LA MEDICION DE POTENCIA ELECTRICA Es un procedimiento que nos permite conocer y calcular acerca de los gastos en función de las necesidades energéticas en cada caso. Además, el hecho de conocer cuál es la potencia de un determinado dispositivo eléctrico. Por otro lado, hay que tener en cuenta que la medicion de potencia electrica se da de acuerdo a las capacidades que permite la corriente electrica, con las posibilidades de la dicha instalación de energía electrica en la casa.

POTENCIA MEDIA O ACTIVA (W):

S =VRMS IRMSϕcosRMSRMS IVP =ϕsenRMSRMS IVQ =

ϕcos==SPPF

POTENCIA APARENTE (VA) :

POTENCIA REACTIVA (VAR) :

FACTOR DE POTENCIA:

De donde: Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (VAR) S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA) P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W) Potencia aparente o total (S) La potencia aparente (S), llamada también "potencia total", es el resultado de la suma geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que realmente suministra una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al vacío, es decir, sin ningún tipo de carga conectada, mientras que la potencia que consumen las cargas conectadas al circuito eléctrico es potencia activa (P). La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo de potencia es la siguiente:

IVS ⋅= De donde: S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA) V = Voltaje de la corriente, expresado en volt I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)

• Potencia Activa ( P ) : Es la potencia capaz de desarrollar trabajo útil. Es motivada también por dispositivos de tipo resistivo. La origina la componente de la corriente que esta en fase con el voltaje. Sus unidades son Kw o Mw.

Se calcula como P = Vrms . Irms cos φ ( rms = valores eficaces )

Corrector de Factor de Potencia Capítulo 2 ���6� aparatos conectados a la red eléctrica, la cual se transforma en forma de calor o trabajo y se

expresa con la letra P en unidades de W. Por otro lado la potencia reactiva es la que

proporciona el flujo magnético necesario para el funcionamiento del equipo electrónico

conectado a la misma; esta energía no es facturada y tampoco la aprovecha el usuario, se le

asigna la letra Q. La relación que existe entre las tres se observa en el siguiente triángulo de

potencia y está dada por : 222 QPS �

S QPotencia Aparente VA

Potencia Reactiva VAR T

P Potencia Activa W

Fig. 2.1 Triángulo de Potencias

La potencia aparente es el producto del voltaje y corriente rms en

tanto que la potencia activa es

rmsrms IVS

Tcosrmsrms IVP . El factor de potencia relaciona

directamente a la potencia activa e inversamente a la potencia aparente. Dependiendo el

valor del ángulo del FP de la red y que depende de las ondas sinusoidales del voltaje y la

corriente, un factor de potencia igual a uno significa que no hay consumo de energía

reactiva y la carga es puramente resistiva. El caso contrario es cuando el FP es inferior a

• Potencia Activa ( P ) : Es la potencia capaz de desarrollar trabajo útil. Es motivada también por dispositivos de tipo resistivo. La origina la componente de la corriente que esta en fase con el voltaje. Sus unidades son Kw o Mw.

• Potencia Reactiva ( Q ) : Genera campos magnéticos y campos eléctricos. Es originada por dispositivos de tipo inductivo y de tipo capacitivo. La origina la componente de la corriente que esta a 90 ° con el voltaje en adelanto o en atraso. Sus unidades son KVAr o MVAr.

• Potencia Aparente ( S ): Es la potencia total que requiere la carga. Es la potencia total que puede entregar generadores, transformadores y UPS. Se obtiene por medio de la suma vectorial de la potencia activa y la reactiva. Con esta potencia los equipos eléctricos alcanzan su calentamiento máximo permisible. Sus unidades son los KVA o MVA.

• Factor de Potencia

Para proteger su instalación eléctrica interna y recibir una calidad de servicio adecuada, es muy útil que Ud. este informado acerca de la importancia del Factor de Potencia de su consumo.

Es un indicador del correcto aprovechamiento de la Energía Eléctrica. El “Factor de Potencia” puede tomar valores entre 0 y 1 lo que significa que :

MEDIDA DE POTENCIA POR TRANSMISIÓN La medida de potencia mediante el método de transmisión se consigue por la observación del efecto de las señales (tensión y corriente) sobre un sistema calibrado siendo disipada la potencia en su mayor parte sobre la carga del circuito y no sobre el equipo de medida (efecto de carga reducido). Es el modo más indicado para realizar medida de potencia de bajas frecuencias (desde cc hasta centenares de kHz). VATÍMETROS ELECTROMECÁNICOS Sean im(t) e if(t) las corrientes que pasan por las bobinas móvil y fija, respectivamente. Sobre la bobina móvil actúan tres pares: un par motor, debido a la interacción magnética entre las corrientes por las bobinas, un par antagonista, debido a resortes antagonistas, y un par de amortiguamiento, debido al amortiguador de aire. El par antagonista tiene magnitud Mant= k α, donde α es el ángulo de desviación respecto del equilibrio del resorte

• Potencia Reactiva ( Q ) : Genera campos magnéticos y campos eléctricos. Es originada por dispositivos de tipo inductivo y de tipo capacitivo. La origina la componente de la corriente que esta a 90 ° con el voltaje en adelanto o en atraso. Sus unidades son KVAr o MVAr.

