Energía reactiva.

Los conceptos energía/potencia y voltios/amperios.

Potencia aparente  se mide en VA (voltio amperios), no en W (vatios).

Si la tensión y la corriente se desfasan porque la carga que tengo conectada así lo requiere (aparatos con bobinas en su interior), entonces aparece la famosa energía reactiva.

Existen formas de compensar la energía reactiva (disminuirla), normalmente se basan en instalar condensadores que compensan las cargas inductivas (bobinas) con cargas capacitivas (condensadores).

En el mercado hay baterías de compensación de energía reactiva, (no se llaman “ahorradores”) desde hace décadas y prácticamente todas las empresas con consumos energéticos notables tienen una. Y el ahorro no es del 20%, se ahorra el 100% de la energía reactiva, es decir esas baterías ajustan el cos (phi) lo suficientemente cerca de la unidad en todo instante para que la compañía eléctrica no les cobre por reactiva.

Instalando unas baterías de condensadores, ayuda a reducir las emisiones de CO2 de su negocio.

Se ahorra en duración de los aparatos eléctricos y electrónicos a largo plazo.  Se mejora la red eléctrica interior llevando a los equipos a ser más eficientes.

Además, ahorrando dinero en su empresa.

Instalar una batería de condensadores ¡Es una buena inversión!

Ya que como usted bien sabe, lo que es la energía reactiva, ¿Quiere seguir tirando su dinero?

Instalaciones trifásicas con potencias de menos, o, más de 15 KW, suelen tener energía reactiva en su factura eléctrica.

Factores de la batería de condensadores.

Desde el punto de vista económico, la compensación de energía reactiva debería establecerse en términos de coste total mínimo.

- Costes de inversión, es decir, coste de la batería de condensadores (o las distintas baterías, en su caso) y de su sistema de regulación, teniendo en cuenta que el precio aumenta con la potencia de la batería; asimismo, se deben considerar los costes de instalación. 

- Costes de explotación, fundamentalmente coste de energía reactiva –y activa, si se reducen las pérdidas por efecto Joule– y costes de mantenimiento; en este capítulo se podría cuantificar el mejor aprovechamiento de la instalación (centro de transformación, líneas de alimentación, etc.)

Sistemas de instalación de condensadores

Compensación individual 

Cada receptor está provisto de su propia batería de condensadores, de manera que por las líneas y circuitos de alimentación del receptor circula una intensidad menor, reduciéndose también las pérdidas; los costos de instalación y mantenimiento son normalmente los más elevados. 

Compensación por grupo 

Se instala una batería de condensadores por cada grupo de receptores elegido de acuerdo con un criterio determinado (por ejemplo, agrupación de receptores por líneas de montaje); este sistema descarga las líneas de alimentación a los grupos pero no los circuitos terminales hacia cada receptor, aunque supone una solución más eficaz que la anterior, fundamentalmente en grandes instalaciones. 

Compensación central 

Únicamente existe una batería de condensadores en el inicio de la instalación interior; proporciona el menor coste de instalación y, si bien las líneas y circuitos permanecen en las mismas condiciones de carga que antes de la compensación, se emplea mayoritariamente en instalaciones de mediana y pequeña dimensión, cuando el objetivo prioritario es únicamente reducir los costes de explotación. 

Función de la batería de condensadores

Las Baterías de Condensadores son equipos que por su naturaleza capacitiva, permiten reducir considerablemente la demanda de energía reactiva de la red. Facilitan la estabilización y calidad de suministro, optimizando el dimensionamiento y el rendimiento de la instalación. 

Mejorar el factor de potencia de una instalación.

El procedimiento más sencillo y, en consecuencia, el más utilizado consiste en la colocación de condensadores que aportan la energía reactiva que precisan los receptores de la instalación; de este modo se consigue  anular –técnicamente, compensar– la energía reactiva demandada de la red de alimentación y, por tanto, mejorar el factor de potencia. 

En la utilización de condensadores para compensar la energía reactiva de una determinada instalación, participan tanto los aspectos técnicos como los económicos, siendo posibles distintas alternativas que, aun satisfaciendo el objetivo inicial de mejora del factor de potencia, conducen a costos de inversión muy diferentes. 

¿Cómo funciona la batería de un condensador?

