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Ingeniería electromecánica
GUIA DE LABORATORIO 6
MEDIDAS ELÉCTRICAS Y ELECTRÓNICAS
MEDIDORES DE POTENCIA Y ENERGÍA: CIRCUITOS TRIFÁSICOS CON CARGA
INDUCTIVA.
1) INTRODUCCIÓN.
Las mediciones de energía y potencia eléctrica es un factor importante con gran relevancia en la industria, el comercio, el hogar, que no es posible pensar en alguna instalación o ensayo eléctrico que no estén presente los medidor de energía. De este modo, su relevancia radica en que se debe de tener mediciones confiables para operar sistemas AC de forma segura, económica y conforme a regulaciones normativas.
2) OBJETIVOS. ● Interpretar los esquemas de conexión. ● Monitorear parámetros como factor de potencia y desbalance para proteger equipos. ● Cuantificar el consumo real de energía (kWh), potencia activa (kW), reactiva (kVAR) y aparente (kVA).
3) JUSTIFICACIÓN.
El estudio de las mediciones eléctricas en sistemas trifásicos con carga inductiva es fundamental para el análisis y la correcta operación de instalaciones eléctricas en contextos industriales, comerciales y residenciales. La medición precisa de la potencia y la energía permite no solo garantizar el cumplimiento de normativas técnicas, sino también optimizar el consumo energético y proteger la infraestructura eléctrica contra condiciones indeseadas como desbalances o bajos factores de potencia.
En esta práctica, se emplean medidores especializados para analizar el comportamiento de circuitos trifásicos reales, lo cual permite al estudiante familiarizarse con los instrumentos de medición más comunes en el campo eléctrico, interpretar correctamente sus lecturas y aplicar criterios técnicos en la evaluación del desempeño energético. Así, se fomenta una comprensión práctica de conceptos como potencia activa, reactiva y aparente, los cuales son clave para la eficiencia y seguridad de los sistemas eléctricos modernos
4) GENERALIDADES
Tipos de Potencia
En sistemas eléctricos de corriente alterna existen tres tipos principales de potencia:
Potencia activa (P): Es la potencia real utilizada para realizar trabajo útil en el sistema, medida en vatios (W).
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Potencia reactiva (Q): Es la potencia que oscila entre la fuente y las cargas inductivas o capacitivas, necesaria para el funcionamiento de equipos como motores, pero no realiza trabajo útil, medida en voltiamperios reactivos (VAR).
Potencia aparente (S): Es la combinación vectorial de la potencia activa y reactiva, medida en voltamperios (VA)
Figura 1: Triángulo de potencias.
Banco de capacitores
Un banco de capacitores es un conjunto de capacitores eléctricos conectados en paralelo que funcionan como una unidad para almacenar y liberar energía eléctrica en forma de carga. Su función principal es corregir el factor de potencia en sistemas eléctricos donde predominan las cargas inductivas, como motores y maquinaria industrial, que generan energía reactiva que no realiza trabajo útil pero afecta la eficiencia del sistema.
El banco de capacitores introduce energía reactiva capacitiva que compensa la energía reactiva inductiva, alineando mejor la corriente con la tensión y acercando el factor de potencia a 1 (ideal). Esto mejora la eficiencia energética, reduce pérdidas de energía en las líneas de transmisión y distribución, disminuye costos de energía eléctrica y evita multas por bajo factor de potencia
A Veces es necesario utilizar un banco de capacitores que tenemos a disposición pero este trabaja en una tensión diferente a la del sistema por lo que se requiere recalcular la capacidad
2
Cu = nueva capacidad.
Cn = capacidad nominal (capacitor).
Tu= tensión nueva (sistema eléctrico).
Tn = tension nominal (capacitor).
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Transformadores de corriente de relación 30/
pares de cables 10
Banco de capacitores 1
Analizador de redes HT GSC
Amperímetro 1
6) AUTOEXAMEN
● ¿Cuáles son las verificaciones obligatorias que debe realizar antes de energizar el circuito con el motor trifásico y los medidores de potencia? ● ¿Cómo valoraría la precisión de las mediciones realizadas con los diferentes instrumentos, y qué factores podrían afectar la exactitud de los resultados? ● ¿Qué implicaciones económicas y normativas tiene el factor de potencia medido para una instalación industrial real? ● ¿Cuál es la relación matemática entre la potencia aparente, activa y reactiva medidas en el sistema trifásico, y cómo puede verificarse experimentalmente? ● ¿Qué parámetros debe configurar en el medidor Schneider Eléctrico antes de iniciar las mediciones con el motor trifásico? ● ¿Qué indicaría una lectura negativa en el medidor de potencia activa (KWh) durante el experimento? ● ¿Qué fenómeno ocurriría si el banco de capacitores se conecta directamente a los bornes del motor mientras está desconectado de la red? ● ¿Qué parámetros críticos debe programar en el GSC59 para garantizar mediciones precisas de armónicos en el motor trifásico?
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7) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.
- Identificar los tipos de medidores que va a utilizar así como sus características y catálogos.
- siguiendo el diagrama de conexión y los catálogos de los medidores conecte los medidores a las líneas como se indica.
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- Conecte el amperímetro a una de las líneas para determinar la corriente de línea
- Conecte el analizador de redes al circuito como se muestra en el diagrama.
- Realice las mediciones de la potencia activa, reactiva y del cos Ⲫ, dadas por el medidor multifuncional Schneider Eléctric digital.
- Realice las mediciones de la corriente de línea dadas por el amperímetro.
- Realice la medición de la corriente y los voltajes de cada línea utilizando el analizador de redes.
- Conecte el banco de capacitores a el circuito enciendalo y vea como cambia los valores de potencia activa, reactiva y de cos Ⲫ que muestra el medidor Schneider Eléctric digital.
- En el analizador de redes observe las gráficas de corriente y tensión de las líneas antes de encender en el banco de capacitores y después de encenderlo.
8) TOMA DE DATOS
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1. Corrientes de línea
Registre los valores de corriente medidos con el amperímetro y el analizador de redes
Línea Valor del Amperímetro Valor del Analizador de Redes
1
2
3
2. Tensiones de Línea
Registre los valores de tensión obtenidos mediante el analizador de redes
Línea Valor Medido de Tensión
1
2
3
3. Potencia
Registre los valores de la medición de potencia activa, Reactiva y el valor de Cos obtenidos con el medidor multifuncional Schneider Eléctric digital
Valor a medir Valor medido
Potencia Activa
Potencia Reactiva
Cos Ⲫ
4. Potencia (conectando el banco de capacitores)
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BIBLIOGRAFÍA
Objetivos. (n.d.). PRÁCTICA # 5 POTENCIA EN AC Y MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. Medidas eléctricas básicas (Técnicas de medición eléctrica). Bogotá, Colombia : Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería, 1998.