Se calcula como Q = Vrms . Irms sen φ

• Potencia Aparente: Es la potencia total que requiere la carga. Es la potencia total que puede entregar generadores, transformadores y UPS. Se obtiene por medio de la suma vectorial de la potencia activa y la reactiva. Con esta potencia los equipos eléctricos alcanzan su calentamiento máximo permisible. Sus unidades son los KVA o MVA.

Se calcula como S = Vrms Irms

Factor de Potencia

Para proteger su instalación eléctrica interna y recibir una calidad de servicio adecuada, es muy útil que Ud. este informado acerca de la importancia del Factor de Potencia de su consumo.

Es un indicador del correcto aprovechamiento de la Energía Eléctrica. El “Factor de Potencia” puede tomar valores entre 0 y 1 lo que significa que :

El coseno fi, o “factor de potencia” es una característica de la carga, es decir del dispositivo conectado a la fuente o red de corriente alterna. No es ni más ni menos que el coseno del ángulo con que se desfasan la tensión y la corriente. Mientras las bobinas ( cargas Inductivas) producen un retraso de la corriente respecto de la tensión, los condensadores ( cargas capacitivas) producen un adelantamiento de la corriente respecto de la tensión, esto lo veremos más adelante.

Las razones por las cuales estas cargas producen estos efectos, están

Ing. Eduardo E. Pincolini www.cietconsultora.com.ar epincolini@cietconsultora.com.ar Tel/Fax 54-261-4251159 Cel 54-261 6-12-7331

C I E TC I E TC I E TC I E TC I E TC I E TC I E TC I E T Eléctricas y Termomecánicas

Consultora en Instalaciones

¿Ha pensado en el factor de Potencia cuando tuvo alguno de estos problemas ? En la mayoría de los casos cuando actúan interruptores o fusibles se hecha la culpa a la mayor carga conectada y generalmente se piensa en ampliar la potencia del transformador sin antes verificar el Factor de Potencia.

¿COMO SOLUCIONAR ESTE PROBLEMA ? Los excesivos consumos de energía reactiva pueden ser compensados con CAPACITORES. Estos elementos eléctricos que, instalados correctamente y con el valor adecuado, compensan la energía reactiva necesaria requerida por la instalación interior, elevando el Factor de Potencia por sobre los valores exigidos. Estos elementos deben ser conectados por instaladores electricistas habilitados ya que este tema presenta cierta complejidad.

COMPENSACION DE ENERGIA REACTIVA

Naturaleza de la Energía Reactiva Todas las máquinas eléctricas ( motores, transformadores……. ) alimentadas en corriente alterna necesitan para su funcionamiento dos tipos de Energía. Energía Activa : Es la que se transforma íntegramente en trabajo o en calor ( pérdidas).

Se mide en Kw/h. Energía Reactiva: Se pone de manifiesto cuando existe un trasiego de energía activa entre la fuente y

la carga. Generalmente esta asociada a los campos magnéticos internos de los motores y transformadores. Se mide en Kvar/h. Como esta energía provoca sobrecarga en las líneas transformadoras y generadoras, sin producir un trabajo útil, es necesario neutralizarla o compensarla.

Los capacitores generan energía reactiva de sentido inverso a la consumida en la instalación. La aplicación de estos neutraliza el efecto de las perdidas por campos magnéticos Al instalar capacitores se reduce el consumo total de energía ( activa + reactiva).

Ing. Eduardo E. Pincolini www.cietconsultora.com.ar epincolini@cietconsultora.com.ar Tel/Fax 54-261-4251159 Cel 54-261 6-12-7331

C I E TC I E TC I E TC I E TC I E TC I E TC I E TC I E T Eléctricas y Termomecánicas

Consultora en Instalaciones

QUE ES EL FACTOR DE POTENCIA ? Para proteger su instalación eléctrica interna y recibir una calidad de servicio adecuada, es muy útil que Ud. este informado acerca de la importancia del Factor de Potencia de su consumo.

