Imagina que estás en tu bar favorito y pides una cerveza bien servida. Pero cuando la traen, una buena parte es solo espuma. Pagas por todo, pero solo disfrutas lo que realmente puedes beber.
¿Te parece justo pagar por lo que no aprovechas?
Eso mismo ocurre con el factor de potencia. Mientras más espuma hay en tu energía —más potencia reactiva— y más pagas sin obtener ningún trabajo útil a cambio.
Pero para entender bien este problema, necesitamos entender qué significa el factor de potencia.
Factor de potencia. Definición
El factor de potencia (FP o Cosφ) es la relación entre la potencia activa (kW) y la potencia aparente (kVA).
Describe la relación entre la potencia de trabajo o real y la potencia total consumida.
El FP está definido por la siguiente ecuación.
FP vs Cosφ
Es importante distinguir la diferencia entre los términos factor de potencia y Coseno de phi, ya que no son exactamente lo mismo. El Cosφ y el FP únicamente serán iguales en cargas lineales. Sin embargo, en cargas no lineales son distintos.
- Cosφ: Sólo depende de las potencias activa (P) y reactiva (Q).
- FP: Depende de las potencias activa (P), reactiva (Q) y de las distorsiones (D).
En el caso de que el flujo eléctrico sea perfecto y no haya distorsiones (D=0) ambos coincidirán.
Potencia activa, reactiva y aparente
Para comprender el factor de potencia, es fundamental conocer los tres tipos de potencia que intervienen en un sistema eléctrico:
Potencia activa (P – kilowatts, kW)
Es la energía útil que se convierte en trabajo real: movimiento, luz, calor, etc. Es la potencia que efectivamente consumen los equipos. Por ejemplo, el torque de un motor o la luz de una lámpara provienen de esta potencia.
Potencia reactiva (Q – kilovoltamperios reactivos, kVAR)
Es la energía que no realiza trabajo, pero es necesaria para alimentar campos magnéticos o eléctricos. La demandan equipos como motores, transformadores o balastros. Aunque no se convierte en trabajo, es esencial para el funcionamiento de muchos equipos.
Una alta cantidad de potencia reactiva reduce la eficiencia del sistema, ya que circula corriente innecesaria que genera pérdidas.
Potencia aparente (S – kilovoltamperios, kVA)
Es la combinación de la activa y la reactiva. Representa la potencia total demandada por una instalación, sin distinguir si se aprovecha o no.
Visualmente, estas tres potencias forman el triángulo de potencias:
- P es el cateto “útil”
- Q es el cateto “no útil”
- S es la hipotenusa, es decir, la carga total sobre el sistema
Cuanto mayor sea Q (reactiva), más grande será S y más bajo será el factor de potencia.
¿Cómo se utiliza el FP?
El factor de potencia se usa como indicador del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. Puede toma valores entre 0.01 y 1.0
FP = 1.0: Un factor de potencia perfecto (mejor aprovechamiento de energía)
FP < 0.95: Un factor de potencia deficiente (los equipos consumen energía reactiva, lo cual provoca un incremento en la corriente eléctrica).
Normativas y penalizaciones por bajo factor de potencia en México
En México, tanto CFE como la CRE exigen a las empresas mantener un factor de potencia mínimo, o de lo contrario enfrentarán cargos adicionales o sanciones.
- Antes: El umbral mínimo era de 0.90.
- Desde 2024: Subió a 0.95 para usuarios en media y alta tensión con demanda mayor de 1 MW (Acuerdo A/073/2023 – CRE).
- Desde 2026: Se elevará a 0.97, según el Código de Red.
Además, el Código de Red exige mantener el FP entre 0.95 y 1.0, al menos el 95% del tiempo mensual, medido en intervalos de 5 minutos.
Incumplir estas normas puede derivar en multas severas, que en casos graves alcanzan hasta el 10% de los ingresos brutos anuales de la empresa.
