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Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería® 1
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Introducción......................................................................................................3
Objetivo...........................................................................................................4
1.1. Planeación de los sistemas eléctricos............................................................5
1.2. Interpretación y aplicación de las tarifas....................................................15
1.3. Consideraciones sobre la tensión del sistema.............................................28
1.4. Corrección del factor de potencia..............................................................45
1.5. Mejoramiento del factor de carga.............................................................53
1.6. Ahorro de energía....................................................................................57
Conclusión......................................................................................................66
Fuentes de consulta..........................................................................................67
Índice
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
El estudio de una instalación eléctrica requiere una comprensión correcta de 
todas las reglas y normas que la rigen. Entre ellas se encuentra la demanda total 
de energía, la cual se puede calcular a partir de los datos relacionados con la 
ubicación y la intensidad de cada corriente junto con el conocimiento de los modos 
de funcionamiento (demanda en régimen nominal, condiciones de arranque, 
funcionamiento no simultáneo, etcétera).
A partir de estos datos, se obtienen de modo inmediato la potencia necesaria 
de la fuente de alimentación y (en los casos apropiados) el número de fuentes 
necesarias para una potencia adecuada para la instalación. Por ello, es necesario 
tener información sobre la estructura de tarifas locales, a fin de elegir la mejor 
opción en cuanto a montaje de la conexión a la red de alimentación; la arquitectura 
de la distribución eléctrica; protección contra descargas eléctricas; protección de los 
circuitos e interruptores y contra las sobretensiones, eficiencia energética, energía 
reactiva, entre otros.
Introducción
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Al finalizar la unidad 1, el participante adquirirá los conocimientos necesarios y 
desarrollará las habilidades básicas para tener una visión clara, práctica y veraz de 
lo que es el análisis completo de una instalación eléctrica de acuerdo a las normas 
nacionales e internacionales, a fin de aplicarlo al diseño de la misma.
Objetivo
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Planeación de los 
sistemas eléctricos1.1.
Los sistemas de distribución de energía necesitan atención y consideración 
detallada a la hora de su planificación y diseño, ya que dicho sistema de energía 
es crucial para mantener día a día las operaciones funcionando correctamente. Por 
ello, es indispensable la planificación, debido a que permitirá diseñar un sistema 
para un rendimiento óptimo, además de garantizar la continuidad del suministro, 
reduciendo al mínimo las pérdidas de energía, garantizando la calidad de la energía 
y obteniendo una operación sin problemas mediante la selección de equipos de 
tamaño adecuado en función de las influencias circundantes.
Para que la industria siga siendo rentable, la empresa principal debe obtener la menor 
cantidad de costo total de propiedad. Esto significa seleccionar configuraciones de 
sistema con bajo costo por medio de la contabilización del costo de operación, 
mantenimiento y actualizaciones, además del desmantelamiento del sistema.
Figura 1. Sistema de distribución de energía
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
PLANEACIÓN DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN INDUSTRIAL
La planificación comienza con la evaluación de la demanda de energía predeterminada 
para las instalaciones, para identificar qué es lo que éstas necesitan para el consumo 
de energía, un primer paso a llevar a cabo es obtener la información previa de otros 
proyectos de instalaciones con equipos y procesos similares. Esto sólo proporciona 
un punto de partida, donde puede determinarse una mejor aproximación sobre la 
base de maquinaria y equipos de las instalaciones. Los datos necesarios a recopilar 
para la estimación de la energía incluyen:
Ahora bien, una lista de las ubicaciones y el patrón de carga de equipos ayudará 
a evaluar el factor de carga, el factor de demanda, así como el factor de diversidad 
(véase figura 2). La aplicación de estos factores es crucial para estimar con precisión 
los requisitos de energía para cualquier instalación y para el diseño de sistemas de 
distribución.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Figura 2. Tipos de factores
Cuando se diseña un alimentador para un consumidor, se debe tomar siempre en 
cuenta la demanda máxima, debido a que ésta impondrá al cable condiciones 
más severas de carga y de caída de tensión; sin embargo, cuando se alimenta más 
de un consumidor por un mismo alimentador, se debe tomar en consideración el 
concepto de diversidad de cargas, ya que sus demandas no coinciden en el tiempo. 
Esta diversidad entre las demandas máximas de un mismo grupo, se establece por 
medio del factor de diversidad, el cual se expresa de la siguiente manera:
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Este factor se puede aplicar a distintos niveles del sistema, es decir, entre consumidores 
conectados a un mismo alimentador; o bien, entre transformadores de un mismo 
alimentador, entre alimentadores provenientes de una misma fuente o subestación 
de distribución, o en todo caso, entre subestaciones eléctricas de un mismo sistema 
de distribución, por lo que resulta importante establecer el nivel en el que se quiere 
calcular o aplicar el factor de distribución (Fd).
PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO FUTURO
Para planear un sistema de distribución futuro se necesita un buen periodo de 
gracia (tiempo en el cual no se conectarán equipos eléctricos a un sistema de 
distribución y se conservará el diseño actual) para dar una buena ventaja, por 
lo que, cinco años es un buen comienzo para los sistemas de distribución debido 
a que su expansión dentro de una instalación en funcionamiento puede causar 
interrupciones operacionales inconvenientes. Puede ser una buena práctica la 
ingeniería de la capacidad inicial por una cantidad razonable para tener en cuenta 
posibles ampliaciones. No obstante, también se puede seleccionar el equipo con 
mecanismo de clasificación dual.
El enfoque anterior es para proyectos con fondos económicos suficientes para 
producirlo, empero, para un proyecto con fondos más bajos, la planificación de 
la expansión futura requiere espacio y equipos para el sistema de distribución 
mejorado. Este planteamiento se realiza asumiendo la expansión y habiendo ya 
producido la planificación y los diseños para desarrollar la expansión.
Figura 3. Proyección de crecimiento
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
A continuación se muestran algunas consideraciones importantes para la proyecciónde crecimiento a futuro.
•	 UBICACIÓN	DE	ACTIVOS	DE	EQUIPO
El principio general del sistema de distribución es colocar los equipos en una 
ubicación central para realizar las cargas (elemento crucial para la planificación), 
esto permitirá múltiples beneficios al diseño eléctrico, tales como:
No obstante, la selección de la ubicación no siempre es tan simple como tomar el 
camino más corto a su destino, empero, es importante mencionar que una vez que 
los componentes están en su lugar, a menudo es difícil moverlos. Por ello, la correcta 
selección durante la planificación puede resultar en menores costos de cable y 
costos operativos, minimizando la posibilidad de pérdida de energía; asimismo, es 
crucial y debe prestarse gran atención para una proyección de crecimiento a futuro.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Figura 4. Mala planificación
•	 SELECCIÓN	DE	LOS	PARÁMETROS	DEL	SISTEMA	DE	
DISTRIBUCIÓN 
Para establecer los parámetros del sistema de distribución, se deben incluir:
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
•	 AMBIENTE
La temperatura y la humedad son factores que determinan la selección del equipo del 
sistema de distribución, por ello, es importante tomarlos en cuenta. Asimismo, para 
el diseño del sistema de distribución y la compra de equipos, las especificaciones 
ambientales dependen de la ubicación de las instalaciones. Otras consideraciones 
que ayudarán a determinar la ubicación adecuada para la colocación del sistema 
de distribución es la comprensión de la densidad del rayo para la protección, la 
presencia de polvo, los posibles gases combustibles y los contaminantes químicos. 
