El factor de potencia es la proporción de la potencia aparente que una planta convierte en trabajo útil. Baja cuando los motores, transformadores y otras cargas toman mucha energía reactiva, y también cuando hay armónicos. Un factor bajo cuesta dinero en la factura (cobro de reactiva en Colombia, recargo de CFE en México), ocupa capacidad del transformador y los cables y aumenta las pérdidas. Se corrige con compensación bien dimensionada, que no sobrecompense ni entre en resonancia.
Qué es el factor de potencia
Una planta toma de la red dos tipos de potencia. La activa (kW) hace el trabajo: mueve motores, calienta hornos, ilumina. La reactiva (kVAr) crea los campos magnéticos que necesitan motores y transformadores; va y viene entre la red y la carga sin hacer trabajo. La suma vectorial de ambas es la potencia aparente (kVA), la que tienen que soportar el transformador y los cables.
El factor de potencia es la relación entre la activa y la aparente. Con 1,0, todo lo que entrega la red se convierte en trabajo. Con 0,8, por cada 100 kVA que pasan por el transformador solo 80 kW son útiles.
Cuando hay armónicos, como en plantas con muchos variadores, conviene distinguir dos factores: el de desplazamiento (cos φ, el ángulo entre la tensión y la corriente fundamental) y el verdadero o total, que además incluye la distorsión. Los medidores y analizadores modernos muestran ambos. Vea analizador de calidad de potencia.
Por qué baja en una planta
- Motores de inducción con poca carga. Un motor trabajando al 30 % de su potencia nominal sigue tomando la reactiva de magnetización, que casi no depende de la carga, mientras la activa cae; su factor de potencia baja.
- Transformadores energizados en vacío o con poca carga, sobre todo en noches y fines de semana.
- Soldadoras, hornos de inducción y balastos de iluminación antigua.
- Armónicos de variadores, rectificadores y fuentes conmutadas, que bajan el factor verdadero.
- Bancos de condensadores averiados con pasos fuera de servicio.
Cuánto le cuesta
En la factura
Casi todos los países cobran la reactiva o penalizan el factor de potencia bajo, pero cada uno lo hace distinto:
- Colombia: se cobra el transporte de reactiva inductiva que supere el 50 % de la activa en cada hora, y la capacitiva que no cumpla los límites por nivel de tensión de la CREG 101 035 de 2024. El cobro crece con un factor M si el exceso se repite. Lo explicamos en cobro de energía reactiva en Colombia.
- México: CFE aplica un recargo porcentual sobre la factura cuando el factor de potencia promedio es menor que el mínimo, y una bonificación cuando es mayor. Vea multa por bajo factor de potencia CFE.
- Otros países de la región tienen esquemas similares con límites y fórmulas propias; la referencia es siempre la regulación vigente y su contrato de suministro.
En la instalación
Aunque no existiera ningún cobro, un factor de potencia bajo cuesta:
- Capacidad. El transformador, los cables y el interruptor principal se dimensionan en kVA y amperios. Con factor de potencia bajo se llenan antes; corregirlo libera capacidad para crecer sin cambiar el transformador.
- Pérdidas. Las pérdidas en cables y transformadores crecen con el cuadrado de la corriente.
- Caída de tensión, que afecta el arranque de motores y equipos sensibles.
Cómo se corrige bien
La compensación clásica es un banco de condensadores, en México y otros países banco de capacitores, que entrega localmente la reactiva que las cargas necesitan, para que no venga desde la red.
| Opción | Cuándo conviene | Cuidado con |
|---|---|---|
| Condensador fijo junto al motor | Motores grandes que trabajan muchas horas | Sobretensión por autoexcitación si se dimensiona de más |
| Banco fijo en el transformador | Compensar la magnetización en vacío | Que no pase la planta a capacitiva |
| Banco automático por pasos | La mayoría de plantas con carga variable | Ajuste del regulador y estado de los pasos |
| Banco con reactores de desintonía | Plantas con variadores o armónicos | Resonancia si se omite la desintonía |
| Filtro activo o compensador estático | Carga muy variable o armónicos altos | Costo y dimensionamiento correcto |
Los errores más caros son tres: sobrecompensar (en Colombia también se cobra la reactiva capacitiva), ignorar los armónicos (un banco sin desintonía puede entrar en resonancia, sobrecalentarse y fallar) y no mantener el banco. Más detalle en banco de condensadores, en armónicos de variadores de frecuencia y en la prueba de bancos de condensadores.
