El factor de potencia es el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente: cos θ. Introduce la tensión, la corriente y el ángulo de desfase para obtener el factor de potencia, la potencia aparente en kVA y su reparto entre potencia activa en kW y reactiva en kVAR. Estas son relaciones monofásicas: la potencia aparente trifásica lleva además un √3.
Calculadora
Units:
V
Tensión eficaz de alimentación
A
Corriente eficaz de la carga
°
0° resistivo, 25,8° para FP 0,90, 36,9° para FP 0,80
Resultado del cálculo
Pulsa Calcular para obtener el factor de potencia, la potencia aparente, la activa y la reactiva. La aparente es la que la red debe transportar; la activa es la que hace trabajo; la reactiva es la diferencia, y es lo que elimina la compensación.
Step-by-Step Solution
Ayuda de dimensionamiento preliminar. Results follow the published formulas cited
below and are intended for estimating, study and early design. Final design must be
verified by a licensed Professional Engineer against the code in force for your project.
Beneficios principales
✓Descompone la potencia aparente en sus componentes activa y reactiva
✓Devuelve el factor de potencia directamente a partir del ángulo de desfase
✓Avisa automáticamente por debajo de 0,85, el umbral habitual de compensación
✓Incluye los factores de potencia típicos de los tipos de carga habituales
✓El gráfico de sensibilidad muestra cómo cambia el reparto con el ángulo de desfase
✓Enlaces para compartir y exportación CSV para tus registros eléctricos
¿Qué es el factor de potencia?
En un circuito de corriente alterna con inductancia o capacidad, la corriente y la tensión no alcanzan su máximo en el mismo instante. El ángulo entre ambas es el ángulo de desfase θ, y el factor de potencia es su coseno. La potencia aparente S = VI es lo que la red entrega realmente; la potencia activa P = S·cos θ es la que hace trabajo; y la reactiva Q = S·sin θ es la que oscila entre fuente y carga sin transferencia neta. Las tres forman un triángulo rectángulo con S como hipotenusa.
Por qué la potencia reactiva cuesta dinero
La potencia reactiva no hace trabajo útil, pero es completamente real para los cables, transformadores y aparamenta que la transportan. Una carga con factor de potencia 0,7 consume un 43 % más de corriente que la misma potencia activa a factor unidad, así que todos los componentes del camino de alimentación deben ser mayores y todos disipan más calor. Las compañías la miden o aplican una tarifa penalizadora precisamente porque consume capacidad de red que alguien ha pagado por construir.
Cómo funciona la compensación
Las cargas inductivas —motores, transformadores, balastos de fluorescencia— consumen potencia reactiva en retraso. Los condensadores aportan potencia reactiva en adelanto, así que conectarlos en paralelo cancela localmente parte de la demanda inductiva en lugar de importarla de la red. Compensar de 0,7 a 0,95 suele recortar la corriente consumida en torno a una cuarta parte, lo que libera capacidad, reduce pérdidas y elimina la penalización tarifaria. Sobrecompensar hasta un factor en adelanto es posible y provoca sus propios problemas, como subida de tensión y resonancia con la inductancia de la red.
Fórmula
PF = cos θ
Factor de potencia como coseno del ángulo de desfase entre tensión y corriente
Fórmulas relacionadas
S = V × I / 1000
P = S · cos θ, Q = S · sin θ
S = √(P² + Q²)
Q_c = P(tan θ₁ − tan θ₂)
Definición de variables
Símbolo
Variable
Unit
Descripción
PF
Factor de potencia
—
Coseno del ángulo de desfase; la fracción de la potencia aparente que hace trabajo útil.
θ
Ángulo de desfase
°
Ángulo en el que la corriente se retrasa o adelanta respecto de la tensión. Cero en una carga puramente resistiva.
S
Potencia aparente
kVA
El producto de tensión por corriente: lo que la red y sus equipos deben transportar.
P
Potencia activa
kW
La componente que hace trabajo útil y que aparece en el contador de energía.
Q
Potencia reactiva
kVAR
La componente que oscila entre fuente y carga sin realizar trabajo neto.
Q_c
kVAR de compensación
kVAR
Potencia reactiva capacitiva necesaria para elevar el factor de potencia hasta un valor objetivo.
Cómo usar esta calculadora
Introduce valores eficacesLa tensión y la corriente deben ser ambas eficaces, que es lo que lee cualquier instrumento normal. Los valores de pico sobrestimarían la potencia aparente en un factor de dos.
