Fundamentos para la compensación de energía reactiva

Las máquinas y equipos inductivos de corriente alterna, tales como motores de inducción, hornos de inducción, transformadores, etc., necesitan para su funcionamiento dos clases de corriente:

  • Corriente activa o productora de trabajo, Ia
  • Corriente reactiva o productora de campo electromagnético, Ir

La corriente total que consume el equipo es la suma geométrica de ambas corriente. Idéntica relación se verifica para las potencias consumidas por el equipo.

Triangulo de potencias

siendo «I», la corriente total, y «S», la potencia aparente, respectivamente:

como puedes ver, simplemente aplicamos el cálculo del teorema de Pitágoras.

Factor de potencia

El factor de potencia es el coseno del ángulo formado por la corriente activa y la corriente total, o la potencia activa y la potencia aparente.

NOTA: esta relación se cumple si no hay presencia de armónicos, de lo contrario el factor de potencia puede ser diferente al coseno de phi

El ángulo de fase phi «φ», puede ser en retraso o en adelanto, según se absorba o ceda potencia reactiva a la red.

Compensación mediante condensadores

Si conectamos un condensador a una red de corriente alterna, se comporta como un generador de energía reactiva. Este comportamiento del condensador se puede aprovechar para la compensación de factor de potencia de una instalación con cos phi bajo.

Te muestro un ejemplo de compensación de un cos phi de 0,8 a cos phi 1

ejemplo compensación energía reactiva

vemos como al compensar la corriente reactiva del motor con el condensador se reduce la corriente total del sistema, manteniendo la misma corriente activa.

Cálculo de la potencia a compensar

Para el cálculo de la potencia reactiva inductiva a compensar con el condensador o condensadores la obtenemos a partir de la expresión

donde

  • S1 es la potencia aparente total inicial
  • S2 es la potencia aparente total después de corregir el factor de potencia
  • P es la potencia activa
  • Q1 es la potencia reactiva inductiva inicial
  • Q2 es la potencia reactiva inductiva después de corregir el factor de potencia
  • φ1 es el ángulo inicial
  • φ2 es el ángulo después de corregir el factor de potencia

Analizando el gráfico anterior, se observa que para una misma potencia activa suministrada por la red, la potencia reactiva se reduce considerablemente al instalar el condensador o batería de condensadores.

Foto de portada por Tim King en Unsplash