Calculadora de factor de potencia: corriente y capacitores

ELECTRONICACHILE · EFICIENCIA ELÉCTRICA

Menos corriente.
La misma potencia útil.

Calculadora de factor de potencia para locales comerciales: estima kVAr, compara amperes y explora soluciones de compensación.

OBJETIVO INICIAL EDITABLEcos φ = 0,95Acércate a 1 sin sobrecompensar.

Un capacitor compensa reactiva inductiva.
No elimina por sí solo la distorsión armónica.

Un motor o un compresor puede demandar potencia activa y reactiva. Al suministrar parte de la reactiva cerca de la carga, puede bajar la corriente que circula desde la red. Esto no significa ahorrar el mismo porcentaje de kWh. La herramienta es un cálculo preliminar para cargas inductivas; el diseño definitivo requiere mediciones.

Ejemplos hipotéticos, no consumos típicos garantizados de un comercio.

1. Datos de la instalación

En una instalación real, confirma cos φ, FP verdadero, THDi, THDv y equilibrio entre fases antes de seleccionar equipos.

2. Simular un banco disponible

Esta comparación es independiente del objetivo. Puedes probar un tamaño comercial y observar el riesgo de sobrecompensación. No selecciona etapas automáticamente.

La corrección por tensión y frecuencia supone condensadores simples, misma conexión y sin reactancias. Para bancos con filtros utiliza la ficha del conjunto.

Resultado del escenario

Consultar con estos resultadosAbre un mensaje editable. Tú decides si lo envías.

Qué significa cada resultado

kW: potencia activa

Es la potencia eléctrica que se transforma en trabajo, calor, luz y pérdidas del equipo. Un horno resistivo no consume menos potencia simplemente por agregar un capacitor.

kVAr: potencia reactiva

Está asociada al intercambio de energía de campos eléctricos y magnéticos. La compensación reduce la reactiva inductiva que debe aportar la red, sin sustituir la potencia activa.

kVA: potencia aparente

Relaciona tensión y corriente. En el modelo sinusoidal, S = √(P² + Q²). Acercar el factor de potencia a 1 reduce S para una misma potencia activa.

FP verdadero y cos φ

El FP verdadero es P/S e incluye el efecto de la distorsión. El cos φ describe el desplazamiento de la fundamental. Con LED, UPS o variadores pueden ser distintos; un cos φ alto no garantiza un FP verdadero alto.

Ejemplo resuelto: local de 20 kW, 380 V trifásicos

Con cos φ inicial 0,75 y objetivo 0,95, el cálculo ideal da aproximadamente 11,06 kVAr. La corriente pasa de 40,52 A a 31,99 A, una reducción de 21,1 %. La potencia activa del ejemplo sigue siendo 20 kW.

En un tramo aguas arriba de la compensación, con igual resistencia, las pérdidas I²R bajarían aproximadamente 37,7 %. Ese porcentaje se aplica únicamente a esas pérdidas: no es un ahorro del 37,7 % en la cuenta de electricidad. No incluye pérdidas propias del banco.

Un banco de 10 kVAr nominales a 400 V entrega aproximadamente 9,03 kVAr a 380 V y la misma frecuencia. En este ejemplo deja el cos φ cerca de 0,918: mejora el escenario, pero no alcanza 0,95.

¿Por qué no fijar siempre el objetivo exactamente en 1?

La demanda del local cambia. Un banco fijo dimensionado para plena carga puede dejar el sistema capacitivo al apagarse los motores. El objetivo debe contemplar regulación, escalones, variación de carga y condiciones del suministro. La herramienta permite simular 1 como límite matemático; no lo recomienda como ajuste universal.

¿Se reducirá la cuenta de electricidad?

Puede reducirse un cargo asociado a reactiva o demanda aparente si la tarifa y el contrato lo contemplan, además de ciertas pérdidas internas. Deben revisarse la boleta y las mediciones antes de atribuir un ahorro. Esta calculadora no aplica recargos, tarifas ni porcentajes normativos de Chile y no estima retorno de inversión.

