Calculadora de Factor de Potencia
Factor de potencia actual, kVAR necesarios para corregirlo, penalización o bonificación de CFE y capacitancia real en microfaradios.
Calcular el factor de potencia a partir de las lecturas
Cuántos kVAR necesitas para llegar al factor objetivo
Penalización o bonificación según la fórmula de CFE
Convertir los kVAR en capacitancia real por fase
Factor de potencia: el cargo que pagas sin consumir
Un bajo factor de potencia no aumenta tu consumo de energía: aumenta la corriente que circula para entregar la misma potencia útil. Esa corriente extra calienta conductores, ocupa capacidad del transformador y, en las tarifas donde CFE lo mide, aparece como un recargo directo en el recibo. Aquí está la fórmula tarifaria, cómo dimensionar la corrección y los tres errores que convierten un banco de capacitores en un problema.
Factor de potencia
FP = P ÷ S = cos φ
Potencia activa (kW) entre aparente (kVA).
Compensación necesaria
Qc = P × (tan φ₁ − tan φ₂)
kVAR de capacitores para pasar de FP₁ a FP₂.
Capacitancia real
C = Qc ÷ (2πf × V²)
En delta se divide además entre 3.
La fórmula que aparece en tu recibo
CFE no cobra los kVAR directamente: aplica un porcentaje sobre el importe de energía y demanda, calculado con dos fórmulas según de qué lado de 0.90 estés.
- Si FP < 0.90 (recargo): 3/5 × ((0.90 ÷ FP) − 1) × 100, con tope de 120%
- Si FP ≥ 0.90 (bonificación): 1/4 × (1 − (0.90 ÷ FP)) × 100, con tope de 2.5%
Un ejemplo real: con factor 0.75, el recargo es 3/5 × ((0.90 ÷ 0.75) − 1) × 100 = 12%. Sobre una facturación de $80 000 mensuales, son $9 600 al mes y más de $115 000 al año que se van sin recibir nada a cambio. Con esos números, un banco de capacitores se paga solo en meses.
Fíjate en la asimetría: el castigo puede llegar al 120% y el premio se detiene en 2.5%. El sistema está diseñado para que corrijas, no para que te vuelvas eficiente más allá de 0.90. Por eso no tiene sentido perseguir el 1.0: de 0.95 a 0.99 ganas centavos y multiplicas los riesgos.
Ojo: no todas las tarifas lo miden
El cargo por factor de potencia aplica a las tarifas donde se mide la demanda, típicamente usuarios de media y alta tensión o de baja tensión con demanda contratada relevante. Las tarifas domésticas y las de pequeño comercio no incluyen este concepto.
Si no aparece un factor de potencia impreso en tu recibo, es que tu tarifa no lo penaliza. Aun así, un FP bajo sigue costándote de otra forma: más corriente significa más pérdidas por calentamiento, conductores y protecciones más grandes y menos capacidad disponible en el transformador.
Motores sobredimensionados: el origen real del problema
Antes de comprar capacitores conviene entender de dónde viene el bajo factor. La causa dominante en la industria es el motor de inducción trabajando a carga parcial.
Un motor consume una corriente de magnetización prácticamente constante, tenga carga o no. A plena carga su factor de potencia puede rondar 0.85; al 50% de carga cae cerca de 0.70, y en vacío puede quedar por debajo de 0.30. La potencia activa baja con la carga, pero la reactiva casi no se mueve.
Por eso un motor de 20 HP moviendo una bomba que necesita 8 HP no solo desperdicia inversión: degrada el factor de potencia de toda la planta. Antes de compensar, vale la pena revisar si hay motores muy sobrados, porque cambiar el motor corrige la causa en lugar de disimularla.
Sobrecompensar es peor que quedarse corto
Instalar más kVAR de los necesarios —o dejar un banco fijo conectado cuando la planta está en turno bajo— produce un factor de potencia en adelanto, y eso trae problemas propios:
- Sobretensión en la instalación, sobre todo en horarios de baja carga.
- Autoexcitación de motores al desconectarlos: siguen girando alimentados por los capacitores y generan tensiones peligrosas.
- Mayor riesgo de resonancia con las armónicas del sistema.
La solución habitual es un banco automático por pasos, que conecta y desconecta secciones según la carga real. Si el banco es fijo, se dimensiona para la carga base de la planta, nunca para el pico.
