Fundamentos Esenciales de Potencia Eléctrica, Factor de Potencia y Máquinas AC

Conceptos Fundamentales de Potencia Eléctrica

Potencia Activa (P)

Es la potencia que se transforma en calor en una resistencia. Es la única potencia que realmente se consume en el circuito y, por tanto, es la que debe aportar el generador.

Potencia Reactiva (Q)

Es la potencia que se intercambia constantemente entre el generador y los elementos reactivos (bobinas y condensadores). No se consume; únicamente se intercambia, generando una corriente adicional en los conductores de alimentación.

Potencia Aparente (S)

Es la potencia total que transportan los conductores que alimentan un circuito. En un circuito RLC, los conductores transportan tanto la potencia activa como la reactiva. La suma vectorial de estas potencias resulta en la potencia aparente.

Factor de Potencia (FP)

Este valor indica la relación entre la potencia activa y la aparente.

Importancia y Compensación del Factor de Potencia

¿Por qué es crucial compensar el Factor de Potencia (FP)?

Los motores eléctricos desarrollan una potencia mecánica equivalente a la potencia activa suministrada por la red, pero su funcionamiento inductivo genera una potencia reactiva elevada debido a la autoinducción de sus bobinados. Las compañías eléctricas exigen la compensación para optimizar el uso de la infraestructura y evitar sobrecargas innecesarias.

Métodos de Compensación del Factor de Potencia

Las instalaciones industriales suelen emplear receptores de tipo inductivo, como motores, lámparas de descarga, transformadores y electroimanes. La compensación se puede realizar de dos formas principales:

• Compensación individual: Se instala un condensador en paralelo con cada receptor inductivo.
• Compensación central: Se instala un banco de condensadores en la acometida principal de la instalación.

Beneficios de la Compensación del Factor de Potencia

La compensación del FP reduce la potencia aparente de la red sin modificar la potencia activa, lo que conlleva una reducción de la intensidad de corriente en la línea de suministro de energía. Esto se traduce en:

• Menores pérdidas de energía en los conductores.
• Mayor capacidad disponible en la red y en los transformadores.
• Reducción de costes en la factura eléctrica por penalizaciones.
• Mejora de la regulación de tensión.

Máquinas Eléctricas y Principios de la Corriente Alterna

Alternadores

Son generadores de corriente alterna que han sustituido por completo a las dinamos (generadores de corriente continua), debido a que estas últimas son más complejas y difíciles de mantener.

Transformadores

Son máquinas estáticas de corriente alterna que requieren corrientes variables para su funcionamiento, permitiendo modificar los niveles de tensión y corriente de manera eficiente.

Motores de Corriente Alterna

Son más sencillos y robustos que los de corriente continua, siendo muy apropiados para la mayoría de las aplicaciones industriales y domésticas debido a su bajo mantenimiento y versatilidad.

Corriente Alterna Senoidal

Se caracteriza porque el valor de la corriente y la tensión cambian de magnitud y sentido en cada instante, siguiendo un ciclo repetitivo descrito por una función senoidal.

Principio de Inducción Electromagnética de Faraday

«Cuando un conductor eléctrico se mueve en el seno de un campo magnético, o un campo magnético varía a través de un conductor, se induce una corriente eléctrica en dicho conductor.»