23 julio 2009

Potencia reactiva: ¿alguien sabe de verdad que es?

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Recuerdo mis días en la universidad cuando comencé a estudiar sistemas de corriente AC, el concepto de fasor lo comprendí años después (lamentablemente muy tarde para la fecha de exámenes :S ), sobretodo por lo abstracto que resulta manejar números imaginarios,  más raro aún era tener una potencia real y una imaginaria, que es la forma en como se representa la potencia compleja:

S = P + iQ

Siempre me llamó la atención saber que era esa Q, después de todo, sabemos que la P, era mas asociada a cosas comunes y que vimos en sistemas DC. que venia descrita en Vatios y que era finalmente la energía que usamos en los procesos, pero: ¿que pasaba con Q?, ¿de donde venia? y ¿por que surge?.

Las respuestas mas comunes que encontré eran:

“Eso es la potencia por el desfase de la corriente y el voltaje”

“Es la potencia que se pierde por magnetismo”

“¿Eso va para el examen?”

“Es la potencia necesaria para establecer los campos electromagnéticos”.

La ultima respuesta fue la que mas tranquilo me dejó, por un momento. 

 

Con el tiempo se llego a la regla practica de que una potencia reactiva podía tener características inductivas y capacitivas, dependiendo del desfase. los motores entonces eran de tipo inductivo (jaula de ardillas / rotor devanado) o podían ser capacitivos (síncronos), los cables podía tener partes capacitivas e inductivas ( líneas largas en AC).

 

Cuando vi motores de inducción quede simplemente fascinado al ver como el circuito pasaba de eléctrico a magnético y sin cables, podía transmitir energía hasta el rotor, aun así, quedaba la pregunta: ¿Por que los campos electromagnéticos hacen mover a las partículas?  que como en el caso del motor, producían corrientes.

 

Resulta que al estudiar electricidad, estamos estudiando directamente una de las 4 fuerzas fundamentales, cuya compresión aunque muy avanzada, sigue dejando perplejo a mas de un científico. mas aun a los pobres estudiantes de ingeniería.

 

Tenemos entonces que la potencia reactiva de carácter inductivo, establece principalmente un campo magnético ( de allí el uso en electroimanes)  la energía entonces es “almacenada” en el campo, cuando la fuente deja de alimentar la bobina, el campo colapsa generando una inducción y por ende devolviendo la energía (salvo por las perdidas de líneas de flujo y resistivas) por eso los inductores se colocan como reactores para estabilizar las corrientes.

 

Por otro lado, la potencia reactiva capacitiva, esta ligada los campos eléctricos, el ejemplo clásico es el de un capacitor, donde se establece un campo que agrupa las cargas, cuando la fuente de voltaje es “cortocircuitada” el capacitor va a intentar compensar la perdida de tensión para ello el campo eléctrico colapsa y las cargas se mueven por el conductor, de allí el uso para estabilizadores de voltajes  (colocándolos en paralelo).

 

Aun así continua la pregunta de por que las partículas se comportan así en los campos, La respuesta llego finalmente tiempo después que salí de la universidad, cuando leí sobre la electrodinámica cuántica (QED en ingles), básicamente, no definía los campos electromagnéticos como “campos” sino mas bien como un “intercambio” de partículas de información.

 

Así pues, el circuito magnético en un motor de inducción por ejemplo, es en realidad un circuito fotonico, ya que la partícula encarga de transmitir el electromagnetismo es el fotón. Entonces finalmente se pudo hacer la relación de por que los campos electromagnéticos producen corriente y viceversa, por que durante el proceso, los fotones que se emiten le dicen a otras partículas como comportarse.

 

Entonces la potencia reactiva no es mas que la potencia requerida para establecer ese intercambio fotonico, de hecho la potencia reactiva debería regresar totalmente al sistema eléctrico ya que es una energía “prestada” pero por las perdidas normales de sistemas no ideales merma.

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Para mas información:

QED wikipedia