Cómo corregir el factor de potencia en un motor eléctrico
Situación: En una planta industrial, un motor trifásico de 30 HP está alimentando una bomba. El motor tiene un rendimiento del 90 % y trabaja con un factor de potencia de 0.75 debido a la falta de corrección con capacitores.
A continuación, se calculan las potencias:
Potencia activa
P = HP x 0.746 ÷ Eficiencia = 30 x 0.746 ÷ 0.90 ≈ 24.9kW
Potencia aparente
S = P ÷ FP = 24.9 ÷ 0.75 ≈ 33.2kVA
Potencia reactiva
Q = √ (S² - P²) = √ (33.2² - 24.9²) ≈ 21.7kVAR
¿Qué significa esto en la práctica?
- El motor consume 24.9 kW útiles, pero demanda 33.2 kVA al sistema de la red eléctrica.
- La diferencia (potencia reactiva) no realiza trabajo, pero circula en la red, generando pérdidas.
- La empresa paga por los 33.2 kVA, aunque solo 24.9 kW hacen trabajo.
- Además, un FP de 0.75 podría generar penalizaciones por parte de la CFE.
¿Qué se puede hacer?
Cuando el factor de potencia (FP) es bajo, como en este caso donde Q = 21.7 kVAR, lo ideal es instalar un banco de capacitores dimensionado para compensar total o parcialmente esa potencia reactiva.
Los capacitores generan potencia reactiva capacitiva (Qc), que se comporta de forma opuesta a la potencia reactiva inductiva (Qi) generada por cargas como motores.
Al instalarlos:
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Se disminuye la potencia reactiva y la corriente total, liberando capacidad en transformadores, tableros, cables y protecciones. Esto también mejora la caída de tensión en las líneas.
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Aunque los kW consumidos no cambian, el sistema requiere menos kVA para entregar la misma potencia activa, lo que se traduce en una corriente menor para la misma tensión.
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Si el FP corregido supera el umbral exigido (0.95 en México para muchos usuarios), se evitan cargos por energía reactiva o penalizaciones en el recibo. Esto puede representar ahorros significativos, especialmente en instalaciones con alto consumo inductivo.
Ahora, vamos a recalcular todo con el objetivo de subir el factor de potencia de 0.75 a 0.95 conforme a las reglas mexicanas.
Nueva potencia aparente con FP = 0.95 (S₂)
S₂ = P ÷ 0.95 = 24.9 ÷ 0.95 ≈ 26.2 kVA
Nueva potencia reactiva (Q₂)
Q₂ = √(S₂² - P²) = √(26.2² - 24.9²) ≈ 8.2 kVAR
Compensación necesaria con capacitores (Qc)
Qc = Q - Q₂ = 21.7 - 8.2 ≈ 13.5 kVAR
¿Fracttal Sense Energy+ mide el Factor de Potencia?
Sí, puede medirlo, siempre que esté conectado a un analizador de red, el cual debe estar vinculado a un activo a través de su tablero eléctrico.
El Fracttal Sense Energy+ se conecta vía Modbus a un analizador de red, el cual mide directamente las magnitudes eléctricas en los conductores mediante bobinas de corriente (sensores tipo Rogowski) sin intervención invasiva.
El analizador registra en tiempo real los voltajes por fase, corrientes por fase, potencias activa, reactiva, aparente por fase y totales, y envía esos datos al Fracttal Sense. Con esta información, el cálculo del factor de potencia es inmediato. El software puede dividir P/S para cada instante y obtener el FP instantáneo por fase y trifásico.
No solo puede medirlo, sino que al integrarse al sistema integral de mantenimiento Fracttal, permite hacer análisis históricos y en tiempo real del FP, detectar tendencias (por ejemplo, si cierto equipo baja su FP durante el deterioro de capacitores o por variaciones de carga) y generar alertas para tomar acciones de mantenimiento.