Factor de Potencia Es un indicador del correcto aprovechamiento de la Energía Eléctrica. El “Factor de Potencia” puede tomar valores entre 0 y 1 lo que significa que :

Por ejemplo, si el Factor de Potencia es 0.95 ( valor mínimo exigido por la prestadora para potencias superiores a 100 KW ) indica que del total de la energía abastecida por la Distribuidora solo el 95 % es utilizada por el Cliente mientras que el 5 % restante es energía que se desaprovecha. En los artefactos tales como ( focos), planchas, estufas eléctricas, calefones eléctricos, toda la energía que requieren para su funcionamiento se transforma en energía calórica, en estos casos el Factor de Potencia toma valor 1 ( 100 % energía activa). En otros artefactos, por ejemplo lavarropas heladeras, equipos de AA, ventiladores y todos aquellos que poseen un motor para su funcionamiento, como también los tubos fluorescentes, entre otros, una parte de la energía se transforma en energía mecánica, frío, luz o movimiento ( Energía Activa ) y la parte restante requiere otro tipo de energía, llamada Energía Reactiva, que es necesaria para su propio funcionamiento. En estos casos, el factor de Potencia toma valores menores a 1. Resumiendo, la Energía que se transforma en trabajo, se la denomina ENERGIA ACTIVA, mientras que la usada por el artefacto eléctrico para su propio funcionamiento, se llama ENERGIA REACTIVA. INCONVENIENTES QUE OCACIONA En caso que el Factor de potencia sea inferior a 0.95, implica que los artefactos tienen elevados consumos de Energía Reactiva respecto a la Energía Activa, produciéndose una circulación excesiva de corriente eléctrica en sus instalaciones y en las redes de la Empresa Distribuidora, entonces :

• Provoca daños por efecto de sobrecargas saturándolas.

• Aumentan las perdidas por recalentamiento.

• Aumenta la potencia aparente entregada por el transformador para igual potencia activa utilizada.

Además , produce alteraciones en las regulaciones de la calidad técnica del suministro ( variaciones de tensión ), con lo cual empeora el rendimiento y funcionamiento de los artefactos y quita capacidad suficiente de respuesta de los controles de seguridad como ser interruptores, fusibles, etc.

CALORÍMETRO Se calcula la potencia disipada observando el incremento de temperatura de un determinado fluido, de capacidad calorífica y flujo (caudal) conocida que se utiliza para refrigerar la carga del circuito

BALÓMETROS y TERMISTORES. Se basan en el uso de dispositivos cuya resistividad varía en función de la potencia que disipan

MEDIDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA La medición de energía eléctrica que se efectúa mediante medidores o contadores para conocer la cantidad de energía a través de las redes de distribución que no son traducidas precisamente en trabajo útil o electromecánico por falta de compensación de cargas reactivas. Años atrás, se facturaba en función de la unidad de energía vigente (Ah, Wh, KWh), sin embargo con el permanente desarrollo industrial, y la consecuente búsqueda del abaratamiento de la producción por parte de las fábricas, se hizo necesaria la aplicación de tarifas más complejas.

En la actualidad se está reemplazando lentamente por dispositivos electrónicos que ofrecen mayor seguridad, eficiencia y flexibilidad para la medición de diferentes parámetros, y no solamente de energía.

Están adaptados para implementar un sistema de energía prepaga, que tienen bastante aceptación por parte de los distribuidores, porque permite un mejor control por fraude o hurto de energía.

MEDIDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE

Amperímetro analógico, mide la intensidad en amperios (A) de la corriente que circula por un circuito eléctrico. Conexión directa en corriente alterna o continua, o de conexión a través de un transformador de corriente (TI).

∫=2

1

)()(t

t

tdtPE

Voltímetro analógico, mide la tensión de un circuito en voltios (V). Medida de la tensión alterna o continua de un circuito eléctrico.

Amperímetro / Voltímetro Digital, permite leer la intensidad o la tensión de un circuito dependiendo de la conexión realizada.

Conmutador rotativo de medida, permite seleccionar manualmente los circuitos a medir.

• Conmutador de amperímetro trifásico de 4 posiciones. • Conmutador de voltímetro trifásico de 4 posiciones o trifásico con neutro

de 7 posiciones.

VATIHORÍMETRO El vatihorímetro, contador eléctrico o medidor de consumo eléctrico es un dispositivo que mide el consumo de energía eléctrica de un circuito o un servicio eléctrico, siendo esta la aplicación usual. Existen medidores electromecánicos y electrónicos.

Los medidores electromecánicos utilizan bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnéticos, produce un giro que mueve las agujas de la carátula. Los medidores electrónicos utilizan convertidores analógico-digitales para hacer la conversión.

ELECTROMECÁNICOS

ELECTRÓNICOS

A pesar del constante desarrollo que han tenido los medidores electromecánicos en las últimas décadas, los medidores electrónicos o de estado sólido están abarcando el mercado porque no sólo realizan la misma función que los anteriores, sino que no cuentan con partes móviles o electromecánicas, evitando el error por desgastes y deformaciones. Tienen más prestaciones porque miden energía activa, reactiva y aparente, la demanda máxima, doble y multi-tarifa.

Miden la tensión de línea, la corriente que está circulando, el factor de potencia, y otras características de la red, que determinan un parámetro global denominado calidad de energía. Actualmente hay una gran variedad de este tipo de medidores, cada uno con características diferentes, que permiten cubrir prácticamente todas las necesidades en cuanto a medición paramétrica se refiere.

IPinst

VP CONTADORVin

Z

LPF VCO 1/N 888