya que el origen de electrónica y electricidad ya que nos
del bajo factor de potencia son las cargas de ayudara también por la razón de costos de
naturaleza inductiva, entre las que destacan distribución de energía eléctrica, a partir de
los motores de inducción, los cuales pueden la potencia instantáneas se deducen los
agravarlo si no se operan en las condiciones demás tipos de potencia.
para las que fueron diseñados; un bajo factor
de potencia limita la capacidad de los
equipos con el riesgo de incurrir en IV. RECOMENDACIONES
sobrecargas peligrosas y pérdidas excesivas
con un dispendio de energía para la - Es importante que los instrumentos de
corrección del factor es el prevenirlo protección sean conectados adecuadamente
mediante la selección y operación correcta en el circuito, así como los interruptores
de los equipos. correspondientes que permitan realizar las
- La potencia reactiva es la componente de la mediciones necesarias correctamente.
potencia que pulsa a 90º con la tensión, el - Se recomienda aprovechar la capacidad del
trabajo neto que realiza a lo largo del tiempo transformador implementando nuevas áreas
es nulo y la energía absorbida en un o maquinaria, de acuerdo al análisis de
semiperiodo se almacena dentro de la carga
en forma de campo magnético o eléctrico, y V.BIBLIOGRAFÍA
se cede íntegramente en el siguiente
semiperiodo. [ ALEGSA, «Definición de potencia activa,»
- Se realizado una explicación general sobre 1 05 10 2010. [En línea]. Available: :
] http://www.definiciones-
estudio de potencias el cual toma mucha
de.com/Definicion/de/potencia_activa.ph.
relevancia debido a que la potencia es la
[ A. Vargas,
variable más significativa en sensibilidad
2 «https://www.monografias.com,» 21 04
que se debe aplicar y de esta manera ] 2003. [En línea]. Available:
aprovechar aprovechar los costos actuales

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https://www.monografias.com/trabajos14/fa e_factor_potencia/ke_factor_potencia_3.ht
ctorpotencia/factorpotencia.shtml#co. m.
[ F. X. Gonzalez Lopez , [ Maliuk, «https://www.ecured.cu,» 1980. [En
3 «https://es.scribd.com,» 2000. [En línea]. 5 línea]. Available:
] Available: ] https://www.ecured.cu/Factor_de_potencia.
https://es.scribd.com/doc/7313719/Correcci
on-y-Reduccion-de-Factor-de-Potencia.
[ J. A. García Álvarez, «Factor potencia,» 09
4 2015. [En línea]. Available:
] http://www.asifunciona.com/electrotecnia/k

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