Corrección del factor de potencia: borrar la reactiva con un condensador

Agranda el condensador para encoger el triángulo

La base, la P activa, está fija porque representa el mismo trabajo. Al arrastrar la manija hacia abajo crece la reactiva del condensador Q_C, así que lo que queda al restar Q_C de la reactiva en retraso de la carga Q_L disminuye, y la hipotenusa, la S aparente, y la corriente de línea se reducen juntas.

Por qué la reactiva es una pérdida

Las cargas inductivas, como motores y transformadores, toman reactiva en retraso Q_L para crear sus campos magnéticos. Esta reactiva no hace trabajo neto, pero circula como corriente por las líneas y agranda la S aparente, así que cables y transformadores deben soportar esa S, y la pérdida en la línea I²R crece con ella. Por eso las compañías eléctricas cobran más a los clientes con factor de potencia bajo.

Un condensador aporta reactiva en adelanto

Un condensador, al contrario que una bobina, tiene la corriente adelantada a la tensión, así que entrega reactiva en adelanto Q_C. Apunta justo en sentido opuesto a la reactiva en retraso de la carga, así que ambas se anulan en el mismo sitio. Q_net = Q_L − Q_C. Si se coloca el condensador junto a la carga, la reactiva va y viene solo entre la carga y el condensador y no circula por la línea; en lugar de traer la reactiva desde lejos, se toma prestada en el lugar.

Lo justo, sin pasarse

Con menos reactiva Q, la aparente S = √(P² + Q²) disminuye, y también la corriente de línea I = S/(√3 V_L) que entrega la misma P activa, lo que deja margen en cables y transformadores y baja las pérdidas y las tarifas. Llegar a un factor de potencia objetivo cosφ2 requiere Q_C = P(tanφ1 − tanφ2), y con pf=1, Q_C = Q_L anula por completo la reactiva. Si se pone más, el factor de potencia pasa a adelanto y vuelve a empeorar, y de noche, con poca carga, la reactiva en adelanto puede subir la tensión. Por eso en la práctica el objetivo no es 1 sino entre 0,9 y 0,95, y se instala solo la capacidad necesaria.

De vuelta a la primera pantalla

Al bajar la manija para agrandar el condensador, la altura del triángulo, Q_net, disminuyó, y la hipotenusa S y la corriente de línea se hicieron más pequeñas juntas. La base, la P activa, no cambió de principio a fin, así que el mismo trabajo se entregó con menos corriente. Si en B1 la reactiva agrandaba la S, B2 anula esa reactiva en el lugar con un condensador y devuelve la hipotenusa cerca de P; cuando la manija baja hasta la altura de la base P, la reactiva es 0 y el factor de potencia es 1.

Hasta aquí tratamos la potencia de una sola carga, pero en un sistema real innumerables cargas se encienden y apagan en momentos distintos. La siguiente unidad (PW-B3) estudia las cargas y el factor de demanda: por qué la demanda máxima real es menor que la suma de toda la capacidad instalada (factor de demanda), y el margen que aparece cuando los máximos de varias cargas ocurren en momentos distintos y se combinan (factor de diversidad).