En electricitat, el factor de potència és una mesura de leficiència en la transferència denergia elèctrica duna font dalimentació a una càrrega. Es defineix com la relació entre la potència activa (mesura en watts) i la potència aparent (mesura en volts-ampers).
La potència activa és la quantitat d'energia que es consumeix realment per fer treball útil, com ara encendre una bombeta o fer funcionar una màquina. D'altra banda, la potència aparent és la quantitat total d'energia que se subministra a la càrrega, incloent-hi l'energia que es perd en el procés de transferència d'energia a causa de la resistència elèctrica, que es coneix com a potència reactiva.
Fórmula per calcular el factor de potència?
El factor de potència (FP) es calcula dividint la potència activa (P) per la potència aparent (S) dun circuit elèctric. Matemàticament, s'expressa com:
FP = P / S
on:
-
P és la potència activa en watts (W)
-
S és la potència aparent en voltamperis (VA)
El resultat daquesta operació ha de ser un valor entre 0 i 1.
Un factor de potència proper a 1 indica que lenergia sestà utilitzant de manera eficient, ja que la major part de lenergia subministrada es converteix en treball útil. Daltra banda, un factor de potència baix indica que hi ha una quantitat significativa denergia que es perd en el procés de transferència denergia.
Correcció del factor de potència
Hi ha diverses maneres de corregir el factor de potència i millorar l'eficiència energètica d'un circuit elèctric. A continuació, es presenten algunes de les opcions més comunes:
-
Instal·lació de capacitors: Els capacitors són dispositius elèctrics que s'utilitzen per emmagatzemar energia elèctrica en forma de camp elèctric. En afegir capacitors al circuit, es pot reduir la quantitat de potència reactiva consumida, cosa que augmenta el factor de potència.
-
Ús de transformadors amb nuclis magnètics dʻalta qualitat: aquests transformadors poden ajudar a reduir la quantitat dʻenergia reactiva consumida per les càrregues elèctriques. Aquests transformadors estan dissenyats per minimitzar els corrents paràsits i les pèrdues denergia, cosa que millora leficiència energètica.
-
Canvi a motors d'alta eficiència: Els motors elèctrics són una de les càrregues més comunes que generen potència reactiva. Quan canvieu a motors d'alta eficiència, es pot reduir la quantitat d'energia reactiva consumida.
-
Reducció de la càrrega elèctrica: En alguns casos, la càrrega elèctrica en un circuit pot ser més gran del necessari. En reduir la càrrega elèctrica, es redueix lenergia reactiva consumida. Per exemple, es poden desconnectar els equips elèctrics que no estan en ús o reduir la velocitat dels motors quan no es necessiten plena capacitat.
-
Contractació de serveis de correcció de factor de potència: En alguns casos, és possible contractar serveis especialitzats.
Quina relació té amb la factura elèctrica?
Les companyies elèctriques acostumen a cobrar una tarifa més alta als consumidors que tenen un factor de potència baix. Això és perquè els consumidors amb un factor de potència baix requereixen més energia per realitzar el mateix treball que els consumidors amb un factor de potència alt.
A molts països, les companyies elèctriques cobren una penalització als consumidors que tenen un factor de potència inferior a un valor mínim establert. Aquesta penalització es coneix com a càrrec per capacitat reactiva, que és una tarifa addicional que s'aplica a la factura elèctrica per compensar l'energia que es perd a causa del factor de potència baix. Com més baix sigui el factor de potència, més gran serà la quantitat d'energia que es perd i, per tant, més gran serà el càrrec per capacitat reactiva.
De què depèn el factor de potència?
El factor de potència pot ser influenciat per la topologia del circuit elèctric, la naturalesa de les càrregues connectades al circuit i la qualitat de la font dalimentació.
Les càrregues inductives, com ara motors, transformadors i bobines, tenen una naturalesa altament reactiva i poden generar una quantitat significativa de potència reactiva. Per tant, els circuits elèctrics que alimenten càrregues inductives acostumen a tenir un factor de potència baix.
D'altra banda, les càrregues resistives, com ara les bombetes incandescents i els escalfadors elèctrics, tenen una naturalesa resistiva i no generen potència reactiva, per la qual cosa els circuits elèctrics que alimenten aquestes càrregues tenen un factor de potència alt.
En general, un buen diseño del circuito eléctrico, la selección adecuada de los componentes eléctricos y el uso de técnicas de corrección del factor de potencia pueden mejorar el factor de potencia y, por lo tanto, aumentar la eficiencia en la transferencia de energía eléctrica y reducir los costos de energía eléctrica.
Consecuencias de un factor de potencia bajo
Un factor de potencia bajo puede tener varias consecuencias, entre las cuales se incluyen:
- Aumento de las pérdidas de energía: una proporción significativa de la energía suministrada se pierde en forma de potencia reactiva. Estas pérdidas se traducen en una mayor cantidad de energía consumida sin generar trabajo útil, lo que resulta en una menor eficiencia energética.
- Mayor demanda de corriente: Para suministrar la misma cantidad de potencia activa a una carga, una carga con un factor de potencia bajo requerirá una mayor corriente en comparación con una carga con un factor de potencia alto. Esto puede resultar en cables y equipos sobrecargados, lo cual puede llevar a un mayor desgaste y a problemas de seguridad.
- Costos adicionales en la factura eléctrica: En muchos casos, las compañías eléctricas aplican cargos adicionales a los consumidores con un factor de potencia bajo. Estos cargos suelen ser en forma de penalizaciones o tarifas adicionales por la energía reactiva consumida.
- Ineficiència en la distribució denergia: la presència de potència reactiva pot sobrecarregar els transformadors i els conductors elèctrics. Això pot resultar en una menor qualitat de subministrament elèctric i augmentar els costos de manteniment i actualització de la infraestructura elèctrica.
- Limitacions en la capacitat de la xarxa elèctrica: Un valor baix pot afectar la capacitat de la xarxa elèctrica per subministrar energia a altres consumidors, reduir la capacitat disponible per a altres usuaris i requerir inversions addicionals a la xarxa elèctrica.
