En electrónica y electrotecnia se denomina reactancia a la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores, se mide en ohmios y su símbolo es Ω. Junto a la resistencia eléctrica determinan la impedancia total de un componente o circuito, de tal forma que la reactancia (X) es la parte imaginaria de la impedancia (Z) y la resistencia (R) es la parte real, según la igualdad:
La reactancia se utiliza para calcular los cambios de amplitud y fase de la corriente alterna sinusoidal que pasa por un elemento del circuito. Al igual que la resistencia, la reactancia se mide en ohm, con valores positivos que indican reactancia inductiva y negativos que indican reactancia capacitiva. Se denota con el símbolo . Una resistencia ideal tiene reactancia cero, mientras que los inductores ideales y los condensadores tienen resistencia cero. A medida que aumenta la frecuencia, la reactancia inductiva aumenta y la capacitiva disminuye.Hayt, William H. y Jack E. Kemmerly. Engineering Circuit Analysis. 8ª edición, (2012), McGraw-Hill Education. 784 pag. ISBN: 978-0073380572.Nilsson, James W. y Susan A. Riedel. Electric Circuits. 10ª edición, (2017), Pearson Education. 1224 pag. ISBN: 978-0134755197.
La reactancia es una cantidad imaginaria que tiene su valor absoluto (magnitud) y su correspondiente desplazamiento de fase (argumento)Schilling, David A. y Charles Belove. Introduction to Electrical Engineering. 2ª edición, (2007), Thomson. 608 pag. ISBN: 978-0534412105.. Las reactancias se calculan básicamente de la misma forma que las redes eléctricas formadas por fuentes eléctricas de corriente continua y resistencias, teniendo en cuenta por supuesto que las operaciones matemáticas ocurren en el plano complejo. Con las mismas condiciones, son válidas la ley de Ohm, las leyes de Kirchhoff, los teoremas del campo de las redes eléctricas ( teorema de Thevenin,Boylestad, Robert L. Electronic Devices and Circuit Theory. 11ª edición, (2015), Pearson Education. 1184 pag. ISBN: 978-0132673002. teorema de Norton y teorema de superposición) y otros métodos de resolución de redes eléctricas lineales.
Historia El concepto de reactancia eléctrica ha evolucionado a lo largo de los siglos, comenzando con la comprensión fundamental de la electricidad y el magnetismo. Los primeros estudios sobre electricidad se centraron principalmente en los circuitos de corriente continua (CC), donde la resistencia era el factor dominante para determinar cómo se disipaba la energía eléctrica. Sin embargo, a medida que los sistemas de corriente alterna (CA) ganaron protagonismo a fines del , se hizo evidente la necesidad de comprender fenómenos más complejos, como la reactancia.Heaviside, Oliver. Electromagnetic Theory. (1893) , The Electrician Printing and Publishing Company. 292 pag.
El término "reactancia" fue introducido a fines del , a medida que la comprensión de los circuitos de CA se profundizaba. En 1820, el descubrimiento de Hans Christian Ørsted sobre la relación entre la electricidad y el magnetismo sentó las bases para futuros avances en el entendimiento de la inductancia. En 1831, el trabajo de Michael Faraday sobre la inducción electromagnética llevó a la comprensión de la inductancia como una propiedad de los materiales que se opone a los cambios en la corriente, algo que más tarde sería integral al concepto de reactancia.Hughes, Edward. Electrical and Electronic Technology. 10ª edición, (2010), Pearson Education. 888 pag. ISBN: 978-1408208244.
A fines del , con el advenimiento de los sistemas de CA, científicos como James Clerk Maxwell y Oliver Heaviside refinaron las teorías del electromagnetismo. En particular, las ecuaciones de Maxwell (1861) proporcionaron un marco matemático completo para comprender los campos electromagnéticos, incluida la inductancia y la capacitancia. Estos descubrimientos fueron fundamentales para desarrollar el concepto de reactancia, que describe la oposición a la corriente alterna en componentes inductivos y capacitivos.Maxwell, James Clerk. A Treatise on Electricity and Magnetism. (1873) , Clarendon Press. 806 pag. ISBN: 978-0198511860.
A principios del , la representación matemática de la reactancia se formalizó más. El trabajo de ingenieros eléctricos como Charles Steinmetz ayudó a consolidar la reactancia como una parte esencial del análisis de circuitos de CA, introduciendo la noción de impedancia compleja, donde la resistencia y la reactancia se combinan en un solo número complejo.Fitzpatrick, Richard. Electricity and Magnetism: An Introduction to the Theory of Electric and Magnetic Fields. (2008), Oxford University Press. 400 pag. ISBN: 978-0198564927.
