La Potencia Eléctrica (P) Wattimetro Introducción

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IRO-INATEC
Electricidad Industrial- Vespertino
La Potencia Eléctrica (P)
La potencia eléctrica es la capacidad que tiene la electricidad de producir un
trabajo o de transformar la energía en un tiempo dado o se define como la
cantidad de energía eléctrica o trabajo, que se transporta o que se consume en
una determinada unidad de tiempo.. Se define por la siguiente expresión:
P=U*I
En el sistema internacional, la unidad de potencia es el Watt (W) y se cumple
la siguiente relación:
1 Watt = 1 Ampere x 1 Voltio
1 kilowatt (kW) = 1.000 Watts Fuerza motriz en general.
1 Megawatt (MW) = 1.000.000 Watts Plantas industriales, ciudades.
Los niveles de potencia con los cuales se trabaja normalmente son del orden
de 150 kW para pequeñas plantas industriales y por encima de 1 MW las
grandes instalaciones. En el acaso del ejemplo, se tiene una potencia que se
transforma en un flujo de calor de 11 kW.
Wattimetro
Introducción
En corriente continua, los receptores se comportan
como resistencias óhmicas puras, mientras que en
corriente alterna es necesario tener en cuenta otras
propiedades además de la resistencia, como son
inductancias y capacitancias.
La potencia dada por un receptor en corriente
continua se determina fácilmente aplicando la
expresión P = UI, con lo que se obtiene su valor en
vatios.
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En los circuitos de corriente alterna, los receptores están formados por
resistencias, bobinas y condensadores. Cada tipo de receptor provoca que la
resolución de los circuitos se haga de forma vectorial y no aritmética, ya que
las bobinas y los condensadores provocan un desfase entre la tensión y la
intensidad del circuito. Esto no ocurre en corriente continua.
Tipos de potencia en corriente alterna
En los circuitos de corriente alterna, se nos presentan generalmente tres tipos
de potencia, su representación (Figura 24).
Figura 24
Sus características más relevantes son:
§ Potencia activa: se representa por P y es aquella que produce un
trabajo útil en el circuito. Su unidad es el vatio (W) y se mide con el
vatímetro.
§ Potencia reactiva: se representa por Q y aparece en los circuitos de
corriente alterna cuando existen bobinas y condensadores. No realiza
trabajo útil, razón por la que interesa reducirla al máximo. Su unidad es
el voltio-amperio reactivo (VAR) y se mide con el varímetro.
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§ Potencia aparente: se representa por S y es la suma vectorial de las
potencias activa y reactiva. Ésta es la que determina el valor de la
intensidad que va a circular por la línea de alimentación del circuito. Su
unidad es el voltioamperio (VA) y se obtiene realizando el producto UI
.
Medida de potencias activas: para la realización de medidas de potencia, hay
que distinguir si se hace en corriente continua o alterna, ya que en continua se
puede decir que toda la potencia es activa, por lo que la mediremos con el
vatímetro. (Figura 25)
Figura 25
Al igual que la potencia activa en corriente alterna. Básicamente, un vatímetro
está formado por dos bobinas, una bobinas fija que es la amperimétrica
(bobina de corriente) y otra móvil que es la voltimétrica (bobina de potencial);
con esta última se conecta en serie una resistencia óhmica que se encarga de
corregir el desfase de tensión e intensidad en el caso de corriente alterna.
Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se
conecta en paralelo.
La forma de conexión del vatímetro es exactamente igual tanto para corriente
continua como para corriente alterna; eso sí, el aparato debe ser para ese tipo
de corriente.
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Como ejemplo de conexión se muestran (Figura 26), sistema monofásico.
Figura 26 Conexión en sistema monofasico
Tipos de Vatímetro.
Vatímetros analógicos
La bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una
escala para indicar la potencia medida. Una corriente que
circule por las bobinas fijas genera un campo
electromagnético cuya potencia es proporcional a la
corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene,
por regla general, una resistencia grande conectada en
serie para reducir la corriente que circula por ella.
El resultado de esta disposición es que en un circuito de corriente continua, la
deflexión de la aguja es proporcional tanto a la corriente como al voltaje,
conforme a la ecuación W=VA o P=EI. En un circuito de corriente alterna la
deflexión es proporcional al producto instantáneo medio del voltaje y la
corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las
características de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida
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multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro y un
amperímetro independientes en el mismo circuito.
Los dos circuitos de un vatímetro son propensos a resultar dañados por una
corriente excesiva. Tanto los amperímetros como los voltímetros son
vulnerables al recalentamiento: en caso de una sobrecarga, sus agujas pueden
quedar fuera de escala; pero en un vatímetro el circuito de corriente, el de
potencial o ambos pueden recalentarse sin que la aguja alcance el extremo de
la escala. Esto se debe a que su posición depende del factor de potencia, el
voltaje y la corriente. Así, un circuito con un factor de potencia bajo dará una
lectura baja en el vatímetro, incluso aunque ambos de sus circuitos esté
cargados al borde de su límite de seguridad. Por tanto, un vatímetro no sólo se
clasifica en vatios, sino también en voltios y amperios.
Vatímetro electrónico
Los vatímetros electrónicos se usan para medidas de potencia
directas y pequeñas o para medidas de potencia a frecuencias
por encima del rango de los instrumentos de tipo
electrodinamómetro. Los triodos acoplados se operan en la
porción no lineal de sus curvas características al voltaje de
red y la corriente de placa.
El rango de frecuencia de un vatímetro electrónico puede
extenderse hasta los 20 megahercios usando tubos de
pentodos en lugar de triodos. Las condiciones de operación de un pentodo se
ajustan de forma que la corriente de placa sea proporcional al producto de una
función linear del voltaje de placa y a una función exponencial del voltaje de
red.
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Medición de potencia - El Vatímetro.
La medición de potencia eléctrica activa se realiza con el vatímetro. Este
instrumento de medición tiene una parte amperimétrica, la cual se conecta
como los amperímetros comunes (intercalado en la línea) y una parte
voltimétrica que se conecta como los voltímetros, en paralelo a las líneas que
conducen la corriente eléctrica, de manera que se obtenga la potencia por
efecto de ambas medidas
.
El vatímetro de pinzas, es un dispositivo similar
a una pinza amperimétrica que sensa la corriente
y la tensión en la carga, realizando el cálculo de
la potencia por medio de un dispositivo
electrónico. La medida de potencia puede ser
mostrada directamente por el equipo o
indirectamente a través de un multímetro, tal
como se muestra en la figura.
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En esta figura se puede observar la conexión voltimétrica en los puntos "R" y
"B"; así como el sensado de la corriente mediante una pinza de efecto Hall.
Este tipo de instrumento es muy sencillo de utilizar, pero requiere de cuidado
con la polaridad al efectuar las conexiones.
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