Capacitores y armónicos: la combinación que revienta bancos
Este es el error que más bancos ha destruido desde que se generalizaron los variadores de frecuencia. Los capacitores presentan menor impedancia a mayor frecuencia, así que se convierten en un camino preferente para las corrientes armónicas que inyectan los variadores, rectificadores y fuentes conmutadas.
Peor aún: el capacitor y la inductancia del transformador forman un circuito resonante. Si la frecuencia de resonancia cae cerca de una armónica presente —la quinta y la séptima son las típicas—, la corriente armónica se amplifica y el banco trabaja muy por encima de su corriente nominal. El síntoma clásico es un banco que se calienta, dispara protecciones o falla capacitores de forma repetida sin causa aparente.
Cuando hay carga electrónica significativa, la instalación correcta lleva reactores desintonizados en serie con los capacitores, que desplazan la resonancia por debajo de la quinta armónica. Instalar capacitores desnudos en una planta llena de variadores es pedir el problema.
Individual, por grupos o central
Los kVAR calculados son los mismos, pero dónde se instalan cambia el beneficio:
- Individual — el capacitor va en las terminales del motor y arranca con él. Es la única que descarga de corriente reactiva toda la instalación, incluidos los alimentadores. Ideal para motores grandes de operación continua.
- Por grupos — se compensa un tablero o centro de control de motores. Buen equilibrio entre costo y beneficio.
- Central — un banco automático en la acometida. Es la más económica y la que mejor evita sobrecompensar, pero no alivia los circuitos internos: la corriente reactiva sigue circulando aguas abajo del banco.
Si tu objetivo es únicamente quitar el recargo de CFE, la central cumple. Si además quieres liberar capacidad de transformador y reducir pérdidas y caídas de tensión internas, hay que acercar la compensación a la carga.
¿Qué es el factor de potencia en palabras simples?
Es la proporción de la energía que realmente se convierte en trabajo útil respecto a la que la instalación demanda de la red. Un factor de 0.80 significa que solo el 80% de la corriente que circula produce trabajo; el resto va y viene magnetizando motores y transformadores sin generar nada aprovechable.
¿Cómo calculo cuántos capacitores necesito?
Con la fórmula Qc = P × (tan φ₁ − tan φ₂), donde P es tu potencia activa en kW, φ₁ el ángulo de tu factor actual y φ₂ el del objetivo. La segunda pestaña de la calculadora lo resuelve y además te muestra cuánto baja la potencia aparente y la corriente.
¿Por qué CFE me cobra si no consumo más energía?
Porque la energía activa que consumes es la misma, pero la corriente necesaria para entregártela es mayor. Esa corriente extra obliga a dimensionar transformadores, conductores y equipos de la red más grandes, y genera pérdidas. El cargo por bajo factor de potencia traslada ese costo a quien lo provoca.
¿Conviene llegar a factor de potencia 1.0?
No. La bonificación de CFE está topada en 2.5%, así que pasar de 0.95 a 0.99 aporta muy poco dinero. En cambio el riesgo aumenta: cualquier reducción de carga te deja sobrecompensado, con sobretensiones, posible autoexcitación de motores y mayor exposición a resonancia con armónicos. El rango de diseño habitual es 0.95 a 0.98.
¿Puedo instalar capacitores si tengo variadores de frecuencia?
Sí, pero no capacitores simples. Los variadores generan corrientes armónicas y los capacitores ofrecen un camino de baja impedancia a esas frecuencias, con riesgo de resonancia y de destruir el banco. En instalaciones con carga electrónica importante se usan bancos con reactores desintonizados, y conviene un estudio de calidad de la energía antes de dimensionar.
¿Un banco de capacitores reduce mi consumo de kWh?
Prácticamente no. Lo que elimina es el recargo por bajo factor de potencia y reduce las pérdidas por calentamiento en tus propios conductores, que suelen ser un ahorro pequeño. El beneficio principal es quitar la penalización y liberar capacidad de transformador para poder crecer sin ampliar la acometida.
Los porcentajes de penalización y bonificación corresponden a la fórmula tarifaria de CFE y aplican solo a las tarifas donde se mide el factor de potencia. Las disposiciones tarifarias pueden actualizarse, así que verifica los términos vigentes en tu recibo o con CFE. El dimensionamiento definitivo de un banco de capacitores debe hacerlo un ingeniero eléctrico con mediciones reales de la instalación, incluyendo análisis de armónicos.