Caída de tensión y pérdida: sube la tensión, recorta la pérdida
Arrastra la tensión de transmisión y observa las pérdidas
Se envía la misma potencia por la misma línea. Al arrastrar la manija sube la tensión de transmisión: la barra de corriente se reduce como 1/V, pero la de pérdidas va como 1/V² y se encoge mucho más deprisa, y al subir la tensión 2 veces la corriente se reduce a la mitad y las pérdidas a 1/4.
Fluye corriente, cae la tensión
Cuando la corriente recorre la línea Z = R + jX, la tensión en el extremo receptor es menor que en el emisor. La caída de tensión aproximada por fase es e ≈ I(R cosφ + X sinφ), así que depende no solo de la corriente sino del factor de potencia de la carga, y como X es grande en las líneas de alta tensión, con factor de potencia en retraso el término X sinφ agranda la caída. Si la tensión en el extremo receptor baja demasiado, los equipos no funcionan bien, así que la caída de tensión es una magnitud que se vigila siempre en la transmisión.
La pérdida va con el cuadrado de la corriente
La potencia que se pierde en la resistencia de la línea es P_loss = 3 I²R en trifásico. La clave es que va con el cuadrado de la corriente: una pequeña reducción de corriente reduce las pérdidas en su cuadrado, y un aumento de corriente las dispara. Por eso, al enviar potencia lejos, la manera de contener las pérdidas es, ante todo, reducir la propia corriente.
Sube la tensión, baja la corriente
Al enviar la misma potencia P = √3 V_L I_L cosφ, la corriente es I = P/(√3 V cosφ), inversamente proporcional a la tensión. Por eso, al subir la tensión la caída de tensión baja como 1/V, y las pérdidas, que van con el cuadrado de la corriente, como 1/V², de modo que subir la tensión 2 veces reduce las pérdidas a 1/4. Medida como fracción de la tensión del extremo emisor, la caída de tensión porcentual también baja como 1/V². Justo por eso la potencia se eleva a muy alta tensión cuanto más lejos se envía, y la corrección del factor de potencia (B2) también reduce las pérdidas al bajar la corriente para la misma potencia.
De vuelta a la primera pantalla
Al subir la tensión, la barra de corriente se reducía como 1/V, pero la de pérdidas iba como 1/V² y se desplomaba mucho más deprisa. Enviar la misma potencia reduciendo solo la corriente hace que las pérdidas bajen con su cuadrado, y la caída de tensión también disminuyó junto con la corriente. Elevar la transmisión a muy alta tensión, de cientos de miles de voltios, y corregir el factor de potencia para quitar corriente reactiva se reducen a lo mismo: contener las pérdidas reduciendo la corriente que circula por la línea.
La caída de tensión oscila con la carga. Con poca carga de madrugada la tensión en el extremo receptor es alta, y con mucha carga a mediodía baja de golpe, así que la siguiente unidad (PW-C4) estudia la regulación de tensión: cómo, cambiando las tomas del transformador o ajustando la reactiva con equipos de compensación como condensadores y reactores, se mantiene la tensión del extremo receptor dentro del rango establecido cambie como cambie la carga.