•	 TENSIÓN	Y	FRECUENCIA	DEL	SISTEMA	DE	DISTRIBUCIÓN
Para determinar los valores de tensión y frecuencia del sistema de distribución a 
utilizar, se debe tener presente que la frecuencia suele estar determinada por las 
normas de la región. En tanto, la selección de tensión tiende a ser un poco más 
complicada. El equipo debe coincidir con el sistema de utilidad externa para el 
sistema de distribución en la instalación, lo cual generalmente se determina con 
base en la carga total prevista. 
•	 VARIACIÓN	ACEPTABLE	EN	LOS	PARÁMETROS	DEL	SISTEMA	
DE DISTRIBUCIÓN
La frecuencia y la tensión se controlan, principalmente, por los sistemas dentro de un 
cierto límite. Normalmente, las variaciones siguen ocurriendo en función del estado 
de funcionamiento del sistema y consumo de carga de las instalaciones. Mientras 
se encuentre dentro de los límites aceptables no hay necesidad de preocupación, 
sin embargo, las condiciones anormales, tales como cortocircuitos o fallas, pueden 
causar sobrecargas de tensión/frecuencia más allá de los valores límite.
Los equipos están diseñados para soportar algunas variaciones, pero se puede 
esperar que el equipo supere las limitaciones de diseño, para ello, se llevan a cabo 
las siguientes opciones:
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
•	 CAPACIDAD	PARA	RESISTIR	FALLAS
Los equipos sometidos a altas corrientes de falla deben ser capaces de resistir las 
tensiones térmicas y mecánicas asociadas con ellas. Los equipos desarrollados, con 
el propósito de interrumpir fallas, siempre tienen un límite, por ello, la selección del 
equipo debe tener calificaciones más altas que las corrientes de cortocircuito en 
donde podrían ocurrir accidentes como el que se observa en la figura 5.
Figura 5. Altas corrientes de falla
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
•	 PLANEACIÓN	DE	LA	CONFIGURACIÓN	DEL	SISTEMA	DE	
DISTRIBUCIÓN
Hasta ahora se ha hablado de las consideraciones importantes para la planificación 
de un proyecto de sistema de distribución. Una vez que se comprendan las 
configuraciones adecuadas, lo siguiente es la finalización detallada, lo cual lleva 
al esquema general de distribución de una sola línea para la planificación de las 
instalaciones, ésta consta de:
• Configuración general
• Número de alimentadores entrantes
• Niveles de tensión de entrada y distribución
• Principales clasificaciones de equipos
• Tipo de distribución
• Integración de equipos de reserva de emergencia
• Puesta a tierra del sistema de protección
CLASIFICACIÓN/DIMENSIONAMIENTO	PARA	EQUIPOS
En el sistema de distribución se requiere seleccionar la clasificación de equipos 
mediante el análisis de los siguientes elementos:
• Corriente, frecuencia y tensión nominal
• Variación de tensión y frecuencia
• Corriente y tiempo de resistencia de fallas
• Capacidad de interrupción de fallas
• Distancia de aire y de fuga
Todo el equipo llegará utilizando los parámetros del sistema de distribución 
previamente discutidos. Sin embargo, la tensión admisible y la tolerancia de variación 
de frecuencia son específicas del equipo y las limitaciones deben coincidir con los 
parámetros del sistema de energía.
Las restricciones sobre la disponibilidad de mercado pueden obstaculizar la 
selección para la configuración de la planificación. Además, las clasificaciones de 
interruptores, transformadores y la capacidad de interrupción del disyuntor pueden 
llegar a ser un factor limitante e introducir equipos adicionales no deseados para 
mantener los parámetros previstos del sistema de distribución.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Por lo anterior se puede decir que una planificación adecuada para el diseño de un 
sistema de distribución con un rendimiento óptimo requiere de varios pasos, desde la 
recopilación de datos, hasta la selección de configuraciones adecuadas y el equipo 
apropiado, utilizando herramientas de planificación y software para el modelado y 
la documentación de los aspectos importantes del sistema de distribución. Asimismo, 
requieren grandes cantidades de fondos para inversiones en cualquier sector y una 
cantidad considerable para costos operativos.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Interpretación y 
aplicación de las tarifas1.2.
El consumo de electricidad es considerado como un indicador fiable del grado de una 
economía. Un mayor consumo queda asociado, de forma inequívoca, con un mayor 
nivel de desarrollo. Sin embargo, al menos en el país de México, dicho consumo no 
necesariamente está basado en decisiones racionales de los consumidores, sino al 
desconocimiento de los mecanismos que llevan a la determinación de sus precios, 
por ello, es difícilmente defendible que los consumos se hayan decidido con base en 
menos que dichos análisis ejecutados con un adecuado plazo, ya que, simplemente, 
no es imaginable en el entorno mexicano.
En tanto, los precios quedan asociados a cuestiones relativas a la eficiencia de 
los usos finales, como: iluminación, refrigeración, climatización, fuerza motriz, 
etcétera. En determinado contexto, cabe imaginar que existirán consumos que no 
estén plenamente justificados, mientras que otros sí lo estén.
El problema de niveles de precios no es técnico, sino un problema de eficiencia, es 
decir, precios por debajo de lo adecuado promoverán usos ineficientes, mientras 
que los precios superiores al adecuado desincentivarán su desinterés hacerlo. 
Si en este sentido (relación precio con uso de la energía), se incorpora el criterio 
de sostenibilidad, la ecuación final se hace irresoluble, en donde sólo desde un 
conocimiento racional de los factores que están incidiendo en los precios de las 
diferentes energías, se podrá garantizar la coherencia de la política energética. 
De igual forma, tampocolos modelos de determinación de los precios de la 
electricidad utilizados a lo largo del último siglo han tenido, o tienen, la consistencia 
conceptual que deberían, dando pie a una interpretación ambigua de las señales 
económicas que envían a los consumidores. 
Los precios quedan asociados a los suministros y marginan todas las cuestiones 
relativas a la eficiencia de los usos finales. Por ello, es relevante conocer y saber 
interpretar las tarifas eléctricas que aplican en el sector mexicano, además de 
conocer las condiciones que rigen los suministros de energía eléctrica y cómo se 
identifican oficialmente por su número y/o letra(s) según su aplicación por CFE, 
como única entidad que suministra y comercializa la energía eléctrica en México.
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TARIFA ELÉCTRICA
Son disposiciones específicas que contienen las cuotas y condiciones que rigen los 
suministros de energía eléctrica y se identifican oficialmente por su número y/o 
letra(s) según su aplicación (iluminet, 2017). 
