Calculadora de Factor de Potencia — CFE y NOM
Calcula el factor de potencia (cosφ) y el triángulo de potencias. Verifica cumplimiento CFE (≥0.90) y calcula la corrección con banco de capacitores.
Cómo usar esta calculadora
- Seleccione qué datos tiene disponibles: kW + kVA, kW + kVAR, o voltaje + corriente + potencia.
- Ingrese los valores conocidos de su instalación o del recibo CFE.
- La calculadora muestra el factor de potencia actual y el triángulo de potencias.
- Si el FP es menor a 0.90, se muestra el recargo CFE aplicable.
- Ingrese el factor de potencia objetivo (recomendado 0.95) para calcular la corrección.
- Revise la capacidad del banco de capacitores necesario en kVAR.
- Solicite cotización de banco de capacitores automático para cargas variables.
Fórmula
cosφ = P / S | S = √(P² + Q²) | Q_cap = P × (tanφ₁ - tanφ₂) Ejemplo Práctico
Ejemplo: Maquiladora en Ciudad Juárez con P = 80 kW, S = 100 kVA. Factor de potencia: cosφ = 80/100 = 0.80. La CFE aplica recargo de 7.5%: fórmula 3/5 × (90/80 - 1) × 100 = 7.5%. Para corregir a 0.95: Q_cap = 80 × (tan(cos⁻¹(0.80)) - tan(cos⁻¹(0.95))) = 80 × (0.75 - 0.33) = 33.6 kVAR. Banco de capacitores comercial: 40 kVAR (tamaño estándar disponible).
Interpretación de Resultados
Un factor de potencia de 1.0 es ideal (toda la energía realiza trabajo útil). La CFE tiene un sistema de incentivos/penalizaciones: FP ≥ 0.90 → sin recargo; FP > 0.90 → bonificación de hasta 2.5%; FP < 0.90 → recargo proporcional que puede llegar al 120%. La corrección más común es instalar bancos de capacitores automáticos que ajustan la compensación reactiva según la carga.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es el factor de potencia y por qué importa?
El factor de potencia (cosφ) es la relación entre la potencia activa (kW, trabajo útil) y la potencia aparente (kVA, que suministra la fuente). Un valor de 1.0 significa que toda la energía se aprovecha. Valores bajos indican que parte de la energía se "desperdicia" en mantener campos magnéticos de motores y transformadores, sin realizar trabajo productivo.
¿Cuándo penaliza la CFE por bajo factor de potencia?
La CFE penaliza cuando el factor de potencia promedio mensual es menor a 0.90. La fórmula del recargo es: 3/5 × (90/FP - 1) × 100%. Ejemplos: FP = 0.85 → recargo 3.5%, FP = 0.80 → 7.5%, FP = 0.70 → 17.1%, FP = 0.60 → 30%. Para tarifas industriales (GDMTH, GDMTO), el recargo puede representar miles de pesos mensuales.
¿Cómo se corrige un bajo factor de potencia?
La forma más efectiva es instalar un banco de capacitores: fijo (para carga constante) o automático con controlador (para carga variable). Tamaños comerciales disponibles en México: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100 kVAR. Proveedores en México: ABB, Schneider (Varplus), Siemens, ICAR. También ayuda: usar motores de alta eficiencia, evitar operar maquinaria en vacío, y reemplazar balastros magnéticos por electrónicos.
¿Cuál es la diferencia entre kW, kVA y kVAR?
kW (kilovatios) es potencia activa: realiza trabajo mecánico, genera calor, produce iluminación. kVA (kilo-volt-amperes) es potencia aparente: lo que el transformador y los conductores deben suministrar. kVAR (kilo-volt-amperes reactivos) es potencia reactiva: mantiene campos magnéticos en motores e inductores. Relación: kVA² = kW² + kVAR². El objetivo es minimizar los kVAR.
¿Qué factor de potencia es óptimo para maximizar beneficios CFE?
El óptimo es 0.95-0.98. Mantener 0.90 apenas evita recargos, pero 0.95+ genera bonificación CFE de hasta 2.5% sobre la facturación. Sobre-corregir más allá de 0.99 no da beneficio adicional y puede causar problemas de resonancia. El costo del banco de capacitores típicamente se recupera en 6-18 meses con el ahorro en la factura CFE.
¿Cómo medir el factor de potencia de mi instalación?
Opciones: 1) Revisar el recibo CFE — indica el FP promedio del período. 2) Usar un analizador de redes portátil (Fluke 435, Hioki PW3198) que mide P, S, Q y FP en tiempo real. 3) Calcular manualmente con mediciones de voltaje, corriente y potencia activa. Para industrias, se recomienda instalar un medidor de FP permanente en el tablero principal.
¿Los armónicos afectan el factor de potencia?
Sí. El FP total (FP_verdadero) = FP_desplazamiento × FP_distorsión. Los armónicos generados por variadores, fuentes conmutadas y rectificadores reducen el FP_distorsión. Un sistema con FP_desplazamiento = 0.95 y THD del 30% tendrá FP_verdadero ≈ 0.90. Los bancos de capacitores solo corrigen el FP de desplazamiento. Para armónicos se necesitan filtros activos o pasivos.
¿Banco de capacitores fijo o automático?
Fijo: un solo paso, siempre conectado. Económico ($8,000-25,000) pero riesgo de sobre-corrección en horarios de baja carga. Automático: controlador inteligente conecta/desconecta pasos según la demanda (4-12 pasos). Costo: $25,000-120,000, pero optimiza el FP continuamente sin sobre-corrección. Para cargas variables (talleres, fábricas): siempre automático. Para carga constante (bombas 24/7): fijo es suficiente.