Factor de Potencia: Qué Es, Cómo Calcularlo y Corregirlo en México
Guía completa del factor de potencia. Cálculo, triángulo de potencias, penalización CFE, banco de capacitores y corrección paso a paso según NOM.
¿Qué es el Factor de Potencia?
El factor de potencia (FP) es la relación entre la potencia activa (real, que produce trabajo) y la potencia aparente (total suministrada por la red). Se expresa como un número entre 0 y 1:
FP = P / S = cos(φ)
| Variable | Nombre | Unidad | Qué representa |
|---|---|---|---|
| P | Potencia activa | Watts (W) | Trabajo útil (calor, movimiento, luz) |
| Q | Potencia reactiva | VAr | Energía de magnetización (no produce trabajo) |
| S | Potencia aparente | VA | Total que entrega la fuente |
| φ (phi) | Ángulo de fase | Grados | Desfase entre voltaje y corriente |
Triángulo de Potencias
Las tres potencias se relacionan geométricamente:
S² = P² + Q²
| Potencia | Fórmula | Analogía |
|---|---|---|
| Activa (P) | S × cos(φ) | Lo que bebe el caballo |
| Reactiva (Q) | S × sen(φ) | Lo que derrama el caballo |
| Aparente (S) | √(P² + Q²) | Lo que sale del barril |
¿Por Qué Importa en México?
Penalización de CFE
CFE penaliza a usuarios comerciales e industriales con factor de potencia menor a 0.90:
| Factor de Potencia | Efecto en factura |
|---|---|
| ≥ 0.90 | Sin penalización |
| 0.80 - 0.89 | Recargo del 3.5% al 10% |
| 0.70 - 0.79 | Recargo del 10% al 17.5% |
| 0.60 - 0.69 | Recargo del 17.5% al 25% |
| < 0.60 | Recargo máximo (~120% adicional posible) |
Bonificación por alto FP
Si mantiene un FP superior a 0.90, CFE otorga una bonificación que puede reducir su factura:
| Factor de Potencia | Bonificación |
|---|---|
| 0.91 - 0.95 | 0.5% a 2.5% |
| 0.96 - 0.99 | 2.5% a 4.5% |
| 1.00 | Máxima bonificación (~5%) |
Causas del Bajo Factor de Potencia
| Causa | Ejemplo | FP típico |
|---|---|---|
| Motores eléctricos | Bombas, compresores | 0.75-0.85 |
| Motores sin carga | Motor girando en vacío | 0.20-0.40 |
| Transformadores | Subestaciones, reguladores | 0.60-0.80 |
| Balastros magnéticos | Lámparas fluorescentes viejas | 0.40-0.60 |
| Soldadoras por arco | Soldadura MIG/TIG | 0.50-0.70 |
| Variadores de frecuencia | Sin filtro | 0.65-0.85 |
Corrección del Factor de Potencia
Banco de Capacitores
La forma más común de corregir el FP es instalar un banco de capacitores que genera potencia reactiva capacitiva para compensar la reactiva inductiva de los motores:
Q_cap = P × (tan(φ_1) - tan(φ_2))
Donde:
- φ_1 = ángulo actual (antes de corrección)
- φ_2 = ángulo deseado (después de corrección)
Ejemplo de Cálculo
Datos: Taller con carga de 50 kW, FP actual = 0.75, FP deseado = 0.95
Paso 1: Calcular el ángulo actual
- φ_1 = arccos(0.75) = 41.4°
- tan(41.4°) = 0.882
Paso 2: Calcular el ángulo deseado
- φ_2 = arccos(0.95) = 18.2°
- tan(18.2°) = 0.329
Paso 3: Calcular la capacitancia necesaria
- Q_cap = 50 × (0.882 - 0.329) = 50 × 0.553
- Q_cap = 27.65 kVAr → Banco de capacitores de 30 kVAr
Tipos de Compensación
| Tipo | Descripción | Uso |
|---|---|---|
| Fija | Capacitor permanente en el tablero | Cargas estables |
| Automática | Banco con controlador y pasos (steps) | Cargas variables |
| Individual | Capacitor directo en cada motor | Motores grandes |
| Centralizada | Banco en tablero principal | Económico para cargas distribuidas |
Medición del Factor de Potencia
Instrumentos
| Instrumento | Qué mide | Precisión |
|---|---|---|
| Analizador de redes | P, Q, S, FP, THD, armónicos | Alta |
| Pinza vatimétrica | P y FP instantáneo | Media |
| Medidor de facturación CFE | kVAr-h/kW-h (promedio del periodo) | Alta (para facturación) |
Leer el FP en el recibo de CFE
Para usuarios con demanda medida (comerciales/industriales), el recibo de CFE incluye:
- kW-h: Energía activa consumida
- kVAr-h: Energía reactiva consumida
- FP: Factor de potencia calculado del periodo
Referencia Normativa
- NOM-001-SEDE-2022 Art. 460: Capacitores (instalación y protección)
- NOM-001-SEDE-2022 Art. 470: Resistores y reactores
- Reglas de Despacho y Operación del SEN: Requisitos de FP
- Contrato de Suministro CFE: Penalizaciones y bonificaciones
Errores Comunes
1. Sobrecompensar (FP capacitivo)
Instalar capacitores en exceso puede llevar el FP al lado capacitivo (leading), lo que también es penalizado y puede causar sobrevoltaje y resonancia armónica. El banco debe dimensionarse para alcanzar 0.95-0.98, nunca 1.00.
2. No considerar los armónicos
En instalaciones con variadores de frecuencia, rectificadores o UPS, los armónicos pueden dañar los capacitores y causar resonancia. Se require un estudio de armónicos antes de instalar bancos de capacitores.
3. Capacitores sin mantenimiento
Los capacitores pierden capacitancia con el tiempo y la temperatura. Un banco que corregía a 0.95 puede estar dando 0.85 después de 5 años sin mantenimiento.
Preguntas Frecuentes
¿El factor de potencia afecta a usuarios residenciales?
Para usuarios domésticos, CFE no aplica penalización por factor de potencia. La tarifa residencial se basa únicamente en kWh consumidos. Sin embargo, un bajo FP en casa causa mayor corriente en los conductores y puede disparar protecciones innecesariamente.
¿Cuánto cuesta un banco de capacitores?
El costo varía según la capacidad: un banco de 10 kVAr cuesta entre $5,000-10,000 MXN, y uno de 50 kVAr automático entre $25,000-50,000 MXN. La inversión se recupera en 6-18 meses gracias al ahorro en penalizaciones de CFE.
¿Qué es el FP leading y lagging?
Lagging (retrasado, inductivo) ocurre cuando la corriente va detrás del voltaje, causado por motores y bobinas. Leading (adelantado, capacitivo) ocurre cuando la corriente va adelante del voltaje, causado por exceso de capacitores. Ambos extremos son indeseables.
¿Puedo corregir el FP instalando LED en lugar de lámparas fluorescentes?
Parcialmente. Las lámparas LED tienen FP cercano a 1.00, mientras que las fluorescentes con balastro magnético pueden tener FP de 0.40-0.60. Cambiar a LED mejora el FP de la iluminación, pero generalmente los motores son los principales causantes del bajo FP.
¿Con qué frecuencia debo revisar el factor de potencia?
Revise el FP mensualmente en el recibo de CFE. Si varía significativamente, puede indicar cambios en la carga (nuevos motores, cambio de horarios) o degradación de los capacitores.
Recursos Relacionados
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