Obtén el ángulo a partir del factor de potencia si hace faltaSi conoces el factor de potencia en lugar del ángulo, calcula su arcocoseno: 0,90 corresponde a 25,8 grados y 0,80 a 36,9 grados. Los datos de placa suelen indicar directamente el factor de potencia.
Ten en cuenta que esta es la relación monofásicaLa potencia aparente aquí es V × I. Un sistema trifásico equilibrado usa S = √3 × V_línea × I_línea, así que multiplica por 1,732 cuando trabajes con valores de línea. El factor de potencia en sí no cambia.
Dimensiona la compensación a partir de la potencia reactivaPara elevar el factor de potencia, añade condensadores que aporten Qc = P(tan θ₁ − tan θ₂). Compensar 20,78 kW de 0,866 a 0,95 exige unos 5,2 kVAR de capacidad.
No sobrecompensesApunta a 0,95 y no a la unidad. Un factor en adelanto provoca subida de tensión con poca carga y puede resonar con la inductancia de la red, sobre todo donde los variadores de frecuencia inyectan armónicos. Las baterías automáticas conmutan por escalones para evitarlo.
Ejemplos resueltos
Example 1
Una carga monofásica consume 50 A a 480 V con un ángulo de desfase de 30 grados. Hallar el factor de potencia y las componentes de potencia.
Solución paso a paso
Potencia aparente: S = V × I / 1000 = 480 × 50 / 1000 = 24,00 kVA
Factor de potencia: FP = cos 30° = 0,866
Potencia activa: P = S × FP = 24,00 × 0,866 = 20,78 kW
Potencia reactiva: Q = S × sin 30° = 24,00 × 0,500 = 12,00 kVAR
Comprobación del triángulo: √(20,78² + 12,00²) = √(431,8 + 144,0) = √575,8 = 24,00 kVA — cierra correctamente
Valoración: con 0,866 la carga queda justo por debajo del umbral de 0,9 que usan muchas tarifas. De los 24 kVA que transporta la red, solo 20,78 kW hacen trabajo.
Un motor de inducción poco cargado con factor de potencia 0,50, consumiendo los mismos 24 kVA. Este es el caso que hace económica la compensación.
Solución paso a paso
Ángulo de desfase para FP 0,50: θ = 60 grados
La potencia aparente no cambia: S = 24,00 kVA
Potencia activa: P = 24,00 × 0,500 = 12,00 kW
Potencia reactiva: Q = 24,00 × sin 60° = 24,00 × 0,866 = 20,78 kVAR
Las componentes se han intercambiado respecto del primer ejemplo: la carga consume ahora más potencia reactiva que activa.
Entregar esos mismos 12 kW con factor de potencia unidad exigiría solo 12 kVA, así que la mitad de la capacidad de la red la está consumiendo únicamente la potencia reactiva.
Dicho de otro modo, la corriente bajaría de 50 A a 25 A. Como las pérdidas en el cable van con I², compensar esta carga reduciría la pérdida de distribución a la cuarta parte.
Por eso los motores poco cargados son el objetivo clásico de compensación: un motor de inducción al 25 % de carga puede caer a 0,5 de factor de potencia o menos, mientras que el mismo motor cerca de plena carga alcanza 0,85.
Sensibilidad al ángulo de desfase
La potencia aparente se mantiene fija mientras la activa y la reactiva se intercambian a lo largo del triángulo de potencias. Se cruzan a 45 grados, donde la carga consume tanta potencia reactiva como activa. El marcador señala tu ángulo de desfase actual.
Potencia activa (P) vs Ángulo de desfase (θ)
Recomputed live from your inputs. The marker shows your current value.
Line chart of Potencia activa (P) against Ángulo de desfase (θ). The same
values are listed in the data table below.
Values plotted above, sampled across the ángulo de desfase (θ) range.
Cómo interpretar el resultado
El factor de potencia se lee directamente frente a los umbrales de tarifa y de diseño. La mayoría de las compañías penalizan por debajo de 0,90 o 0,95, y la corriente consumida para una potencia activa dada es inversamente proporcional a él.
Factor de potencia: ≥ 0.95Factor de potencia excelente
Un factor de potencia de your result está en el objetivo que fijan la mayoría de las compañías, o por encima. La demanda reactiva es mínima y no hace falta compensación. Evita acercarte más a la unidad, ya que sobrecompensar hasta un régimen en adelanto trae sus propios problemas.
