1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD “FERMÍN TORO”
CABUDARE – ESTADO LARA
FACTOR DE POTENCIA EN UN CIRCUITO MONOFÁSICO Y UNO
TRIFÁSICO
Circuitos Eléctricos II
David E. Guerrero S.
C.I.- 17.330.334
Mayo 26, de 2.011

2. FACTOR DE POTENCIA (FP)
El factor de potencia es la relación entre la potencia activa (en watts,
W), y la potencia aparente (en volts-ampers, VA) y describe la relación entre
la potencia de trabajo o real y la potencia total consumida.
El Factor de Potencia (FP) está definido por la siguiente ecuación:
FP =
El factor de potencia expresa en términos generales, el desfasamiento
o no de la corriente con relación al voltaje y es utilizado como indicador del
correcto aprovechamiento de la energía eléctrica, el cual puede tomar valores
entre 0 y 1.0 siendo la unidad (1.0) el valor máximo de FP y por tanto el
mejor aprovechamiento de energía.
CAUSAS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA
Las cargas inductivas como motores, balastros, transformadores, etc., son el
origen del bajo factor de potencia ya que son cargas no lineales que contaminan la
red eléctrica, en este tipo de equipos el consumo de corriente se desfasa con
relación al voltaje lo que provoca un bajo factor de potencia.
CONSECUENCIAS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA
Las instalaciones eléctricas que operan con un factor de potencia menor a
1.0, afectan a la red eléctrica tanto en alta tensión como en baja tensión, además,
tiene las siguientes consecuencias en la medida que el factor de potencia disminuye:
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3. 1. Incremento de las pérdidas por efecto joule
La potencia que se pierde por calentamiento está dada por la expresión I2R
donde I es la corriente total y R es la resistencia eléctrica de los equipos (bobinados
de generadores y transformadores, conductores de los circuitos de distribución,
etc.). Las pérdidas por efecto Joule se manifestarán en:
 Calentamiento de cables
 Calentamiento de embobinados de los transformadores de distribución,
y
 Disparo sin causa aparente de los dispositivos de protección
Uno de los mayores problemas que causa el sobrecalentamiento es el
deterioro irreversible del aislamiento de los conductores que, además de
reducir la vida útil de los equipos, puede provocar cortos circuitos.
2. Sobrecarga de los generadores, transformadores y líneas de distribución.
El exceso de corriente debido a un bajo factor de potencia, ocasiona que los
generadores, transformadores y líneas de distribución, trabajen con cierta
sobrecarga y reduzcan su vida útil, debido a que estos equipos, se diseñan para un
cierto valor de corriente y para no dañarlos, se deben operar sin que éste se rebase.
3. Aumento de la caída de tensión
La circulación de corriente a través de los conductores ocasiona una pérdida
de potencia transportada por el cable, y una caída de tensión o diferencia entre las
tensiones de origen y la que lo canaliza, resultando en un insuficiente suministro de
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4. potencia a las cargas (motores, lámparas, etc.); estas cargas sufren una reducción
en su potencia de salida. Esta caída de voltaje afecta a:
 Los embobinados de los transformadores de distribución
 Los cables de alimentación, y a los
 Sistemas de protección y control
IMPORTANCIA DE UN CORRECTOR DE FACTOR DE POTENCIA
La compensación del factor de potencia trae como consecuencia los
siguientes beneficios energéticos y económicos:
a) Eliminación del cargo por factor de potencia
b) Bonificación por parte de la compañía suministradora
c) Disminución de la caída de tensión en cables
Se sabe que la caída de tensión en cables provoca la pérdida de
potencia, al tener una disminución de caída de tensión inducirá a que las
pérdidas de potencia sean mínimas ya que:
∆V = I(R Cos ϕ + WL Sen ϕ )
Donde:
∆V = Disminución en la caída de voltaje en volts (V)
L = Inductancia en Henry (H)
W=2 f ; La frecuencia W esta en rad/seg.
f = Frecuencia en Hertz (Hz)
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5. Ejemplo de la corrección del factor de potencia en un circuito monofásico
Cuando se conecta a una línea de potencia de 120V(rms) a 60 Hz, una carga
absorbe 4kW con factor de potencia atrasado de 0,8. Halle el valor de la
capacitancia necesaria para aumentar el fp a 0,95.