Qué solución conviene según el local

Situación medidaSolución a evaluarCriterio de selección
Motor inductivo estable, sin variadorCompensación individual con capacitor de potenciaDebe desconectarse con la carga y respetar la recomendación del fabricante del motor para evitar autoexcitación.
Refrigeradores, compresores y motores que entran y salenBanco automático por etapasPotencia total y escalón mínimo según la curva de reactiva, incluida la carga mínima.
Reactiva inductiva y armónicos relevantesBanco con reactancias de rechazo, tras estudioEvitar resonancias y verificar tensiones, corrientes y calentamiento del conjunto.
Reactiva inductiva/capacitiva cambiante o desequilibrioCompensación electrónica SVGCapacidad, respuesta y configuración de fases según medición.
FP verdadero bajo por distorsiónRevisión de cargas y filtrado de armónicosNo dimensionar capacitores desde el FP verdadero. Evaluar fuentes con PFC y filtros adecuados.
Calefacción resistiva y FP ya próximo a 1Evaluación de eficiencia y uso de las cargasUn banco de capacitores puede no aportar un beneficio útil.

Cómo se integra un banco de compensación

En una compensación centralizada, el banco se conecta en paralelo con las cargas mediante su propia derivación protegida. No se intercala en serie ni se instala como una “caja ahorradora” en cualquier enchufe.

Esquema funcional: red, protección general, medición y barras con ramales paralelos a cargas y banco automático. No es un plano de cableado.RedProtección generalMedición / TCVe cargas + bancoCargas del localProtección y maniobraDerivación del bancoBanco automáticoRegulador + etapasLínea punteada: señal de medida · Esquema funcional, no constructivo
  1. Medir una jornada representativa: registrar P, Q, cos φ, FP verdadero, armónicos, tensiones, corrientes y demanda mínima y máxima. Una lectura aislada puede ocultar la sobrecompensación nocturna.
  2. Diseñar el conjunto: determinar ubicación, kVAr, escalones, tensión nominal, protección, conductores, ventilación, grado de protección y necesidad de reactancias. Un banco central reduce corriente aguas arriba; las derivaciones hacia las cargas siguen transportando su reactiva.
  3. Montar con la instalación desenergizada: un instalador autorizado debe aplicar aislamiento, bloqueo y verificación de ausencia de tensión. La ubicación y polaridad de los transformadores de corriente se ejecutan según el manual; nunca se deja abierto el secundario de un TC convencional mientras circula corriente por su primario.
  4. Configurar y verificar: comprobar relación de TC, secuencia de fases, objetivo, tiempos de descarga/reconexión y maniobra de etapas. Medir el resultado a carga alta y baja y revisar temperatura y armónicos.
  5. Mantener: inspeccionar condensadores, contactores, reactancias, conexiones y ventilación. Antes de intervenir, respetar el tiempo de descarga del fabricante y verificar tensión residual.

Precauciones del equipo: los condensadores pueden conservar tensión después del corte. Usa equipos de potencia y maniobra aptos para carga capacitiva, con resistencias de descarga y protecciones dimensionadas. No conectes capacitores de compensación a la salida de un variador ni sustituyas el estudio por condensadores de arranque de motores.

Este esquema explica la función. No especifica bornes, fusibles ni secciones universales; eso depende del banco, el tablero y la corriente de cortocircuito disponible.

GUÍA DE EQUIPOS Y MARCAS

Equipos que conviene comparar antes de comprar

Estas referencias orientan la selección. No son un kit, no se ajustan automáticamente al resultado ni indican disponibilidad o precio. Para un comercio pequeño, nuestra prioridad sería medir primero y elegir la solución más simple que resuelva el problema comprobado.

01 · MEDIR PRIMERO

Analizador de energía

Fluke serie 1770

Para registrar potencia, factor de potencia, armónicos y comportamiento durante la jornada. Es equipo de diagnóstico profesional; para un local pequeño puede ser más razonable contratar una medición que comprarlo.