Factor de potencia: 0.85 – 0.95Factor de potencia aceptable
Un factor de potencia de your result es típico de una instalación industrial bien cargada. Algunas tarifas penalizan por debajo de 0,95, así que revisa el contrato de suministro: una compensación moderada puede seguir amortizándose.
Factor de potencia: 0.7 – 0.85Factor de potencia bajo: compensar probablemente compensa
Un factor de potencia de your result significa que la red transporta bastante más corriente de la que exige la potencia activa. La mayoría de las tarifas penalizan este rango, y la compensación suele amortizarse en uno o dos años solo por el ahorro tarifario.
Factor de potencia: < 0.7Factor de potencia muy bajo
Un factor de potencia de your result significa que la red transporta al menos un 43 % más de corriente de la que necesita la potencia activa. Cables, transformadores y aparamenta están sobredimensionados para el trabajo realizado, las pérdidas son elevadas y la penalización tarifaria será importante. Compénsalo.
Una demanda reactiva de your result kVAR es considerable y ocupa capacidad real de red. Dimensionar una batería de condensadores frente a ella suele liberar capacidad de transformador y de cable que de otro modo exigiría refuerzo.
Errores comunes que evitar
Tratar kVA y kW como intercambiables
Why it matters:Solo son iguales con factor de potencia unidad. Un suministro de 24 kVA entrega apenas 12 kW con un factor de 0,5, así que dimensionar un transformador o un grupo electrógeno solo por kW lo deja corto ante cualquier carga reactiva.
✓How to avoid it:Dimensiona los equipos de suministro en kVA. Divide la demanda de potencia activa entre el factor de potencia previsto para obtener la potencia aparente que la red debe transportar.
Usar la fórmula monofásica en trifásica
Why it matters:La potencia aparente trifásica equilibrada es √3 × V_línea × I_línea, no V × I. Omitir el √3 subestima la potencia aparente en un 42 %.
✓How to avoid it:Multiplica la potencia aparente por 1,732 cuando trabajes con valores de línea trifásicos. El factor de potencia es el mismo en ambos casos.
Compensar hasta la unidad
Why it matters:Una batería dimensionada para lograr exactamente la unidad a plena carga sobrecompensa con poca carga y produce un factor en adelanto. Eso eleva la tensión, puede resonar con la inductancia de la red y algunas tarifas lo penalizan igual que el retraso.
✓How to avoid it:Apunta a 0,95. Usa baterías automáticas por escalones que conecten y desconecten capacidad siguiendo la carga, en lugar de una instalación fija dimensionada para el pico.
Compensar en el punto equivocado de la red
Why it matters:Los condensadores instalados en la acometida principal alivian el suministro de la compañía pero no los cables entre la acometida y la carga, que siguen transportando la corriente reactiva.
✓How to avoid it:Compensa tan cerca de la carga inductiva como sea posible para aliviar todo el camino de distribución. La compensación individual por motor da el máximo beneficio, a mayor coste de instalación.
Ignorar los armónicos al instalar condensadores
Why it matters:Los condensadores presentan baja impedancia a las corrientes armónicas y pueden resonar con la inductancia de la red a una frecuencia armónica. Donde haya variadores de frecuencia o rectificadores, los condensadores sin más pueden destruirse o provocar una distorsión grave.
✓How to avoid it:Usa reactancias desintonizadas en serie con los condensadores cuando existan fuentes armónicas relevantes. Un estudio de armónicos antes de instalar compensación es práctica habitual en cualquier instalación moderna.
Suponer que el factor de potencia es constante con la carga
Why it matters:El factor de potencia de un motor de inducción cae bruscamente a carga parcial: un motor con 0,85 cerca de plena carga puede bajar a 0,5 o menos a un cuarto de carga. Una compensación fija dimensionada a plena carga sobrecompensa mucho con poca carga.
✓How to avoid it:Compensa para la condición de trabajo habitual y no para la de placa, o usa conmutación automática. Ajustar el tamaño de motores sobredimensionados suele mejorar el factor de potencia de forma más barata que compensarlos.
Aplicaciones prácticas
▸Evaluar si la compensación del factor de potencia es económica
▸Dimensionar baterías de condensadores para instalaciones industriales
▸Determinar la capacidad de transformadores y grupos ante cargas reactivas
▸Contrastar las penalizaciones tarifarias con el factor de potencia medido
▸Estimar la reducción de corriente que aportaría una compensación propuesta
▸Analizar el comportamiento de un motor en todo su rango de carga
Casos de uso por sector
Gestión energética industrial
Las compañías aplican cargos por energía reactiva o un término de potencia basado en kVA, así que un factor de potencia bajo aparece directamente en la factura. Compensar de 0,7 a 0,95 suele amortizarse en uno o dos años solo por el ahorro tarifario, antes de contabilizar la capacidad liberada.
