reactivo

En los circuitos de CA, la potencia reactiva es la porción de energía eléctrica que oscila entre la fuente y la carga sin disiparse como calor o trabajo mecánico. Surge de componentes reactivos: inductores y capacitores. Mientras que un resistor consume energía linealmente, los elementos reactivos almacenan energía en un semiciclo y la devuelven en el siguiente, creando un desfase entre el voltaje y la corriente. Esta potencia devuelta causa un daño real a los sistemas de distribución de energía, forzando el uso de cables y transformadores más grandes de lo que requeriría el trabajo real que se está realizando.

La reactancia inductiva (XL) proviene de bobinas, devanados de transformadores y devanados de motores. Se opone a los cambios en el flujo de corriente y hace que la corriente se retrase con respecto al voltaje hasta 90 grados. La reactancia capacitiva (XC) proviene de las placas de los capacitores y la capacitancia parásita en los cables; se opone a los cambios de voltaje y hace que la corriente se adelante. Ambas se miden en ohmios, al igual que la resistencia, pero no disipan energía. La reactancia de un inductor aumenta con la frecuencia; la reactancia de un capacitor disminuye. A una frecuencia dada, XL es igual a la reactancia capacitiva solo en resonancia, donde se cancelan y el circuito se comporta como puramente resistivo.

Factor de Potencia y Consecuencias Prácticas

El factor de potencia es el coseno del ángulo de fase entre el voltaje y la corriente. Un circuito puramente reactivo tiene un factor de potencia de cero; uno puramente resistivo tiene un factor de potencia de uno (unidad). La mayoría de las cargas industriales, especialmente motores y soldadoras, son inductivas y operan con factores de potencia entre 0,7 y 0,95. Una instalación que consume 100 kW de potencia real con un factor de potencia de 0,8 debe suministrar 125 kVA a la carga. La potencia reactiva extra de 75 kVAR inunda la red, calentando las líneas de distribución y desperdiciando dinero a través de mayores cargos por demanda máxima. Muchas empresas de servicios públicos penalizan a los clientes cuyo factor de potencia promedio cae por debajo de 0,95.

La corrección del factor de potencia utiliza bancos de capacitores instalados cerca de cargas inductivas para cancelar el exceso de potencia reactiva. Un motor de inducción de 30 caballos de fuerza con un factor de potencia de 0,85 podría tener un banco de capacitores de 15 a 20 kVAR instalado en sus terminales para elevar el factor de potencia combinado por encima de 0,95. Los capacitores fijos funcionan a carga nominal; los bancos conmutados con reactores protegen contra la sobrecorrección y los transitorios. La filtración de armónicos debe considerarse en plantas con variadores de frecuencia o rectificadores, que pueden excitar la resonancia de los capacitores.

La impedancia reactiva (Z) de un circuito combina la resistencia (R) y la reactancia (X) según Z = sqrt(R^2 + X^2). Por eso, un resistor de 10 ohmios en serie con una reactancia inductiva de 10 ohmios no da una impedancia total de 20 ohmios, sino de 14,14 ohmios. Los componentes reactivos también determinan el ancho de banda y la estabilidad en filtros, osciladores y circuitos de retroalimentación. En ingeniería de distribución, la potencia reactiva se registra por separado en las facturas de energía como kVAR (kilovoltamperios reactivos) o KVAR, distinta de la potencia real en kilovatios.