laboratorio n7 medida de la energia electrica
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
ASIGNATURA:
Laboratorio de Circuitos Eléctricos II
CATEDRÁTICO:
Lic. Egberto Gutiérrez Atoche
ALUMNO:
Céspedes Gonzales Maxidiano Isidro
CODIGO:
104010-C
FECHA:
Lambayeque, 08 de Julio del 2013
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA - ELÉCTRICA
2013
LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO N°7
MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
I. OBEJTIVO:
- Analizar y verificar la forma de medir la energía en circuito monofásico.
- Aprender el funcionamiento de los contadores de energía
electromecánicos.
II. FUNDAMENTO TEORICO:
POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA
Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia
eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de
los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre
los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. En el
caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica una
tensión sinusoidal con velocidad angular y valor de pico resulta:
Esto provocará una corriente retrasada un ángulo respecto de la tensión
aplicada:
La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:
Mediante trigonometría, la expresión anterior puede transformarse en la siguiente:
Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:
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Se obtiene así para la potencia un valor constante, y otro variable con el
tiempo, . Al primer valor se le denomina potencia activa y al
segundo potencia fluctuante.
Componentes de la intensidad
Figura 1.- Componentes activa y reactiva de la intensidad; supuestos inductivos,
izquierdos y capacitivos, derecha.
Consideremos un circuito de C. A. en el que la corriente y la tensión tienen un
desfase φ. Se define componente activa de la intensidad, Ia, a la componente de ésta
que está en fase con la tensión, y componente reactiva, Ir, a la que está en cuadratura
con ella (véase Figura 1). Sus valores son:
El producto de la intensidad, I, y las de sus componentes activa, Ia, y reactiva, Ir, por
la tensión, V, da como resultado las potencias aparente (S), activa (P) y reactiva (Q),
respectivamente:
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Potencia aparente
Figura 2.- Relación entre potencia activa, aparente y reactiva.
La potencia compleja de un circuito eléctrico de corriente alterna (cuya magnitud se
conoce como potencia aparente y se identifica con la letraS), es la suma (vectorial)
de la potencia que disipa dicho circuito y se transforma en calor o trabajo (conocida
como potencia promedio, activa o real, que se designa con la letra P y se mide
en vatios (W)) y la potencia utilizada para la formación de los campos eléctrico y
magnético de sus componentes, que fluctuará entre estos componentes y la fuente de
energía (conocida como potencia reactiva, que se identifica con la letraQ y se mide
en voltiamperios reactivos (var)). Esto significa que la potencia aparente representa
la Potencia total desarrollada en un circuito con impedancia Z. La relación entre
todas las potencias aludidas es:
.
Esta potencia aparente (S) no es realmente la "útil", salvo cuando el factor de
potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no
sólo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que
también ha de contarse con la que van a "almacenar" las bobinas y condensadores. Se
mide en voltiamperios (VA), aunque para aludir a grandes cantidades de potencia
aparente lo más frecuente es utilizar como unidad de medida el kilovoltiamperio
(kVA).
La fórmula de la potencia aparente es:
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Potencia activa
Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes
dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de
energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por
lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se
habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha
demanda.
Se designa con la letra P y se mide en vatios -watt- (W) o kilovatios -kilowatt- (kW).
De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:
Resultado que indica que la potencia activa se debe a los elementos resistivos.
Potencia Reactiva Inductiva
Esta potencia no se consume ni se genera en el sentido estricto (el uso de los
términos "potencia reactiva generada" y/o "potencia reactiva consumida" es una
convención) y en circuitos lineales solo aparece cuando existen bobinas o
condensadores. Por ende, es toda aquella potencia desarrollada en circuitos
inductivos. Considérese el caso ideal de que un circuito pasivo contenga
exclusivamente, un elemento inductivo (R = 0; Xc = 0 y Xl = o) al cual se aplica una
tensión senoidal de la forma u(t) = Umáx * sen w*t. En dicho caso ideal se supone a
la bobina como carente de resistencia y capacidad, de modo que sólo opondrá su
rectancia inductiva a las variaciones de la intensidad del circuito. En dicha condición,
al aplicar una tensión alterna a la bobina la onda de la intensidad de corriente
correspondiente resultará con el máximo angulo de desfasaje (90º). La onda
representativa de dicho circuito es senoidal, de frecuencia doble a la de red, con su
eje de simetría coincidiendo con el de abscisas, y por ende con alternancias que
encierran áreas positivas y negativas de idéntico valor. La suma algebraica de dichas
sumas positivas y negativas da una potencia resultante nula, fenómeno que se explica
conceptualmente considerando que durante las alternancias positivas el circuito toma
energía de la red para crear el campo magnético en la bobina; mientras en las
alternancias negativas el circuito la devuelve, y a dicha devolución se debe la
desaparición temporaria del campo magnético. Esta energía que va y vuelve de la red
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constantemente no produce trabajo y recibe el nombre de "energía oscilante",
correspondiendo a la potencia que varía entre cero y el valor (Umáx*Imáx)/2 tanto
en sentido positivo como en negativo.