Solución:
Si el fp = 0,8, entonces
cos 1 = 0,8
1 = 36,87°
donde 1 es la diferencia de fase entre la tensión y la corriente. La potencia
aparente se obtiene de la potencia real y el fp como:
S1 =
S1 = = 5000VA
La potencia reactiva es:
Q1 = S1 * sen 1
Q1 = 5000VA * sen = 3000 VAR
Cuando el fp aumenta a 0,95
Cos 2 = 0,95
2 = 18,19°
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6. La potencia real P no ha cambiado. Pero la potencia aparente si, su nuevo valor es:
S2 =
S2 = = 4210,5 VA
La nueva potencia reactiva es:
Q2 = S2 * sen 2
Q1 = 4210,5 VA * sen = 1314,1 VAR
La diferencia entre la nueva y la antigua potencias reactivas se debe a la adición a la
carga del capacitor en paralelo. La potencia reactiva debida al capacitor es:
Qc = Q 1 – Q2
Qc = 3000 – 1314,4 = 1685,6 VAR
y
C=
C= = 310,5
Al comprar capacitores, normalmente se toman en cuenta las
tensiones esperadas. En este caso, la tensión máxima que este capacitor
soportara es de alrededor de 170V de pico. Se sugiere adquirir un capacitor
con una tensión nominal igual o mayor a 200V.
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7. Ejemplo de la corrección del factor de potencia en un circuito
trifásico
Se tiene un motor trifásico de 20 kW operando a 440 V, con un factor
de potencia de 0.7, si la energía se entrega a través de un alimentador con
una resistencia total de 0.166 Ohms calcular:
a) La potencia aparente y el consumo de corriente
b) Las pérdidas en el cable alimentador
c) La potencia en kVAR del capacitor que es necesario para corregir el
F.P. a 0.9
d) Repetir los incisos a) y b) para el nuevo factor de potencia
e) La energía anual ahorrada en el alimentador si el motor opera 600
h/mes.
Solución:
a) La corriente y la potencia aparente:
I=
I1 =
S=
S1 =
S1 = 28.571 kVA
b) Las pérdidas en el alimentador
Perd = 3 * R * I2
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8. Perd1 = 3 * 0,166 * 37,492
Perd1 = 700 W
c) Los kVAR del capacitor y se escoge el valor que está dado por el valor
actual del FP y el valor deseado:
Qc = P * k
Qc = 20kW * 0,536
Qc = 10,72 kVAR
d) La corriente y la potencia aparente
I2 =
S2 = = 22,22 kVA
Las pérdidas en el alimentador
Perd2 = 3 * 0,166 * 29,162
Perd2 = 423,45 W
e) Energía anual ahorrada
La reducción de las pérdidas:
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9. ∆P = Perd1 – Perd2
∆P = 700 – 423,45
∆P = 276,55 W
La energía ahorrada al año:
∆E =
∆E =
∆E = 1990,8 kWh
Considerando a 0,122 BsF. por kWh, se tienen 242,88 BsF. de ahorro
tan solo en el alimentador.
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10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 Charles, A. y Sadiku, M. Fundamentos De Circuitos Eléctricos - Sadiku -
3ra Edición.
 Consulta en línea: http://www.tuveras.com/fdp/fdp.htm. Fecha: 25 de
mayo de 2011.
 Consulta en línea: http://platea.pntic.mec.es/~jgarrigo/2bch/archivos/
electricidad_tecnologia_industrial_2bch.pdf. Fecha: 25 de mayo de 2011
 Consulta en línea: http://es.scribd.com/doc/55083402/47/Calculo-y-
correccion-del-factor-de-potencia. Fecha: 26 de mayo de 2011
 Consulta en línea: http://roble.pntic.mec.es/jsalinas/factor
%20potencia.pdf. Fecha: 26 de mayo de 2011
 Consulta en línea: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/
meie/zurita_o_la/capitulo2.pdf. Fecha: 26 de mayo de 2011.
 Consulta en línea: http://campus.usal.es/~electricidad/Principal/Circuitos/
Descargas/EnergiaReactiva.pdf. Fecha: 26 de mayo de 2011.
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