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Electricista · lectura de 11 minutos

Factor de potencia

Nivel:
Electricista
Ámbito:
España · baja tensión
Tensiones:
230/400 V
Normativa:
Circular 3/2020 de la CNMC (peajes de transporte y distribución)

No toda la energía que circula por una instalación se convierte en trabajo útil. Los motores, los transformadores o los fluorescentes necesitan además energía reactiva para crear sus campos magnéticos. El factor de potencia indica qué parte de la potencia que circula se aprovecha de verdad.

Las tres potencias

  • Potencia activa (P), en vatios (W o kW): la que se convierte en trabajo útil: calor, luz, movimiento. Es la que mide el contador de energía activa.
  • Potencia reactiva (Q), en voltamperios reactivos (var o kvar): la que va y viene entre la red y los campos magnéticos o eléctricos de los receptores. No hace trabajo, pero ocupa capacidad de la red.
  • Potencia aparente (S), en voltamperios (VA o kVA): la combinación de las dos. Es la que determina la corriente y, por tanto, el tamaño de cables, transformadores y protecciones.

Se relacionan como los lados de un triángulo rectángulo, el triángulo de potencias:

S² = P² + Q²

El factor de potencia

cos φ = P / S

  • cos φ = 1: toda la potencia es útil. Es el caso de un calefactor o un horno.
  • cos φ = 0,7: de cada 100 kVA que circulan, solo 70 kW hacen trabajo.

Con la misma potencia útil, un factor de potencia bajo obliga a que circule más corriente: más pérdidas en los cables, más caída de tensión y cables, transformadores y protecciones más grandes.

Por qué cuesta dinero

En España, en los suministros de más de 15 kW, la distribuidora factura la energía reactiva consumida por encima de un límite, que corresponde a un factor de potencia de referencia de 0,95. Cuanto más bajo es el cos φ, mayor es el recargo.

Cómo se corrige: compensación de reactiva

Los motores consumen reactiva inductiva; los condensadores aportan reactiva capacitiva. Si se instalan condensadores cerca de los consumos, aportan localmente la reactiva que necesitan los motores y la red deja de suministrarla.

La potencia de condensadores necesaria es:

Q_c = P · (tan φ₁ − tan φ₂)

Ejemplo: una nave con 50 kW y cos φ = 0,75 que quiere llegar a 0,95.

  • tan φ₁ = tan(arccos 0,75) ≈ 0,882
  • tan φ₂ = tan(arccos 0,95) ≈ 0,329
  • Q_c = 50 · (0,882 − 0,329) ≈ 27,7 kvar

Se instalaría una batería de unos 30 kvar, normalmente automática y con varios escalones.

Tipos de compensación

  • Individual: un condensador junto a cada motor grande. Es eficaz, pero solo compensa cuando ese motor funciona.
  • Por grupos: una batería para un conjunto de máquinas.
  • Central automática: una batería en el cuadro general, con un regulador que conecta escalones según la demanda. Es la más habitual.

El cálculo, la elección de la batería (con o sin filtros de armónicos) y su instalación corresponden a un técnico competente o a una empresa instaladora habilitada.

En imágenes

Batería automática de condensadores para compensar la energía reactiva, con sus contactores y sus escalones.
Batería automática de condensadores para compensar la energía reactiva, con sus contactores y sus escalones.Foto: Beuhri at Dutch Wikipedia · Public domain · Wikimedia Commons

Dudas habituales

Las preguntas que más se hacen sobre este tema, respondidas por el equipo. No es un foro: si tienes una duda que no está aquí, escríbenos y valoraremos añadirla.

¿En casa pago la energía reactiva?

En los suministros domésticos habituales, de hasta 15 kW contratados, la energía reactiva no se factura. Se factura en suministros de más potencia cuando el factor de potencia está por debajo de un valor de referencia. Conviene comprobar las condiciones vigentes de tu tarifa.

¿Se puede poner demasiada compensación?

Sí. Si la batería de condensadores aporta más reactiva de la que necesita la instalación, el factor de potencia pasa a ser capacitivo. Puede provocar sobretensiones, sobre todo con poca carga, y en algunos casos también se penaliza. Por eso las baterías automáticas conectan y desconectan escalones según la demanda.

¿Qué tienen que ver los armónicos con el factor de potencia?

Los equipos electrónicos (variadores, fuentes conmutadas, LED) deforman la corriente y generan armónicos, que empeoran el factor de potencia aunque el desfase sea pequeño. Además, los armónicos pueden entrar en resonancia con los condensadores. En instalaciones con muchos de estos equipos se usan baterías con filtros o filtros activos.

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