Reducción de voltaje

En un circuito resistivo simple , la reducción de voltaje se produce cuando una disminución del voltaje a través de la resistencia resulta en una disminución de la potencia disipada por el circuito . ^{[ 1 ]} En las compañías eléctricas, la reducción de voltaje se lleva a cabo mediante transformadores con cambiador de tomas y reguladores de voltaje de distribución . ^{[ 2 ]}

Las compañías eléctricas han descubierto que este principio básico puede ahorrarles a ellas y a sus clientes una cantidad significativa de dinero. Pueden reducir el pico de sus curvas de demanda de energía disminuyendo el voltaje en su sistema de distribución. Cuando una compañía eléctrica alcanza un punto en el que se espera que la demanda de energía supere la oferta, solo tiene dos opciones: comprar energía a otra compañía, generalmente a precios elevados, o reducir la demanda. A menudo, las compañías eléctricas utilizan sistemas de gestión de carga para apagar los aires acondicionados , calentadores de agua y bombas de piscina de los clientes para reducir la demanda. La reducción de voltaje se ha convertido en otra opción para que las compañías eléctricas reduzcan la demanda , generalmente sin que el cliente lo sepa. Sin embargo, solo la parte resistiva de la carga responde a la reducción de voltaje para disminuir la demanda total. Cargas como las bombillas incandescentes y las resistencias de calefacción consumirán menos energía a medida que se reduce el voltaje. Por otro lado, las cargas de motores de inducción no se ven afectadas por la reducción de voltaje, ya que la corriente simplemente aumenta para compensar la ausencia de cambios o incluso un ligero aumento en el consumo de energía. El aumento de corriente es perjudicial para los motores, ya que se calientan más. Además, para realizar el mismo trabajo, los motores deben funcionar durante más tiempo. Por ejemplo, si un refrigerador funciona con un ciclo de trabajo del 35 % a voltaje nominal, a menor voltaje su ciclo de trabajo puede aumentar al 40 %. Un mayor calentamiento y un funcionamiento prolongado reducen la vida útil de los motores.

Incluso algunas cargas resistivas solo ofrecen beneficios a corto plazo. Un fenómeno conocido como diversidad de carga influye en la reducción de voltaje y, en ocasiones, puede contrarrestar sus efectos. El concepto de diversidad de carga se explica mejor con un ejemplo. En su vecindario, es improbable que todos los calentadores de agua de las casas estén encendidos al mismo tiempo. Especialmente durante las horas en que no se usa agua caliente (duchas matutinas y vespertinas), cuando su calentador de agua caliente está encendido, el de su vecino puede estar apagado. Debido a la naturaleza distribuida y no coincidente de estas cargas, el pico agregado puede permanecer relativamente constante. Sin embargo, si se reduce el voltaje en todos los elementos resistivos de los calentadores de agua, estos no podrán calentar el agua tan rápidamente. Si bien se notará una reducción inmediata en la demanda de energía al iniciar la reducción de voltaje, con el tiempo los calentadores de agua deberán estar encendidos durante más tiempo para alcanzar la temperatura del agua programada en el termostato. Por lo tanto, habrá más calentadores de agua encendidos al mismo tiempo. Esto provocará un aumento sustancial del pico agregado. Por lo tanto, en lo que respecta a las cargas resistivas controladas por termostato, los beneficios de la reducción de voltaje pueden ser efímeros y, en ocasiones, pueden terminar aumentando la demanda de carga total.

Por el contrario, aumentar el voltaje puede incrementar la demanda de energía de las cargas resistivas. Si bien las cargas resistivas controladas por termostato reaccionarán de manera diferente, es evidente que encender una lámpara de lectura incandescente con un voltaje más alto resultará más costoso para el usuario que con uno más bajo. Muchas luminarias, incluidas las que utilizan bombillas LED, son regulables. Por lo tanto, con un voltaje más bajo, el regulador se ajustará hacia arriba y con un voltaje más alto hacia abajo, lo que resultará en la misma cantidad de lúmenes generados por la luminaria y, por consiguiente, en ningún ahorro de energía.

• H. Lee Willis, Power Distribution Planning Reference Book , 2.ª edición, sección 10.3 «Reducción de voltaje de conservación (CVR)», CRC Press, 2004 ISBN 1420030310.

• Preguntas y respuestas sobre la reducción de voltaje , IESO, archivado el 15 de agosto de 2013.