Bancos de capacitores : clave para la eficiencia energética

El factor de potencia (FP) indica qué tan eficientemente una instalación usa la energía que recibe. Se calcula como el cociente entre la potencia activa (kW) y la potencia aparente (kVA). Una instalación ideal tendría FP = 1, lo que significa que toda la energía se convierte en trabajo útil, pero las cargas inductivas (motores, transformadores, luminarias, etc.) generan energía reactiva que no realiza trabajo y disminuye el factor de potencia.

Cuando el FP baja, la red debe transportar más corriente para entregar la misma cantidad de trabajo. Esta energía extra se pierde como calor y aumenta el tamaño de cables y transformadores. Además, la Comisión Reguladora de Energía (CRE) exige que las empresas conectadas a redes de media y alta tensión mantengan un factor de potencia mínimo de 0 .95, y a partir de 2026 se elevará a 0 .97. Un FP bajo puede derivar en sanciones económicas de hasta el 10 % de los ingresos brutos de la empresa.

¿Qué hace un banco de capacitores?

Un banco de capacitores es un conjunto de condensadores conectados en serie o paralelo para compensar la energía reactiva y corregir el factor de potencia. Al suministrar localmente la potencia reactiva que necesitan motores y otras cargas inductivas, los capacitores reducen la corriente que circula desde la red, liberando capacidad de transformación y disminuyendo las pérdidas.

Las ventajas más destacadas de instalar un banco de capacitores en una planta industrial incluyen:

• Mejora del factor de potencia. Reducen la potencia reactiva en el sistema, evitan las multas por FP bajo y mejoran la eficiencia eléctrica.

• Reducción de pérdidas de energía. Al disminuir la corriente reactiva, se reducen las pérdidas por efecto Joule en cables y transformadores.

• Ahorro en costos energéticos. Menos potencia reactiva significa menos consumo total y menores cargos de demanda.

• Aumento de la capacidad del sistema. Al liberar capacidad en cables y transformadores se puede añadir carga útil sin necesidad de ampliar infraestructura.

• Estabilidad y protección de los equipos. Los bancos estabilizan la tensión y prolongan la vida de motores y equipos sensibles.

• Cumplimiento normativo. Permiten respetar los límites de FP requeridos por las normas y evitar sanciones.

Costos ocultos de un factor de potencia bajo

Un FP bajo no solo reduce la eficiencia; también genera recargos. La nota técnica de la empresa International Capacitors S.A. muestra que, en el mercado regulado español, un FP de 0,8 implica un recargo del 5 ,6 % sobre la suma de los términos de potencia y energía, mientras que un FP de 0,7 eleva el recargo al 13 ,7 % y un FP de 0,6 lo incrementa al 26 ,2 %. Por el contrario, subir el FP a 0,95 – 1,00 puede eliminar estas penalizaciones y dar lugar a abonos de hasta el 4 %.

Estas penalizaciones se aplican porque las compañías deben dimensionar su infraestructura según la potencia aparente, no la activa. Un estudio de Cornell‑Dubilier muestra que con una carga de 600 kW y un FP de 0,6 se requieren 1 000 kVA para alimentar la instalación, mientras que al corregir el FP a 1,0 solo se necesitan 600 kVA. Además, mejorar el FP de 0,65 a 0,90 reduce las pérdidas en las líneas en un 48 %.

Ahorros demostrados con bancos de capacitores****Casos reales en México

• Industria manufacturera (Querétaro). Una empresa del sector automotriz sufría recargos por un FP de 0 .85. Tras instalar bancos automáticos de 4 000 kVAR y un sistema de monitoreo en tiempo real, el FP subió a 0 .98 y desaparecieron los recargos. Los ahorros superaron los $800 000 MXN anuales.

• Centro comercial (Ciudad de México). Un complejo comercial con FP 0 .82 instaló bancos fijos en zonas de consumo constante y bancos automáticos para las horas pico. El FP aumentó a 0 .99, se eliminaron los cargos por energía reactiva y el consumo total de energía se redujo en 20 %, prolongando además la vida de los transformadores.

Ejemplos internacionales

• Sistema de 600 kVAR en EE. UU. Un estudio de Cornell‑Dubilier comparó el cargo por demanda de una instalación con FP 0 .80 y otra con FP 0 .98. Corrigiendo el FP se redujo el cargo por demanda de US$10 096,99 a US$8 242,44, ahorrando US$1 854,55 al mes. El costo del sistema automático (600 kVAR) fue de US$16 400 y el tiempo de retorno de la inversión fue de 9 meses.El mismo informe muestra que mejorar el FP de 0 .65 a 0 .90 reduce las pérdidas en distribución en 48 %, y que un motor con FP bajo necesita hasta 1000 kVA para entregar 600 kW, mientras que con FP 1.0 requiere solo 600 kVA.

• Pérdidas en líneas para una carga de 40 kW. La guía de International Capacitors calcula que un cable de 50 m transportando 40 kW pierde 1,6 kW cuando el FP es 0 .5, 0,8 kW cuando el FP es 0 .7 y solo 0,5 kW con FP 0 .9; con un FP 1,0 las pérdidas bajan a 0,4 kW.

Resumen de casos

Caso/ejemplo	FP inicial → FP final	Ahorro o beneficio	Fuente
Industria automotriz (Querétaro)	0,85 → 0,98	\>$800 000 MXN/año	EINDUS
Centro comercial (CDMX)	0,82 → 0,99	20 % menos energía, mayor vida de transformadores	EINDUS
Sistema de 600 kVAR (EE. UU.)	0,80 → 0,98	US$1 854/mes; retorno en 9 meses	Cornell‑Dubilier
Mejora PF 0,65 → 0,90	–	48 % menos pérdidas en líneas	Cornell‑Dubilier
Cable 40 kW, 50 m	0,5 → 0,9	pérdidas bajan de 1,6 kW a 0,5 kW	Lifasa

Costos de inversión y dimensionamiento

La inversión en un banco de capacitores depende de la potencia reactiva requerida (kVAR). La guía del programa NSW Farm Energy Innovation indica que los bancos de capacitores pequeños cuestan entre US$ 2 000 y US$ 3 000 y que el precio por kVAR suele oscilar entre US$ 70 y US$ 100.

El mismo documento recomienda verificar la factura para saber si se cobra demanda en kVA y, si el FP está por debajo de 0,80, solicitar al proveedor una estimación de ahorro al subirlo a 0,95. También muestra un ejemplo en el que, para elevar un FP de 0 .78 a 0 .95 en una instalación con demanda máxima de 2.