Por lo tanto, no es suficiente con recabar las facturaciones eléctricas, se debe saber 
leer e interpretar el recibo. En la página de CFE: www.cfe.gob.mx (conoce tu tarifa) 
se explica a detalle cómo leer e interpretar el recibo de cada tarifa, en donde los 
puntos primordiales son:
Para analizar las facturaciones eléctricas al menos de un año, es necesario conocer 
en qué tarifa eléctrica se encuentra el inmueble.
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•	 ESTRUCTURA	TARIFARIA
Actualmente en México existen 51 tarifas eléctricas, las cuales se pueden clasificar 
en:
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En cuanto a las tarifas específicas y generales, se establece lo observado en la 
tabla 1:
Tabla 1. Tarifas específicas y generales
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Aunado a ello, existen disposiciones complementarias:
De igual forma, se consideran diferentes regiones y estaciones en los costos del 
suministro de energía eléctrica, con el objeto de reflejar el costo real del servicio.
Figura 6. Regiones tarifarias
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A continuación se pueden observar las tarifas comunes en inmuebles de oficina, 
tarifa 3, tarifa doméstica, tarifa doméstica de alto consumo, tarifa OM y tarifa HM.
TARIFA 2 
Características: 
• Carga inferior a 25 kW
• Región única
• Facturación bimestral 
Cuotas aplicables:
• Cargo fijo 
• Cargo por energía consumida
Figura 7. Recibo suministrado por CFE
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TARIFA 3
Características: 
• Carga superior a 25 kW
• Región única
• Facturación mensual
Cuotas aplicables:
• Cargo por demanda máxima 
• Cargo por energía consumida
• Bonificación o penalización por bajo factor de potencia 
TARIFA DOMÉSTICA
Es la tarifa que aplica la Comisión Federal de Electricidad (CFE) para el servicio de 
energía eléctrica, cuyo uso exclusivo sea de tipo doméstico (residencia, apartamento 
y apartamento en condominio o vivienda). 
Tipos:
• 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F 
• Domestica de Alto Consumo (DAC)
TARIFA DOMÉSTICA DE ALTO CONSUMO (DAC)
Se considera que un servicio es de alto consumo cuando registra un consumo 
mensual promedio superior al límite de alto.
Figura 8. Tarifa DAC
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TARIFA OM
Tarifa ordinaria para servicio general en media tensión, con demanda menor a 100 
KW. Esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, 
suministrados en media tensión, con una demanda menor a 100 KW (CFE, 2012).
Características: 
• Carga inferior a 100 kW
• Regionalizada
• Facturación mensual
Cuotas aplicables:
• Cargo por demanda máxima 
• Cargo por energía consumida
• Bonificación o penalización por bajo factor de potencia 
Figura 9. Cargos Factor de potencia
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TARIFA HM
Tarifa horaria para servicio general en media tensión, con demanda de 100 kW o 
más. Esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, 
suministrado en media tensión, con una demanda de 100 kW o más.
Características: 
• Carga superior a 100 kW
• Regionalizada
• Facturación mensual
Cuotas aplicables:
• Cargo por demanda facturable 
• Cargo por energía consumida de acuerdo a los periodos facturables
• Bonificación o penalización por bajo factor de potencia
Figura 10. Tarifa HM
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Con el ejemplo anterior se obtiene lo siguiente:
Una vez abordadas cada una de las tarifas y su aplicación, es importante mencionar 
algunos de los problemas y beneficios técnicos y económicos en la corrección del 
bajo factor de potencia, los cuales son:
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Figura 11. Voltaje instantáneo y ondas de corriente
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Es así que, las tarifas en media tensión son más económicas que las de baja tensión, 
y las tarifas horarias ofrecen la posibilidad de reducir los costos por concepto de 
consumo de energía eléctrica, controlando los consumos de energía eléctrica y 
demandas, principalmente, en el periodo punta.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Consideraciones sobre 
la tensión del sistema1.3.
Un aspecto importante dentro de la valoración de las tarifas eléctricas es analizar 
qué valor de tensión se debe contratar para el suministro de energía, por tal motivo, 
es necesario conocer cuáles son las tensiones normalizadas en México; además, 
partiendo de su análisis es necesario considerar qué es lo más conveniente para 
una instalación eléctrica.
En este aspecto, el Sistema de Distribución Industrial es una de las bases de cualquier 
proceso de producción, mantener dicho sistema en operación a través de los años 
implica la consideración de periodos de actualización de equipo y de características 
eléctricas que mantengan el paso de la modernidad. 
Por ello, los ingenieros y técnicos necesitan documentación clara que ayude a 
identificar que los sistemas de distribución de las empresas, como carga eléctrica 
de tipo industrial, se ajusten a las normas vigentes, cumpliendo con criterios de 
ahorro de energía y económico, las cuales son: NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones 
Eléctricas y NMX-J-098-ANCE-1999 Sistemas Eléctricos de Potencia-Suministro-
Tensiones Eléctricas Normalizadas. 
Por lo anterior, es importante suministrar consideraciones que deben emplearse 
sobre la tensión de los sistemas de manera clara que se pueda seguir en los casos 
de cambio de tensión de los Sistemas de Distribución en el sector Industrial.
Cabe mencionar que la energía eléctrica es un insumo indispensable para el 
desarrollo de la economía en su conjuntoy para la producción de bienes y servicios, 
generando el incremento de recursos y, en consecuencia, también las actividades 
productivas del país.
Hoy en día, no es posible pensar en un mundo sin energía eléctrica, ya que 
prácticamente todo se mueve por medio de ésta. Las comodidades que proporciona 
a los seres humanos, mediante los aparatos eléctricos, la seguridad, los hospitales, 
las actividades productivas en las industrias, en el comercio, en los medios de 
comunicación, entre otros procesos, no se podrían realizar sin la energía eléctrica.
De igual manera, por medio de las instalaciones eléctricas se dispone del suministro 
de electricidad, sin embargo, no en todos los casos es eficiente si se calculara y se 
diseñara esta instalación.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Así, las normas vigentes en instalaciones eléctricas en media y baja tensión 
establecen las especificaciones y lineamientos de carácter técnico que deben 
satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica, a 
fin de que ofrezcan condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus 
propiedades. El cumplimiento de las disposiciones, indicadas en estas normas, y el 
uso de equipos y productos certificados, garantizan que la utilización de la energía 
eléctrica sea segura para los usuarios y el equipo, por ello, se debe considerar 
también la continuidad del suministro de energía a los procesos con instalaciones 
confiables.
En la práctica, existen áreas en la instalación eléctrica en las que se puede prescindir 
por algunos minutos de la energía eléctrica si ocurriera una falla, pero hay muchas 
áreas en las que se debe garantizar la continuidad del servicio y en las que una 
falla debería quedar aislada, para no interrumpir el resto del proceso.
Con lo anterior, resalta la importancia de los equipos certificados, calibrados, 
probados y de un correcto diseño de la instalación, que deben incluir los estudios 
eléctricos, como son: el cálculo de corto circuito, flujos de potencia y la coordinación 
de protecciones como mínimo, lo cual dará como resultado la selección correcta de 
los aparatos de protección.