Por dicha razón, para la condición indicada resulta que P = 0 y por existir como
único factor de oposición la reactancia inductiva de la bobina, la intensidad eficaz del
circuito vale:
En circuitos inductivos puros, pese a que no existe potencia activa alguna igual se
manifiesta la denominada "Potencia reactiva" de carácter inductivo que vale:
L = U/Xl = U/ (2*π*f*L)
Siendo φ = 90º (Dado que la corriente atrasa con respecto de la tensión).
Ql = I²*Xl
El desfasaje angular de la corriente (I) respecto de la tensión (U) es de 90º, tal como
se puede apreciar en este diagrama de un circuito inductivo puro. Nótese como la
sinusoide correspondiente a la Potencia (P = U*I) es positiva en las partes en que
tanto I como U son positivas o negativas, y cómo es negativa en las partes en que ya
sea U o I es positiva y la otra negativa.
La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo y se
dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en
voltiamperios reactivos (var) y se designa con la letra Q.
A partir de su expresión,
Lo que reafirma en que esta potencia se debe únicamente a los elementos reactivos.
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Potencia Reactiva Capacitiva
Es aquella potencia desarrollada en un circuito capacitivo. Considerando el caso
ideal de que un circuito pasivo contenga únicamente un capacitor (R = 0; Xl = 0; Xc
= 0) al que se aplica una tensión senoidal de la forma U (t) = Umáx*sen w*t, la onda
correspondiente a la corriente I, que permanentemente carga y descarga al capacitor
resultará 90º adelantada en relación a la onda de tensión aplicada. Por dicha razón
también en este caso el valor de la potencia posee como curva representativa a una
onda senoidal de valor oscilante entre los valores cero y (Umáx*Imáx)/2 en sentido
positivo y negativo.
Las alternancias de dicha onda encierran áreas positivas correspondientes a los
períodos en que las placas del capacitor reciben la carga de la red; significando los
períodos negativos el momento de descarga del capacitor, que es cuando se devuelve
a la red la totalidad de la energía recibida. En esta potencia también la suma
algebraica de las áreas positivas y negativas es nula dado que dicha áreas son de
igual y opuesto valor. La potencia activa vale cero, y por existir como único factor de
oposición la reactancia capacitiva del circuito la intensidad eficaz que recorre al
mismo vale:
I = U/Xc = U*2Π*f*C
Siendo φ = 90º (La tensión atrasa respecto de la corriente). En los circuitos
capacitivos puros no existe potencia activa, peri si existe la potencia reactiva de
carácter capacitivo que vale:
Qc = I²*Xc
Diagrama de un circuito puramente capacitivo en el cual la tensión atrasa 90º
respecto de la corriente.
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Potencia de cargas reactivas e in-reactivas
Para calcular la potencia de algunos tipos de equipos que trabajan con corriente
alterna, es necesario tener en cuenta también el valor del factor de potencia o coseno
de phi ( ) que poseen. En ese caso se encuentran los equipos que trabajan con
carga reactiva o inductiva, es decir, aquellos aparatos que para funcionar utilizan una
o más bobinas o enrollado de alambre de cobre, como ocurre, por ejemplo, con
los motores eléctricos, o también con los aparatos de aire acondicionado o los tubos
fluorescentes.
Las cargas reactivas o inductivas, que poseen los motores eléctricos, tienen un factor
de potencia menor que “1” (generalmente su valor varía entre 0,85 y 0,98), por lo
cual la eficiencia de trabajo del equipo en cuestión y de la red de suministro eléctrico
disminuye cuando el factor se aleja mucho de la unidad, traduciéndose en un mayor
gasto de energía y en un mayor desembolso económico.
Potencia trifásica
La representación matemática de la potencia activa en un sistema
trifásico equilibrado (las tres tensiones de fase tienen idéntico valor y las tres
intensidades de fase también coinciden) está dada por la ecuación:
Siendo la intensidad de línea y la tensión de línea (no deben emplearse para esta
ecuación los valores de fase). Para reactiva y aparente:
Factor de potencia
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Figura 1. Triángulo de potencias activa P y aparente S en un caso particular ideal.
Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la
relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S. Da una medida de la
capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razón, f.d.p = 1 en
cargas puramente resistivas y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin
resistencia f.d.p = 0.
Se define el factor de potencia como:
Influencia del tipo de cargas
El valor del f.d.p. viene determinado por el tipo de cargas conectadas en una
instalación. De acuerdo con su definición, el factor de potencia es adimensional y
solamente puede tomar valores entre 0 y 1 (cos (φ)). En un circuito resistivo puro
recorrido por una corriente alterna, la intensidad y la tensión están en fase (φ = 0),
esto es, cambian de polaridad en el mismo instante en cada ciclo, siendo por lo tanto
el factor de potencia es 1. Por otro lado, en un circuito reactivo puro, la intensidad y
la tensión están en cuadratura (φ=90º) siendo el valor del f.d.p. igual a cero, y si es
un circuito inductivo φ < 0.
