Es muy importante entender el Factor de Potencia (abreviado en inglés como PF) cuando se habla de motores de Corriente Alterna. El Factor de Potencia o Cos Phi (como también es conocido) nos dirá que porción de la energía suministrada a un motor es efectivamente funcional a él y cual no, es decir, cuanta energía consumida por un motor es destinada al funcionamiento fáctico del mismo y cuanta energía es desaprovechada. Este tipo de información es útil desde varios frentes, por ejemplo, no solo nos dirá si nuestro equipo está funcionando de la manera más productiva posible, sino que también nos puede prevenir posibles de averías en los motores y de multas por desaprovechamiento de energía.
Una manera sencilla y gráfica de entender el Factor de Potencia es mediante el gráfico superior. Podemos ver la potencia activa, la potencia aparente y la potencia reactiva. Los 3 componentes simplifican el funcionamiento de la energía en el motor en cuestión. La potencia aparente es la energía efectivamente suministrada al motor y pagada por el usuario. La energía activa es la energía productiva, es decir, la energía que efectivamente el motor termina usando para su funcionamiento. Y la energía reactiva nos muestra que porción de la energía suministrada al motor está siendo desaprovechada, es decir, la energía cuya productividad es nula.
Entendiendo esto podemos ver que el objetivo de cualquier usuario es reducir todo lo posible la energía reactiva y procurar que la energía aparente se acerque lo más posible a la energía activa, para que de esta manera el rendimiento de la energía consumida por el equipo en cuestión resulte lo más productiva posible.
Matemáticamente se puede representar la relación de estas potencias de la siguiente manera Cos Phi = P/S, donde Cos Phi es el ángulo, P es la potencia activa y S es la potencia aparente. El resultado de esta operación es 1 o un número menor que 1. Esto dependerá de las características del motor en cuestión.
El valor 1 representa la situación ideal, es decir, la situación en la que el total de la energía pagada por el usuario y suministrada el motor es efectivamente usada por este y resulta productiva. Sin embargo el valor 1 es inalcanzable, y los usuarios deben contentarse con valores cercanos a uno (como por ejemplo 0.85, 0.90, 0.95, etc).
Otro factor a tener en cuenta que resulta en muchos casos pasado por alto es el de la distorsión armónica. A pesar de que existe un nivel de distorsión que resulta despreciable y casi indiferente; lo cierto es que corriente alterna con altos niveles de armónicos puede resultar muy perjudicial para el funcionamiento del motor.
Altos niveles de distorsión armónica pueden dar lugar a campos magnéticos negativos que entrarían en conflicto con los campos magnéticos del estator y del rotor – y por consiguiente con el operar mismo del motor -. Además de reducir el rendimiento fisco mismo del motor, la contraposición de las dos fuerzas (generada por los campos magnéticos) puede generar sobrecalentamiento en el equipo y conducir a averías.
¿Qué papel juega en todo esto los VFD?
Los Variadores de Frecuencia (AFD por sus siglas en inglés) con Frente Activo (conocido en inglés como Active Front End o AFE) tienen la capacidad de corregir el Factor de Potencia y además pueden reducir la distorsión armónica hasta un 4%. Esto resulta realmente destacable, teniendo en cuenta que con un Variador de corriente alterna de 6-pulsos con un diodo rectificador que convierte voltaje AC en voltaje DC bus, el nivel de armónico es de 30% a 40%.
Es clave destacar la utilidad de los Variadores de Frecuencia con Frente Activo en este aspecto, debido a lo ignorados que resultan en comparación con otros dispositivos como capacitores o filtros, cuando se trata el tema de Factor de Potencia y distorsión armónica.
Simulación de Armónicas (Fourier):
Entienda armónicas mejor: para un entendimiento más práctico de las distorsión armónica, recomendamos el programa Fourier, que puede descargar de aquí.
En él, usted podrá conceptualizar mas concretamente el efecto de los armónicos, mediante la creación de ondas de diversas formas a través del agregado de senos y cosenos. Usted podrá medir la longitud de las ondas y los periodos de las ondas, mediante la creación de ondas en espacio y tiempo.
Cambiando la amplitud de diferentes armónicas usted verá como cambian también las ondas.