Ahora bien, el obtener tarifas eléctricas más ventajosas es un factor muy estimulante 
para la ubicación de industrias. Aunque este factor es de menor importancia en 
épocas de costos crecientes y tarifas inciertas que en periodos de condiciones 
económicas estables.
Por otro lado, la regulación de tarifas por las comisiones municipales de servicios, 
presiona fuertemente sobre las empresas para que hagan el máximo de economías 
en el servicio eléctrico y obtengan beneficios manteniendo las tarifas constantes 
para los costos crecientes.
El crecimiento de la demanda del 34.7% anual provoca que los grandes consumidores 
de energía se conecten en tensiones de subtransmisión. Para abastecer estos servicios 
la CFE ha instalado subestaciones “Tipo Cliente” considerando primordialmente la 
continuidad y calidad del servicio sin descuidar la confiabilidad del propio anillo de 
subtransmisión de 230 y 85 kV; las cuales se encuentran en el Estado de México y 
en algunas partes de la Ciudad de México. 
Pues bien, uno de los temas más importantes es el de las tensiones del sistema 
eléctrico nacional. Según lo reportado para la CFE, para transmisión se tienen 161, 
230 y 400 kV, y para subtransmisión, 69, 85, 115 y138 kV.
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Figura 12. Sistema eléctrico
En tanto, la red de distribución está integrada por las líneas de subtransmisión de 
69, 85, 115 y 138 kV; así como las de distribución en niveles de 34.5, 23, 13.8, 6.6, 
4.16 y 2.4 kV y baja tensión, en donde la distribución para plantas industriales es 
de: 34.5, 23, 13.8 y 4.16 kV, así como de 440 y 220/127 V.
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Figura 13. Plantas industriales
Es fundamental mencionar que el uso racional de la energía es un factor determinante, 
ya que al reducir las caídas de tensión con el uso de conductores de mayor calibre 
también disminuye la energía, de modo que es posible tener voltajes de distribución 
de 440 V, 4.16kV, 23kV, etcétera, con los que habrá menos pérdidas.
ANTECEDENTES
En la actualidad, los consumos de energía eléctrica se han incrementado debido al 
desarrollo industrial y de servicios. No obstante, con el objetivo de proporcionar 
los servicios que exigen dichos consumos, la red de distribución eléctrica de la CFE 
ha proporcionado energía a nivel de transmisión y subtransmisión de 230 o 85 
kV, respectivamente. La tarifa horaria para servicios en alta tensión, así como la 
continuidad, calidad y confiablidad del servicio, se encuentran entre los beneficios 
más representativos.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Las subestaciones eléctricas tipo cliente son construidas para recibir tensiones de 
subtransmisión, ya que el costo de la inversión se puede amortizar en un periodo de 
2 a 5 años, dependiendo el tipo de industria, proceso o demanda que se solicite.
Figura 14. Subestación eléctrica Tipo cliente
Para evaluar la factibilidad al proporcionar el servicio de 85 o 230 kV, se deben 
analizar los siguientes factores:
• El consumo de energía y demanda mensual.
• Los datos estadísticos, el número y tiempo de interrupción del servicio del 
posible o posibles alimentadores que abastecerán al cliente.
• La inversión requerida por el cliente para el desarrollo del proyecto y 
construcción de la subestación, considerando la infraestructura eléctrica 
de subestaciones y líneas existentes.
Los servicios en 85 o 230 kV tipo cliente se suministran con base en la carga 
eléctrica, para cargas mayores de 5 MVA la tensión de suministro se determina por 
la factibilidad para proporcionar el servicio mediante un estudio técnico-económico. 
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
En tanto, para cargas menores a 5 MVA su factibilidad se evalúa considerando 
el número de interrupciones del servicio actual y posibles daños que se puedan 
provocar al existir variaciones de tensión que afecten procesos de producción.
El proyecto y construcción de dichas subestaciones se realiza en dos tipos: 
convencionales y encapsuladas en hexafluoruro de azufre, las cuales se pueden 
instalar a la intemperie, sin embargo, las de azufre generalmente se construyen en 
edificios, debido a que ocupan aproximadamente 20% de la superficie necesaria 
para las convencionales.
Figura 15. Subestación encapsulada en SF6 (GIS, Gas InsulatedSwitchgear)1
1 Conjunto de dispositivos y aparatos eléctricos inmersos en el gas dieléctrico
La selección del tipo de subestación está determinada por el costo, la superficie 
disponible, la facilidad de mantenimiento y el tiempo requerido en la adquisición 
del equipo y construcción.
Las subestaciones tipo cliente se dividen en dos secciones eléctricamente 
interconectadas por un pequeño tramo de conductor aéreo o subterráneo, y 
físicamente divididas por una barda o cerca, la acometida principal pertenece a la 
CFE y el alimentador a la empresa privada (véase figura 16).
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Figura 16. S.E. convencional Tipo cliente 85 kV alimentación radial
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Asimismo, los arreglos de las subestaciones se pueden clasificar por su diagrama de 
conexionesy por el tipo de suministro. Esta última puede tener alimentación radial 
o en anillo.
Las subestaciones con alimentación radial se caracterizan por suministrar el servicio 
de una sola subestación de la CFE, mediante dos tipos de sistemas: radial con una sola 
alimentación, donde la subestación suministradora abastece una sola subestación 
tipo cliente; o radial con doble alimentación, donde la subestación suministradora 
abastece a la subestación tipo cliente a través de dos líneas o cables.
En tanto, las subestaciones con alimentación en anillo, se caracterizan por abastecer 
al cliente de dos o más subestaciones de la CFE diferentes, las cuales se pueden 
conectar entre sí.
El diagrama de conexiones normalizado en las subestaciones de 85 kV es la barra 
sencilla (véase figura 17), siendo la barra empleada en ambas tensiones y en 
subestaciones convencionales o aisladas en gas SF6.
Figura 17. S.E. en Tipo cliente alimentación en anillo
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
AHORRO ECONÓMICO
El costo de la energía representa un porcentaje elevado dentro de los gastos de 
operación de cualquier industria y aún más si se consideran las multas por el bajo 
factor de potencia. Por lo tanto, el establecimiento de estrategias operativas para 
hacer uso eficiente de la energía y obtener como consecuencia ahorros económicos 
es de vital importancia.
El ahorro económico en la industria implica un análisis de factibilidad que permita, 
a cambio de un incremento en la calidad del servicio y alta confiabilidad, realizar 
una inversión inicial que en un corto periodo sea rentable considerando lo siguiente:
Asimismo, para realizar un análisis económico se debe considerar la demanda y la 
demanda máxima.
Las tarifas eléctricas de uso general de baja y media tensión de más de 25 
kW contratadas incluyen, además del cargo por consumo (kWh), un cargo por 
demanda máxima (kW), este aspecto es trascendental y requiere un debido control 
del proceso.
