UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCION Y SERVICIOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
INGENIERIA ELECTRICA APLICADA A LA MINERÍA
PERIODO ACADEMICO 2024-A
SEMESTRE I
LABORATORIO N°5
TEMA: MEDICIÓN DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA
ALUMNO(S) / CODIGO:
SALAS YAULLI ELOY CARLOS MARCELO/ CUI:20232132
GRUPO: 2
FECHA DE REALIZACION:
25/06/2025
FECHA DE ENTREGA:
02/07/2025
DOCENTE RESPONSABLE
JUAN ALEJANDRO FLORES LARICO
NOMBRE DE LA EXPERIENCIA:
MEDICIÓN DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA
I.
OBJETIVO
Realizar la medida de potencia activa, potencia aparente y el factor de
potencia en un circuito R-L-C en serie y en paralelo
II.
FUNDAMENTO TEÓRICO
La potencia en los sistemas eléctricos representa la velocidad con la que se transfiere
energía. Esta puede ser consumida o entregada por componentes en un circuito. Su
unidad en el SI es el vatio (W).
Cuando una corriente circula por un dispositivo, se puede generar trabajo útil: calor,
luz, movimiento, sonido o reacciones químicas. La generación de electricidad puede
originarse por medios mecánicos, químicos o incluso fotovoltaicos. Además, esta
energía se puede almacenar en baterías.
En corriente alterna, la potencia transferida está sujeta al tipo de carga conectada,
principalmente al desfase entre la tensión y la corriente.
•
Carga puramente resistiva: La corriente y el voltaje están sincronizados (en fase),
lo que implica que toda la potencia es activa.
Tipos de Potencia
•
Potencia Aparente (S): Producto entre la tensión y la corriente sin considerar el
desfase. Unidad: VA.
•
•
Potencia Activa (P): Es la potencia efectiva que se transforma en energía útil.
Unidad: W.
Potencia Reactiva (Q): No produce trabajo útil; se asocia al almacenamiento de
energía en campos magnéticos o eléctricos. Unidad: VAr.
Instrumento de Medición: Vatímetro
El vatímetro mide la potencia activa. Posee dos bobinas:
•
•
III.
Bobina de Corriente (Amperimétrica): Conectada en serie, con resistencia baja.
Bobina de Voltaje (Voltimétrica): Conectada en paralelo, con resistencia elevada.
ELEMENTOS A UTILIZAR
- 01 Fuente de Alimentación 220V
- 01 multímetro
- 01 voltímetro de 0-220V
- 01 Amperímetro de 0-5A
- 01 Vatímetro monofásico
- 01 Resistencia
- 01 Inductancia
- 01 Capacitancia
- Conductores de conexión
IV.
PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN
1. Armar el circuito de la figura
2. Registrar los datos de los componentes del circuito serie R-L-C.
- V=220v
- R=42.6Ω
- L=0.65 H
- C=50 µF
3. Utilizando una fuente de tensión de 220V. 60 Hz. Alimentar el circuito
serie construido.
Voltímetro Vatímetro
Intensidades de corriente (A)
V entrada
(v)
W (w)
R (en la
resistencia)
L (en la
inductancia)
C (en la
capacitancia)
220
210
1.13
1.13
1.13
4. Registrar la intensidad de corriente del amperímetro ubicada en la entrada
del circuito y la tensión de alimentación para evaluar la potencia aparente
del circuito. Potencia aparente:
𝑆 = 𝑉 ∗ 𝐼 = (220𝑣) ∗ (1.13𝐴) = 248.6 𝑤
5. Registrar la potencia activa que toma el circuito utilizando un vatímetro
monofásico aplicando la conexión larga y la conexión corta estableciendo
la diferencia entre ambas.
La potencia registrada en el vatímetro es:
𝑊 = 58 𝑤
6. Para la inductancia registrar la información necesaria que permita
establecer su cos (∅).
𝑄 = 𝑉 ∗ 𝐼 cos (∅) = (𝑍 ∗ 𝐼) ∗ (𝐼)cos (∅)
7. Armar el circuito paralelo de la figura.
8. Registrar los datos de los componentes del circuito paralelo R-L-C
-
V=220v
R=180Ω
-
L=2.8 H
C=25.2 µF
9. Utilizando una fuente de tensión de 220V. 60 Hz. Alimentar el circuito
serie construido.
Intensidad en el amperímetro: 2.46ª
Voltímetro Vatímetro
Intensidades de corriente (A)
V entrada
(v)
W (w)
R (en la
resistencia)
L (en la
inductancia)
C (en la
capacitancia)
220
302
1.25
0.21
2.26
Voltímetro Vatímetro
Intensidades de corriente (A)
V entrada
(v)
W (w)
R (en la
resistencia)
L (en la
inductancia)
C (en la
capacitancia)
220
302
1.25
0.21
2.26
10. Registrar la intensidad de corriente del amperímetro ubicada en la
entrada del circuito y la tensión de alimentación para evaluar la
potencia aparente del circuito.
𝑆 = 𝑉 ∗ 𝐼 = (220𝑣) ∗ (2.46𝐴) = 541.2 𝑤
11. Registrar la potencia activa que toma el circuito utilizando un vatímetro
monofásico aplicando la conexión larga y la conexión corta
estableciendo la diferencia entre ambas.
Potencia registrada en el vatímetro:
𝑊 = 302 𝑤
12. Para la inductancia registrar la información necesaria que
permita establecer su cos ∅.
