3.4.2 ¿Cuál es la diferencia entre potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente?

POTENCIA ACTIVA:” Es la potencia en que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo, los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. “Esta dado por un número real.

“La intensidad y la tensión en una resistencia por ejemplo un calefactor, conectada en un circuito de corriente alterna tienen la misma fase. Las curva de potencia activa es siempre positiva.

DIFERENCIA ENTRE POTENCIA ACTIVA Y POTENCIA REACTIVA: “Existe un diferencial fundamental entre la potencia activa y potencia reactiva, y quizá lo más importante que hay que recordar es que una no puede ser convertida en la otra. Las potencias activas y reactivas funcionan independientemente una de la otra, por lo que se pueden tratar como cantidades distintas en circuitos eléctricos. Ambas imponen una carga en la línea de transmisión que las transporta, pero mientras que la potencia activa produce con el tiempo un

resultado tangible (calor, potencia mecánica, luz, etc), la potencia reactiva solo representa potencia que oscila de un lado a otro. · la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), es decir, potencia real de trabajo y la potencia total consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de corriente alterna. Todos los dispositivos inductivos como imanes, transformadores, balastros y motores de inducción, absorben potencia reactiva porque un componente de la corriente que absorben se retrasa 90° con respecto al voltaje. La potencia reactiva desempeña un papel muy importante porque produce el campo magnético de ca en estos dispositivos. Un edificio, un centro comercial o una ciudad pueden ser considerados como una enorme carga activa/reactiva conectada a un sistema de suministro eléctrico. Tales centro de carga contienen miles de motores de inducción y otros dispositivos electromagnéticos que absorben tanto potencia reactiva (para mantener sus campos magnéticos) como activa (para realizar el trabajo útil.)

Potencia aparente

La potencia aparente o potencia total es la suma de la potencia activa y la aparente. Estas dos potencias representan la potencia que se toma de la red de distribución eléctrica, que es igual a toda la potencia que entregan los generadores en las plantas eléctricas. Estas potencias se transmiten a través de las líneas o cables de distribución para hacerla llegar hasta los consumidores, es decir, hasta los hogares, fábricas, industrias, etc.

3.4.3 Investiga el valor ideal que debe tener el factor de potencia y que implicaciones tiene que esté por debajo de 1.

RTA:Para entender qué es el factor de potencia, primeramente vamos a definir una serie de conceptos básicos.

kW.- potencia de trabajo, también llamada potencia activa, potencia real, etc. Es la potencia que realmente hace funcionar el equipo y transforma en trabajo útil.kVAr.- potencia reactiva. Es la potencia que los equipos (transformadores, motores, relés) necesitan para generar el flujo magnético y permitir crear un campo eléctrico.kVA.- potencia aparente. Es la suma vectorial de los kVAr más los kW.Vamos a utilizar una simple analogía para entender los conceptos mencionados anteriormente. Pensemos en un día de mucho calor, en el que te sientas en una terraza y pides una buena jarra de cerveza fría; pues bien, la parte que realmente sacia tú sed, está representa por los kW ( figura 1 ).Desgraciadamente, la vida no es perfecta, por lo que en esa maravillosa y fresca jarra de cerveza viene una porción de espuma (espuma que verdaderamente no calma tu sed). Esta espuma es la representación de la potencia reactiva kVAr.El contenido total de la jarra, kVA , es la suma de kW (la “cerveza”) más los kVAr (la “espuma”).

Factor de Potencia

El factor de potencia se define como el ratio entre la potencia activa y la potencia aparente.

FP=kW/kVARecurriendo a nuestra analogía “cervezil”, el factor de potencia sería la relación entre cerveza (kW) y la cerveza más la espuma (kVA), es decir:

FP=kW/kW+kVAr=cerveza/cerveza+espumaLas implicaciones que supone el factor de potencia son las siguientes:

·                       - cuanta más espuma tengamos ( cuanto mayor sea el porcentaje de kVAr), menor será la relación entre kW a kVA, por lo que el factor de potencia será más bajo, vamos, que calmaremos peor nuestra sed,

·                       - cuanto menos espuma tengamos (cuanto menor sea el porcentaje de kVAr), mayor será la relación entre kW (cerveza) a kVA (cerveza+espuma), es decir, el factor de potencia será más alto, consecuencia; con el mismo euro que nos cuesta la jarra de cerveza, en este caso saciaremos mejor nuestra sed.El símil de la jarra de cerveza es un poco simple, solamente pretende entender el “concepto” de los tres términos utilizados en la definición del factor de potencia. En realidad, para calcular la potencia aparente kVA, necesitamos determinar la “suma vectorial” de los kVAr y los KW, lo que implica ir un paso más y entender el ángulo que forman estos dos vectores.Volvamos a utilizar una nueva analogía con objeto de entender el concepto. Supongamos que Pedro está arrastrando una pesada carga (figura 2). La potencia de trabajo de Pedro (potencia activa) que se realiza en el sentido del avance, y que es adónde Pedro quiere trasladarla, representa los kW.Desafortunadamente, Pedro no puede arrastrar la carga de una forma perfectamente horizontal al sentido del avance, lo tiene que realizar soportando la cuerda de tiro sobre uno de sus hombros, lo que provoca un ángulo con la horizontal y por tanto, un poco de potencia reactiva, es decir kVAr.La potencia aparente que Pedro está realizando kVA, para arrastrar la carga, es entonces la suma vectorial de la potencia activa y la potencia reactiva.

El triángulo de potencia representado en la figura 3, ilustra la relación existente entre los tres conceptos kW, kVA, kVAr, el factor de potencia y sus características eléctricas.

Ejemplo de cálculo de un inversor para alimentar a una mini-red con factor de potencia inferior a 1.

Supongamos que tenemos que alimentar una mini-red cuya carga máxima es de 20 kW con coeficiente de simultaneidad 1, pero que de forma puntual el factor de potencia es 0,92. En principio, si solamente atendemos a los 20 kW, tenderíamos a  plantear 2 inversores de 10 kW, sin embargo, debemos tener en cuenta la potencia “extra”; potencia reactiva que supone el factor de potencia de 0,92.Tenemos que S=P/0,92, es decir, S=20 kW/0,92=21,74 kVASabemos que S2 = P2 + Q2, con lo que Q= (S2 – P2)1/2 =(21,742 – 202)1/2=8,52 kVArDos inversores de 10 kW cada uno (20 kW) nunca podrán aportar la potencia aparente de 21,74 kVA ya que la máxima potencia aparente, si tomamos factor de potencia 0,92 sería:P (kW)= 10 x 0,92 = 9,2 kWα=arc(0,92)=23ºQ (kVAr)= 10 x  sen 23º=3,9 KVAr x2= 7,8 kVAr < 8,52 kVAr necesariosS=(P2 + Q2)1/2=(18,42 + 7,82)1/2=19,98 kVA < 21,74 kVA necesariosEn estos casos siempre debemos de sobredimensionar los inversores, con lo que para este ejemplo sería necesario al menos dos inversores cuya suma de potencia aparente sea de unos 22 kVA.

Ten presente que cuando nos hablen del 90% se refieren