En la figura 18 se observa el comportamiento de la demanda máxima a lo largo del 
día en la región noreste del país, quien es la que consume mayor energía eléctrica 
en todo el país; asimismo, se puede coordinar el uso de la energía eléctrica en los 
picos de demanda máxima donde la energía eléctrica es más cara, tratando de 
realizar los menores procesos que consuman mucha energía en la industria.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Figura 18. Curvas típicas de carga horaria respecto a la demanda máxima
•	 CONTROL	Y	ADMINISTRACIÓN	DE	LA	DEMANDA
El control y la administración de la demanda implican todas las actividades 
encaminadas a optimizar el uso de la capacidad del equipo instalado, tanto de 
los usuarios como de los suministradores de energía eléctrica. De esta manera, se 
reduce o controla la demanda durante un periodo de tiempo, comúnmente en el 
horario de mayor costo de la energía, optimizando la operación de los equipos 
eléctricos sin afectar el proceso de producción. 
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería®38
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Figura 19. Control y administración de la demanda
Por lo tanto, la acción de interrumpir por intervalos de tiempo la operación de 
cargas eléctricas que inciden directamente sobre la demanda facturable, reduce o 
limita los niveles de consumo en razón de los precios tarifarios, a esto se le conoce 
como cambio de hábito de consumo.
La demanda máxima puede ser administrada y controlada manualmente o con 
ayuda de dispositivos automáticos. Cuando se realiza un método de control 
manual, el personal coordina la operación de los equipos en función del proceso 
de producción, a fin de evitar los picos de cargas innecesarias. Este método tiene 
algunas limitaciones en cuanto a rapidez y precisión debido al factor humano. 
En tanto, en el método de control automático, se programan los equipos a través 
de dispositivos electrónicos o mecánicos para controlar los picos de demanda. Sin 
importar el tipo de control que se utilice, debe conocerse el proceso de producción 
perfectamente, ya que de ahí se toman los datos para realizar la optimización, 
tales como:
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
• La información de valores de producción y energía necesarios.
• La identificación del día y la hora en que ocurre la demanda máxima y las 
cargas que contribuyen a la misma.
• La identificación de los equipos que pueden sacarse de operación sin 
afectar el proceso de producción.
Figura 20. Sistema de control de máxima demanda
Figura 21. Control de demanda con pc “Circutor CA-4 / MR-3”
Los métodos y tecnología para el control de la demanda eléctrica continúan 
avanzando, sin embargo, se pueden presentar dificultades en su implementación 
debido al desconocimiento de información sobre:
• La estructura tarifaria horarios base, intermedio, semipunta y punta
• Demanda máxima y demanda facturable
• Los beneficios económicos que pueden lograrse
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Por ello, es necesario un amplio conocimiento del proceso para priorizar por tiempos 
las cargas que se desconectarán y reconectarán antes de instalar los equipos que 
controlarán de forma automática la demanda. No obstante, cuando a pesar de 
la instalación de equipos de control de la demanda, no se obtienen los resultados 
deseados, puede derivarse de las siguientes causas:
• Mal diseño.
• Falta de mantenimiento.
• Falta de capacitación del personal operativo.
• Mala priorización de cargas y de los tiempos de desconexión y reconexión.
• Condiciones ambientales inadecuadas.
Al establecer estrategias de cambio de hábitos de consumo de la energía eléctrica, 
el suministrador y el cliente obtienen diversos beneficios:
Cliente
• Conocimiento de la estructura tarifaria del personal operativo.
• Involucramiento del personal para conocer todas las etapas del proceso.
• Crecimiento de la cultura del ahorro en la organización.
• Disminuir el consumo en el horario punta.
• Bajar la demanda facturable.
• Disminución del cargo por demanda kW.
• Reducir el cargo por consumo kWh.
• Ahorro del 20% al 30% en el importe de su facturación.
• Empresas más competitivas.
Suministrador
• Reducir el requerimiento de demanda en el horario punta, generando. 
estabilidad en el sistema eléctrico nacional.
• Disminución de pérdidas por el sobrecalentamiento de los equipos.
• Aumento de la vida útil de los equipos.
• Diferir las inversiones en infraestructura.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
AHORRO	ENERGÉTICO
Para proteger la instalación eléctrica interna y recibir una calidad de servicio 
eléctrico adecuado, es muy útil que se esté informado acerca de la importancia del 
factor de potencia del consumo de la instalación, el cual puede tomar valores entre 
0 y 1.
Figura 22. Valores del factor de potencia
El valor ideal del factor de potencia es 1, ello indica que toda la energía consumida 
por los aparatos ha sido transformada en trabajo. Por el contrario, un factor de 
potencia menor a la unidad significa mayor consumo de energía necesaria para 
producir un trabajo útil o energía desperdiciada por la empresa y en consecuencia 
un incremento innecesario en el importe de la facturación por este concepto.
De acuerdo al comportamiento del factor de potencia se aplica una penalización 
cuando el Fp es < al 0.9, y se bonifica cuando es > al 0.9.
La mayoría de los equipos eléctricos utilizan potencia activa o real, las cuales 
realiza el trabajo y utilizan lapotencia reactiva, asimismo, originan el bajo factor de 
potencia. Un alto consumo de energía reactiva puede producirse como consecuencia 
de:
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Por otro lado, los beneficios al corregir el factor de potencia son los siguientes:
Tomando en cuenta que el bajo factor de potencia se origina por la carga inductiva, 
para corregirlo es necesario compensar este consumo reactivo mediante bancos de 
capacitores, filtros de armónicas o ambos. Se pueden manejar tres arreglos para la 
aplicación de capacitores, los cuales pueden combinarse entre sí según el arreglo 
que más beneficie en cada caso.
La compensación individual es la más empleada; entra en servicio cuando opera la 
carga controlada.
Figura 23. Compensación individual
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Varias cargas de igual capacidad y periodo de trabajo se pueden compensar con 
un capacitor en común, en un punto único como un centro de carga. A esto se le 
llama compensación en grupo.
Figura 24. Compensación en grupo
La compensación grupal es aquella que con cargas distintas que operan a diferentes 
periodos, pueden ser compensadas con un banco único de capacitores, el cual se 
conecta a la entrada de la instalación para mejor el nivel de voltaje sin reducir las 
pérdidas.
Figura 25. Compensación grupal
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
•	 RETORNO	DE	INVERSIÓN
El costo del banco de capacitores puede tener un retorno de inversión muy corto 
debido al ahorro que se obtiene al evitar los cargos por factor de potencia.
Con el fin de identificar las armónicas del sistema eléctrico y definir el equipo, es 
necesario realizar un estudio completo de la calidad de la energía.
Cuando se reducen los kVA, se reduce la corriente total. En tanto, cuando la Q es 
cero, el factor de potencia es la unidad, como se observa en la figura 26.
Figura 26. Triángulo de potencia
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Corrección del factor de 
potencia1.4.
El factor de potencia se define como la relación entre la potencia activa (kW) 
utilizada en un sistema y la potencia aparente (kVA) que se obtiene de las líneas 
de alimentación.
