Cómo se calcula el factor de potencia desde la boleta

El factor de potencia es la proporción de la energía que entra a su instalación que efectivamente se convierte en trabajo: en giro de motor, en frío, en aire comprimido, en bombeo. El resto circula entre la red y sus equipos sin producir nada, pero ocupa capacidad en los conductores, en el transformador y en el empalme. Esa parte es la energía reactiva, y es la que la distribuidora le cobra aparte.

No hace falta un instrumento para saber en cuánto está. La boleta trae los dos números necesarios: la energía activa en kWh y la energía reactiva en kVArh. Con ellos:

FP = cos ( arctan ( kVArh ÷ kWh ) )

El resultado es el factor de potencia medio del mes, que es exactamente el criterio con que se factura. No es un valor instantáneo tomado un martes a las once: es el promedio ponderado de todo el período, con sus turnos, sus paradas y sus fines de semana. Por eso sirve para decidir, y por eso una medición puntual con pinza puede engañar en ambos sentidos.

Cuál es el mínimo y qué pasa si no se cumple

En Chile las distribuidoras facturan la energía reactiva cuando el factor de potencia medio mensual baja del mínimo establecido, que en la práctica es 0,93. Dicho eso, la cifra que rige para usted es la de su contrato de suministro y su tarifa, y hay varias distribuidoras operando en el país con decretos tarifarios distintos. Por eso la calculadora le deja cambiar ese valor en lugar de imponérselo: revise su boleta y use el número que aparece ahí.

El cobro funciona así: se calcula cuánta energía reactiva habría consumido la instalación si hubiera estado justo en el mínimo exigido, y todo lo que exceda ese límite se factura. Es decir, el excedente es kVArh − kWh × tan(arccos FP mínimo). Mientras el factor de potencia esté por encima del mínimo, el excedente es cero y no hay cobro.

Cuántos kVAr necesita el banco

El dimensionamiento no es una regla de tres sobre el consumo. Lo que se compensa es potencia, no energía:

Q_c [kVAr] = P [kW] × ( tan φ₁ − tan φ₂ )

donde P es la potencia activa representativa de la instalación —idealmente la demanda máxima que registra la boleta—, φ₁ el ángulo actual y φ₂ el objetivo. Si no tiene la demanda máxima a mano, la calculadora la estima dividiendo el consumo del mes por las horas de operación; es una aproximación razonable para decidir si vale la pena, pero no para fabricar.

Por qué un banco sobredimensionado es un problema, no un seguro

Instalar de más tiene tres consecuencias concretas. La primera es que en las horas de baja carga la instalación se va a factor de potencia capacitivo, que también se factura: el problema cambia de signo pero sigue costando. La segunda es que los condensadores presentan baja impedancia a las frecuencias altas, de modo que en una planta con variadores de frecuencia, partidores suaves o fuentes conmutadas —prácticamente cualquier planta moderna— el banco atrae corrientes armónicas y se calienta. La tercera, y la más cara, es la resonancia entre el banco y la inductancia del transformador: amplifica un armónico determinado hasta niveles que destruyen condensadores, abren protecciones sin causa aparente y dañan equipo electrónico.

Por eso el paso que no se salta es verificar si hay armónicos antes de instalar. Cuando los hay, el banco se diseña con reactores de bloqueo, lo que cambia la cotización y cambia el equipo. Un banco barato instalado en una planta con armónicos termina siendo el más caro de todos.

Fijo o automático

Un banco fijo entrega siempre los mismos kVAr y sirve cuando la carga es estable, o para compensar un motor grande directamente en sus bornes. Un banco automático tiene un regulador que mide el factor de potencia real y conecta o desconecta escalones según lo que esté funcionando en ese momento. En una planta donde la carga varía fuerte entre turnos —un packing en temporada contra el mismo packing en julio— el automático es la única respuesta correcta, y elegir mal este punto es una de las razones más comunes de que el cargo siga apareciendo después de haber invertido.