El documento explica conceptos relacionados con el factor de potencia en circuitos de corriente alterna. Define las componentes activa e inductiva de la corriente y cómo estas pueden estar desfasadas. También describe las causas de un bajo factor de potencia, como las cargas inductivas, y las consecuencias como mayores pérdidas. Finalmente, explica diferentes métodos para corregir el factor de potencia, incluyendo el uso de compensadores, condensadores y conexiones distribuidas o centralizadas.

2. Conceptos Base
En los circuitos de corriente alterna, la corriente absorbida por una carga
puede estar representada por dos componentes:
• La componente activa IR
• La componente reactiva IQ
Por lo general, en presencia de cargas de tipo óhmico inductivo, la
corriente total I se muestra desfasada y retardada respecto a la
componente activa IR.
Por lo tanto, en una instalación
eléctrica además de la potencia
activa P, se debe generar una cierta
potencia reactiva Q, indispensable
para la conversión de la energía
eléctrica que es intercambiada con
la red. La suma geométrica de
estas potencias produce la
componente aparente o total S.

3. El Factor De Potencia (F.P.)
El factor de potencia cosϕ es la relación entre la potencia ACTIVA y la
potencia APARENTE, siendo ϕ el ángulo de fase entre la tensión y la
corriente (Angulo dado por la impedancia). Con una tensión V dada de fase
resulta:
El factor de potencia expresa el desfasamiento o no de la corriente con
relación al voltaje y es utilizado como indicador del correcto
aprovechamiento de la energía eléctrica

4. Causa de un 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.

5. Consecuencias de un bajo Factor de Potencia
Cuando en una instalación eléctrica opera con un factor de potencia menor a
1.0, afectan a la red eléctrica. Produciendo problemas a medida que se
reduce este factor
• Incremento de las pérdidas por efecto joule
Son las perdidas de potencia que se transforman en
calor
• 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
• 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 entre las
tensiones de origen y la que lo canaliza
• Incremento en la facturación eléctrica
Debido a que un bajo factor de potencia implica
pérdidas de energía en la red eléctrica, el productor y
distribuidor de energía eléctrica se ve en la necesidad
de penalizar al usuario haciendo que pague más.

6. Corrección del Factor de Potencia
El factor de potencia es reducir el costo de energía reactiva en la factura de
electricidad. Para lograr esto, es necesario distribuir las unidades capacitivas,
dependiendo de su utilización, en el lado del usuario del medidor de
potencia. Existen varios métodos para corregir o mejorar el factor de potencia,
entre los que destacan la utilización de:
• Alternadores sincrónicos
• Compensadores sincrónicos
• Compensadores estáticos
• Bancos o baterías de condensadores

7. • Alternadores sincrónicos
Son las principales máquinas eléctricas utilizadas
para la generación de energía eléctrica. Se puede
actuar sobre la excitación del alternador para variar
el valor de la tensión generada y, con ello, regular
las aportaciones de potencia reactiva en la red
• Compensadores sincrónicos
Son motores sincrónicos que funcionan en vacío, puestos en sincronismo
con la red, cuya única función es absorber la potencia reactiva excedente
(funcionamiento en subexcitación) o bien proporcionar la potencia que falta
(funcionamiento en sobreexcitación).
Compensador sincrónico en subexcitación
Compensador sincrónico en sobreexcitación

8. • Compensadores Estáticos
Los TSC ("thyristor switched capacitors") y los TCR ("thyristor controlled
reactors"), una versión electrónica de los sistemas de compensación de energía
reactiva basados en componentes electromecánicos
Los TSC permiten un control escalonado de la potencia reactiva suministrada
por grupos de condensadores, mientras que con los TCR se puede controlar
con continuidad la potencia reactiva absorbida por las inductancias.
Con la instalación de un TSC y un TCR es posible llevar a cabo una regulación
modulada con continuidad de la potencia reactiva producida/absorbida.

9. • Bancos o baterías de Condensadores
Aplicando una tensión alterna entre las
armaduras, el condensador está sometido a
ciclos de carga y descarga durante los cuales
acumula energía reactiva (carga del
condensador) para luego inyectarla al circuito
al que va conectado (descarga del
condensador).
Debido a su capacidad de
acumular y suministrar
energía, el condensador se
utiliza como elemento de base
para la realización de los
bancos de corrección del factor
de potencia y también para los
dispositivos de regulación
esta.

10. Tipos de conexiones para la CFP
Según la ubicación del banco de condensadores, los métodos de
corrección son:
 Corrección Del Factor De Potencia Distribuida
 Corrección Del Factor De Potencia Por Grupos
 Corrección Del Factor De Potencia Centralizada
 Corrección Del Factor De Potencia Mixta
 Corrección Del Factor De Potencia Distribuida
La corrección distribuida se realiza conectando el banco de condensadores
directamente a los terminales del dispositivo que necesita la potencia reactiva.
La instalación es sencilla y poco costosa.
Este tipo de corrección es aconsejable para grandes aparatos con carga y factor
de potencia constantes y tiempos de conexión prolongados; por lo general, es
utilizado para motores y lámparas fluorescentes.