Comparación con la resistencia La reactancia es similar a la resistencia en el sentido de que una mayor reactancia conduce a corrientes más pequeñas para la misma tensión aplicada. Además, un circuito hecho enteramente de elementos que sólo tienen reactancia (y ninguna resistencia) puede ser tratado de la misma manera que un circuito hecho enteramente de resistencias. Estas mismas técnicas se pueden utilizar para combinar elementos con reactancia con elementos con resistencia, pero normalmente se necesitan números complejos. Esto se trata más adelante en la sección de impedancia.Hughes E., Hiley J., Brown K., Smith I.McK., (2012). Hughes Electrical and Electronic Technology, 11th edition, Pearson, pp. 237-241
Sin embargo, hay varias diferencias importantes entre la reactancia y la resistencia. En primer lugar, la reactancia cambia la fase de modo que la corriente que atraviesa el elemento se desplaza un cuarto de ciclo con respecto a la fase de la tensión aplicada a través del elemento. En segundo lugar, la energía no se disipa en un elemento puramente reactivo, sino que se almacena. En tercer lugar, las reactancias pueden ser negativas para que se "anulen" entre sí. Por último, los principales elementos del circuito que tienen reactancia (condensadores e inductores) tienen una reactancia dependiente de la frecuencia, a diferencia de las resistencias que tienen la misma resistencia para todas las frecuencias, al menos en el caso ideal.
El término reactancia fue sugerido por primera vez por el ingeniero francés M. Hospitalier en L'Industrie Electrique el 10 de mayo de 1893. Fue adoptado oficialmente por el Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos en mayo de 1894.Charles Proteus Steinmetz, Frederick Bedell, "Reactancia", Transacciones del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos, vol. 11, pp. 640-648, enero-diciembre de 1894.
Tipos de reactancias miniaturadeimagen|Parte compleja y real de la impedancia. Cuando circula corriente alterna por alguno de los dos elementos que poseen reactancia, la energía es alternativamente almacenada y liberada en forma de campo magnético, en el caso de las bobinas, o de campo eléctrico, en el caso de los condensadores. Esto produce un adelanto o atraso entre la onda de corriente y la onda de tensión. Este desfase hace disminuir la potencia entregada a una carga resistiva conectada tras la reactancia sin consumir energía. Irwin, D. (2002). Basic Engineering Circuit Analysis, page 274. New York: John Wiley & Sons, Inc.
Si se realiza una representación vectorial de la reactancia inductiva y de la capacitiva, estos vectores se deberán dibujar en sentido opuesto y sobre el eje imaginario, ya que las impedancias se calculan como y respectivamente.
No obstante, las bobinas y condensadores reales presentan una resistencia asociada, que en el caso de las bobinas se considera en serie con el elemento, y en el caso de los condensadores en paralelo. En esos casos, como ya se indicó arriba, la impedancia (Z) total es la suma vectorial de la resistencia (R) y la reactancia (X).
En fórmulas:
donde es la unidad imaginaria es la reactancia en ohmios.
ω es la velocidad angular a la cual está sometido el elemento, L y C son los valores de inductancia y capacidad respectivamente.
Dependiendo del valor de la energía y la reactancia se dice que el circuito presenta:
Si , reactancia inductiva . Si , no hay reactancia y la impedancia es puramente resistiva . Si , reactancia capacitiva .
Reactancia capacitiva La reactancia capacitiva se representa por y su valor viene dado por la fórmula:
en la que:
= Reactancia capacitiva en ohmios. = Capacidad eléctrica en faradios. = Frecuencia en hercios.
= Velocidad angular, medida en radianes por segundo A , la magnitud de la reactancia del condensador es infinita, comportándose como un open circuit (impidiendo que cualquier corriente fluya a través del dieléctrico). A medida que aumenta la frecuencia, la magnitud de la reactancia disminuye, permitiendo que fluya más corriente. A medida que se aproxima a , la reactancia del condensador se aproxima a , comportándose como un cortocircuito.
La aplicación de un voltaje de CC a través de un condensador hace que se acumule carga positiva en un lado y carga negativa en el otro; el campo eléctrico debido a la carga acumulada es la fuente de la oposición a la corriente. Cuando el potencial asociado a la carga equilibra exactamente la tensión aplicada, la corriente llega a cero.
Accionado por una fuente de corriente alterna (fuente de corriente alterna ideal), un condensador sólo acumulará una cantidad limitada de carga antes de que la diferencia de potencial cambie de polaridad y la carga se devuelva a la fuente. Cuanto mayor sea la frecuencia, menos carga se acumulará y menor será la oposición a la corriente.
Reactancia inductiva
La reactancia inductiva es una propiedad exhibida por un inductor, y la reactancia inductiva existe en base al hecho de que una corriente eléctrica produce un campo magnético a su alrededor. En el contexto de un circuito de corriente alterna (aunque este concepto se aplica en cualquier momento en que la corriente esté cambiando), este campo magnético está cambiando constantemente como resultado de la corriente que oscila de un lado a otro. Es este cambio en el campo magnético el que induce a otra corriente eléctrica a fluir en el mismo cable (contra-fuerza electromagnética), en una dirección tal que se opone al flujo de la corriente originalmente responsable de producir el campo magnético (conocida como Ley de Lenz). Por lo tanto, la reactancia inductiva es una oposición al cambio de corriente a través de un elemento.Alexander, Charles K. y Matthew N.O. Sadiku. Fundamentals of Electric Circuits. 6ª edición, (2016), McGraw-Hill Education. 1096 pag. ISBN: 978-1259053094.
Para un inductor ideal en un circuito de corriente alterna, el efecto inhibidor sobre el cambio del flujo de corriente se traduce en un retraso, o un desplazamiento de fase, de la corriente alterna con respecto a la tensión alterna. En concreto, un inductor ideal (sin resistencia) hará que la corriente se retrase con respecto a la tensión un cuarto de ciclo, es decir, 90°.