En realidad los circuitos no pueden ser puramente resistivos ni reactivos,
observándose desfases, más o menos significativos, entre las formas de onda de la
corriente y la tensión. Así, cuando el f.d.p. está cercano a la unidad, se dirá que es un
circuito fuertemente resistivo por lo que su f.d.p. es alto, mientras cuando está
cercano a cero se dirá fuertemente reactivo y su f.d.p. es bajo. Cuando el circuito sea
de carácter inductivo, caso más común, se hablará de un f.d.p. en atraso, mientras
que se dice en adelanto cuando lo es de carácter capacitivo.
Las cargas inductivas, tales como; transformadores, motores de inducción y, en
general, cualquier tipo de inductancia (tal como las que acompañan a las lámparas
fluorescentes) generan potencia inductiva con la intensidad retrasada respecto a la
tensión.
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Las cargas capacitivas, tales como bancos de condensadores o cables enterrados,
generan potencia capacitiva con la intensidad adelantada respecto a la tensión.
Mejora del factor de potencia
A menudo es posible ajustar el factor de potencia de un sistema a un valor muy
próximo a la unidad.
Esta práctica es conocida como mejora o corrección del factor de potencia y se
realiza mediante la conexión a través de conmutadores, en general automáticos, de
bancos de condensadores o de inductancias, según sea el caso el tipo de cargas que
tenga la instalación. Por ejemplo, el efecto inductivo de las cargas de motores puede
ser corregido localmente mediante la conexión de condensadores. En determinadas
ocasiones pueden instalarse motores síncronos con los que se puede inyectar potencia
capacitiva o reactiva con tan solo variar la corriente de excitación del motor.
Las pérdidas de energía en las líneas de transporte de energía eléctrica aumentan con
el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto más bajo sea el
f.d.p. de una carga, se requiere más corriente para conseguir la misma cantidad de
energía útil. Por tanto, como ya se ha comentado, las compañías suministradoras de
electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los
usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los
factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de límites especificados,
estando sujetos, de lo contrario, a pagos adicionales por energía reactiva.
La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con
objeto de mantenerlo lo más alto posible. Es por ello que en los casos de grandes
variaciones en la composición de la carga es preferible que la corrección se realice
por medios automáticos.
Supongamos una instalación de tipo inductivo cuyas potencias P, Q y S forma el
triángulo de la figura 1. Si se desea mejora el cosφ a otro mejor cosφ', sin variar la
potencia activa P, se deberán conectar un banco de condensadores en paralelo a la
entrada de la instalación para generar una potencia reactiva Qc de signo contrario al
de Q, para así obtener una potencia reactiva final Qf. Analíticamente:
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Por un lado
y análogamente
Luego,
donde ω es la pulsación y C la capacidad de la batería de condensadores que
permitirá la mejora del f.d.p. al valor deseado. Sustituyendo en la primera igualdad,
de donde
Cálculo del f.d.p. medio de una instalación
Algunas instalaciones cuentan a la entrada con dos contadores, uno de energía
reactiva (kVArh) y otro de energía activa (kWh). Con la lectura de ambos contadores
podemos obtener el factor de potencia medio de la instalación, aplicando la siguiente
fórmula:
MEDICIÓN ELÉCTRICA
Medición de energía eléctrica es la técnica para determinar el consumo de energía
eléctrica en un circuito o servicio eléctrico. La medición de la energía eléctrica es
una tarea del proceso dedistribución eléctrica y permite calcular el costo de la energía
consumida con fines domésticos y comerciales.
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La medición eléctrica comercial se lleva a cabo mediante el uso de un medidor de
consumo eléctrico o contador eléctrico. Los parámetros que se miden en una
instalación generalmente son el consumo en kilovatios-hora o kilowatt-hora, la
demanda máxima, la demanda base, la demanda intermedia, la demanda pico, el
factor de potencia y en casos especiales la aportación de ruido eléctrico o
componentes armónicos a la red de la instalación o servicio medido.
La tecnología utilizada en el proceso de medición eléctrica debe permitir determinar
el costo de la energía que el usuario consume de acuerdo a las políticas de precio de
la empresa distribuidora de energía, considerando que la energía eléctrica tiene
costos de producción diferentes dependiendo de la región, época del año, horario del
consumo , hábitos y necesidades del usuario.
Tipos de distribución
Monofásica 2 lineas (1 Fase y un Neutro) Y/O
bifasica 3 lineas (2 Fases y un Neutro)
Trifásica 4 lineas (3 Fases y un Neutro)"en las lineas trifasicas, no
necesariamente debe existir un neutro, puesto que hay equipos que trabajan con tres
lineas, sin neutro"
Tensiones de distribución y medición
Alta Tensión
Media Tensión
Baja Tensión o Distribución doméstica
Tipos de suministro y de medición eléctrica
Alta-Alta
Alta-Baja
Baja-Baja
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Vatihorímetro o Medidor de Energía
El Vatihorímetro, watthorímetro, contador eléctrico, contador de luz 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.
Funcionamiento:
El medidor electromecánico utiliza dos juegos de bobinas que producen campos
magnéticos; estos campos actúan sobre un disco conductor magnético en donde se
producen corrientes parásitas.
La acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de corriente sobre el
campo magnético de las bobinas de voltaje y la acción de las corrientes parásitas
producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magnético de las bobinas de
corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro sobre el disco. El
par de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito.
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El disco está soportado por campos magnéticos y soportes de rubí para disminuir
la fricción, un sistema de engranes transmite el movimiento del disco a las agujas que
cuentan el número de vueltas del medidor. A mayor potencia más rápido gira el
disco, acumulando más giros conforme pasa el tiempo.
Las tensiones máximas que soportan los medidores eléctricos son de
aproximadamente 600 voltios y las corrientes máximas pueden ser de hasta
200 amperios. Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos límites se
requieren transformadores de medición de tensión y de corriente. Se utilizan factores
de conversión para calcular el consumo en dichos casos.
También es importante indicar que existe una bobina de sombra que es una chapita la
cual esta cortocircuitada. Dicha bobina posee una resistencia despreciable y por ende
en esta se generará una corriente muy importante, la cual al estar sometida a un
campo generara un par motor que eliminara el coeficiente de rozamiento de los
engranajes. El medidor comenzara a funcionar con el 1 % de la carga y entre un
factor de potencia 0,5 en adelanto y atraso.
III. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS:
- Un Autotransformador o Tomacorriente.
- Un Wattimetro monofásico Analógico.
- Un Multitester Digital.
- Una pinza Amperimetrica.
- Un medidor de Energía monofásica.
- Elementos de carga.
- Un panel de Prueba.
- Cables de conexión.
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Armar el circuito de la fig.01
W I
220 V V Z
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Kw-H
Z
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2. Regular la salida del autotransformador a un valor de 220V.
3. Colocar como carga Z(Elementos de carga)
4. Medir V ; Kw-h ,W , I. Durante un tiempo determinado.
N 1 2 3 4
V 230 229 230 229
Kw-H 0.02 0.01 0.01 0.03
W 170 40 1320 280
I 0.6 0.09 5.68 1.03
T(min) 10 15 0.5 10
5. Comparar el valor medido por el medidor de energía en Kw-h con el calculado.
6. Medir el valor de: V ,I ,W, Kw-h y T anotar en la tabla #01.
N 1 2 3 4
V 230 229 230 229
Kw-H 0.02 0.01 0.01 0.03
W 170 40 1320 280
I 0.6 0.09 5.68 1.03
T(min) 10 15 0.5 10
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N E real(Kw-
H)
E ideal(Kw-
H)
%
error
1 0.02 0.023 13.0
2 0.01 0.0144 30.6
3 0.01 0.0109 8.3
4 0.03 0.0393 23.7
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7. Comparar la energía consumida por el producto de potencia por tiempo,
indicado por el Wattimetro y el cronometro respectivamente.
8. Utilizar todos los elementos de carga en forma simultánea y medir los valores
de: V, I, W, kW-h y T, medir la energía durante un determinado tiempo de 5
min.
Carga 1 , Carga 2 , Carga 3, Carga 4
V 230
I 10.5
W 2415
Kw - H 0.02
V.CUESTIONARIO:
1. Comparar las indicaciones del Wattimetro con la expresión: V*I*CosØ.
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EQUIPO E exp(Kw-
H)
E teo(Kw –H) % Error
Carga 1 Lámpara (2 focos) 0.02 0.0283 29.3
Carga 2 Ventilador 0.01 0.0144 30.6
Carga 3 Plancha 0.01 0.011 9.1
Carga 4 Lámpara (4 focos) 0.03 0.0467 35.8
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2. Graficar energía vs tiempo ,explique los resultados.
Considerando la fórmula: W A=V . I . T . cosθ
Donde:
V= Tensión (V); I=intensidad de corriente (A); T= Tiempo (min); Cosθ= f.d.p =
0.96 (inductivo) y Cosθ=1 (resistivo)
Los valores de Tensión e Intensidad de corriente son sustraídos de la Tabla de
datos.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.00000.00250.00500.00750.01000.01250.01500.01750.02000.02250.02500.02750.03000.03250.03500.03750.0400
ENERGÍA VS. TIEMPO
Carga 1Carga 2Carga 3Carga 4
T (min)
Kw-H
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N W
real(w)
W
ideal(w)
%
error
1 170 138 23.2
2 60 60 0.0
3 1320 1306.4 1.0
4 280 235.9 18.7
Carga 1 Lámpara (2 focos)
Carga 2 Ventilador
Carga 3 Plancha
Carga 4 Lámpara (4 focos)
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Considerando la fórmula: W A=W . T
Donde:
W= Potencia Activa (W)
El valor de la Potencia es sustraído de la Tabla de Datos.
El medidor de energía mide el consumo de energía total en un intervalo de tiempo.
En la práctica de laboratorio esta varía linealmente. Pero en nuestras casas o
industrias el consumo de energía no varía linealmente porque los equipos eléctricos
no funcionan constantemente durante 24 horas.
3. Graficar la potencia vs corriente, explique resultados.
Considerando la Potencia Ideal.