Diseño de distribución eléctrica
Compensar una instalación existente libera capacidad en el transformador y los cables que de otro modo habría que reforzar. En un emplazamiento limitado, una batería de condensadores resulta con frecuencia mucho más barata que una ampliación de suministro para el mismo margen efectivo.
Instalaciones con motores
Los motores de inducción son la fuente dominante de potencia reactiva en retraso, y su factor de potencia se desploma a carga parcial. Ajustar el tamaño de un motor sobredimensionado suele mejorar el factor de potencia de forma más económica que compensarlo, y además ahorra energía.
Consejos prácticos
💡La corriente para una potencia activa dada es inversamente proporcional al factor de potencia: con 0,7 consumes un 43 % más.
💡Las pérdidas van con el cuadrado de la corriente, así que pasar de 0,5 a 1,0 reduce las pérdidas de distribución a la cuarta parte.
💡Apunta a 0,95 y no a la unidad: un factor en adelanto provoca subida de tensión y riesgo de resonancia.
💡Compensa cerca de la carga para aliviar todo el camino de distribución, no solo la acometida.
💡El factor de potencia de un motor se desploma a carga parcial; compensa para la condición real de trabajo.
💡Comprueba los armónicos antes de instalar condensadores y usa reactancias desintonizadas donde haya variadores.
Ventajas y limitaciones
Ventajas
✓Resuelve por completo el triángulo de potencias a partir de tres datos
✓Devuelve las tres potencias en las unidades en que normalmente se expresa cada una
✓La identidad del triángulo aporta una comprobación integrada del resultado
✓Alimenta directamente el dimensionado de la batería de condensadores
✓Lo bastante sencillo para verificarlo a mano desde una lectura de contador
Limitaciones
!Solo monofásico; la potencia aparente trifásica lleva un √3 adicional
!Supone tensión y corriente senoidales, así que es solo el factor de potencia de desplazamiento
!No tiene en cuenta la distorsión armónica, que reduce todavía más el factor de potencia real
!Exige el ángulo de desfase, que los instrumentos suelen dar como factor de potencia
!Supone una carga en retraso; las condiciones en adelanto exigen atención al signo
!No dimensiona la capacidad de compensación, que necesita un factor de potencia objetivo
!No tiene en cuenta cómo varía el factor de potencia a lo largo del rango de carga
Reparto de potencia en todo el rango
El mismo suministro de 24 kVA con distintos ángulos de desfase. La potencia aparente nunca cambia: solo cambia cuánta de ella hace trabajo útil. Las dos componentes se cruzan a 45 grados.
Monofásico a 480 V, 50 A. La última columna muestra la corriente necesaria para entregar 20 kW con cada factor de potencia, que es la consecuencia práctica.
El coseno del ángulo de desfase entre tensión y corriente, y la fracción de la potencia aparente que hace trabajo útil. Un factor de potencia de 0,8 significa que el 80 % de los kVA que transporta la red se convierten en kW; el resto es reactivo.
¿Cuál es la diferencia entre kW, kVA y kVAR?
Los kW son potencia activa que hace trabajo, los kVAR son potencia reactiva que oscila sin transferencia neta, y los kVA son su suma vectorial: lo que la red transporta realmente. Forman un triángulo rectángulo con los kVA como hipotenusa.
¿Por qué cuesta dinero un factor de potencia bajo?
Porque la potencia reactiva ocupa capacidad de cable, transformador y aparamenta sin hacer trabajo. Una carga a 0,7 consume un 43 % más de corriente que los mismos kW a factor unidad, así que todo el camino de alimentación es mayor y se calienta más. Las compañías lo facturan directamente.
¿Cómo se compensa el factor de potencia?
Añadiendo condensadores en paralelo con la carga inductiva. La capacidad necesaria es Qc = P(tan θ₁ − tan θ₂). Compensar 20,78 kW de 0,866 a 0,95 requiere unos 5,2 kVAR de potencia capacitiva instalada. Conviene instalarlos lo más cerca posible de la carga inductiva para aliviar todo el camino de distribución.
¿Qué factor de potencia debo buscar?
