Todos los circuitos eléctricos y electrónicos pueden contener
componentes del tipo:
Resistivo (R) cuya relación con la corriente y el voltaje es como
sigue:
R = V/I
Inductivo (L) cuya relación con la corriente y el voltaje se define
como:
ZL= (V/I)
* (cos Ø + jsenØ)
Donde ZL = R + jXL
Denominándose a XL =
Reactancia inductiva y a ZL = impedancia inductiva.
Capacitivo (C) cuya relación con la corriente y el voltaje se
define como:
ZC= (V/I)
* (cos Ø + jsenØ)
Donde ZC = R + jXC
Denominándose a XC =
Reactancia Capacitiva y a ZC = impedancia capacitiva.
Vamos a considerar una red eléctrica sinusoidal monofásica, quiere
decir que la forma de onda de la corriente y del voltaje forman una sinusoide
en el tiempo.
Cuando una carga se conecta a una red eléctrica, la corriente eléctrica
y el voltaje sobre la resistencia (R) están
en fase (ni adelanto ni retrazo entre ellas) por lo que la única perdida es la
que ocurre por efecto joule (pérdidas por conversión de la corriente eléctrica en
calor). Por ello podemos decir que la potencia (P) es como sigue: P=V*I
Ejemplo de ello son los focos incandescentes, la hornilla eléctrica;
etc.
Cuando conectamos una carga reactiva a la red eléctrica, tenemos no
una resistencia lineal como en el caso anterior, sino una componente reactiva y
por lo tanto una impedancia asociada a la red, esta la podemos graficar como:
Las reactancias inductiva XL= jωL y la capacitiva Xc = (1/jωC) representan las
componentes de las impedancias que aportan distorsión a la red eléctrica, que
finalmente son parte del consumo de algunas cargas como son los motores eléctricos,
las fuentes de alimentación de las computadoras, los balastros electrónicos y
los magnéticos, los autotransformadores, los rectificadores, etc.
La potencia eléctrica puede representarse como sigue:
Luego vemos que la potencia eléctrica en una red puede escribirse
como:
Ps= (P/cosØ)
Cos Ø = es denominado Factor de Potencia y su valor se halla
normalmente entre 0 y 1, un valor del factor de potencia (f.d.p) cercana a 0,
implica que la carga reactiva es muy alta, un valor de 1 implica que la carga
reactiva es muy baja o nula.
La potencia activa es la parte lineal de la red y se escribe como:
P = V x I x Cos Ø (vatios o en Kilovatios)
La potencia reactiva “Q” es la consumida por las cargas reactivas y se
escribe como:
Q = V x I x Sen Ø (var o en
Kilovar)
Luego la potencia aparente:
S2 = P2 + Q2
Para comprender mejor la importancia de este concepto de la
electrotecnia, veamos un ejemplo:
Se tienen dos cargas, una carga resistiva (R) de 100 Vatios compuestas
por un foco incandescente con factor de potencia igual a 1 y una segunda carga también
de 100 vatios, pero es un calentador microondas con un factor de potencia 0,3. Si la red eléctrica es monofásica de 220
Voltios, veamos el comportamiento de ambas cargas, calculando la potencia
activa:
Carga resistiva:
P (vatios) = I x V x cos Ø de
donde calculamos:
I = (100 vatios) / (220 V x 1) = 0,45 Amperios
Carga reactiva:
P (vatios) = I x V x cos Ø de
donde calculamos:
I = (100) /(220 V x 0,3) = 1,52 Amperios
La carga reactiva consume más de 3 veces la cantidad de corriente para
una misma potencia.
La energía reactiva es igual a la potencia aparente por el tiempo, o
lo que es:
Ws =S*t , W = P*t (KW-Hr) y finalmente Wr = Q*t (KVar-Hr), energía aparente, activa
y reactiva, respectivamente.
Luego podemos decir:
Cos Ø = W / (W2 + Wr2)1/2 como el cos Ø que se mide en la práctica.