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160.00000.00250.00500.00750.01000.01250.01500.01750.02000.02250.02500.02750.03000.03250.03500.03750.04000.04250.04500.04750.0500
ENERGÍA VS. TIEMPO
Carga 1Carga 2Carga 3Carga 4
T (min)
Kw-H
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0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 60
100200300400500600700800900
10001100120013001400
Carga 2Carga 1Carga 4
Carga 3
POTENCIA VS. CORRIENTE
Series2
I(A)
W(Watt)
Considerando la Potencia Real.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 60
100200300400500600700800900
10001100120013001400
Carga 2Carga 1Carga 4
Carga 3
POTENCIA VS. CORRIENTE
Series2
I(A)
W(Watt)
Se muestra que a mayor intensidad de corriente que circule por la carga mayor
potencia requerirá. Porque la potencia es directamente proporcional a la intensidad
de corriente.
4. Que influencia tiene el CosØ inductivo en el registro de energía?
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Las cargas inductivas, tales como transformadores, motores de inducción y, en
general, cualquier tipo de inductancia (tal como las que acompañan a las lámparas
fluorescentes) generan potencia inductiva con la intensidad retrasada respecto a la
tensión. Produciendo un bajo factor de potencia.
Generan:
Mayor consumo de corriente eléctrica
Incremento de las pérdidas por efecto Joule: Donde la potencia activa se pierde
por calentamiento. Se manifiesta mediante:
- Calentamiento de cables.
- Calentamientos de los bobinados de los transformadores de distribución
y disparo aparente de los dispositivos de protección.
El principal problema que causa el sobrecalentamiento es el daño irreversible del
aislamiento de los conductores, que además de reducir la vida útil de los
equipos, puede provocar cortocircuitos.
Sobrecarga en los transformadores, generadores y líneas de distribución.
Aumento de la caída de tensión: La circulación de corriente a través de los
conductores ocasiona una pérdida de potencia transportada por el cable , y una
caída de tensión o diferencia entre las tensiones de origen y la que lo canaliza ,
resultando en un insuficiente suministro de potencia a las cargas ; sufriendo una
reducción en la potencia de salida. Esta caída de tensión afecta:
- Los bobinados de los transformadores de distribución.
- Los cables de alimentación.
- Los sistemas de control y de protección.
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Incremento en la facturación eléctrica: Debido a que un bajo factor de potencia
implica pérdidas de energía en la red eléctrica, el productor y distribuidor
penaliza al usuario.
A pesar de que la potencia reactiva no produce trabajo útil, puede ser medida por un
metro contador reactivo y se expresa en Var-h (esta unidad de medida se utiliza
tanto para la energía inductiva como para la capacitiva). De manera general, un
equipo consumidor de energía eléctrica (motor eléctrico) demanda los tres tipos de
energía o una combinación de dos de ellos, y por lo tanto la potencia total
demandada tiene una componente activa (que realiza trabajo útil) y otra componente
reactiva (creación del campo magnético), por lo que analíticamente se puede
formular la siguiente ecuación:
S =√ (P2 + Q2)
En conclusión los circuitos inductivos baja el factor de potencia y por ente sube el
consumo de energía reactiva, en el registro de energía hay un límite que se puede
consumir energía reactiva en el caso de instalaciones domiciliarias, si se sobrepasa
este límite se le cobrara dicha energía en porcentaje según como lo estipula el
suministrador.
5. Que influencia tiene el CosØ capacitivo en el registro de energía?
Las cargas capacitivas, tales como bancos de condensadores o cables enterrados,
generan potencia capacitiva con la intensidad adelantada respecto a la tensión.
Mejorar el factor de potencia resulta práctico y económico, por medio de la
instalación de condensadores eléctricos estáticos, o utilizando motores sincrónicos
disponibles en la industria (algo menos económico si no se dispone de ellos).
El consumo de KW y KVAR (KVA) en una industria se mantienen inalterables
antes y después de la compensación reactiva (instalación de los condensadores), la
diferencia estriba en que al principio los KVAR que esa planta estaba requiriendo,
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debían ser producidos, transportados y entregados por la empresa de distribución de
energía eléctrica, lo cual como se ha mencionado anteriormente, le produce
consecuencias negativas.
La potencia reactiva puede ser generada y entregada de forma económica, por cada
una de las industrias que lo requieran, a través de los bancos de capacitores y/o
motores sincrónicos, evitando a la empresa de distribución de energía eléctrica, el
generarla transportarla y distribuirla, y el consecuente ahorro para el consumidor al
pagar menos por los KVAR que deja de suministrarle la empresa distribuidora.
En conclusión los circuitos capacitivos mejoran o sube el factor de potencia y por
ente baja el consumo de energía reactiva.
6. Elabore una tabla indicando el equipo eléctrico y su potencia de consumo.
7. Indique la clasificación de los medidores o contadores de energía eléctrica.
Los medidores de energía eléctrica, o contadores, utilizados para realizar el control
del consumo, pueden clasificarse en tres grupos:
Medidores electromecánicos: o medidores de inducción, compuesto por un
conversor electromecánico (básicamente un vatímetro con su sistema móvil de
giro libre) que actúa sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la
potencia demandada, provisto de un dispositivo integrador.
