Potencia reactiva y ahorro energético

Hoy el artículo trata sobre la potencia reactiva y su relación con la factura eléctrica. La idea viene a raíz del artículo: “¿Cómo se calcula la factura eléctrica?”, en el que hablamos de los términos fijos y variables en los que se descompone la factura eléctrica que pagamos cada mes.

Y es que el concepto de la potencia reactiva no es conocido por muchas personas fuera del ámbito técnico y se me antoja un concepto clave en el ahorro de electricidad. ¿Te gustaría saber por qué? Pues vamos al lío.

Relación entre potencias

Antes de nada, explicaremos la relación que existe entre la potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente, y para ello lo mejor es hablar sobre el triángulo de potencias.

Este triángulo es una forma gráfica de representar las potencias que entran en juego en un suministro eléctrico. Aplicando las reglas de la trigonometría, obtendremos las fórmulas necesarias.

En el eje de abscisas se representa con la letra “P” la potencia activa medida en Watios.

En el eje de ordenadas se representa con la letra “Q” la potencia reactiva medida en VAr.

La suma vectorial de la potencia activa y la reactiva se representa con la letra “S” y se llama potencia aparente medida en VA

Potencia Activa

La potencia activa representa la capacidad de una instalación eléctrica para transformar la energía eléctrica en trabajo útil: mecánica (movimiento o fuerza), lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es realmente la consumida en una instalación eléctrica, es representada por P y se mide en vatios (W). El sumatorio de esta potencia activa a lo largo de un tiempo determinado es lo que se conoce como energía activa (kWh), que es lo que factura la compañía eléctrica (término de energía).

La fórmula de la potencia activa eléctrica, es la siguiente (Ver triángulo de potencias):

P = V • I cos fi

donde:

P = Potencia activa en Watios (W)

V = Tensión en Voltios (V)

I = Intensidad en Amperios (A)

(*) Sistema monofásico. Cuando las magnitudes de potencia activa son elevadas, utilizaremos el kW (kiloWatio)

Potencia Reactiva

El término de potencia reactiva es el más complicado ya que realmente no es una potencia que se consuma en la instalación, y no produce un trabajo útil. Aparece en aquellas instalaciones eléctrica en las que existen bobinas o condensadores, es decir, en las de todas las viviendas, y es necesaria para crear campos magnéticos y eléctricos en dichos componentes. Se representa por Q y se mide en voltiamperios reactivos (VAr).

Cuando se dispone de muchos aparatos eléctricos con bobinas las líneas eléctricas se sobrecargan, debido a que la intensidad que circula es mayor que la necesaria para el trabajo útil demandado. Todo ello, produce sobrecargas y mayores caídas de tensión en la instalación eléctrica, por lo que las compañías eléctricas lo penalizan.

La compañía eléctrica mide la energía reactiva con el contador (kVArh) y, si se superan ciertos valores, incluye un término de penalización por reactiva en la factura eléctrica.

La fórmula de la Potencia Reactiva, según la representación gráfica de las potencias sería:

Q = V • I sen fi

donde:

Q = Potencia reactiva en Voltamperios reactivos (VAr)

V = Tensión en Voltios (V)

I = Intensidad en Amperios (A)

(*) Sistema monofásico. Cuando las magnitudes de potencia reactiva son elevadas, utilizaremos el kVAr (kiloVoltAmper-reactivo)

Potencia Aparente

La potencia aparente es la suma vectorial de las potencias activa y reactiva, según se muestra en el triángulo de potencias anterior. Se representa por S y se mide en voltiamperios (VA). Para una tensión dada, la potencia aparente es proporcional a la intensidad que circula por la instalación eléctrica.

La fórmula de la Potencia Aparente, según la representación gráfica de las potencias sería:

S = V • I

donde:

S = Potencia Aparente (VA)

V = Tensión en Voltios (V)

I = Intensidad en Amperios (A)

(*) Sistema monofásico

Dado que la potencia activa (P) es la que define el trabajo útil en la instalación (necesidades del edificio o vivienda) podemos considerarla fija. Por tanto, a mayor potencia reactiva (Q) mayor potencia aparente (S) y mayor circulación de intensidad por la instalación eléctrica.