Ficha Fluke ↗
02 · CARGAS QUE CAMBIAN

Banco automático por etapas

CIRCUTOR OPTIM P&P

Compensa reactiva mediante escalones maniobrados por contactores. Es una familia a evaluar cuando motores o equipos de refrigeración entran y salen de servicio. Selecciona kVAr, tensión, frecuencia y escalón mínimo con las mediciones; el nombre de la gama no define el tamaño.

Consultar familia OPTIM ↗
03 · SISTEMA INTEGRADO

Bancos y componentes de compensación

Schneider Electric PowerLogic PFC

Alternativa para comparar bancos completos, regulación y documentación de puesta en servicio. En su oferta hay distintas versiones: confirma si corresponde banco estándar o con reactancias y pide una configuración adecuada al local, no un modelo industrial sobredimensionado.

Ver oferta Schneider Chile ↗
04 · ARMÓNICOS Y RESONANCIA

Banco con reactancias de rechazo

PowerLogic PFC Detuned / soluciones equivalentes

Las reactancias asociadas a los condensadores ayudan a limitar la amplificación de armónicos. Su elección exige estudiar la red: un banco desintonizado no equivale a un filtro activo ni garantiza eliminar los armónicos de la instalación.

Leer documentación técnica ↗
05 · REACTIVA EN AMBOS SENTIDOS

Compensación electrónica SVG

CIRCUTOR SVGm

Familia para compensación de reactiva inductiva y capacitiva, con alternativas para redes desequilibradas. Puede interesar cuando un banco convencional no sigue bien la demanda. Se debe justificar por las mediciones y el costo del proyecto; no es la primera compra para todo comercio.

Consultar catálogo SVGm ↗
06 · DISTORSIÓN DE CORRIENTE

Filtrado activo de armónicos

Schneider Electric AccuSine PCS+ / PCSn

Alternativas a estudiar si el factor de potencia verdadero está afectado por distorsión. Se dimensionan con corriente armónica, espectro y condiciones de la red; los kVAr de esta calculadora no bastan para seleccionar un filtro.

Entender FP y filtrado ↗

Qué pedir en una cotización

Incluye kVAr requeridos a la tensión real, frecuencia, etapas y escalón mínimo, tipo de regulación, estudio de armónicos, protecciones, maniobra, gabinete, ventilación, medición, puesta en marcha y garantía. Pide que se distinga la potencia nominal de los capacitores de la potencia neta del banco cuando incorpora reactancias.

Consultar evaluación del local →

Fórmulas, alcance y referencias

Ver las fórmulas utilizadas

Para una carga inductiva sinusoidal: φ₁ = arccos(cos φ inicial); φ₂ = arccos(cos φ objetivo). Q₁ = P × tan φ₁. Qc = máx[0, P × (tan φ₁ − tan φ₂)]. Q₂ = Q₁ − Qc. S = √(P² + Q²).

Monofásico: I = S × 1000 / V. Trifásico equilibrado: I = S × 1000 / (√3 × V entre fases). P se ingresa en kW; Q en kVAr; S en kVA.

Para un capacitor ideal: monofásico, C = Qc × 10⁹ / (2πfV²) µF. En trifásico, C por rama en Δ = Qc × 10⁹ / (3 × 2πfV²); en Y = Qc × 10⁹ / (2πfV²), usando V entre fases. No son capacitancias para un banco con reactancias.

Banco simple disponible: Q aplicado = Q nominal × (V red / V nominal)² × (f red / f nominal). Q residual = Q₁ − Q aplicado. Si es negativo, el escenario queda capacitivo. Reducción ideal de pérdidas del tramo = 100 × [1 − (I₂/I₁)²].

Modelo para potencia y tensión constantes. No simula transitorios, resonancia, desequilibrio, distorsión, envejecimiento ni tolerancias. No determina cumplimiento normativo, calibre de protecciones o ahorro facturable.