Medidores electromecánicos con registrador electrónico: el disco giratorio del
medidor de inducción se configura para generar un tren de pulsos (un valor
determinado por cada rotación del disco, p.e. 5 pulsos) mediante un captador
óptico que sensa marcas grabadas en su cara superior. Estos pulsos son
procesados por un sistema digital el cual calcula y registra valores de energía y
de demanda. El medidor y
el registrador pueden estar alojados en la misma unidad o en módulos separados.
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EQUIPO POTENCIA( Watts)
Carga 1 Lámpara (2 focos) 100
Carga 2 Ventilador 60
Carga 3 Plancha 1200
Carga 4 Lámpara (4 focos) 200
LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
Medidores totalmente electrónicos: la medición de energía y el registro se
realizan por medio de un proceso análogo-digital (sistema totalmente
electrónico) utilizando un microprocesador y memorias. A su vez, de acuerdo a
las facilidades implementadas, estos medidores se clasifican como:
- Medidores de demanda: miden y almacenan la energía total y una única
demanda en las 24 hs. (un solo períodos, una sola tarifa).
- Medidores multitarifa: miden y almacenan energía y demanda en
diferentes tramos de tiempo de las 24 hs., a los que le corresponden
diferentes tarifas (cuadrantes múltiples). Pueden registrar también la
energía reactiva, factor de potencia, y parámetros especiales adicionales.
Para los pequeños consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene aún el
uso de medidores de inducción de energía activa y reactiva. Para los medianos
consumidores se instalan generalmente medidores electrónicos. Para los grandes
consumidores, a fin de facilitar la tarea de medición y control, el medidor permite
además la supervisión a distancia vía módem (en muchas marcas incorporado al
medidor).
8. Indique los elementos de carga que tiene en su domicilio, dando a conocer la
potencia de cada uno.
ELEMENTO POTENCIA
(Watts)
6 focos ahorradores 18
1 foco 25
Televisor 75
Computadora 450
Monitor Led 20
Plancha 1200
Radio 150
Radio 10
Subwoofer 28
9. Registre el consumo de energía diario durante una semana de análisis.
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
DIA Kw-H
Lunes 1.5
Martes 2.4
Miércoles 2.5
Jueves 2.6
Viernes 1.6
Sábado 2.6
Domingo 2.3
10. Realicé el diagrama de la instalación eléctrica de su domicilio.
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
11. Describa el funcionamiento de un medidor electrónico de energía eléctrica.
Medidores electromecánicos con registrador electrónico: el disco giratorio del
medidor de inducción se configura para generar un tren de pulsos (un valor
determinado por cada rotación del disco, p.e. 5 pulsos) mediante un captador óptico
que sensa marcas grabadas en su cara superior. Estos pulsos son procesados por un
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
sistema digital el cual calcula y registra valores de energía y de demanda. El
medidor y el registrador pueden estar alojados en la misma unidad o en módulos
separados.
12. De a conocer el sistemas de tarifa vigente en el Perú.
La Tarifa de Suministro, está en función a la ubicación del suministro en los
sistemas eléctricos, al nivel de tensión del suministro, y la Opción Tarifaria elegida
y contratada por el cliente según su consumo de potencia y energía registrada
mensualmente.
Opción
Tarifaria
Sistema y Parámetros de
Medición
Cargos de Facturación
Media TensionMT2 Medición de dos energías activas
y
dos potencias activas (2E2P)
Energía : Punta y Fuera de Punta
Potencia: Punta y Fuera de Punta
Medición de energía reactiva
Modalidad de facturación de
a)Cargo fijo mensual.
b)Cargo por energía activa en horas de
punta.
c) Cargo por energía activa en horas fuera
de punta.
d) Cargo por potencia activa de generación
en horas de punta.
e)Cargo por potencia activa por uso de las MT3 Medición de dos energías activas
y una potencia activa (2E1P)
Energía: Punta y Fuera de
Punta Potencia: Máxima del
Mes
Medición de energía reactiva
Modalidad de facturación de
potencia
a)Cargo fijo mensual.
b)Cargo por energía activa en horas de
punta.
c) Cargo por energía activa en horas fuera
de punta.
d) Cargo por potencia activa de generación.
e)Cargo por potencia activa por uso de las
redes de distribución.
f) Cargo por energía reactiva.
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
MT4 Medición de una energía activa y
una
potencia activa (1E1P)
Energía: Total del mes.
Potencia: Máxima del mes
Medición de energía reactiva
Modalidad de facturación de
potencia
a)Cargo fijo mensual.
b) Cargo por energía activa.
c) Cargo por potencia activa de generación.
d)Cargo por potencia activa por uso de las
redes de distribución.
e) Cargo por energía reactiva.