11.  Corrección Del Factor De Potencia Por Grupos
Consiste en corregir localmente un grupo
de cargas con características de
funcionamiento similares mediante la
instalación de una batería de
condensadores.
 Corrección Del Factor De Potencia Centralizada
Es un sistema de corrección que se conecta
al inicio de la red de distribución, esta
conectado en instalaciones con muchas
cargas, en las que todos sus elementos
funcionan de forma simultánea y algunos
están conectados sólo unas pocas horas al
día. El uso de una batería conectada
permanentemente sólo es posible si la
absorción de energía reactiva es lo
suficientemente constante durante todo el
día.

12.  Corrección Del Factor De Potencia Mixta
Esta solución deriva de un compromiso entre las soluciones de corrección
distribuida y centralizada, combinando las ventajas de ambos. De esta forma, se
utiliza la corrección distribuida para los aparatos eléctricos de mayor potencia, y
la centralizada para la parte restante.
 Corrección Del Factor De Potencia Automática
Como en las instalaciones no hay una absorción constante de potencia
reactiva, entonces se emplean sistemas de corrección automáticos que, por
medio de un sistema de detección de tipo varimétrico y de un regulador del
factor de potencia, permiten la inserción o la desconexión automática de las
diferentes baterías de condensadores, siguiendo de esta forma las variaciones
de la potencia reactiva absorbida y manteniendo constante el factor de
potencia de la instalación.

13. Determinación de la potencia reactiva necesaria
Una vez conocido el factor de potencia de la instalación (cosϕ1) y el que se
quiere obtener (cosϕ2), mediante un cosfímetro o mediante la fórmula:
Se es posible determinar la potencia reactiva necesaria de la batería de
condensadores para alcanzar la corrección.
Dado que
Q1= P.tg(ϕ1) Q2= P.tg(ϕ2)
La potencia de la batería de condensadores Qc es
igual a:
Qc= Q1 - Q2 = P.tg(ϕ1) - P.tg(ϕ2)= P.( tg(ϕ1) - tg(ϕ2) )
Donde K es un coeficiente dado por la siguiente tabla

15. O también por el siguiente nomograma

16. Para cada condensador:
Del cual se desprende que:
Teniendo los condensadores en disposición delta
Y en disposición estrella

17. Ventajas Técnicas De La Corrección Del Factor De Potencia
Al aplicar la corrección en una
instalación, proporcionando
localmente la potencia reactiva
necesaria, se reduce el valor de la
corriente y por tanto potencia
consumida; esto conlleva numerosas
ventajas, entre ellas, un uso
optimizado de las máquinas
(generadores y transformadores) y de
las líneas eléctricas (transmisión y
distribución).

18. Uso mejorado de las maquinas eléctricas
Los generadores y los transformadores son dimensionados a partir de la potencia
aparente S. Ésta, a igual potencia activa P, es más pequeña cuanto menor es la potencia
reactiva Q suministrada. Por lo tanto, compensando la instalación, las máquinas pueden
ser dimensionadas en relación con una potencia aparente inferior, aun proporcionando la
misma potencia activa.
En la tabla se muestra la variación de la potencia transmitida para
transformadores trifásicos en función del cosϕ del consumidor.

19. Tabla de capacidad de corriente
en cables unipolares de cobre en
bandeja perforada
Uso mejorado de las líneas eléctricas
La corrección del factor de potencia permite obtener ventajas también con respecto al
dimensionamiento de los cables. Al aumentar el factor de potencia se reduce la corriente
al igual que la potencia consumida. Esta reducción de la corriente puede permitir la
elección de conductores de sección o grosor inferior.

20. Reducción de las pérdidas en los conductores
Las pérdidas de potencia en un conductor eléctrico dependen de la resistencia del
conductor y del cuadrado de la corriente que lo atraviesa; así como es proporcional a la
potencia reactiva, al realizar la corrección del factor de potencia reducimos la potencia
reactiva y por tanto las perdidas en las líneas conductoras que están hacia arriba del
lugar donde esta dada la corrección.
La reducción de las pérdidas Δp, una vez efectuada la compensación, viene dada por:

21. Ventajas Económicas De La Corrección Del Factor De Potencia
Los distribuidores de energía eléctrica aplican un sistema de tarifas que
sanciona el consumo de energía con un factor de potencia medio mensual
inferior a 0.9.
Los contratos aplicados son diferentes dependiendo del país y también
pueden variar en función del tipo de cliente.
Podemos poner como ejemplo México que en 1991 según el caso de que el
factor de potencia tenga un valor superior a 0.9, el suministrador tendrá la
obligación de bonificar al usuario la cantidad que resulte de aplicar a la
factura el porcentaje de bonificación según la siguiente formula:
Los valores resultantes de la aplicación de estas fórmulas se redondearán a
un solo decimal, por defecto o por exceso, según sea o no menor que 5 (cinco)
el segundo decimal.
En ningún caso se aplicarán porcentajes de bonificación superiores a 2.5 %.
Las bonificaciones se aplican a usuarios domésticos, residenciales o
industriales