Son varios condensadores puestos en paralelo, o, sea uniendo todos los terminales positivos por un lado y todos los negativos por otro. De esta manera el circuito se comporta como poseyendo un condensador de mayor capacidad. En general se ponen de igual capacidad, por lo que si pongo dos iguales poseerán EL doble de capacidad que uno solo. Lo importante es que todos posean igual aislación, o, sea que soporten el mismo voltaje, de lo contrario el conjunto poseerá la aislación del menos aislado, si uno resiste 1000 voltios y otro solo 100, la batería armada poseerá una aislación de 100 voltios solamente. La capacidad resultante del conjunto será igual a la suma de las capacidades de los componentes.

Término “imaginario” (potencia reactiva).

Para “simplificar” las cosas, los ingenieros eléctricos decidieron que en vez de trabajar con corriente alterna que era muy complicado, iban a trabajar con potencia constante y se inventaron un truco. Para que la potencia con la que iban a trabajar fuera constante, independientemente de la frecuencia de oscilación (periodos por segundo) y la fase se inventaron un término “imaginario” (potencia reactiva) que sumado a la potencia real que hace funcionar nuestro electrodomésticos (potencia activa) siempre de un valor constante, para conseguir esto la potencia reactiva es como un negativo de la activa de manera que sumadas al cuadrado siempre dan un valor constante (el cuadrado de la potencia aparente). Para verlo más claro, una rueda tiene un radio constante, si pintamos un punto rojo en la cubierta, la distancia de ese punto al eje (centro) es constante, ahora bien, si la rueda gira, ese punto dibujado en la cubierta se mueve, tendrá momentos en los que esté más cerca del manillar y luego irá moviéndose hacia el suelo , la potencia activa debe entenderse como esa distancia que hay en cada momento entre el punto dibujado en la cubierta y el suelo, la función que se dibujará será una función seno con una determinada fase. Si además del punto rojo dibujamos otro punto en la cubierta, azul en este caso, de manera que el rojo quede lo más cerca del manillar y el azul a mitad de distancia del punto rojo y el suelo, veremos como el punto azul también va bajando y subiendo. Si se pudiera dibujar la distancia de cada punto al suelo en cada momento, veríamos dos ondas sinusoidales, de igual periodo, pero con un desfase de 90º (cuarto de vuelta), de manera que cuando una distancia es máxima o mínima la otra es 0, y siempre cumplen que sumadas sus distancias al cuadrado respecto al suelo dan una constante. Que quede claro que la potencia reactiva es un truco para simplificar algunos cálculos, pero NO EXISTE, es una manera cómoda de explicar efectos de desfase en la corriente alterna, si leéis en algún sitio que tal máquina aprovecha la potencia reactiva lo único que implica es que en algún momento hay bobinas o condensadores y en vez de desperdiciar esa potencia que se desfase, la aprovecha. La potencia reactiva es potencia desplazada en fase, que no está donde suele estar la potencia “habitual”.

El coseno de phi.
Si calculas el coseno de phi es igual al cociente entre potencia aparente y potencia activa. Si cambias el coseno de phi y calculas la potencia activa despejando en la fórmula, cuanto mayor sea el coseno de phi menor será el resultado de la potencia activa .Ya sé que el triangulo de potencias se aplastaría pero mejorando el coseno también disminuye la potencia activa aunque sea débilmente.
Como cos (phi)=1 la corriente está en fase con la tensión, la potencia activa P es igual a la aparente S, y la potencia reactiva Q es CERO.
P=1.200W
cos (phi)=1
S=P/cos(phi)=1.200/1=1.200VA
Q=sqrt(S^2-P^2)=sqrt (1.200^2-1.200^2)=0
Si, por ejemplo la tensión en el enchufe es de 240V
U=240V
I=P/ (U cos (phi))=5A es la corriente absorbida del enchufe.
Si empeoras el cos (phi) disminuyéndolo al valor de 0,8 añadiendo elementos reactivos, la Potencia Activa será la misma que antes, (1.200W) pero aparecerá Potencia Reactiva que antes no había:
cos (phi)=0,8
P=1.200W
S=P/cos(phi)=1.200/0,8=1.500VA
Q=sqrt (1.500^2-1.200^2)=900Var
I=P/ (U cos(phi))=1.200/(240×0.8)=6,25A es la nueva corriente absorbida del enchufe. Según formulas de cuando yo estudiaba físico matemático.