Concepto de factor de potencia, potencia activa y reactiva

Quisiera tratar de entender un poco mejor el concepto del factor de potencia .

Si yo leo en la chapa de una maquina eléctrica que el coseno es 0.57, ese numero que representa el factor de potencia, me esta indicando la eficiencia con que se utiliza la energia eléctrica, entonces ese numero me esta diciendo que del total de energía eléctrica que la maquina consume de la red, un 57% desea energía es utilizada para producir trabajo útil, es decir., es activa., el otro 43 % es energía que se desaprovecha., o sea es la llamada energía reactiva para crear los campos magneticos que la maquina requiere para funcionar.

La maquina que es una aspiradora consume 0,95 A.

Hallando la P. Activa hago:

P = V  x  I  x  coseno = 230 v  x  0,95  x  0,57 = 124 watts.

Ahora si la potencia reactiva representa un 43 % de la energia que se desperdicia. Y quiero calcularla, hago

Q  =  V  x  I  sen =   230 v  x  0,95  x  0,43

Aquí viene mi duda, si 0,57 es el coseno porque representa un 57 % de la energía activa, ¿Debo multiplicar el voltaje por la corriente y por 0,43, del mismo modo que hice para hallar la potencia activa.

Eso me daría 93,5

Pero no me cierra que esa sea la P reactiva

Porque calculándola con otra formula me da distinto:

Q = Potencia por tangente   

Q = 124  x  1,44 = 178,4 var

Si la potencia aparente representa el 100 % de la energía que se obtiene de la red, y la P activa seria un 57 %., y la p reactiva un 43 %

¿Por qué no me da que 178,4 sea el 43 % de la p aparente?

El 43 % de la p aparente es 93,5 no 178,4.

No se si me siguen con el razonamiento, no se si me explico en la duda que me invade .

Al hacer el triangulo de potencia, me dijeron que el coseno de ese triangulo me esta indicando que porcentaje de la energía consumida es activa y que porcentaje es reactiva.

Si elcoseno de una aspiradora es 0,57, quiere decir que el 57 % de la energía consumida es activa, es decir genera trabajo útil, el resto que es 43 % es energía reactiva que se pierde.

Ahora el 57 % son 124 watts

El 43 %  debería ser 93,5 var

Pero la p reactiva me esta dando 178,4 var

Hay algo que no me cierra.

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3 Respuestas

657.260 pts. Soy ingeniero en Electrónica jubilado

Parte de un supuesto falso, al considerar que la potencia activa (o sea real) es una fracción de una potencia total que le llega por las líneas (potencia aparente), y que el resto se desperdicia, lo cual no es cierto. En tal caso ¿A dónde iría a parar la potencia desperdiciada...?

Lo que se desperdicia, es la posibilidad de la corriente que le llega por la línea, para producir trabajo, pero no se pierde ninguna energía. La confusión se desprende al considerar la mal llamada energía reactiva, como algo real y no lo es. En realidad es una posibilidad perdida, algo que hubiera podido ser, pero no fue.

Además en sus cálculos comete un error básico, al considerar el factor de potencia como un tanto por ciento. Cuando pretende calcular la energía reactiva, utiliza como el seno de un ángulo la diferencia entre el coseno y la unidad. Seno = 1 - 0,57 = 0,43 lo que demuestra que no ha estudiado Vd. trigonometría, que resulta esencial para comprenderlo.

La relación entre el seno y el coseno de un ángulo se expresa de otra manera

Cos^2 + Sen^2 = 1, lo que significa que el seno de un ángulo cuyo coseno es 0,57, es de 0,82 y no 0,43.

Revise su concepto de las energías aparente, real y reactiva, que no son correctos, y en el momento de calcular datos reales, utilice las relaciones matemáticas verdaderas, para lo cual yo le sugeriría seguir un curso básico de trigonometría.

Es decir que cuando  me dijeron  en la clase que si  el factor de potencia era 0,95 por ejemplo, ese numero o factor me esta indicando que el 95 % de la energia suministrada por la distribuidora era energia utilizada por los clientes y que el 5 % restante era energia que se desaprovecha., entonces no era asi.

Yo pensaba que ese numero, o sea el coseno (suponiendo que fuera 0,85 por ejemplo) me estaba diciendo que el 82 % es energia que genera trabajo util, y el resto (18%) era energia reactiva que se pierde en la formacion de campos electromagneticos.

Ahora, usted me dice que ese concepto es falso.

Si haciendo cuentas .,  me habia dado cuenta que el seno era 0,82., Y NO 0,43., lo cual me confundio ., porque entonces seria un 82 % de la P aparente lo que se pierde en forma de P reactiva., y no un 43 % como me expresa el numero que represena el factor de potencia.

En conclusion, si el coseno es de 0,57., un 57 %  de la P aparente seria energia activa,.,y la P reactiva representaria un 82% de la aparente.,  y no un 43 como erroneamente me habian enseñado.

