Desfase de tensión e intensidad en cargas resistiva, inductiva y capacitiva.
Si tenemos una carga resistiva pura, la tensión y la intensidad estarán en fase, crecerán y decrecerán a la vez, en cambio en las bobinas y condensadores, las ondas de tensión e intensidad se encuentran desfasadas 90 grados. Esto quiere decir que las impedancias de las bobinas y los condensadores serán perpendiculares a la resistencia, siendo las bobinas (WL) con signo positivo o hacia arriba y los condensadores ( -1/ WC ) con signo negativo o hacia abajo. (Ver figura siguiente)
En la práctica las cargas o instalaciones eléctricas se componen de una parte formada por resistencias y de otra parte formada por bobinas y condensadores. Habitualmente es mayor la parte inductiva o formada por bobinas que la formada por condensadores y por esto el tipo de carga que predomina en las instalaciones es el de la figura, con la Z inclinada hacia arriba.
Esto se debe principalmente a lo motores eléctricos que necesitan bobinas o devanados para crear los campos magnéticos, los transformadores por idéntico motivo , y las lámparas de descarga debido a la reactancia.
El factor de potencia.
Como podemos ver en el primer gráfico las bobinas y condensadores no consumen energía ya que al estar las ondas de tensión e intensidad desplazadas 90 grados, la potencia que es el producto de ambas nos dará signo alternativamente positivo y negativo en cada periodo, lo cual significa que tanto la bobina como el condensador están continuamente cargándose y descargándose y por tanto no consumen energía.
Sin embargo necesitamos un cable eléctrico para llevar hasta las bobinas y condensadores esa corriente y por tanto se van a producir unas pérdidas en el cable por calentamiento o efecto Joule. Además los transformadores y dispositivos de control de la energía eléctrica se deberán dimensionar teniendo en cuenta esta intensidad.
Esta es la razón por la que las compañías eléctricas nos penalizan la factura si nuestra instalación tiene una componente reactiva formada por bobinas y condensadores.
Se define el factor de potencia o coseno del ángulo φ como la proporción entre la carga resistiva y la carga reactiva, y nos da una idea del grado de aprovechamiento de la energía. Es decir de la energía que entra a nuestra instalación que parte consumimos y que parte se dedica a ir y volver para cargar y descargar bobinas y condensadores.
El cos φ se puede expresar como cociente de impedancias o de potencias, el resultado es el mismo. Ver gráfico.
Compensación de la energía reactiva.
Para evitar que las compañías de suministro de electricidad nos penalicen por tener una carga neta inductiva, o con coseno de φ menor de 1 deberemos conocer cual es nuestro valor de Qreactiva y compensarlo con la instalación de condensadores.
Los condensadores se instalan en paralelo y su cálculo se explica en la figura. Se obtiene el dato de la capacidad del condensador en Faradios.
Aunque cuando tengamos motores muy grandes es conveniente compensar de manera aislada ese motor, acoplándole condensadores en paralelo y de esta forma evitamos que circule por nuestra instalación una corriente debida a los campos magnéticos del motor, lo habitual en industria es instalar una batería de condensadores a la entrada de la alimentación eléctrica de la instalación de la fábrica.
Estas baterías de condensadores se componen de varios bloques de condensadores y van conectándose y desconectándose en función del factor de potencia que la instalación tenga en cada momento. No olvidemos que igual de negativo es tener un factor de potencia menor de la unidad con signo positivo (inductivo) que menor de la unidad pero con signo negativo (capacitivo).
Siempre que instalemos condensadores tener en cuenta que estos deben descargarse al desconectarse de la tensión de red parta evitar accidentes. Lo habitual es conectarle una resistencia en paralelo.
En los siguientes vídeos puedes ver algunas prácticas de taller de compensación de la energía reactiva.
Hola. Cuando hay más condensadores que bobinas el signo es negativo. Más valor capcitivo que inductivo. Saludos
Por que el FP tiene un signo negativo en la medición eléctrica (ej. -0.88). Como se debe de comprender ese valor negativo
muy buena introduccion sobre la energia activa y rreactiva me deja mas claro el tema sobre todo el video sobre el motor asincronico de 0.37kva y sus condensadores .gracias muy claro.
la verdad muy util y por sobre todo muy claro….
gracias por refrescarnos la memoria gente