PFC: qué es y cómo afecta a la eficiencia este parámetro tan desconocido para muchos usuarios

Actualizado a: 19 de enero de 2024

Las fuentes de alimentación y los sistemas SAI, entre otros, son un componente esencial para muchos equipos informáticos y centros de datos. A menudo subestimado la eficiencia de estos equipos, pero su papel es vital, ya que de ello dependerá los gastos en la factura energética. En este artículo, exploraremos en detalle el término PFC y cómo afecta a la eficiencia de nuestros equipos.

¿Qué es PFC?

PFC son las siglas de Power Factor Correction, es decir, Corrección del Factor de Potencia. Pero antes de adentrarnos en el concepto de PFC, primero hay que conocer algunos otros conceptos relacionados que te ayudarán a comprenderlo todo mejor:

• Factor de Potencia (FP): es una medida que indica la eficiencia con la que un dispositivo eléctrico convierte la potencia aparente en potencia activa. Se representa como un número entre 0 y 1 o como un porcentaje (de 0 a 100%). Un factor de potencia de 1 (o 100%) indica una conversión perfecta de la potencia aparente en potencia activa, lo que significa que toda la energía se utiliza para realizar trabajo útil. Un factor de potencia menor a 1 indica una pérdida de energía en forma de potencia reactiva.
• Potencia Activa (P): también conocida como potencia real o potencia de trabajo, es la cantidad de energía eléctrica que se consume para realizar un trabajo útil en un circuito eléctrico. Se mide en vatios (W) y representa la parte de la potencia que realiza trabajo, como iluminación, calefacción o movimiento en un dispositivo eléctrico.
• Potencia Aparente (S): es la combinación de la potencia activa y la potencia reactiva en un sistema eléctrico. Se mide en voltio-amperios (VA). La potencia aparente representa la magnitud total de la potencia eléctrica en un circuito, incluyendo tanto la potencia activa (real) como la potencia reactiva (debida a la carga inductiva o capacitiva). La potencia aparente es la suma vectorial de la potencia activa y la potencia reactiva.

El factor de potencia ideal es 1, pero en la práctica, se representa con valores decimales que van desde 0 hasta 1. Esto se debe a que la corriente eléctrica a menudo tiene picos de voltaje. Para atenuar estos picos, las fuentes de alimentación utilizan transformadores internos para suministrar corriente continua a los componentes del ordenador. En otras palabras, es difícil alcanzar un factor de potencia de 1, pero sí podemos ver equipos que consiguen cifras muy elevadas como 0.95 o 0.99.

Un pico de voltaje es un aumento repentino y breve en el nivel de voltaje en un sistema eléctrico o electrónico, generalmente causado por factores como descargas eléctricas o conmutación de cargas eléctricas. Estos picos de voltaje pueden dañar equipos electrónicos, por lo que se utilizan dispositivos de protección, como supresores de sobretensión y reguladores de voltaje, para prevenir daños al desviar o absorber la energía de los picos de voltaje. Estos dispositivos son esenciales en áreas propensas a fluctuaciones de voltaje, como durante tormentas eléctricas o en lugares con una red eléctrica inestable.

Entonces, el PFC se expresa en forma de decimales que indican el porcentaje de potencia que la fuente de alimentación realmente entrega. Por ejemplo, si una fuente tiene un PFC de 0.50, significa que aprovecha el 50% de la potencia que recibe, una fuente de alimentación con PFC 0.95 indicará que aprovecha el 95% de la energía que recibe, por tanto, mientras más alto sea el porcentaje (o próximo a 1), mayor será la eficiencia.

Tipo de PFC

Además, tienes que tener presente que podemos encontrar dos tipos de PFC y que debes distinguir:

• PFC pasivo: este enfoque utiliza bobinas y condensadores para mejorar el factor de potencia que la fuente recibe. Es una solución económica, pero no resuelve completamente el problema, ya que generalmente alcanza un factor de potencia máximo de alrededor de 0.85.
• PFC activo: eegún la ley de la Unión Europea, desde 2001, todas las fuentes de alimentación en su territorio deben utilizar este tipo de corrección. En este caso, la corrección se logra mediante circuitos integrados que incluyen MOSFETs que realizan todo el trabajo. Con este método, se logra un factor de potencia de aproximadamente 0.99, es decir, casi toda la potencia se convierte en potencia útil.

En consecuencia, la inclusión de uno de estos dos tipos de PFC en la topología de una fuente de alimentación es fundamental para que funcione de manera eficiente, dos formas diferentes de abordar el problema de la ineficiencia y de la energía eléctrica desperdiciada por este dispositivo. Esto garantiza que la fuente no consuma más energía de la necesaria en el extremo de entrada, incluso si es muy eficiente en la entrega de energía en el extremo de salida.