En torno a 0,95. Acercarse más a la unidad arriesga sobrecompensar con poca carga hasta un factor en adelanto, lo que eleva la tensión y puede resonar con la inductancia de la red. La mayoría de las tarifas se satisfacen con 0,95.
¿Qué provoca un factor de potencia bajo?
Las cargas inductivas, sobre todo motores de inducción, transformadores y balastos de fluorescencia antiguos. Todos consumen corriente de magnetización retrasada respecto de la tensión. Los motores poco cargados son los peores, ya que su corriente de magnetización se mantiene casi constante mientras cae su salida útil.
¿Cambia el factor de potencia con la carga?
Bastante en los motores. Un motor de inducción con 0,85 cerca de plena carga puede caer a 0,5 o menos a un cuarto de carga, porque la componente de magnetización se mantiene constante mientras la componente de trabajo se reduce.
¿Qué diferencia hay entre factor de potencia de desplazamiento y real?
El de desplazamiento es cos θ y solo tiene en cuenta el desfase del fundamental. El real incluye además la distorsión armónica, y siempre es el menor de los dos. Con las cargas electrónicas modernas, la diferencia puede ser considerable.
¿Pueden dar problemas los condensadores?
Sí. Presentan baja impedancia a los armónicos y pueden resonar con la inductancia de la red a una frecuencia armónica, provocando una distorsión grave o el fallo del condensador. Donde haya variadores de frecuencia, las reactancias desintonizadas en serie son práctica estándar.
¿En qué se diferencia el factor de potencia trifásico?
El factor de potencia en sí es idéntico: sigue siendo cos θ. Lo que cambia es la potencia aparente: S = √3 × V_línea × I_línea en lugar de V × I, así que la cifra trifásica es 1,732 veces la que devuelve este cálculo monofásico con valores de línea.
Glosario
Factor de potencia
El coseno del ángulo de desfase entre tensión y corriente; la fracción de la potencia aparente que hace trabajo útil.
Potencia activa (P)
La componente de potencia que hace trabajo útil, medida en kW y registrada por el contador de energía.
Potencia reactiva (Q)
Potencia que oscila entre fuente y carga sin transferencia neta, medida en kVAR.
Potencia aparente (S)
El producto de la tensión y la corriente eficaces, en kVA: lo que los equipos de suministro deben transportar.
Triángulo de potencias
El triángulo rectángulo que relaciona P, Q y S, con el ángulo de desfase entre P y S.
Factor de potencia en retraso
Condición en la que la corriente se retrasa respecto de la tensión, causada por cargas inductivas como los motores.
Factor de potencia en adelanto
Condición en la que la corriente se adelanta a la tensión, causada por un exceso de capacidad.
Compensación del factor de potencia
Añadir capacidad para contrarrestar la demanda reactiva inductiva y elevar el factor de potencia.
Reactancia desintonizada
Inductancia en serie con un condensador de compensación, que desplaza la frecuencia de resonancia lejos de los armónicos de la red.
Factor de potencia real
La relación entre potencia activa y aparente incluyendo los efectos armónicos, siempre igual o inferior al de desplazamiento.
Referencias científicas y normativas
IEEE 1459 — Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions — Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEC 61642 — Industrial a.c. networks affected by harmonics: Application of filters and shunt capacitors — International Electrotechnical Commission
IEEE 519 — Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems — Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEC 60831 — Shunt power capacitors of the self-healing type for a.c. systems — International Electrotechnical Commission
Grainger, J. J. & Stevenson, W. D., Power System Analysis — McGraw-Hill
Conclusión
El factor de potencia es cos θ, y el triángulo de potencias que define reparte la potencia aparente que transporta la red entre la potencia activa que trabaja y la reactiva que no. La consecuencia práctica es de corriente: para una potencia activa dada, la corriente es inversamente proporcional al factor de potencia, así que una carga a 0,7 consume un 43 % más que el mismo trabajo a factor unidad y, como las pérdidas van con el cuadrado de la corriente, la penalización se acumula. Compensar con condensadores suele ser económico por debajo de unos 0,85, pero apunta a 0,95 y no a la unidad, compensa cerca de la carga y no en la acometida, y comprueba antes los armónicos: los condensadores y los variadores de frecuencia son una combinación que necesita reactancias desintonizadas para convivir.
Prueba tu propia carga arriba y luego barre el ángulo de desfase en el gráfico para ver cómo se intercambian la potencia activa y la reactiva.