Opción
Tarifaria
Sistema y Parámetros de
Medición
Cargos de Facturación
Baja BT2 Medición de dos energías activas
y
dos potencias activas (2E2P)
Energía: Punta y Fuera de Punta
Potencia: Punta y Fuera de Punta
Medición de energía reactiva
Modalidad de facturación de
a)Cargo fijo mensual.
b)Cargo por energía activa en horas de
punta.
c) Cargo por energía activa en horas fuera
de punta.
d)Cargo por potencia activa de generación
en horas de punta.
e) Cargo por potencia activa por uso de lasBT3 Medición de dos energías activas
y una potencia activa (2E1P)
Energía: Punta y Fuera de
Punta Potencia: Máxima del Mes
Medición de energía reactiva
Modalidad de facturación de
potencia
activa variable
a)Cargo fijo mensual.
b)Cargo por energía activa en horas de
punta.
c) Cargo por energía activa en horas fuera
de punta.
d) Cargo por potencia activa de generación.
e)Cargo por potencia activa por uso de las
redes de distribución.
f) Cargo por energía reactiva.
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
BT4 Medición de una energía activa y
una potencia activa (1E1P)
Energía: Total del mes
Potencia: Máxima del mes
Medición de energía reactiva
Modalidad de facturación de
potencia
activa variable
a)Cargo fijo mensual.
b) Cargo por energía activa.
c) Cargo por potencia activa de generación.
d)Cargo por potencia activa por uso de las
redes de distribución.
e) Cargo por energía reactiva.
BT5A Medición de dos energías activas
(2E)
Energía: Punta y Fuera de Punta
a)Cargo fijo mensual.
b)Cargo por energía activa en horas de
punta.
c) Cargo por energía activa en horas fuera
de punta.
BT5B Medición de una energía activa (1E)a) Cargo fijo mensual.
b) Cargo por energía activa.
13. Indique las normas técnicas para la constrastación de medidores de Energía
Eléctrica.
Normas técnica:
R. Nº 056-97-INDECOPI-CRT.- Aprueban el Reglamento para la Autorización y
Supervisión de Entidades Contrastadoras.
Los procedimientos que aplique la entidad contrastadora estarán contenidos en un
Manual
Procedimientos. En ellos se describirá las actividades técnicas y administrativas que
deben desarrollarse para la prestación del servicio de contraste.
En el formato de Memoria Descriptiva (ver Formato) se da una lista de los
principales procedimientos que contendrá el Manual de Procedimientos.
Estos documentos deberán cumplir los requisitos siguientes:
1.º. Los ensayos que se indiquen en los procedimientos y que se realicen
sobre el medidor como parte del contraste, deberán estar referidos a normas
técnicas o metrológicas o normas establecidas por asociaciones u organismos
internacionales de normalización, aplicables al tipo de medidor que se contraste.
Entre estas normas se tomarán como referencia las siguientes
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
- Norma Metrológica Peruana NMP 006 *
Medidores de energía activa para corriente alterna de clases 0,5; 1 y 2.
- Norma CEI 514
Control de recepción de medidores de energía activa de clase 2.
- Norma CEI 145*
Medidores de energía reactiva.
- Norma UNE 21-311*
Indicadores de máxima de clase 1 para contadores de energía eléctrica de
corriente alterna.
- Norma UNE 21-374* (equivalente a CEI 687)
Contadores estáticos de energía activa. Especificaciones metrológicas para las
clases 0,2S
0,5 S.
* Estas normas están referidas a los «ensayos de tipo».
- Norma ANSI C12.10
Medidores de energía activa.
- Normas ANSI C 12.16
Medidores eléctricos estáticos.
2.º. En líneas generales los procedimientos deberán:
a) Describir en forma detallada los pasos a seguir para desarrollar la actividad
correspondiente, indicando también los datos que serán registrados (por
ejemplo: datos técnicos del medidor a contrastar, mediciones efectuadas,
cálculos realizados, etc.);
b) indicar los responsables de realizar y supervisar la actividad;
c) presentar los formatos en donde se registrarán los datos concernientes a la
actividad;
d) d) tener un código de identificación, llevar las páginas numeradas, indicar la
fecha de elaboración, llevar la firma de la persona que lo elaboró y/o de la que
lo aprobó.
3.º. El procedimiento o instrucción de operación de un instrumento o sistema
de medición deberá detallar los pasos a seguir por el técnico para ponerlo en
funcionamiento, para efectuar los ajustes iniciales y las conexiones necesarias,
etc; asegurando así su correcto uso.
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
4.º. Los procedimientos deberán estar a disposición del personal responsable
de su ejecución y en el lugar de trabajo.
5.º. Los resultados de cada contraste deberán ser informados con exactitud,
claridad, sin Ambigüedad y objetivamente, mediante un Informe de Contraste, el
cual deberá incluir toda la información necesaria para la interpretación de los
resultados del contraste.