Los equipos electromecánicos que están constituidos por devanados o bobinas, tales 
como motores y transformadores, requieren de corriente reactiva para establecer 
campos magnéticos necesarios para su operación. Esta corriente produce un desfase 
entre la onda de tensión y la onda de corriente, si no existiera este tipo de corriente, 
la tensión y la corriente estarían en fase y el factor de potencia sería la unidad.
El desfase entre las ondas de tensión y corriente producido por la corriente 
reactiva se anula con el uso de condensadores de potencia, lo que hace que el 
funcionamiento del sistema sea más eficaz y, por lo tanto, requiera menos corriente. 
A esto técnicamente se le denomina compensación.
Por lo anterior, conocer el proceso de corrección del método de factor de potencia 
para proteger la instalación eléctrica interna y recibir una calidad de servicio 
adecuada es fundamental; además de permitir conocer la importancia del factor de 
potencia de su consumo.
POTENCIA	APARENTE,	ACTIVA	Y	REACTIVA
La potencia eléctrica es el producto de la tensión por la corriente correspondiente, 
en donde se pueden diferenciar tres tipos:
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
La potencia activa P se obtiene de multiplicar la potencia aparente S por el “Cos φ”, 
al cual se le denomina factor de potencia.
El ángulo formado en el triángulo de potencias por P y S equivale al desfase entre 
la corriente y la tensión y es el mismo ángulo de la impedancia; por lo tanto, el Cos 
φ depende directamente del desfase (véase figura 27).
Figura 27. Triángulo de potencia
•	 TRIÁNGULO	DE	POTENCIAS
En la técnica de la energía eléctrica se utiliza el factor de potencia para expresar 
un desfase, el cual sería negativo cuando la carga sea inductiva, y positivo cuando 
la carga es capacitiva.
Para el factor de potencia los valores están comprendidos desde 0 hasta 1, éstos se 
observan en la figura 28.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Figura 28. Valores del factor de potencia
•	 EFECTOS	DE	UN	BAJO	FACTOR	DE	POTENCIA
Un bajo factor de potencia implica un aumento de la corriente aparente y, por 
lo tanto, un aumento de las perdidas eléctricas en el sistema, es decir, indica una 
eficiencia eléctrica baja, lo cual siempre es costoso, ya que el consumo de potencia 
activa es menor que el producto V.l. (potencia aparente), produciendo algunos 
efectos negativos, tales como:
• Aumenta el costo de suministrar la potencia activa a la compañía de 
energía eléctrica, debido a que tiene que ser transmitida más corriente, por 
lo que el costo más alto se le cobra directamente al consumidor industrial 
por medio de cláusulas del factor de potencia incluidas en las tarifas.
• Sobrecarga en los generadores, transformadores y líneas de distribución 
dentro de la misma planta industrial, así como en las caídas de voltaje, y las 
pérdidas de potencia se tornan mayores de las que deberían ser, presentando 
pérdidas y desgaste en equipo industrial.
Generadores
Su capacidad nominal se expresa normalmente en kVA, por lo que, si un generador 
tiene que proporcionar la corriente reactiva requerida por aparatos de inducción, 
su capacidad productiva se ve gravemente reducida. Una reducción en el factor de 
potencia de 100% a 80% causa una reducción en los kW de salida de hasta un 
27%.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Transformadores
Su capacidad nominal también se expresa en kVA, de esta manera, a un factor de 
potencia de 60%, los kW de potencia disponibles son de un 60% de la capacidad 
de placa del transformador. El % de regulación aumenta más del doble entre un 
factor de potencia de 90% y uno de 60%. Por ejemplo: un transformador que tiene 
una regulación del 2% a un factor de potencia de 90% puede aumentarla al 5% a 
un factor de potencia del 60%.
Línea de transmisión y alimentadores
En una línea de transmisión o alimentador, a un factor de potencia de 60%, 
únicamente un 60% de la corriente total produce potencia productiva. Las pérdidas 
son evidentes, debido a que un factor de potencia de 90%, un 90% de la corriente 
es aprovechable, y a un factor de potencia de 100% toda es aprovechable.
•	 EFECTOS	DEL	BAJO	FACTOR	DE	POTENCIA	EN	LOS	
CONDUCTORES
Uno de los efectos más significativos de tener un bajo factor de potencia es que 
se tiene mayor consumo de corriente, por lo que, al haber mayor consumo de 
corriente existe el aumento de pérdidas en conductores, esto se puede observar en 
la tabla 2, correspondiente a sistemas de 1, 2 o 3 fases.
Tabla 2. Sistemas de 1, 2 o 3 fases
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería® 49
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
•	 VENTAJAS	DE	LA	CORRIENTE	DEL	FACTOR	DE	POTENCIA
De manera invertida, lo que no produce un efecto adverso produce una ventaja; por 
lo tanto, el corregir el factor de potencia a niveles más altos, da como consecuencia:
• Menor costo de energía eléctrica. Al mejorar el factor de potencia no se 
tiene que pagar penalizaciones por mantener un bajo factor de potencia.
• Aumento en la capacidad del sistema. Al mejorar el factor de potencia 
sereduce la cantidad de corriente reactiva que inicialmente pasaba a 
través de transformadores, alimentadores, tableros y cables.
• Mejora en la calidad del voltaje. Un bajo factor de potencia puede 
reducir el voltaje de la planta cuando se toma corriente reactiva de las 
líneas de alimentación. Cuando el factor de potencia se reduce, la corriente 
total de la línea aumenta, debido a la mayor corriente reactiva que circula 
causando mayor caída de voltaje a través de la resistencia de la línea, la 
cual, a su vez, aumenta con la temperatura, dado que la caída de voltaje 
en una línea es igual a la corriente que pasa por la misma, multiplicada 
por la resistencia en la línea.
• Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y 
generadores.
• Aumento de la vida útil de las instalaciones.
COMPENSACIÓN
•	 SIGNIFICADO	DE	LA	COMPENSACIÓN	EN	LAS	REDES	DE	
ALIMENTACIÓN
Los transformadores, motores, entre otros, son consumidores inductivos y toman 
potencia inductiva o reactiva de la red de alimentación para la formación de su 
campo magnético, ello representa para las plantas generadores de energía eléctrica 
una carga especial que aumenta cuanto más grande es y cuanto mayor es el desfase. 
Esta es la causa por la cual se pide a los consumidores o usuarios mantener un 
factor de potencia cercano a 1. Los que cuenten con una alta demanda de potencia 
reactiva son equipados con contadores de potencia reactiva. Esta demanda se puede 
reducir sencillamente colocando condensadores en paralelo a los consumidores de 
potencia inductiva QL.
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Dependiendo de la potencia reactiva capacitiva Qc de los condensadores, se anula 
total o parcialmente la potencia reactiva inductiva tomada de la red y la intensidad 
de la corriente, quedando la potencia real constante, es decir, se mejora el factor 
de potencia, a este proceso se le denomina compensación. 
La corriente en los conductores se reduce, por lo que también se reducen las pérdidas 
en éstos, ahorrando en los costos por consumo de potencia reactiva facturada por 
las centrales eléctricas.