Le agradezco por la aclaracion 

Otra cosa más :

Si considerar el factor de potencia como un tanto por cieNTO ES UN ERROR., entonces que rayos me esta indicando ese numero.

¿Qué significa entonces que el factor de potencia sea 0,95? ¿Qué me esta diciendo ese numero? ¿No me esta indicando que tanto por ciento es energía activa y que otro por ciento es reactiva?

Celebro que haya entendido que una cosa es la Potencia Activa y otra la Reactiva. Aunque haya parecido que dijera lo contrario, estoy de acuerdo en que el Factor de Potencia representa un tanto por ciento de la Potencia Aparente. Lo que pasa, es que la Potencia Aparente es algo engañoso (Aparente significa que parece, pero que no es).

Solo hay un caso en que la Potencia Activa es igual a la Reactiva, cuando el ángulo que forman la tensión y la corriente es de 45º, cuyo coseno es igual a su seno y vale 0,707.

Considere este caso en que la Potencia Aparente fuera 100. La Potencia Activa sería el 70.7 % de la Aparente y la reactiva también el 70,7 %, y que ambas sumadas serían un 141,4 %, algo es claramente imposible.

El ejemplo del vaso de cerveza, es exactamente lo contrario de lo que realmente es. Solo se puede representar el caso, sobre unos ejes cartesianos rectangulares, en que la Potencia Activa se representa sobre el eje de las X (eje Real) y la Reactiva sobre el de las Y (eje Imaginario).

Si, ya lo he comprendido, mi error partio del supuesto que lo que sobraba de la potencia activa en terminos de porcentaje, es decir el resto de 0,57, o sea un 43 % seria reactiva.

Pero me equivoque , porque me han dicho que no es una funcion lineal, sino una cuadratura de vectores, para saber el porcentaje que corresponderia a la p reactiva ., hay que hallar el seno del angulo, que seria un 82 %

De todas maneras cuesta un poco entender como si la p aparente es un 100 %, y la p activa un 80%  por ejemplo., es dificil entender porque el resto de ese porcentaje para completar los 100%., o sea un 20 % no representa la p reactiva.

Y la dificultad para entenderlo radica en que si la energia electrica que es una sola y  fluye toda como el agua por un conductor, porque la reactiva, y la p activa se tienen que sumar de esa manera tan rara que a veces es dificil entender. No se si me explico.

Yo se que el campo magnetico produce un atraso de la corriente con respecto al voltaje, ¿Pero es dificil entender porque la corriente se expresa como algo que tira hacia la izquierda y la tension hacia arriba. , cuando en todo caso la corriente al circular por la bobina tiene un efecto rebote , tirando hacia un lado mientras que la tension tira hacia el otro., pero no una hacia la derecha y otra hacia arriba. 

Por eso digo que el fenomeno es de dificil comprension.

Si realmente, es difícil de comprender sin apelar a la representación de vectores, asequibles con nociones de trigonometría, y profundizando un poco más, ver que la energía reactiva se representa en el eje imaginario, que es lo que realmente es, algo que está en la imaginación.

Le diré más. Cuando las compañías eléctricas cobran por la reactiva, le cobran por nada, por una energía que se hubiera podido producir en su máquinas, pero que no se produjo, porque el receptor de esta energía no estaba en condiciones de recibirla. Por no poder generar la energía activa, que hubieran podido generar...

La autoinducción (el efecto de los conductores arrollados), que condiciona la imposibilidad de que la reactiva se pudiera generar y utilizar como activa, es un efecto sumamente interesante. Yo suelo afirmar echando un poco de broma, que: "La corriente alterna, vuelve locas a las bobinas".

Si., insisto que lo que es difícil de comprender es como si la potencia activa es un 57% de la aparente, la reactiva es un 82%, superando el 100 %.

El cerebro humano no esta entrenado para entender eso

No me cansaré de repetírselo: Estudie algo de Trigonometría...

Su cerebro es igual que el cualquier otro, para comprender las cosas hace falta instrucción.

Ante sus insistencia, se me ocurre darle una nueva explicación sencilla.

Las potencias eléctricas, activa, reactiva y aparente, forman un triángulo rectángulo.

La activa y la reactiva se configuran como los catetos del mismo, y la aparente es la hipotenusa. Una propiedad fundamental de este triángulo, es que: "La hipotenusa es siempre menor que la suma de los catetos", algo que es fácilmente comprobable.

Fallo... Vd. me dirá entonces: ¿Por qué la reactiva es un cateto, y forma con la activa el ángulo recto del triángulo, y no es de otra manera? En cuanto a la hipotenusa (la aparente), se entiende que es la combinación de los dos catetos, aunque no es su suma ¿No?. Bien.

Pero...¿Por qué la activa y la reactiva forman un ángulo recto, y no de otro valor?.