La diferencia clave entre PFC activo y pasivo radica en los componentes utilizados para corregir el factor de potencia. El PFC activo utiliza componentes electrónicos, como circuitos y MOSFETs, logrando un aumento del factor de potencia de hasta el 99%. Por otro lado, el PFC pasivo recurre a bobinas y condensadores, pero solo puede ofrecer hasta un 85% de factor de potencia como máximo.

¿Cómo saber el PFC que tiene un equipo de alimentación?

Determinar el tipo de PFC que utiliza una fuente de alimentación o un SAI puede resultar complicado, ya que rara vez se especifica en la documentación técnica o en las descripciones de los productos cuando vas a adquirir uno.

Sin embargo, es posible encontrar información sobre la eficiencia energética que proporciona. Para ver esta información, busca en la ficha técnica del modelo que has comprado o en el datasheet si lo tiene. Allí debería aparecer este dato, generalmente mostrado como PFC o como Eficiencia.

Por ejemplo, imagina que has adquirido una fuente de alimentación con una potencia de 850W de potencia, y que su eficiencia es del 95% (PFC 0.95). Esto quiere decir que podría proporcionar un máximo de 807.5W efectiva, el resto la perderá por su ineficiencia.

PFC vs 80 Plus

Seguramente te estarás preguntando si tiene alguna relación el PFC y la certificación 80 PLUS. Pues bien, como sabrás, el 80+ es un estándar acordado por diversos fabricantes de fuentes de alimentación (PSU) que se comprometen a cumplir al producir estos dispositivos. Esta certificación proporciona a los consumidores información sobre las especificaciones técnicas y la eficiencia de una fuente de alimentación al convertir la energía eléctrica para alimentar una computadora.

Para comprender mejor este concepto, es importante recordar que la función principal de una fuente de alimentación es convertir la corriente alterna de la toma de corriente en corriente continua para suministrar la energía a los diferentes componentes del ordenador. Sin embargo, durante este proceso de conversión, se produce una pérdida de energía en forma de calor.

La designación 80 PLUS se deriva del hecho de que estas fuentes de alimentación deben ofrecer una eficiencia mínima del 80%, lo que significa que al menos el 80% de la energía se convierte en potencia útil, mientras que el 20% restante se disipa como calor. Es decir, que la certificación 80 Plus parte de una PSU que tiene un PFC mínimo de al menos 0.80.

Estas fuentes de alimentación utilizan el PFC para lograr una mayor eficiencia en la conversión de corriente alterna a continua. El PFC corrige las pérdidas de factor de potencia que pueden ocurrir durante la conversión debido a la naturaleza analógica de las fuentes de alimentación y al uso de condensadores. Para obtener la certificación, los fabricantes deben someter sus fuentes de alimentación a pruebas rigurosas para evaluar su eficiencia en diferentes niveles de carga y, según los resultados, se les otorga una etiqueta 80 PLUS que define su eficiencia mínima.

El caso europeo

Como sabemos, mientras más alta sea la etiqueta de certificación o el PFC, teóricamente mejor será la eficiencia de la fuente de alimentación. Se recomienda elegir una fuente de alimentación con una certificación de al menos 80 PLUS Bronze o superior siempre que sea posible.

Sin embargo, hay problemas significativos con esta certificación. No existe un control riguroso y las pruebas realizadas no siempre son las más adecuadas. Además, en el mercado se pueden encontrar fuentes de alimentación sin certificación, especialmente en equipos OEM o clónicos, que suelen utilizar fuentes de alimentación genéricas y económicas. La falta de certificación no significa necesariamente que sean malas, ya que el certificado 80 PLUS no es completamente fiable.

En España y en la Unión Europea, se exigen ciertos valores mínimos de eficiencia para los productos eléctricos, que son ligeramente inferiores a los establecidos en la certificación 80 PLUS Bronze. Esto significa que algunas fuentes con la certificación 80 PLUS White no pueden venderse en Europa por no cumplir con los requisitos mínimos de eficiencia. Sin embargo, algunas fuentes 80 PLUS White que sí se venden cumplen con el estándar europeo y están cerca de alcanzar la certificación 80 PLUS Bronze.

80 Plus: pruebas para la certificación

Los fabricantes de PSU y sistemas SAI deben pagar para obtener la certificación 80 PLUS, lo que conlleva una inversión significativa. Una vez que la fuente de alimentación está en proceso de certificación, se somete a pruebas de eficiencia en diferentes niveles de carga. Dependiendo de los resultados, se otorga una etiqueta 80 PLUS que indica la eficiencia mínima que la fuente de alimentación debe cumplir.

