Potencias activa, reactiva y aparente
a tensión y la corriente sinusoidales, a la entrada de cualquier circuit cu ito o pa pasi sivo vo co cons nsid ider erad ado o co como mo un dipolo, están desfasadas una respecto de otra.
L
La po poten tencia cia tie tiene ne un una a com compon ponen ente te constante const ante UI.cos ϕ y otr otra a sin sinuso usoida idall cuya cuy a pul pulsac sación ión es dos vec veces es may mayor or que la pulsación da la corriente.
El factor de potencia es un indicador del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. El mismo surge de la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, y toma valores de entre 0 y 1.
La potencia es igual a cero en aquellos instantes en que U o I son iguales a cero. Siendo ϕ ≠ 0, habrá durante cada periodo de intervalos de tiempo en que U e I tengan distintos sentidos y entonces la potencia que pasa por un dipolo será negativa o, en esos intervalos la energía no pasara al circuito sino que volver vol verá á a la fue fuente nte de ali alimen mentac tación ión;; esto se debe a su acumulación en los campos magnéticos y eléctrico de los elementos de un dipolo. La potencia activa es el. valor medio de la pot en ci a en un pe ri odo . Basándonos en la ley de conservación de la en ener ergí gía a se pu pued ede e af afir irma marr qu que e para cualquier circuito es valida la ley de conservación o de equilibrio tanto para par a los val valore ores s ins instan tantán táneos eos de las pote po tenci ncias as co como mo pa para ra las po pote tenci ncias as activas: La suma de todas las potencias activas (producidas) es igual a la suma sum a de tod todas as las pot potenc encias ias act activa ivas s consumidas. Las máquinas y los aparatos eléctricos se construyen para determinados valores de tensión y de la corriente. Por tal moti mo tivo vo se lo los s ca cara ract cter eriz iza a no po porr la pote po tenc ncia ia ac acti tiva va qu que e de depe pend nde e de la diferencia de fases entre la tensión y la corriente sino por la potencia aparente.
S = UI Que re Que repr pres esen enta ta el pr prod oduc ucto to de lo los s valores eficaces de la tensión y de la intensidad. Es evidente que la potencia aparente corresponde al valor máximo de la po pote tenc ncia ia ac acti tiva va qu que e se pu pued ede e obtener para una tensión y una intensidad dadas. Observemos también Observemos también la amplitud de la componente sinusoidal de la potencia instantánea es numéricamente igual a la pot potenc encia ia apa aparen rente. te. Las pot potenc encias ias activas, aparentes tienen dimensiones iguales, igual es, pero la unida unidad d es diferente: 22 • ElectroInstalador Electro Instalador • A B R I L 2 0 0 9
Potencia aparente: VA (volt ampere) Potencia activa: W (watt) Para las potencias aparentes no rige la ley de conservación, ya que la suma de potencias aparentes de la fuente de energía no es igual a la suma de las potencias poten cias aparentes de los recep receptores tores de energía. La relación entre la potencia activa y la aparente se llama factor de potenci potencia, a, que es igu igual al al coseno coseno del ángulo ángulo de la dif difere erenci ncia a de fas fases es entre la tensión y la corriente. Para un mejor aprovechamiento de las instalacio insta laciones nes eléct eléctricas ricas convi conviene ene disponer de un factor de potencia lo más alto posible o de una mínima diferencia entre fases de la corrie corriente nte y la tensión; el mejor rendimiento se obtiene cuando el cos ϕ es igual a 1 (o sea ϕ = 0).
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También conviene disponer de un alto factor de potencia para disminuir las perdidas en las líneas de transmisión por diferentes factores. Para una potencia activa dada P del receptor, la intensidad en la línea es tanto menor cuanto mayor es el valor del cos ϕ. La perdida de potencia en la resistencia de los conductores de la línea es inversamente proporcional al cuadrado del factor de potencia del receptor de energía. Cuanto mas bajo sea el factor de potencia, tanto mas caro resultara el suministro de energía a los consumidores. De allí que se establezca generalmente una tarifa diferencial para la energía eléctrica cuanto menor es el cos ϕ será mas alto el precio de la energía suministrada, En los cálculos de los circuitos, suele aplicarse la magnitud llamada potencia reactiva. La unidad de potencia, el watt, aplicada a la potencia reactiva recibe el nombre de volt-ampere reactivo (VAR). Para proteger su instalación interna y recibir una calidad de servicio adecuada, es muy útil que usted este informado acerca de la importancia del factor de potencia de su consumo. ¿Qué es el factor de potencia? Es un indicador del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. El factor de potencia toma valores de entre 0 y 1. En los artefactos tales como lámparas incandescentes, planchas, y estufas eléctricas, toda aquella energía que es trasformada en energía lumínica o calórica, el factor de potencia de estos es 1. Los artefactos del tipo electromecánicos, además de transformar la energía de la línea en energía mecánica, térmica, etc., requieren energía para su propio funcionamiento, en cuyo caso, el factor de potencia toma valores menores a 1 A la energía que se transforma en trabajo, se la denomina energía activa, mientras que aquella usada pera el propio funcionamiento del artefacto, se llama energía reactiva. Existe una normativa que controla este indicador y señala que el factor de potencia no debería ser inferior a 0,85, en el
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caso de ser menor será corregido a la brevedad, en caso de no realizare será multado. Los inconvenientes que ocasiona que el factor de potencia sea inferior a 0,85, implica que los artefactos tiene elevados valores de consumo de energía reactiva, produciendo una circulación excesiva de la corriente en sus instalaciones y en las de la empresa distribuidora provocando dañinos en las mismas por efecto de sobrecargas. Además, produce alteraciones en la regulación de la calidad técnica del suministro (variaciones de tensión), con lo cual empeora el rendimiento y funcionamiento de los artefactos. La normativa que regula este indicador establece que cuando la empresa distribuidora comprueba que el factor de potencia de la instalación interior de un
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cliente es inferior a 0,85, debe sumar un recargo a la factura. El recargo será del 10% cuando el factor de potencia está comprendido entre 0,85 y 0,75 y será del 20% si el factor de potencia es menor que 0,75. Estos recargos se sumarán mientras dure la anormalidad. Los excesivos consumos de energía reactiva pueden ser compensados por capacitores. Estos son los elementos eléctricos que, instalados correctamente y con valor adecuado, compensan la energía reactiva necesaria requerida por la instalación interior, elevando el factor de potencia por sobre los valores mínimos exigidos.
Por Rodrigo V. A. Barber Director de Wikiciencia.org
