Fundamentos de Impedancia y Factor de Potencia en Circuitos de Corriente Alterna

Impedancia (Z)

El efecto combinado de una resistencia y de una reactancia inductiva se denomina impedancia del circuito; se indica con la letra Z y su unidad es el ohm.

(((triángulos)))

Factor de Potencia o Coseno de Fi (cos φ)

En los circuitos donde se presentan reactancias inductivas o capacitivas, parte de la potencia suministrada por la fuente es tomada por los inductores o capacitores. En lugar de ser consumida, es almacenada temporalmente para luego regresar a la fuente, ya sea por el campo magnético de las bobinas o por el campo electrostático en los condensadores.

De manera que, al multiplicar E · I, lo que en realidad se obtiene no es la potencia consumida, sino una potencia aparente. En estos casos, para obtener la potencia realmente consumida, debe tomarse en cuenta el ángulo de desfasaje o el cos φ, el cual nos indicará qué parte de la potencia aparente es potencia real o efectiva.

El factor de potencia se define como el coseno del ángulo correspondiente al desfasaje que existe entre la tensión total y la intensidad total en un circuito de corriente alterna (c.a.).

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Triángulo de la impedancia

cos φ = cateto adyacente / hipotenusa = R / Z

Triángulo de las potencias

cos φ = potencia activa / potencia aparente

Clases de Potencia Eléctrica en C.A.

De acuerdo a lo visto, ya no podemos considerar la potencia en forma general como en los circuitos de corriente continua (c.c.) o los circuitos puramente resistivos; así es que aparecen los siguientes tipos de potencia:

• Potencia nominal o aparente: Es la potencia suministrada por la fuente o la red eléctrica; es igual a V · I y su unidad es el volt-amper (VA).
• Potencia real o efectiva: Es V · I · cos φ.
• Potencia reactiva (Pr): También denominada desfasada, por no producir potencia a causa de la existencia de inductancia o capacitancia.

Estas tres clases de potencia vistas forman el llamado triángulo de potencia, donde la potencia real está representada por el cateto adyacente, la potencia nominal (aparente) por la hipotenusa y la potencia reactiva por el cateto opuesto.

(((triángulo)))

Optimización del Factor de Potencia

En la realidad de la práctica, la potencia efectiva no siempre es igual a la potencia aparente. En la práctica, se tiende a reducir el ángulo de desfasaje para mejorar el factor de potencia, porque si el desfasamiento fuera 90º, el coseno sería 0; es decir, no habría potencia real.

El cos φ ideal es 1 y se da únicamente en los circuitos resistivos puros. En la práctica, se trata de obtener que el cos φ sea lo más cercano a 1, pero es aceptable un valor cercano a 0.8. Para equilibrar el cos φ, se recurre a capacitores, puesto que compensan el atraso de la inductancia con el adelantamiento de la capacitancia.