Qué es la potencia reactiva (kVAr) y la corriente reactiva en fuentes de alimentación

La potencia reactiva (kVAr) y la corriente reactiva son dos conceptos imprescindibles para entender cómo se comporta la energía en corriente alterna, especialmente en sistemas con motores, transformadores, fuentes de alimentación con inductancias y bancos de condensadores. Aunque esta potencia no realiza trabajo útil, es necesaria para crear y sostener los campos electromagnéticos/eléctricos que permiten que la potencia activa haga su labor.

En el día a día, este tema pasa desapercibido, pero salta a la vista cuando revisamos la factura o aparecen penalizaciones por energía reactiva. Comprender qué es kVAr, cómo se relaciona con los amperios y cómo corregir el factor de potencia te ayudará a mejorar la eficiencia, evitar pérdidas I²R innecesarias y dimensionar correctamente conductores, transformadores y equipos asociados.

Potencia reactiva (kVAr): conceptos clave

La potencia reactiva es el componente de la potencia de CA que oscila entre la fuente y la carga, asociada al almacenamiento de energía en elementos inductivos y capacitivos. Se representa por Q y se mide en kVAr. El término kVAr (kilovoltamperios reactivos) combina el prefijo “k”, el producto voltio–amperio (VA) y la “r” de reactivo, y fue formalizado en la literatura por Constantin Budeanu a comienzos del siglo XX.

En cargas inductivas (motores, transformadores, reactancias), la corriente va retrasada respecto a la tensión y la carga absorbe potencia reactiva (Q positiva). En cargas capacitivas (bancos de condensadores), la corriente se adelanta y la carga inyecta potencia reactiva (Q negativa). Esta dualidad es la base de la compensación del factor de potencia.

¿Es “inútil” la potencia reactiva? No exactamente: no se transforma en trabajo mecánico, luz o calor, pero es imprescindible para establecer y mantener campos. Una analogía clásica la compara con la espuma de una cerveza: no es el líquido que te bebes (trabajo útil), pero sin espuma el conjunto no funciona igual.

Importancia operativa: la potencia reactiva afecta al factor de potencia (cos φ) y a la regulación de tensión. Cuando falta Q en la red, el voltaje cae y las instalaciones pueden perder estabilidad. Un factor de potencia bajo implica mayor corriente y, con ello, pérdidas I²R más altas, sección de conductores mayor y equipos sobredimensionados.

Amperios (A) y corriente reactiva (I_Q)

Los amperios (A) miden la corriente, es decir, el flujo de carga eléctrica. En CA, la corriente total puede descomponerse en componente activa (asociada a kW) e componente reactiva I_Q (asociada a kVAr). La I_Q es la porción de corriente ligada al intercambio de energía con inductores y condensadores.

Fase de la corriente: en cargas inductivas la corriente retrasada respecto a la tensión genera demanda de Q positiva; en cargas capacitivas la corriente adelantada implica Q negativa. La superposición vectorial de estas componentes determina la corriente total que circula por cables y transformadores.

Relación entre kVAr y amperios

No hay una equivalencia directa universal entre kVAr y A, porque la relación depende de tensión y ángulo de fase (o factor de potencia). En monofásico ideal: Q = V · I · sin φ; en trifásico equilibrado: Q = √3 · V_L-L · I · sin φ. Despejando la corriente, I = Q / (V · sin φ) en monofásico, e I = Q / (√3 · V_L-L · sin φ) en trifásico.

¿Qué ocurre si crece Q? Para una tensión dada, más kVAr implican más amperios circulando, aunque el trabajo útil (kW) no cambie. Eso aumenta pérdidas por efecto Joule (I²R) y puede obligar a equipos de mayor capacidad (barras, cables, transformadores, interruptores).

Relación con el factor de potencia (FP): si FP = cos φ, entonces sin φ = √(1 − FP²). Conocer el voltaje y el FP permite convertir entre Q y la corriente reactiva con precisión. Ojo con atajos erróneos: no basta con dividir kVAr por V y FP sin contemplar la dependencia trigonométrica correcta.

Triángulo de potencias y fórmulas imprescindibles

La potencia aparente S (en kVA) agrupa a potencia activa P (kW) y potencia reactiva Q (kVAr) siguiendo la relación: S² = P² + Q². Además, P = S · cos φ y Q = S · sin φ. Este triángulo de potencias es la brújula básica para interpretar y corregir el factor de potencia.