𝑄 = 𝑉 ∗ 𝐼 cos (∅) = (𝑍 ∗ 𝐼) ∗ (𝐼)cos (∅)
V.
CUESTIONARIO
1. Calcular la potencia activa, el factor de potencia y la potencia aparente de
los circuitos ensamblados. Comparando los resultados teóricos con los
registrados en el laboratorio.
CIRCUITO EN SERIE:
Calculo de Intensidad de corriente teorica:
Forma polar:
∗ 𝐹𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑝𝑜𝑙𝑎𝑟: 𝑍𝑒𝑞 = √42,6(42.6)2 + (191.99)2
191.99
× (𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 ( 42.6 ))
𝑍𝑒𝑞 = 196.66(77.48°9)
𝑉
220(0°)
∗ 𝐼=
=
= 1.118(−77.48°)
𝑍𝑒𝑞 196.66(77.45°)
|𝐼| = 1.12𝐴
De la forma polar obtenemos:
∅ = −77.48°
-
CÁLCULO POTENCIA APARENTE TEÓRICA:
𝑆 = 𝑉∡0° ∗ I∡ − 77.48°
𝑆 = 220∡0° ∗ 1.12∡ − 77.48°
𝑆 = 246.4∡ − 77.48° W
-
CÁLCULO POTENCIA ACTIVA:
𝑆 = 246.4 ∗ COS(77.48°) = 51.9W
-
FACTOR DE POTENCIA:
𝐂𝐎𝐒(𝟕𝟕. 𝟒𝟖°) = 𝟎. 𝟐𝟏𝟏
-
CALCULO ERROR:
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 =
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
× 100%
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
ERROR
E.R porcentual
EXPERIMENTAL TEÓRICO RELATIVO (%)
W activo (watt)
58
51.9 0.10517241
10.5172414
Intensidad (A)
1.13
1.12 0.00884956
0.88495575
W aparente
(watt)
248.6
246.4 0.00884956
0.88495575
2. Como definiría el vatímetro ideal.
Un vatímetro ideal se define como un dispositivo de medición de potencia que
opera sin ninguna pérdida de energía en su funcionamiento y proporciona
mediciones precisas y exactas de la potencia activa en un circuito eléctrico. En
un vatímetro ideal, no hay pérdidas de energía debido a la resistencia interna
del instrumento, la corriente de excitación o cualquier otro factor que pueda
afectar la exactitud de la medición.
3. Analizar los dos tipos de conexión del vatímetro monofásico
estableciendo las ventajas en su aplicación.
Conexión en serie: En la conexión en serie, el vatímetro se coloca en serie
con la carga o el dispositivo cuya potencia se desea medir. La corriente total
que circula por el circuito también pasa a través del vatímetro. Algunas
ventajas de esta conexión son: Medición precisa de la potencia activa y no
requiere un voltaje de referencia.
Conexión en paralelo: En la conexión en paralelo, el vatímetro se conecta
en paralelo con la carga o el dispositivo cuya potencia se desea medir. La
tensión total aplicada al circuito también se aplica al vatímetro. Algunas
ventajas de esta conexión son: Medición de potencia reactiva, no afecta la
corriente del circuito, mayor rango de medición.
4. Porque se presenta una elevada corriente en el momento de energizarse
el circuito y que porcentaje de la corriente de estado estable es.
La presencia de una elevada corriente en el momento de energizarse un circuito
se debe a un fenómeno conocido como corriente de arranque o corriente de
inrush. Este fenómeno ocurre principalmente en dispositivos eléctricos que
contienen elementos capacitivos, como motores, transformadores, cargadores
de baterías, entre otros.
Cuando un circuito se energiza, especialmente aquellos que contienen
elementos capacitivos, como los condensadores, estos elementos se
encuentran descargados en ese momento. Al aplicar la fuente de alimentación,
los condensadores tienden a cargar rápidamente y, para ello, demandan una
corriente inicial muy alta.
El valor de la corriente de arranque puede ser significativamente mayor que la
corriente de estado estable, es decir, la corriente que se establece una vez que
el circuito ha alcanzado su funcionamiento normal. El porcentaje de la
corriente de estado estable dependerá de las características específicas del
circuito y los dispositivos conectados. Y en general el valor de esta corriente
puede llegar a ser un 200% de la corriente inicial.
VI.
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
a.
Observaciones:
✓ Los instrumentos utilizados presentan un error.
✓ Los cables de conexión utilizados no son ideales por lo que presentan una
resistencia y consumen energía, aunque sea en pequeñas cantidades.
✓ Los datos utilizados en la tabla de errores solo son los módulos de los
fasores de corriente, voltaje y potencia activa en el circuito usado ya que los
instrumentos utilizados en la toma de datos solo nos muestran módulos.
✓ Se tomó como cero el ángulo de los voltajes para facilitar las operaciones
dentro del iunforme.
b.
Conclusiones:
✓ La elevada corriente de arranque puede causar problemas
significativos en los sistemas eléctricos, incluyendo la activación
de protecciones contra sobrecorriente y el desgaste prematuro de
los componentes.
✓ La elección entre una conexión en serie o en paralelo debe hacerse
en función de la aplicación específica.
✓ La resonancia en circuitos de corriente alterna puede tener efectos
significativos en el rendimiento del circuito.
VII.
BIBLIOGRAFÍA
Enríquez Harper, G. (1990). Fundamentos de electricidad. 3, Circuitos de
corriente alterna. LIMUSA
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