Dos casos que cambian el cálculo
Generación solar en la planta. Los paneles reducen la energía activa que la planta compra, pero los motores siguen necesitando la misma reactiva. En el medidor de la frontera la relación entre reactiva y activa sube, y una planta que nunca pagó reactiva empieza a pagarla. Además, en las horas de máxima generación el banco puede sobrar y la planta puede pasar a capacitiva. La compensación se dimensiona considerando la generación, y en algunos casos los propios inversores pueden aportar reactiva si su configuración y el operador de red lo permiten.
Un banco que envejece. Los condensadores pierden capacidad con los años, los contactores de los pasos se desgastan y los fusibles se funden sin aviso. Un banco que fue suficiente hace cinco años puede estar entregando la mitad. Revisar la capacidad de cada paso, los contactores, la temperatura y el regulador es parte del mantenimiento de la subestación.
Por dónde empezar
- Revise la factura de los últimos doce meses: kWh, kVArh, cobros de reactiva o recargos.
- Pida o descargue el perfil horario del medidor de la frontera.
- Mida con un analizador en el tablero principal durante una semana de operación normal, para ver reactiva, armónicos y su variación con la carga.
- Con esos datos se decide el tipo de compensación y su tamaño.
No damos aquí una fórmula de dimensionamiento lista para aplicar, porque un banco calculado solo con la factura, sin mirar los armónicos ni la carga mínima, es justamente el que falla o sobrecompensa.
Cómo le ayudamos
Nuestro equipo hace estudios de calidad de potencia y de compensación de energía reactiva para plantas industriales: analizamos la factura y el perfil de la frontera, medimos, dimensionamos el banco o el filtro y verificamos que la solución cumpla los límites de su país sin crear resonancias. El análisis y el diseño los hacemos de forma remota; en Colombia también medimos y ponemos en servicio en sitio.
Conozca nuestro servicio de calidad de potencia o escríbanos con su factura.
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Referencias
- IEEE 1459, Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions.
- IEEE 18, Standard for Shunt Power Capacitors.
- IEC 60831-1, condensadores de potencia autorregenerables para redes de corriente alterna hasta 1000 V.
- CREG, Resoluciones 015 de 2018 y 101 035 de 2024 (Colombia).
- CNE, Acuerdo CT/11.SE/8-2025, criterios de aplicación de las tarifas finales del suministro básico para 2026, numeral 5.5 (México).
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el factor de potencia mínimo para una industria?
Depende del país. En Colombia el mínimo inductivo es 0,90, que equivale a que la reactiva no supere el 50 % de la activa en cada hora; en México la referencia general de CFE es 90 %, con un requerimiento distinto para usuarios grandes. Conviene verificarlo con la regulación vigente de su país y su contrato.
¿Cómo mejorar el factor de potencia en una industria?
Primero midiendo dónde y cuándo se consume la reactiva. Luego se compensa con condensadores (capacitores) automáticos por pasos, en el tablero principal o junto a los motores grandes, con reactores de desintonía si hay variadores, o con filtros activos cuando el problema incluye armónicos. Apagar transformadores en vacío y no sobredimensionar motores también ayuda.
¿Un variador de frecuencia mejora el factor de potencia?
Mejora el factor de desplazamiento, porque el rectificador toma corriente casi en fase con la tensión, pero introduce armónicos que bajan el factor de potencia total. Por eso una planta con muchos variadores puede tener poca reactiva y aun así un factor de potencia real menor que uno.