Interpretación práctica: a igualdad de P, reducir Q mediante compensación baja S y, por tanto, reduce la corriente total. El resultado es menos pérdidas, mejor voltaje y equipos menos exigidos.

Un matiz importante: la potencia activa es la que se transforma en trabajo útil; la potencia reactiva sostiene campos; la potencia aparente es la “capacidad total” que debe transportar la red y soportar los equipos.

Factor de potencia: por qué te importa

El factor de potencia (FP = cos φ) mide cuánta parte de la potencia aparente se convierte en potencia activa. Un FP bajo (mucha Q respecto a P) provoca más corriente para una misma P, con la consiguiente ineficiencia y caídas de tensión.

Efectos de un FP bajo:

• Aumento de pérdidas I²R en líneas, transformadores y equipos.
• Reducción de capacidad útil de generadores y transformadores (parte de S “se va” en Q).
• Mayor caída de tensión y posibles fluctuaciones por cargas altamente reactivas.

En redes reales, además del FP, influyen armónicos y desequilibrios. Tratar la potencia reactiva sin mirar calidad de onda puede dejar problemas sin resolver.

Compensación de potencia reactiva: opciones y beneficios

El objetivo de la compensación es reducir Q (en general la inductiva) para elevar el FP, aligerar la corriente y mejorar la tensión. Existen soluciones pasivas y activas, con respuesta fija o dinámica.

Principales tecnologías:

• Bancos de condensadores: suministran potencia reactiva capacitiva (Q negativa) que compensa cargas inductivas. En muchas instalaciones industriales y terciarias son la solución más sencilla y económica.
• Condensadores síncronos: motores síncronos funcionando sin carga mecánica que, variando la excitación, regulan tensión y FP con un rango más amplio y dinámica superior a bancos fijos.
• SVC (Compensadores Estáticos VAR): combinan condensadores y reactores controlados por tiristores para una compensación dinámica de Q a nivel de subestación o grandes nudos.
• SVG/ASVG (Static Var Generator): electrónica de potencia que inyecta/absorbe Q de manera rápida y precisa; además puede ayudar con el desequilibrio trifásico.
• Filtros activos de armónicos (AHF): además de mitigar armónicos, muchos equipos pueden aportar compensación de Q simultáneamente, optimizando la calidad de la energía.

Beneficios de compensar correctamente:

1. Mejor estabilidad y regulación de voltaje en la instalación.
2. FP elevado ⇒ menores pérdidas y mayor eficiencia global.
3. Menos penalizaciones por energía reactiva (según normativa local).
4. Mayor capacidad y vida útil de la infraestructura eléctrica.

Ejemplo de cálculo (kW, kVAr, kVA e I_Q)

Datos: V = 400 V, I = 50 A, FP = 0,8 (cos φ = 0,8). En Europa, 400 V suele ser tensión trifásica entre líneas; mostraremos ambos escenarios para no dejar dudas.

Trifásico (equilibrado):

• S = √3 · V_L-L · I = 1,732 · 400 · 50 ≈ 34,64 kVA.
• P = S · cos φ = 34,64 · 0,8 ≈ 27,71 kW.
• sin φ = √(1 − 0,8²) = 0,6 ⇒ Q = S · sin φ ≈ 34,64 · 0,6 = 20,78 kVAr.
• Corrientes por componentes: I_activa = I · cos φ = 50 · 0,8 = 40 A; I_Q = I · sin φ = 50 · 0,6 = 30 A.

Monofásico (si esos 400 V fueran tensión simple):

• S = V · I = 400 · 50 = 20 kVA.
• P = 20 · 0,8 = 16 kW.
• Q = 20 · 0,6 = 12 kVAr.

Lectura del ejemplo: con el mismo FP y corriente, el escenario trifásico mueve más potencia total porque la potencia aparente crece con la raíz de tres; en ambos casos, Q se traduce en corriente adicional que no produce trabajo útil pero sí aumenta pérdidas y exige capacidad a la red.

kVAr, kVArh, kVA y kW: no los confundas

kVAr mide potencia reactiva instantánea; kVArh mide energía reactiva acumulada en un periodo (como el kWh pero para Q). kVA es potencia aparente y kW es potencia activa.

Relaciones fundamentales en régimen sinusoidal: S² = P² + Q²; P = S · cos φ; Q = S · sin φ. De aquí, si conoces S y FP, puedes hallar P y Q sin perderte.

