Page 654 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

32.8 El factor de potencia
Ejemplo 32.4
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El circuito de antena en un receptor de radio contiene un condensador variable que fun­
ciona como sintonizador. La capacitancia se modifica hasta lograr que la frecuencia de re­
sonancia sea igual a la frecuencia particular de la señal que se desea sintonizar. Cuando esto
sucede, la corriente es máxima y el receptor responde a la señal así captada.
El factor de potencia
En circuitos de ca no se consume potencia debido a la capacitancia o a la inductancia.
La energía simplemente se almacena en un instante y se libera en otro, lo que hace que la
corriente y el voltaje estén fuera de fase. Siempre que la corriente y el voltaje están en fase,
la potencia P suministrada es un máximo dado por
P = iV
donde i = corriente efectiva
V = voltaje efectivo
Esta condición se satisface cuando el circuito de ca contiene solamente resistencia R o bien,
cuando el circuito está en resonancia (XL = Xc).
Sin embargo, en condiciones normales un circuito de ca contiene suficiente reactancia
para limitar la potencia efectiva. En todo caso, la potencia suministrada al circuito es una fun­
ción sólo de la componente del voltaje V que está en fase con la corriente. A partir de la figura
32.11, esta componente es V , y se puede escribir como sigue:
VR = V eos $
donde O es el ángulo de fase. Por tanto, la potencia efectiva consumida en un circuito de ca es
P = ¿V cosí> (32.34)
La cantidad eos O se llama factor de potencia del circuito. Observe que eos O puede
variar desde cero, en un circuito que contiene reactancia pura (O = 90°), hasta la unidad, en
un circuito que contiene únicamente resistencia (O = 0o).
La ecuación (32.30) y la figura 32.12 muestran que el factor de potencia puede determi­
narse también mediante
eos <E> = — = — (32. 35)
z W + (XL - x c)2
„ (a) ¿Cuál es el factor de potencia del circuito descrito en el ejemplo 32.3? (b) ¿Qué poten­
cia absorbe el circuito?
Solución (a): El factor de potencia se calcula mediante la ecuación (32.35):
R 40 ü
eos = — = ------— = 0.33
Z 121 O
Solución (b): La potencia absorbida en el circuito es
P = iV eos $ = (0.992 A)(120 V)(0.33)
= 39.3 W
El factor de potencia se expresa a veces como un porcentaje, en vez de hacerlo en cifras
decimales. Por ejemplo, el factor de potencia de 0.33 en el ejemplo anterior podría escribirse
como 33%. La mayor parte de los circuitos de ca comerciales tienen factores de potencia de
80% a 90% porque generalmente contienen más inductancia que capacitancia. Puesto que esto
requiere que las compañías de energía eléctrica suministren más corriente para alcanzar cierta
potencia, dichas compañías ofrecen tarifas más bajas a los consumidores cuyos factores de po­
tencias son superiores a 90%. Los usuarios comerciales pueden mejorar sus factores de potencia
inductiva por varios medios, por ejemplo, añadiendo condensadores.