El factor de potencia es una medida indispensable para evaluar la capacidad funcional de su máquina y un concepto importante en el campo de la mecánica. Examinemos su definición, ejemplos y cálculo.
¿Qué es el factor de potencia?
Para comprender el concepto de factor de potencia debemos entender los movimientos de la energía eléctrica en los circuitos de un aparato. Aunque nos parezca algo poco eficaz a nivel mecánico, no toda la energía producida llega a ser directamente útil para el funcionamiento del equipo en cuestión.
Una parte de esta energía se pierde en el camino o, mejor dicho, es aprovechada de otra forma, cumpliendo un propósito indirecto para la función específica de la máquina.
Por ejemplo, en el caso de los motores eléctricos existe una bobina de cobre cuya función es crear un campo electromagnético que pueda mover a su vez el eje interno que produce el movimiento de la máquina. Una parte de la energía del aparato es destinada entonces a crear este campo electromagnético, sin aportar directamente energía mecánica; esto puede aplicarse a distintos tipos de máquina, donde la energía se transforma en calorífica en caso de calefacciones o lumínica en cuanto a lámparas. Las bombillas fluorescentes tienen, por ejemplo, pérdidas de energía parecidas.
Basados en esto, el factor de potencia consiste en la relación entre la energía consumida en la red eléctrica del mecanismo, y la energía que fue verdaderamente útil para su funcionamiento. Más sencillamente, es una medida clara de la eficacia eléctrica de una máquina, por medio de la cual puede saberse su nivel de rendimiento; algo indispensable si se desea hacer que nuestros aparatos alcancen su máximo nivel de efectividad.
La metáfora clásica para entender la diferencia entre potencia reactiva (energía gastada sin contribuir al funcionamiento directo del equipo) y potencia activa (energía que realmente produce trabajo en el sistema) es una jarra de cerveza. Una jarra bien llena tendrá una porción mayoritaria de líquido, mientras que por encima queda un residuo blanco menor en forma de espuma. En esta imagen, la cerveza en sí es la potencia activa de la red, la espuma es la potencia reactiva gastada sin provecho para el movimiento y el conjunto de ambas es la potencia aparente, sin dividir.
Cálculo del factor de potencia
El ideal para una máquina es que la energía se presente de esa manera, con un nivel de potencia útil mayoritario y un nivel mínimo de desecho energético.
Para asegurarnos de que nuestros aparatos realmente tienen este nivel de rendimiento, deberemos hacer un sencillo cálculo para identificar la proporción interna de sus energías. De estar demasiado desbalanceada esta proporción en favor de un nivel alto de energía desperdiciada, se tendrán que tomar medidas para corregir el sistema y hacerlo más efectivo.
¿Mediante qué cálculo puede conseguirse el factor de potencia? Si tomamos en cuenta que este factor es el resultado del cociente entre la potencia consumida dentro del circuito y la potencia generada efectivamente dentro de él, podemos resumir todo en la siguiente fórmula:
Factor de Potencia = F.P. = Energía absorbida/Energía útil = (Pabsorbida x t)/ (Pútil x t) = Pabsorbida/Pútil.
En la anterior fórmula quedaría expresada la relación entre las dos potencias, la potencia efectiva de la máquina y la potencia reactiva residual de esta. El factor de tiempo acaba siendo innecesario para calcular esta medida, pues ya se encuentra tanto arriba como abajo en la fracción y termina desapareciendo de la fórmula final.
Es necesario advertir que este tipo de factor no posee unidades en su medida, solo una única expresión numérica que va entre el número »1» y el »0». El número »1» representa la eficacia perfecta de la máquina, que utiliza todo el porcentaje de energía eléctrica al 100 % para la funcionalidad principal del mecanismo. En cambio, el »0» representa un gasto extremo en el cual nada de la energía eléctrica está siendo utilizada para su cometido, por tanto, todo el aparato es inútil.
Mientras más cerca se encuentre del número 1 el factor de potencia, mayor será el aprovechamiento de energía del sistema. En caso inverso, lo más cercano al »0» implica cada vez menos eficacia energética. Es una medición binaria bastante simple que sin embargo puede representar el eficaz o deficiente funcionamiento de nuestros aparatos más esenciales.
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Corregir la relación de potencias en una máquina
Viendo todo esto, la corrección del factor de potencia resulta un proceso importante para garantizar el rendimiento de sus sistemas de maquinaria. Una potencia mal regulada podría incluso generarle pérdidas directas de dinero: la compañía aumentará considerablemente sus cobros para que pueda usted encontrarse con una potencia demasiado baja en sus propiedades.
Esto ocurre así porque a menor poder ofrecido desde la máquina, la compañía debe aportar cada vez más fuerza activa, potencia aparente y corriente eléctrica para compensar y poder distribuir la energía necesaria para el funcionamiento.
De hecho, la compañía explicará el por qué de su elevado cobro mencionando el factor de potencia en sus tarifas, sobre todo las dirigidas a propietarios industriales de máquinas pesadas. La corrección consiste habitualmente en la colocación de condensadores adicionales en la máquina de forma paralela al receptor de energía.
Esto no es más que aportar unas fuentes de energía que suplan aquella requerida para mantener el flujo del circuito, por ejemplo, los campos electromagnéticos de un motor antes mencionados. Con esto, la energía antes consumida en aquel proceso se redirigirá directamente al receptor, aumentando la potencia activa de la máquina; así, el rendimiento eléctrico expresado en el factor de potencia aumenta hasta 1, la máquina se hace más eficaz y el gasto monetario se mantiene dentro de límites razonables.
Hasta aquí nuestro artículo sobre el factor de potencia de una máquina, su definición y cálculo. Buena suerte en sus mediciones y proyectos, hasta pronto. En este excelente vídeo se explica de forma precisa, entretenida y breve todo lo relacionado con el factor de potencia, su cálculo y su utilidad. Un buen recurso audiovisual que incluye de manera experta el complejo aspecto geométrico del cálculo del factor que no hemos expuesto en el texto.