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Hoy en día, la energía reactiva está presente en muchas instalaciones. Crea una carga adicional en la instalación, los equipos y la infraestructura de transporte (como cables y tuberías). La potencia reactiva puede surgir en la red externa y en la red local, y puede ser causada tanto por el proveedor de energía como por el usuario final. Tiene un efecto negativo sobre la eficiencia y la capacidad e introduce pérdidas (de energía) y costes innecesarios. La solución: instalar una batería de condensadores Cos Phi y/o un filtro de armónicos pasivo o activo.
La energía eléctrica en una carga eléctrica se convierte parcialmente en otras formas de energía. En un motor eléctrico puede ser energía mecánica, pero también calor. Toda la energía convertida de su forma eléctrica a cualquier otro tipo de energía en un determinado periodo de tiempo se denomina potencia activa (kW).
Sin embargo, la energía eléctrica también puede ser transportada hacia la carga pero no convertida en otra forma de energía. Esta energía, transportada durante un determinado periodo de tiempo, se denomina potencia reactiva (kVAr). La energía reactiva será transportada de vuelta a la fuente. Este transporte adicional de energía provoca pérdidas de energía adicionales en los cables y requiere una capacidad adicional de la instalación eléctrica y de los cables.
Compensación de la potencia reactiva
No quiero explicar decenas de definiciones que se pueden encontrar en Internet. Lo explicaré brevemente. Cuando quieres beber una taza de café, ves que hay café molido en el fondo de la taza. Por desgracia, es imposible pensar en una taza de café sin posos. Aunque ninguno de nosotros consuma posos de café usados, están ahí, ocupando espacio en la taza.
Del mismo modo, cuando demandamos energía de la red, la energía trae sus propios posos. Los llamamos “energía reactiva”. Y el propio café es la potencia activa. La técnica que utilizamos para eliminar los posos del café de la energía que tomamos se llama compensación de la potencia reactiva.
Se pueden encontrar muchas explicaciones técnicas sobre por qué se genera la potencia reactiva. Sin embargo, yo prefiero respuestas más útiles. Porque cuanto más entienda la gente la compensación y la potencia reactiva, más rápido verá nuestro país días mejores. Para explicarlo de forma sencilla, casi todos los productos (cargas) conectados a la red eléctrica utilizan energía reactiva.
Imagínese que enrolla un cable alrededor de un cilindro: esto se llama bobina. Los motores y generadores (así como los transformadores) son en realidad grandes bobinas. Cuando pasamos corriente por una bobina, ésta actúa como un imán. Supongamos que colocamos un imán en el centro de un generador. Al hacer girar el imán a una velocidad constante, se mueven las cargas de otras bobinas alrededor del generador. Como resultado, se genera corriente en los cables que salen del producto porque se ha hecho girar el imán en su interior. El principio de funcionamiento de los motores es justo el contrario. Un transformador es básicamente un generador, cuyo centro y circunferencia están formados por bobinas fijas. Las bobinas también se llaman inductores, y la energía que utilizan se llama potencia reactiva inductiva. Por ejemplo, los ascensores, las puertas automáticas, las bombas e incluso los balastos de las luces fluorescentes son cargas inductivas. Los reactores en derivación se utilizan para que un sistema consuma energía inductiva.
Qué es la potencia aparente
En el caso de la potencia reactiva, por una instalación circulan corrientes reactivas adicionales. Se produce un transporte de energía adicional, pero esta energía no se utiliza como energía activa (para alimentar la luz, el calor o el movimiento, por ejemplo). El proveedor de energía tiene que generar esta capacidad adicional. Además, la energía reactiva permanece en la red eléctrica y ocupa parte de la capacidad de transporte del proveedor de energía. El proveedor de energía puede cobrar una tarifa extra por ello en la factura de energía, en forma de multa por corriente reactiva.
Esto afecta sobre todo a los grandes consumidores de energía. Especialmente cuando se conecta un gran número de motores, controladores de motores y equipos de soldadura. Estas cargas provocan un cambio entre la tensión y la corriente, creando una corriente reactiva. Cuanto mayor sea el número de dispositivos conectados, mayor será la posibilidad de que haya una mayor cantidad de corriente reactiva. Por ello, el proveedor de energía puede incluir una multa en la factura de energía que puede aparecer bajo el epígrafe “costes de transporte de energía reactiva”.
Penalizacion energia reactiva del momento
Hemos comprobado que a mucha gente le cuesta entender cómo afecta el factor de potencia (FP) a las tarifas de la demanda. Con frecuencia, los clientes finales pagan una prima significativa cada mes en cargos de demanda porque su FP está por debajo de un umbral establecido por la compañía eléctrica en la tarifa. A menudo no es obvio para el ojo inexperto cuando hay cargos adicionales asociados a un mal FP en la factura del cliente. En esta entrada del blog, vamos a explicar el FP y esperamos hacerlo más comprensible para el consumidor comercial e industrial medio.
En los sistemas de CA, tanto la corriente como la tensión son sinusoidales. Si las cargas son reactivas, la tensión y la corriente estarán desfasadas y la potencia aparente (S) tendrá que ser mayor para realizar el mismo trabajo (en vatios) que una carga no reactiva. El gráfico anterior lo muestra claramente. La hipotenusa muestra la potencia aparente total (S) dada una determinada combinación de potencia real (P) y reactiva (Q). La parte inferior del triángulo muestra la cantidad de potencia (P) disponible para realizar el trabajo, que disminuye a medida que aumenta la potencia reactiva (Q). Si Q fuera cero, entonces S y P en el triángulo serían iguales entre sí y el FP sería 1. El coseno del ángulo interior de este triángulo nos dará el FP, ya que el coseno de un ángulo es igual a la longitud del lado adyacente dividido por la hipotenusa (¿recuerdas SOH, CAH, TOA de la geometría del instituto?). Para poner este triángulo en términos del mundo real, piense en una carga reactiva como un viejo motor eléctrico de gran potencia que acaba de arrancar. El motor disipará mucha energía en forma de calor mientras adquiere velocidad y la energía disipada en forma de calor no se traducirá en trabajo real (en vatios). Esta energía perdida en forma de calor representa la potencia reactiva (Q). La potencia real (P) es la energía cinética que el motor es capaz de impartir para realizar Trabajo. La potencia aparente (S) es la potencia total que debe entregarse y se determina en función de la cantidad de potencia real útil (P) y de la potencia reactiva (Q) que se pierde en forma de calor.