El factor de potencia es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente de una carga o instalación.
En el artículo anterior vimos el Triángulo de Potencias. Vimos que la Potencia Aparente (S) es la suma vectorial de la Activa (P, útil) y la Reactiva (Q, oscilante).
El Factor de Potencia (FP) es simplemente el ratio que nos dice qué porcentaje de la potencia aparente (
En ondas senoidales puras, este valor coincide matemáticamente con el coseno del ángulo de desfase (
Interpretación del valor
- FP = 1 (Ideal): Toda la energía aparente se transforma en activa (S = P). Ocurre en estufas y bombillas incandescentes. El ángulo 𝜑 es 0.
- FP < 1 (Real): Parte de la energía es reactiva.
- Un valor de 0,95 es excelente.
- Un valor de 0,80 empieza a ser problemático.
- Un valor de 0,50 es desastroso (típico de motores funcionando en vacío).
El Factor de Potencia es, posiblemente, el indicador de calidad más importante en una instalación industrial.
Es el número que dice si estás usando la electricidad de forma eficiente o si estás “tirando” la capacidad de la red.
¿Por qué es un problema tener un FP bajo?
Supongamos que una carga monofásica absorbe 10 kW de potencia activa a 230 V RMS.
- Caso A (Eficiente, FP = 1):
- Caso B (Ineficiente, FP = 0,5): Para conseguir los mismos 10 kW de trabajo, como el FP es 0,5, la potencia aparente se duplica (S = 20 kVA).
El resultado físico: El motor realiza el mismo trabajo en ambos casos, pero en el Caso B estamos obligando a la red eléctrica a transportar EL DOBLE de corriente.
Esto provoca:
- Sobrecalentamiento de cables: Las pérdidas por calor (I²·R) se multiplican por 4.
- Caídas de tensión: El voltaje llega más bajo al final de la línea.
- Menor capacidad disponible: El transformador alcanza antes sus límites de corriente y temperatura, aunque la potencia activa sea menor que su potencia nominal en kVA.
Facturación de energía reactiva
Como transportar esa corriente extra le cuesta dinero a la compañía eléctrica (necesitan cables más gordos y generadores más grandes), no te lo van a perdonar.
En la factura industrial, si tu Factor de Potencia baja de cierto límite (normalmente 0,95 en Europa), te aplican un recargo por energía reactiva. Es una multa muy dolorosa. He visto fábricas pagar miles de euros al mes solo por este concepto.
En las viviendas domésticas (contratos pequeños), los contadores normales no suelen medir la reactiva, así que no te penalizan. Pero en cualquier contrato >15kW, es hay vigilarlo.
Corrección del factor de potencia
La mayoría de las cargas industriales son Inductivas (Motores, transformadores, soldadoras). Esto significa que consumen Potencia Reactiva Inductiva (
Para arreglarlo, no podemos quitar los motores (los necesitamos para trabajar). La estrategia es: Generar la energía reactiva localmente para no tener que pedírsela a la red eléctrica.
¿Quién genera energía reactiva contraria a la bobina? El Condensador.
Batería de Condensadores
Si conectamos condensadores en paralelo con el motor:
- El motor necesita reactiva inductiva (
) para magnetizarse. - El condensador proporciona reactiva capacitiva (
). - Si calculamos bien,
anula a .
Físicamente, lo que ocurre es fascinante: la energía reactiva deja de viajar desde la central eléctrica. Ahora se queda rebotando localmente entre el condensador y el motor.
- El motor “pide” energía → El condensador se la da.
- El motor “devuelve” energía → El condensador la guarda.
La compañía eléctrica, que está aguas arriba, solo ve el consumo de potencia activa (
Cálculo del Condensador (
Para pasar de un ángulo inicial malo (𝜑₁) a un ángulo final bueno (𝜑₂), la potencia reactiva que debe aportar el condensador es:
Con este valor (
Cuidado con la sobrecompensación: Si pones demasiados condensadores, el Factor de Potencia puede volverse capacitivo (la corriente adelanta al voltaje). Esto también es malo, provoca sobretensiones peligrosas y las compañías también lo penalizan.
Lo ideal es quedarse cerca de 0,98 o 0,99 inductivo, nunca pasarse al lado capacitivo.