La activa por muy "cateta" que sea es real, se nota por el calor que produce, y la reactiva no lo produce y por lo tanto es imaginaria. Hay una explicación más compleja, que es esencialmente el que la autoinducción retrasa la corriente 90º (que es el valor del ángulo recto).

Y... ¿Por qué esto? De nuevo mi estúpido aforismo: "La corriente alterna vuelve locas a las bobinas..." reaccionan frente a la corriente alterna, pero no la consumen. ¿...?

¿Mejor...?

0 pts.

Partamos de los datos: cos∆=0.57 (dato aberrante en la práctica) eso quiere decir que el angulo vale ∆=55.25° V=230 A=0.95 la potencia real estaría en el eje X, la reactiva estaría en el eje Y, y sería sen(55.25°)=0.82, no .43 o 43%

La potencia real sería KW=230 x 0.95 x 0.57 = 124.545 KW

La potencia reactiva sería KVAR=230 x 0.95 x 0.82 = 179.17 KVAR

Ahora un tercer concepto que no lo mencionó, la carga aparente que es la hipotenusa triangulo rectangulo donde KW y KVAR son los catetos.

KVA = √(KW² + KVAR²) = √(15511+32101)=218.2 KVA

Como se observa hay una diferencia significativa entre la carga aparente y la potencia aplicada, por eso se busca que cos∆ sea lo más cercano a 1, en este caso de la aspiradora si la compañía eléctrica le instala un medidor de energía reactiva además de cobrarle por la carga aparente le cobraría una multa por tener un factor de potencia tan bajo.

Pd: Esto es más una orientación que una respuesta ya que académicamente no estoy calificado para responder como experto, alguna imprecisión no duden en corregirme.

Me suscribo de la respuesta de Botijo7 y a la vez me alegra que no estaban errados los conceptos que me enseñaron los ingenieros electricistas años atrás.

Yo entiendo lo que ud plantea, pero mi problema no radica en como realizar los cálculos, yo se que la aparente es 218,4

., la activa 124,5 y la reactiva 178,4 o algo así.

Yo ya se como realizar los cálculos.

Mi problema que es donde reside mi confusión era pensar que si el coseno era de 0.90, un 90% era energía activa, empleada para producir trabajo y que el 10% era energía reactiva.Allí es donde radicaba mi confusión.

Queda claro el asunto conceptual y eso es lo que importa. Como lo había dicho Botijo7 es una cuestión trigonométrica, lo de los porcentajes es aritmética, por eso no se puede encuadrar.

25.500 pts. soy muy torpe, no se caminar y mascar chicle a la vez

Este sería el simil de lo expuesto por botijo 7

Parte de un supuesto falso, al considerar que la potencia activa (o sea real) es una fracción de una potencia total que le llega por las líneas (potencia aparente), y que el resto se desperdicia, lo cual no es cierto. En tal caso ¿A dónde iría a parar la potencia desperdiciada...?

Lo que se desperdicia, es la posibilidad de la corriente que le llega por la línea, para producir trabajo, pero no se pierde ninguna energía. La confusión se desprende al considerar la mal llamada energía reactiva, como algo real y no lo es. En realidad es una posibilidad perdida, algo que hubiera podido ser, pero no fue.

Esa imagen que me muestras no es un símil de la explicación del wseñor botijo, al contrario., eso contradice todo lo que el esta diciendo.

¿Podrías explicarme el porqué?

Primero debo decir que la ilustracon es didactica , porque vos estas explicando de una manera didactica que la P activala reactiva   estan represesntando una fraccion o porcentaje de la P aparent es decir., una parte de la energia de la red es empleada para producir trabajo, y la otra parte es utilizada para crear campos magneticos que no generan ningun trabajo util pero que la carga inductiva requiere para poder funcionar. El seño r botijo dice que no se pierde ninguna energia, en realidad si y no.

Por un lado, no se pierde porque la maquina emplea esa energia para producir los campos magneticos ue necesita para su funcionamiento, pero si se pierde en el sentido de no ser utilizada para producir energia util.

Ahora si el señor botijo esta diciendo que es un error considerar que la potencia activa (o sea real) es una fracción de una potencia total que le llega por las líneas (potencia aparente). La imagen contradice eso..

Creo que el señor quiso expresar otra cosa y por error se confundio

La realidad es que la P activa es una fraccion de la aparente y la reactiva tambien lo es.

Pero decimos que la reactiva es un desperdicio en el sentido de que no se esta utilizando como P activa, sino como energia magnetica, las cargas inductivas necesitan campos magneticos para su funcionamiento , y la energia que absorven de la red para tal fin es lo que llamamos energia reactiva.

Saludos

El ejemplo del vaso de la cerveza esta bueno,

Lo has expuesto perfecto.

Lo de la reactiva, aparente y activa lo tengo claro y lo entiendo perfectamente, Por eso me extrañó que lo que expresa lo del vaso de cerveza " expresara todo lo contrario ", y por eso mi pregunta

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