Factor de potencia: penalización en la factura y retorno de un banco de capacitores
Un recargo por bajo factor de potencia corresponde a energía que no realiza trabajo. Cálculo del banco, armónicos y período de recuperación de la inversión.
Equipo de ingeniería de QUATRIC13 de octubre de 20264 min de lectura
Lo esencial
Con factor de potencia bajo, la red entrega más corriente de la que se aprovecha; por debajo de 0.90 suele aplicarse un recargo.
El banco se dimensiona con la demanda y el factor de potencia medidos: Q = P × (tan φ₁ − tan φ₂).
Si existen variadores o electrónica de potencia, el banco requiere reactores; de lo contrario, puede entrar en resonancia y dañarse.
Definición del factor de potencia
El factor de potencia es la relación entre la potencia activa (kW), que realiza trabajo útil, y la potencia aparente (kVA), que es la total que la red debe suministrar. La diferencia entre ambas es la potencia reactiva (kVAr), que circula entre la fuente y la carga sin producir trabajo, pero ocupa capacidad de cables, transformadores y equipos de protección.
Con un factor de 1.00, toda la potencia suministrada realiza trabajo. Con 0.80, la quinta parte de la capacidad se emplea en potencia reactiva. Los motores, los transformadores con poca carga, las soldadoras y las lámparas con balastro son las cargas que más potencia reactiva demandan.
Corregir el factor de potencia no modifica los kW utilizados: reduce la corriente que la red debe suministrar para esos mismos kW.
Penalización por bajo factor de potencia en la facturación
Las distribuidoras del grupo AES señalan en su información para grandes clientes que, con un factor de potencia inferior a 0.90, debe aplicarse una penalización, y que el cálculo de los recargos consta en los Términos y Condiciones Generales de cada distribuidora. En la clasificación de AES, las “grandes demandas” son las superiores a 50 kW, y a los clientes con medidor de demanda se les factura según la demanda máxima del mes y no según el promedio.
No se publica un porcentaje de recargo porque varía y depende de cada caso. Debe consultarse en los términos de la distribuidora o solicitarse por escrito al ejecutivo de cuenta. La factura permite identificar los conceptos relevantes:
Cifras de ejemplo, únicamente para mostrar los conceptos que deben revisarse en la factura.
Cálculo del banco de capacitores
Con la demanda en kW y el factor de potencia medidos, el banco se dimensiona con una fórmula directa. Para el caso del triángulo (500 kW, de 0.80 a 0.95):
Q = P × (tan φ₁ − tan φ₂). Es una guía: el diseño final se realiza con la medición real.Un banco de capacitores automático se compone de pasos que entran y salen según la carga. Imagen de referencia.
Armónicos y reactores de rechazo en bancos de capacitores
En instalaciones con variadores de frecuencia, fuentes electrónicas o gran cantidad de luminarias LED, los capacitores pueden entrar en resonancia con la red, dañarse o amplificar los armónicos. En esos casos el banco requiere reactores de rechazo. Por esta razón se mide antes de especificar el equipo.
Las señales de un problema de resonancia son capacitores hinchados o quemados, fusibles que operan sin causa aparente y transformadores con ruido superior al normal. Un banco mal seleccionado puede agravar la condición que debía corregir.
Tipo de compensación
Aplicación
Banco fijo
Carga constante, por ejemplo un motor grande de operación continua.
Banco automático por pasos
Carga variable durante el día, que requiere ajuste continuo.
Banco con reactores de rechazo
Presencia de variadores, UPS o cargas electrónicas que generan armónicos.
Compensación individual en el motor
Motor grande de trabajo continuo que concentra la mayor parte de la potencia reactiva.
Período de recuperación de la inversión en un banco de capacitores
Además de evitar el recargo, corregir el factor de potencia reduce la corriente que circula por los cables y el transformador. Esto libera capacidad y disminuye las pérdidas, lo que constituye un ahorro adicional al de la factura.
El período de recuperación es el costo del banco instalado dividido entre el recargo mensual que se deja de pagar. Puede ser de pocos meses o de varios años, según el recargo actual. Si el factor de potencia ya se encuentra cerca de 0.95 y no se paga recargo, el período de recuperación puede ser muy largo.
El cálculo debe repetirse con las cifras de la factura y una cotización.
Medición del factor de potencia y de armónicos
Medición durante 7 días del factor de potencia y los armónicos, y especificación del banco necesario, con o sin reactores.
Las cifras de los ejemplos son ilustrativas y se indican como tales. Las tarifas, normas y trámites cambian: deben verificarse con la distribuidora, con la entidad reguladora o con el profesional que firme el proyecto antes de decidir.