6.º. El Informe de Contraste deberá incluir por lo menos la siguiente
información:
a) nombre o razón social y dirección de la entidad contrastadora;
b) identificación única del informe (tal como número de serie) y de cada página,
así como del número total de páginas;
c) razón social del concesionario de energía eléctrica;
d) nombre y dirección del usuario;
e) identificación del medidor contrastado (marca, tipo, número de serie, número
de suministro, etc.);
f) condición o estado de los precintos del medidor;
g) indicación (kWh; kVarh; kW; etc.) del medidor antes y después del contraste;
h) del acta de retiro del medidor, cuando corresponda;
i) fecha del contraste;
j) identificación de la norma técnica, metrológica, recomendación o documento
técnico que haga referencia a los ensayos realizados en el contraste;
k) cualquier otra información pertinente al contraste, tal como las condiciones
ambientales, cuando corresponda;
l) mediciones y resultados derivados, sustentados mediante tablas, gráficos, etc.;
así como cualquier falla identificada;
m) si el informe contiene resultados de un contraste efectuado con instrumentos
y/o sistemas de medida de terceros, deberá identificarse claramente al
propietario, debiendo contar con el Certificado de Calibración vigente.
n) una declaración de la incertidumbre estimada del resultado del contraste
(cuando sea pertinente);
o) o) una firma y el cargo, o una identificación equivalente de la(s) persona(s)
que acepta(n) la responsabilidad del contenido del informe, y fecha de
emisión.
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
7.º. El orden en la presentación de los datos del contraste en el Informe
deberá facilitar su asimilación por parte del lector. El formato deberá diseñarse
cuidadosa y específicamente para cada tipo de contraste, pero los epígrafes
deberán normalizarse en lo posible.
El procedimiento de contratación de medidores, será dispuesto en la Resolución
Ministerial N 012-2003-EM/DM, sea que:
SEAL en un plazo máximo de dos (2) días posteriores a la
Recepción de la solicitud del usuario, comunicará al contrastador seleccionado
para que efectúe pruebas correspondientes.
El contrastador dentro de los seis (6) días siguientes de recibida la comunicación
deberá (i) comunicar por escrito, con un mínimo de dos (2) días de anticipación,
a SEAL y usuario la fecha y hora en la que se procederá a intervenir el equipo de
medición para efectos de contratación; cuando la contratación sea en laboratorio,
se comunicará al momento del retiro del medidor el día y hora en que se
efectuará la contrastación en laboratorio la cual se llevara a cabo en un plazo no
mayor de los dos días calendario siguientes. (ii) realizar las pruebas de acuerdo a
las pautas indicadas en el numeral 5.2 de la R. M. 012-2003-EM/DM y (iii)
remitir al Usuario el Informe de Contratación correspondiente con los resultados
de las pruebas, con copia a SEAL
El usuario, SEAL o sus representantes tienen derecho a presenciar la
contrastación en campo o laboratorio, según sea el caso, sin que el contrastador
pueda limitar el ejercicio de tal derecho.
La presencia del usuario o de SEAL, en el momento de la contratación, será
potestativa. La no participación de alguna de las partes no invalidará el
procedimiento de la contratación.
VI. CALCULOS Y RESULTADOS:
TABLA DE DATOS: Después de haber seguido el procedimiento de la practica
de laboratorio obtenemos los siguientes datos.
N 1 2 3 4
V 230 229 230 229
Kw-H 0.02 0.01 0.01 0.03
W 170 40 1320 280
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LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
I 0.6 0.09 5.68 1.03
T(min) 10 15 0.5 10
Ahora si comparamos la potencia ideal calculada con la formula P=V . I . cosθ y
la potencia real medida en laboratorio.
VI.
CONCLUSIONES:
Se comprueba que el medidor de energía mide la energía consumida por la carga
en un lapso de tiempo determinado; lográndose los objetivos propuestos en la
respectiva práctica de Laboratorio.
Mediante la lectura correcta del contador de energía se hace la facturación
respectiva de acuerdo a la opción tarifaria que tenga el usuario por parte de la
empresa concesionaria.
VII. SUGERENCIAS:
Se recomienda realizar correctamente las conexiones en el circuito para realizar
la práctica de laboratorio y tener óptimos resultados al realizar las mediciones
respectivas.
Los instrumentos de medición deben estar en buenas condiciones como sus
fuentes de energía (baterías).
Adecuar la escala respectiva en el Wattimetro de acuerdo a cada elemento de
carga.
Emplear un cronometro digital para mayor exactitud.
VIII. BIBLIOGRAFÍA:
JOSEPH A. Edminister (1979). Circuitos Eléctricos. Editorial McGRAW-HILL
BOOK. México. 289 p.p.
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N W
real(w)
W
ideal(w)
% error
1 170 138 23.2
2 60 60 0.0
3 1320 1306.4 1.0
4 280 235.9 18.7
LABORATORIO N°7 MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
ALEXANDER, CHARLES K. ALEXANDER, MATHEW N. O SADIKU
(2006). Fundamentos de Circuitos Eléctricos. Editorial McGRAW-HILL
Interamericana.1015p.p.
IX. LINKOGRAFÍA:
http://www.monografias.com/trabajos/energia
http://es.wikipedia.org/wiki/ medidores de energía
http://www.grupoice.com/esp/cencon/gral/energ/consejos/usodelaeneria
http://www.defensoria.gob.sv/descargas/diplomados/sector%20energia/marco
%20teorico/energia.pdf
http://www.ingelec.uns.edu.ar/lmei2773/docs/LME1-NC14-Medidas-
http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica
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