Figura 29. Compensación
•	 POTENCIA	REACTIVA	DEL	CONDENSADOR
Según la ley de ohm, la corriente consumida por un condensador es:
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
La ecuación anterior es válida tanto para corriente alterna monofásica como 
para corriente alterna trifásica, es decir, para condensadores monofásicos y 
condensadores trifásicos (o su conexión).
Figura 30. Condensador trifásico en estrella
En cambio, para condensadores conectados en delta o triángulo es válida la 
siguiente ecuación considerando:
V: La tensión entre conductores exteriores (tensión concatenada), es decir, la tensión 
nominal del condensador.
C: La capacitancia total del condensador, es decir, la suma de las tres capacitancias.
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería®52
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Mejoramiento del 
factor de carga1.5.
El factor de carga es un parámetro adimensional vinculado al análisis de la demanda 
de un sistema eléctrico y se define como la relación que existe entre la energía 
efectivamente consumida a lo largo de un periodo de tiempo determinado, el cual 
se obtiene multiplicando el valor de la demanda máxima registrada en el periodo, 
por el intervalo de tiempo.
De la misma forma, en el análisis de comportamiento de las centrales eléctricas, 
se estudia el denominado factor de utilización, también conocido como factor de 
capacidad o factor de producción. 
En este caso, el factor relaciona la energía efectivamente abastecida por la central 
y la energía teórica que produciría si la central funcionara la totalidad del tiempo 
considerado su potencia nominal (en general el tiempo de análisis es de 1 año).
Los factores de utilización tienen una gran variabilidad dependiendo de la 
disponibilidad de la fuente de energía utilizada (combustible, agua, viento, sol, 
entre otros), como también del tipo de central analizada (nuclear, TG, CC, hidro, 
eólica, etcétera). Es importante tomar en cuenta que este tipo de factor no debe 
confundirse con otros factores como pudieran ser los de disponibilidad, de potencia 
o la eficiencia misma de la central.
Para mejorar el factor de carga en una instalación se debe analizar lo siguiente:
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería®54
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
•	 FACTOR	DE	CARGA
El factor de carga es la relación entre la demanda promedio y la demanda máxima 
medida de un usuario en un lapso y se mide en porcentaje.
Figura 31. Cálculo del factor de carga
Mantener altos índices de factor de carga puede provocar hacer uso de las tarifas 
preferentes en donde se tienen menores costos por energía consumida en el periodo 
base, propiciando:
•	 Cargos	 por	medición	 en	 baja	 tensión. Si el usuario tiene contrato en 
baja tensión, las pérdidas en los transformadores los absorbe la compañía 
suministradora. En cambio, si el usuario tiene contrato para media o alta 
tensión y la medición se encuentra en el secundario del transformador, la 
compañía suministradora efectúa un cargó del 2% por concepto de las 
pérdidas en el transformador, empero, si el usuario tiene suministro en media 
o alta tensión y la medición se encuentra en el primario del transformador, la 
compañía suministradora no efectúa ningún cargo, ya que las pérdidas en el 
transformador quedan incluidas en el medidor.
•	 Cargos	por	mantenimiento. A todas las tarifas existentes se les aplicará 
un cargo mensual por concepto de mantenimiento.
El factor de carga es un término utilizado por las compañías eléctricas para expresar 
la cantidad de electricidad utilizada durante un periodo de tiempo en comparación 
con cuánta energía podría haber sido utilizada en el pico de demanda. Asimismo, 
es un cálculo importante para las compañías eléctricas, ya que deben satisfacer las 
necesidades de máxima demanda de todos los clientes, calculado para bloques 
mensuales de tiempo. 
Afortunadamente, la fórmula para calcular el factor de carga sólo requiere una 
simple división y multiplicación, para ello, se debe realizar el siguiente procedimiento:
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería® 55
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
El factor de carga permitirá saber si la potencia que se tiene contratada es la correcta 
para el consumo que se tiene. En este sentido, un factor de carga muy bajo indica que 
es posible que se tenga contratada una potencia excesivamente alta para nuestro 
consumo, y que es posible que se consiga ahorrar en la factura si se baja la potencia 
contratada. Antes de hacer algún cambio es necesario analizar minuciosamente los 
hábitos de consumo, ya que quizás la potencia sobredimensionada sea necesaria 
si se suele enchufar a la vez la nevera, lavadora, el termo eléctrico, televisor, aire 
acondicionado y bastantes luces. 
Por el contrario, un factor de carga muy alto puede indicar que es posible que se 
sobrepasa la potencia contratada en repetidos momentos puntuales, lo cual puede 
ser penalizado si se carece de ICP (Interruptor de Control de Potencia). En este 
caso, sería necesario aumentar la potencia contratada, y es posible que la factura 
eléctrica disminuya si se cambia la tarifa de acceso.
En la tabla 3, se observan algunas recomendaciones para cada tipo de potencia 
contratada.
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería®56
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Tabla3. Potencia contratada
Para conocer más acerca del factor de carga, se recomienda visualizar el siguiente 
video:
https://www.youtube.com/watch?v=4SeCsKFjDt4
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Ahorro de energía1.6.
Durante los últimos años, las organizaciones han visto cómo la energía ha pasado de 
representar un factor marginal en su estructura de costos a ser capítulo importante 
en la misma. Debido al incremento paulatino en su precio, han tenido que afrontar 
el reto de disminuir la participación de la energía en los costos, o por lo menos 
mantener su mismo nivel. 
Es así que, es preciso conocer claramente el tipo y la cantidad de energía que 
se utiliza en cada uno de los procesos que conforman la operación industrial y 
determinar las acciones pertinentes para abaratar los costos de producción por 
concepto de energía, sin afectar la calidad ni la cantidad de producción.
Para lograr lo anterior es necesario implementar u operar un programa de ahorro 
de energía cuya estrategia central es el ahorro y uso eficiente de ésta. Estos 
programas mejoran la competitividad, amplían el horizonte energético y liberan 
recursos económicos para destinarlos a otras actividades productivas.
El concepto de administración se encarga de la planificación, dirección y seguimiento 
de los esfuerzos individuales encaminados hacia el mejor uso de los recursos. De 
ahí que la administración de la energía debe estar firmemente apoyada por un 
programa de conservación de energía, encargado de reducir el despilfarro de 
la misma, la mejor utilización por parte de los consumidores (uso racional) y la 
sustitución de fuentes energéticas.
Así, la definición e implantación de un programa de ahorro de energía se inserta 
dentro de un programa global de administración de la energía, el cual requiere de 
un soporte adecuado para identificar y evaluar las oportunidades existentes en una 
organización.
En este aspecto, el ahorro de energía no puede llevarse a cabo si no se conoce 
dónde y cómo se está utilizando para lograr la eficiencia en su consumo. En la 
mayoría de los casos, el establecimiento de este punto de partida requiere de una 
inspección y de un análisis energético detallado de los consumos y pérdidas de 
energía. A ello generalmente se le conoce como diagnóstico energético.