¿Cómo pasar de kVAr a kW? Estrictamente, necesitas el ángulo φ o el FP. Si conoces Q y φ: P = Q · cot φ. Si conoces S y FP: P = S · FP. No es correcto usar P = kVAr · sin φ como regla general; esa expresión no representa la relación adecuada entre P y Q en el triángulo de potencias.

¿Cuánto es kVAr en amperios? No hay conversión directa sin tensión y φ. En trifásico: I = Q / (√3 · V · sin φ). En monofásico: I = Q / (V · sin φ). Si solo tienes FP, usa sin φ = √(1 − FP²) para completar el cálculo.

Costes, penalizaciones y casuísticas reales

La energía reactiva “viaja” por la red y ocupa capacidad de transporte y transformación, incrementando pérdidas. Por ello, muchos reguladores y comercializadoras facturan la energía reactiva cuando supera ciertos límites. Además, si deseas reducir los costes asociados, puedes consultar qué es el PFC activo y su importancia.

Ejemplo regulatorio (Colombia, CREG): la Comisión de Regulación de Energía y Gas define metodología para cobrar el transporte de energía reactiva en exceso. Si la energía reactiva inductiva supera el 50% de la energía activa (kVArh respecto a kWh) en el periodo, se cobra el excedente. En algunos casos de energía reactiva capacitiva, el cobro puede aplicarse sin límite inferior porque se está inyectando energía a la red y esta debe transportarse.

Variable de incremento (M): en sistemas con medición horaria, la penalización puede multiplicarse si persiste la condición de transporte de energía reactiva por encima del umbral durante varios meses, aumentando M de 1 hasta 12 según la continuidad del exceso. Si desaparece la condición durante un tiempo, M se reinicia a 1.

¿A quién afecta? Usuarios finales, operadores de red, autogeneradores obligados a control de tensión y comunidades residenciales con ascensores y transformadores compartidos podrían ver prorrateado el coste en sus cuotas de comunidad, siempre que haya consumo o inyección de reactiva medible.

Nota para España: aunque la normativa citada es de Colombia, la filosofía de penalización por exceso de reactiva y la necesidad de corregir el FP es compartida por muchos países. Conocer términos como kVA, kVAr, kWh y el papel de qué es el PFC activo ayuda a situar el tema en el contexto local.

Medición en la práctica y calidad de energía

Medir bien importa: para diagnosticar y compensar Q correctamente, conviene usar analizadores de calidad de energía móviles o fijos con ajustes adecuados (ventanas de medida, promediación, captura de armónicos y transitorios).

Potencia reactiva de modulación: su cálculo depende del intervalo de medida. Solo tiene sentido agregarla a la potencia aparente colectiva si hay fluctuaciones periódicas con frecuencia conocida; de lo contrario, puedes sobreestimar o infraestimar el efecto real.

Equipos de análisis: hay soluciones comerciales que ofrecen medición avanzada de P, Q, S, FP, armónicos y desequilibrios trifásicos, facilitando la toma de decisiones sobre compensación con bancos, SVC o SVG, y la verificación del ahorro tras la intervención.

Aplicaciones típicas y efectos de una Q elevada

Equipos que demandan Q: motores de inducción, transformadores, hornos de inducción, máquinas de soldar, ascensores, sistemas de bombeo, equipos con reactancias, e incluso iluminación con balastos (fluorescentes, sodio, etc.).

Consecuencias de una Q alta:

• Mayor S e I para la misma P: la red “trabaja más” sin ganar trabajo útil.
• Más pérdidas y caída de tensión, con impacto en estabilidad y calidad de servicio.
• Capacidad efectiva reducida en generadores, líneas y transformadores.

Qué pasa si falta Q: el equipo no establece campos adecuados y puede no mantener condiciones nominales (p. ej., motores con par insuficiente, transformadores con magnetización inadecuada). Mantener un balance de Q es tan necesario como suministrar P.

Buenas prácticas de mejora del FP

Diagnóstico primero: mide FP, Q y armónicos por periodos representativos (diferentes turnos y estados de carga). Evita sobredimensionar bancos fijos si hay variabilidad; valora compensación escalonada o dinámica.

Selecciona tecnología según necesidad: si tu carga es estable, condensadores escalonados pueden bastar; si hay cambios rápidos o armónicos, combina SVG/SVC y AHF. Considera el desequilibrio trifásico: algunos SVG/ASVG ayudan a equilibrar corrientes de fase.

Verifica y ajusta: tras instalar, comprueba FP objetivo, niveles de voltaje y que no aparezca sobrecompensación (exceso capacitivo que derive en penalización o resonancias).

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