Las pruebas se realizan en cargas del 20%, 50% y 100%, y en el caso de la certificación 80 PLUS Titanium, también se mide la eficiencia al 10% de carga. Estos resultados determinan la etiqueta 80 PLUS que se asigna. Por ejemplo, si una fuente de alimentación tiene una eficiencia del 85% al 100% de carga, se etiquetaría como 80 PLUS.

Sin embargo, este sistema de certificación tiene deficiencias importantes. En primer lugar, las pruebas se realizan en condiciones poco realistas, ya que solo se miden en tres niveles de carga específicos. Lo que ocurre en los niveles de carga intermedios no se tiene en cuenta.

Además, todas las pruebas se realizan a una temperatura estandarizada de 23°C, que puede diferir significativamente de las condiciones en las que se utiliza una computadora, especialmente en entornos más cálidos. También, los test se efectúan a una tensión de 115V, que no es la norma en Europa, donde la tensión común es de 230V. Esto implica una extrapolación de resultados que puede no ser la más precisa.

Otro problema radica en la falta de una lista pública de fuentes de alimentación certificadas, lo que requiere que los consumidores confíen en la información proporcionada por los fabricantes. Aunque los fabricantes de renombre suelen ser confiables, los productos de fabricantes menos conocidos pueden ser menos fiables, lo que plantea dudas sobre las certificaciones.

Además, el certificado no tiene en cuenta la eficiencia en la tensión de 5VSB, que es importante para el consumo en modo de espera o apagado. La directriz de la Unión Europea establece un consumo máximo de 0.5W en modo de espera, pero esta variable no se considera en la certificación 80 PLUS.

Otras etiquetas de eficiencia energética

Como sabes, en Europa también se utiliza otro tipo de etiquetado para marcar la eficiencia de un equipo. No existe una equivalencia exacta entre la 80 Plus y estas etiquetas, pero deberías conocerlas para comprender mejor la eficiencia de algunos aparatos, electrodomésticos y sistemas domésticos.

Por ejemplo, como sabemos, en el antiguo etiquetado teníamos desde la A+++, que era la etiqueta que indicaba el mayor grado de eficiencia hasta la D, que era la menos eficiente. La A+++ indicaba un consumo del 25% y la D entre el 90 y el 100%. Sin embargo, estas etiquetas podían tener diferencias en función de si se refiere a una Smart TV, a una lavadora, a un horno, etc.

Este sistema de clasificación energética se ha sustituido actualmente por un nuevo etiquetado. Este etiquetado va desde la A hasta la G, siendo A la más eficiente y la G la menos eficiente. La B equivale a la A+++ anterior, la C a la A++, la D a la A+ anterior, y la E a la A anterior. Seguido de la F equivalente a la B anterior, y la G equivaldría a las del grupo C y D anterior.

Como estas etiquetas se refieren a la eficiencia en varios aspectos, no se puede obtener un equivalente con el 80 Plus de las fuentes de alimentación. Y el PFC podría variar bastante en función del aparato que se trate…

Conclusión final: ¿es fiable el PFC o la etiqueta 80 Plus?

La certificación 80 PLUS no es completamente fiable por varias razones, como ya he comentado anteriormente:

• En primer lugar, las pruebas se realizan en solo dos unidades de la fuente de alimentación enviadas por el fabricante, lo que significa que no todas las unidades fabricadas pasan la prueba en el lote, por pequeñas diferencias en la fabricación.
• Las condiciones ambientales, los componentes internos y los proveedores de materiales pueden variar entre las unidades de la misma serie, lo que afecta al rendimiento.

Además, los fabricantes deben pagar cuotas considerables para obtener la certificación 80 PLUS. Estas tarifas incluyen un pago inicial de 5.000 dólares para inscribirse en el programa de certificación y 6.000 dólares adicionales por cada modelo individual que deseen certificar. Esto aumenta significativamente los costos de producción, por lo que algunos directamente no lo hacen, especialmente en los equipos de menor coste.

El rebranding es otro factor a considerar. Algunos fabricantes producen fuentes de alimentación para otras marcas, y estos terceros fabricantes solo deben pagar 3.500 dólares para obtener la certificación 80 PLUS en sus fuentes, incluso si han realizado cambios en los productos. Estos cambios pueden ser tanto estéticos como internos y pueden afectar el rendimiento de la fuente de alimentación, pero no se someten nuevamente a pruebas exhaustivas. Por ejemplo, la china Channel Well (CWT) fabrica fuentes para marcas como Corsair y DeepCool, entre otras…