La espuma de la cerveza

Hay ciertas cargas eléctricas de las normalmente instaladas en un domicilio, como calefactores o bombillas incandescentes, que consumen únicamente potencia activa. Esta potencia activa tiene un significado real, correspondiendo físicamente con la potencia útil consumida en forma de calor, luz o potencia mecánica. Pero hay otras cargas eléctricas, como los motores del frigorífico o el equipo de aire acondicionado, que además de potencia activa consumen la llamada potencia reactiva o energía reactiva. El principio de funcionamiento de los motores se basa en el establecimiento de campos magnéticos de corriente alterna en su núcleo, para lo que precisan potencia reactiva. Expresado de una forma más general, la reactiva está ligada al concepto de corriente alterna y asociada con el establecimiento de campos eléctricos y magnéticos, pero no se corresponde físicamente con una potencia útil.

Las líneas de transporte eléctrico son capaces de consumir y, a la vez, generar potencia reactiva

El símil más comúnmente utilizado para explicar lo que supone la reactiva en un sistema de transporte eléctrico es el de la espuma y la cerveza. La espuma en una jarra ocupa sitio y no quita la sed, pero sin ella la cerveza no está en su punto.

Considerando el conjunto de consumidores en el sistema eléctrico, la demanda de energía reactiva sigue una curva proporcional a la demanda de energía activa, si bien el consumo de reactiva ha aumentado su proporción en los últimos tiempos y en especial en épocas de temperaturas altas, por la instalación de equipos de aire acondicionado y de bombeo de agua para riego. La compensación de reactiva mediante la instalación de condensadores tiene dificultades en el entorno doméstico, pero en el entorno industrial es algo que se puede realizar fácilmente.

En un sistema eléctrico siempre debe existir un equilibrio instantáneo entre generación y consumo de potencia, tanto activa como reactiva. Afortunadamente, la energía activa permite importantes desequilibrios zonales puesto que puede ser transportada con facilidad por las líneas de transporte. Sin embargo, no ocurre esto con la energía reactiva, que se transporta con dificultad.

Las líneas de transporte, necesarias para que la energía eléctrica llegue desde la central al centro de consumo, son capaces de consumir y a la vez generar potencia reactiva. El consumo lo hacen en función del flujo de energía que circule por ellas. La generación la hacen en función de la tensión a la que trabajen y de su capacidad a tierra. Ésta viene definida por el nivel de tensión y tipo de aislamiento de la línea y por su longitud. Se define como carga natural de una línea a aquel flujo de energía eléctrica que iguala el consumo y la generación de reactiva en esa línea.

Las pérdidas de energía de una línea son proporcionales a los flujos de activa y reactiva que pasan por ella, y provocan un calentamiento de los conductores que debe ser disipado en el ambiente. La capacidad de transporte de una línea viene determinada por la temperatura máxima que admiten los conductores. Las líneas aéreas tienen límites térmicos muy superiores a las líneas enterradas, debido a la dificultad de evacuar el calor producido en éstas. A su vez, las subterráneas tienen una capacidad a tierra tal que generan valores muy altos de reactiva, lo que limita su capacidad de transporte y exige una compensación de la reactiva que generan, invalidando su utilización para líneas de longitud media o larga.

Por ello, es fácil comprender la importancia de minimizar los flujos de potencia reactiva en el conjunto de las líneas de transporte y de distribución, dado que de esta manera ahorraremos energía, dispondremos de mayor capacidad de transporte de energía activa y mantendremos la tensión en unos márgenes admisibles. Para eso se deben compensar localmente los desequilibrios entre generación y consumo de reactiva, manteniendo un perfil de tensiones en los nudos de la red lo más plano posible. Una caña de cerveza bien tirada tiene la proporción justa de espuma y sube la tensión cuando la tenemos baja.

Carlos Collantes es director general de Transporte de Red Eléctrica.