Calculadora de Banco de Capacitores — Corrección de FP CFE
Dimensiona el banco de capacitores para corregir el factor de potencia y evitar penalizaciones de CFE. Calcula kVAR, escalones, ahorro anual y retorno de inversión.
Cómo usar esta calculadora
- Ingrese la potencia activa total de su instalación en kW.
- Ingrese el factor de potencia actual (del recibo CFE o medición).
- Ingrese el factor de potencia deseado (mínimo 0.92 recomendado).
- Seleccione el voltaje del sistema (220V o 440V trifásico).
- Seleccione su tarifa CFE para estimar penalizaciones.
- La calculadora determina los kVAR necesarios, escalones del banco, ahorro y payback.
- Para instalaciones con variadores de frecuencia, considere banco con reactores anti-resonancia.
Fórmula
kVAR = kW × (tan(cos⁻¹FP_actual) - tan(cos⁻¹FP_deseado)) | Escalones = kVAR_total / kVAR_por_escalón Ejemplo Práctico
Ejemplo: Planta industrial 200 kW, FP actual 0.78, deseado 0.95, 440V. kVAR = 200 × (tan(cos⁻¹0.78) - tan(cos⁻¹0.95)) = 200 × (0.802 - 0.329) = 94.7 kVAR. Banco: 100 kVAR (4 escalones × 25 kVAR). Penalización CFE evitada: ~$4,800/mes. Inversión: $35,000. Payback: 7 meses.
Interpretación de Resultados
CFE penaliza a usuarios con FP < 0.90 y bonifica a quienes superan este valor. Un banco de capacitores automático (con controlador) ajusta los kVAR conectados según la demanda reactiva, evitando sobrecompensación. La inversión típica se recupera en 6-18 meses solo con el ahorro de la penalización eliminada.
Preguntas Frecuentes
¿Desde qué FP me penaliza CFE?
CFE penaliza cuando el factor de potencia promedio del periodo de facturación es menor a 0.90. La penalización se calcula como un porcentaje adicional sobre la factura. Fórmula: Penalización = 3/5 × [(90/FP) - 1] × 100%. Ejemplo: con FP = 0.78 → Penalización = 9.2% sobre toda la factura. En una factura de $50,000/mes, esto son $4,616 mensuales.
¿Banco fijo o automático?
Fijo: un solo grupo de capacitores, siempre conectado. Adecuado para cargas constantes. Automático: controlador que conecta/desconecta escalones según la demanda reactiva. Necesario cuando la carga varía durante el día. La mayoría de industrias necesitan banco automático para evitar sobrecompensación (FP > 1.0 inductivo).
¿Qué es un controlador de FP y lo necesito?
El controlador (power factor relay) mide el FP en tiempo real y conecta o desconecta escalones de capacitores automáticamente. Lo necesita si: tiene cargas variables, más de 2 escalones, o su demanda cambia durante turnos. Sin controlador, un banco fijo puede sobrecompensar en horas de baja carga, generando voltajes altos y armónicos.
¿Los armónicos afectan el banco de capacitores?
Sí, significativamente. Los variadores de frecuencia, soldadoras y hornos de arco generan armónicos que pueden causar resonancia con el banco de capacitores, amplificando las corrientes armónicas y dañando los capacitores. Solución: usar reactores de rechazo de armónicos (detuned reactors al 7% o 14%) que evitan la resonancia.
¿Puedo instalar el banco yo mismo?
Un banco de capacitores de baja tensión (<1 kV) debe ser instalado por un electricista calificado, pero no requiere licencia especial. Debe incluir: fusibles/interruptor de protección (165% In), conductor dimensionado (135% In), y descargador de voltaje residual. Para media tensión (>1 kV), requiere un especialista en subestaciones.
¿Cuánto dura un banco de capacitores?
Vida útil típica: 10-15 años para capacitores de buena calidad (Schneider, ABB, Siemens). Los contactores de los escalones se desgastan más rápido: 100,000-300,000 operaciones. Para alta frecuencia de conmutación, use contactores con resistencias de preinserción o tiristores (contactless). Mantenimiento: revisión semestral de capacitancia y temperatura.
¿Dónde se instala el banco de capacitores?
Tres opciones: 1) Corrección individual: un capacitor por motor, se desconecta con él. Ventaja: corrección precisa. Desventaja: costo alto si hay muchos motores. 2) Corrección por grupo: en el subtablero de cada área. Balance entre costo y precisión. 3) Corrección centralizada: en el tablero general. Más económico, pero la corriente reactiva circula por toda la instalación.
¿Qué es la resonancia y cómo la evito?
La resonancia ocurre cuando la frecuencia natural del circuito capacitor-transformador coincide con un armónico presente (5°, 7°, 11°). Amplifica la corriente armónica hasta 10-20× su valor normal, dañando capacitores y equipos sensibles. Prevención: usar reactores anti-resonancia (detuned) al 7% para armónicos de 5° o superior. El reactor baja la frecuencia de resonancia por debajo de los armónicos presentes.