Es decir, si en una instalación eléctrica existe potencia reactiva (Q), ésta hace que la intensidad que circula sea mayor que la necesaria para el trabajo útil demandado.

Esta sobreintensidad produce:

  • Pérdida de potencia de sus instalaciones: estas se diseñan para una intensidad máxima, si existe potencia reactiva, la potencia útil (activa) máxima de la instalación disminuye.
  • Aumenta las pérdidas en la instalación: al aumentar la intensidad que circula por los cables, aumentan las pérdidas por efecto Joule y el calentamiento de estos.
  • Caídas de tensión: al aumentar la intensidad aumentan las caídas de tensión, pudiendo perjudicar a los aparatos eléctricos.

Para evitar los efectos perjudiciales indicados se realiza la compensación de reactiva.

¿Qué es el Factor de Potencia?

La relación entre la potencia aparente y la potencia activa se denomina Coseno de Fi ó Factor de Potencia.

Cos fi = potencia activa / potencia aparente

Como se representaba en el triángulo de potencias anterior, cuanto menor sea la componente de potencia reactiva, menor será el ángulo fi, y por lo tanto, la potencia aparente tenderá a igualarse con la potencia activa.

El valor más eficiente, por lo tanto, sería cos fi = 1, o lo que es lo mismo, que el factor de potencia sea la unidad. Para que eso ocurra, el ángulo fi ha de ser 0º

¿Cómo corregir el Factor de Potencia?

Como hemos visto, lo ideal es aproximar el ángulo fi a 0º, es decir, cos fi =1. Esto nos lleva a reducir al máximo la componente de potencia reactiva y así corregir factor de potencia.

Sin embargo, no se corrige así como así, ya sabemos que la potencia reactiva es necesaria para crear campos magnéticos y eléctricos en los receptores que lo necesitan, absorbiendo y vertiendo a la red dicha energía. Si disponemos de algún elemento que absorba el flujo de potencia reactiva, eliminaremos parte de dicha componente, mejorando el factor de potencia. Para ello se utilizan las baterías de condensadores.

La función de una batería de condensadores es almacenar el flujo de energía reactiva, creando una componente “negativa” en el eje de abscisas del triángulo de potencias, y con ello, reduciendo el valor de la componente reactiva. Gracias a estas baterías se consigue aproximar el factor de potencia a la unidad.

Dado que normalmente en las instalaciones eléctricas existen más bobinas que condensadores, se suelen usar baterías de condensadores para compensar la energía reactiva que demandan los equipos instalados.

¿Qué es lo que nos cobran las Eléctricas?

Como sabemos, las empresas eléctricas realizan la medición mediante contadores de energía activa y de energía reactiva.

  • La energía activa consumida por una instalación, se mide en kWh (kiloWatios-hora)

  • La energía reactiva necesaria en una instalación, se mide en kVArh (kiloVoltamper-reactivos-hora)

Los recargos que aplican las compañías, según tarifas vigentes a Octubre de 2013, serían los siguientes:

Estos recargos son aplicables a tarifas con potencia contratada superior a 15 kW. En las tarifas con potencias contratadas iguales o inferiores a 15 kW, sólo se aplicaría en el caso de que se midiese un consumo de reactiva durante un período de facturación superior al 50 % de la energía activa.

Como vemos, los recargos de energía reactiva son muy importantes, incrementándose la factura en un porcentaje altísimo y seguro que más de uno se ha llevado un buen susto.

Ventajas de compensar la potencia reactiva

Como resumen, enumeraremos las ventajas desde el punto de vista técnico y de ahorro energético que tiene compensar la energía reactiva de una instalación:

  1. Disminución o eliminación de los recargos por consumo de energía reactiva.
  2. Ahorro energético y económico muy importante.
  3. Reducción de las caídas de tensión. A menor intensidad que circule por la instalación eléctrica, menor consumo.
  4. Disminuyen las pérdidas de energía en los cables y disminuye su calentamiento.

Para finalizar, dejamos una guía publicada por el IDAE en la que se incluyen unos consejos para aumentar el ahorro en tus facturas energéticas y que suponemos te van a ser muy útiles.

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