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería®58
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Este diagnóstico es una herramienta técnica utilizada en la evaluación del uso 
eficiente de la energía. Sin embargo, no se podrían alcanzar ahorros significativos 
a largo plazo sin el respaldo de un programa de ahorro de energía dentro de 
la empresa. Para desarrollarlo eficientemente y con éxito deben cumplirse las 
siguientes condiciones:
• Compromiso en recursos y tiempo tanto de la gerencia como del personal 
de la empresa para implementar y desarrollar un programa energético 
con un esfuerzo permanente.
• Debe existir una base de datos consistente sobre consumos energéticos de 
la empresa.
• Los proyectos viables deben ser evaluados de acuerdo con las normas y 
técnicas financieras de la compañía.
• El programa de ahorro de energía debe manejarse como cualquier 
programa gerencial o administrativo de la empresa.
En resumen, un programa de ahorro de energía en una empresa implica un 
compromiso y una organización permanente a largo plazo, integrándose a la 
administración diaria de la empresa, permitiendo sentar las bases y desarrollar un 
plan de acción temporal que identifica los ahorros potenciales.
El objetivo final es la identificación de medidas técnicas y administrativas rentables 
para el ahorro de energía en toda la empresa, tomando en consideración los 
siguientes puntos:
• El análisis preliminar de datos sobre consumos, costos de energía y de 
producción para mejorar el entendimiento de los factores que contribuyen 
a la variación de los índices energéticos de la planta.
• Obtener el balance energético global de la planta, así como balances 
energéticos de los equipos y líneas de producción intensivas en consumos 
de energía para su cuantificación.
• Identificar las áreas de oportunidad que ofrecen potencial de ahorro de 
energía.
• Determinar y evaluar económicamente los volúmenes de ahorro alcanzables 
y las medidas técnicamente aplicables para lograrlo.
• Analizar las relaciones entre los costos y los beneficios de las diferentes 
oportunidades dentro del contexto financiero y gerencial de la empresa 
para poder priorizar su implementación.
• Desarrollar un plan de acción para la realización de todos los proyectos 
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería® 59
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
de ahorro de energía, incluyendo fechas, metas y responsabilidades; tal 
plan permitirá dar continuidad al programa de ahorro de energía de la 
empresa.
•	 CLASIFICACIÓN	DE	DIAGNÓSTICOS	ENERGÉTICOS
El diagnóstico energético es la herramienta técnica utilizada para la evaluación 
sistemática del uso eficiente de la energía, definiendo la situación del consumo y 
las posibles oportunidades potenciales de ahorro. Existen básicamente dos tipos de 
diagnóstico, según su nivel de análisis:
•	 Diagnóstico	Energético	de	Primer	Nivel	(DEN-1)
Su objetivo principal es la obtención de un balance global de energía y potenciales 
de ahorro que no requieren de inversión. Por ejemplo: el control de encendido 
de luminarias cuando sea sólo necesario, y el apagado de motores que estén 
trabajando en vacío sin ningún beneficio.
•	 Diagnóstico	Energético	de	Segundo	Nivel	(DEN-2)
Su objetivo principal es la obtención de balances específicos de energía, así como 
potenciales de ahorro de energía sin y con inversión, aplicados al proceso.
En la tabla 4, se muestra la comparación entre un DEN-1 y un DEN-2:
Tabla 4. Tipos de diagnóstico energético
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Ambos tipos de diagnósticos cuentan con su propia metodología para poder llevarse 
a cabo, éstos se observan en la figura 32 y 33.
Figura 32. Diagnóstico de primer nivel
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Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Figura 33. Diagnóstico de segundo nivel
•	 ANÁLISIS	ENERGÉTICO
En las labores de gestión energética dentro de una empresa, uno de los primeros 
pasos que generalmente se deben llevar a cabo es la conformación de una base de 
datos compuesta básicamente por cifras sobre producción y consumos de energía, 
con el objetivo de conocer con mayor precisión la eficiencia energética con la que 
opera la empresa, por lo que se hace indispensable relacionar el consumo de 
energía con la producción en un mismo periodo de tiempo, el cual casi siempre es 
mensual debido a que así se presenta en la facturación energética. 
Es indudable que, para una primera aproximación en la determinación de las 
eficiencias, esta relación es de suma utilidad, pero es necesario extraer el mayor 
potencial, como herramienta de análisis. La ejecución de varios diagnósticos 
energéticos en distintas empresas altamente consumidoras de energía, ha dado la 
oportunidad de aplicar este análisis utilizando datos reales obteniendo resultados 
ilustrativos sobre sus ventajas dentro de un proceso de gestión energética.
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería®62
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Cabe señalar que el objetivo de este escrito se centra en un intento por mostrar 
la importancia que tiene el análisis histórico-estadístico del consumo energético 
y su relación con la producción en la gestión del ahorro de energía a partir de 
una exposición de la metodología que se debe aplicar,utilizando varios ejemplos 
basados en casos reales de equipos altamente consumidores.
•	 ANÁLISIS	ESTADÍSTICO
En el análisis de la relación de consumo de energía y el nivel de producción, dentro 
de un proceso de gestión energética, el paso inicial es la elaboración de gráficas 
que relacionen los dos parámetros sobre datos registrados en un periodo de tiempo.
Aquí se tomarán las cifras reales de una línea de producción (toneladas de producto), 
donde se puede observar que en el transcurso de 12 meses hay casi siempre una 
relación de continuidad entre la producción y el consumo de energía, salvo en 
algunos meses donde se observa cómo el consumo de energía fue mayor y la 
producción menor. 
Para llevar un mejor control de estas variaciones, se recomienda que este análisis 
se realice sobre datos generados diariamente en el lapso de un mes con medidores 
de consumo de la empresa instalados directamente en la línea de alimentación del 
equipo (véase figura 34).
Figura 34. Gráfica de datos sobre el consumo de energía eléctrica (kWh)
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Los equipos de medición de parámetros térmicos empleados en el análisis del 
consumo de energía son:
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Conclusión
El uso eficiente de la energía no consiste en racionar o reducir los servicios que ésta 
presta, sino en utilizarla mejor. En este sentido, el problema no es la cantidad de 
energía empleada en un proceso, más bien la forma más económica de asegurar 
la calidad térmica y ambiental de las empresas, hogares, iluminar adecuadamente 
las áreas productivas, transportar fuerza motriz a equipos, máquinas, herramientas 
y al sector industrial de forma segura y confiable.
Es así que, un buen conocimiento de una instalación eléctrica consiste en analizar 
desde un principio su diseño, sus factores de carga, el balanceo de cargas, el costo 
beneficio de aplicar una tarifa eléctrica, seleccionar el mejor equipo para no tener 
penalizaciones por bajo factor de potencia y analizar el lay out de instalación de 
equipos, con el objetivo de tener ahorros de energía.
 
Lo que pasa en el mundo de la ingeniería, lo enseñamos en Minería® 67
Instalaciones eléctricas industriales | Unidad 1. Principios generales
Fuentes de consulta
• CFE. Factor de potencia. Recuperado de: http://www.cfe.gob.mx/
Industria/AhorroEnergia/Lists/Ahorro%20de%20energa/Attachments/3/
Factordepotencia1.pdf
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