Antonio Jesús Mendoza Ramírez - Montaje de elementos y equipos de instalaciones eléctricas de baja tensión en edificios. ELES0208

P = U · I · cosφ

Siendo:

1 P: potencia activa en vatios (W).

2 U: tensión eficaz en voltios (V).

3 I: intensidad eficaz en amperios (A).

4 φ: desfase.

La potencia reactiva en un sistema monofásico se define como:

P = U · I · sinφ

Siendo:

1 Q: potencia reactiva en voltamperios reactivos (VAr).

2 U: tensión eficaz en voltios (V).

3 I: intensidad eficaz en amperios (A).

4 φ: desfase.

Si se representan P y Q de forma fasorial, se obtiene el denominado triángulo de potencias.

Triángulo de pontencias

En este triángulo, aparece una nueva magnitud, denominada potencia aparente (S).Si se analizan las expresiones anteriores, junto con el diagrama fasorial, se pueden observar las siguientes conclusiones:

1 Mientras menor sea el desfase entre tensión e intensidad, mayor será el cos φ, luego mayor será la potencia activa. Al cos φ se le denomina factor de potencia.

2 Mientras menor sea el desfase entre tensión e intensidad, menor será el sen φ, luego menor será la potencia reactiva.

3 Mientras mayor sea el factor de potencia (menor sea el desfase), menor será la cantidad de potencia aparente necesaria para generar la misma potencia activa.

El factor de potencia es un concepto muy importante en electricidad, ya que da una idea de la bondad de una instalación y del aprovechamiento de la energía. Una instalación con un factor de potencia muy bajo, necesitará mayor intensidad para generar la misma potencia que otra instalación, similar pero con mayor factor de potencia.

Sabía que...

Existen formas de mejorar el factor de potencia de una instalación, mediante la conexión de condensadores en paralelo con esta.

Aplicación práctica

Imagínese en la instalación de una vivienda, cuya tensión nominal será de 230 V. Un determinado receptor consume una potencia de 1.500 W, con un factor de potencia de 0,85. ¿Qué intensidad circulará por el circuito que alimenta a dicho receptor?

SOLUCIÓN

Para solucionar el problema, basta aplicar la expresión de la potencia activa:

Luego por el circuito que alimenta a dicho receptor circulará una corriente de 7,67 A.

Energía

Como se expuso, la energía es la cantidad de potencia que requiere o cede un sistema eléctrico en un determinado tiempo. Matemáticamente hablando, se puede expresar como:

E = P · t

Ya se ha estudiado que, en electricidad, la energía se suele medir en vatios/hora o kilovatios/hora, luego la potencia se expresará en vatios o kilovatios y el tiempo se expresará en horas.

Este concepto de energía se refiere a energía activa, luego cabe pensar que se pueda definir la energía reactiva como la cantidad de potencia reactiva que requiere o cede un sistema eléctrico en un determinado tiempo:

Er = Q · t

Si la energía activa se mide en Wh, la energía reactiva se mide en voltamperios reactivos hora (VArh) o kilovoltamperios reactivos hora (kVArh), expresando en cada caso la potencia activa en voltamperios o kilovoltamperios.

De estas expresiones, se puede concluir:

1 A mayor potencia (activa o reactiva), mayor energía consumirá (o cederá) un sistema.

2 A mayor tiempo, mayor energía (activa o reactiva) consumirá o cederá un sistema.

Aplicación práctica

Imagínese la aplicación práctica anterior, en que un receptor de 1.500 W, alimentado a 230 V consumía 7,67A. ¿Qué energía consumirá en un año suponiendo que se conecta 2 h al día?

SOLUCIÓN

Para solucionar el problema, basta aplicar la expresión de la energía activa:

E = P · t = 1500 W · 2h/día 365 d a/año = 1095000 Wh = 1095 kW h

Luego, en un año, el receptor consumirá 1.095 kWh.

Existen numerosos tipos de aparatos de medida: analógicos, digitales, de laboratorio, portátiles, etc. Además, según qué se quiera medir se utilizará un equipo u otro: voltímetro, amperímetro, óhmetro, etc. Este apartado se centrará en los aparatos de medida más utilizados en el trabajo de montaje y reparación de instalaciones eléctricas de baja tensión. Pero, previamente, hay que hacer una mínima distinción entre dos conceptos importantes para hacer una buena medida:

1 Campo de medida: también denominado calibre del instrumento, es la máxima medida que se puede realizar con este. Los instrumentos de medida suelen presentar diferentes campos de medida para una misma magnitud, pudiéndose seleccionar el campo que más se ajuste a la medida a realizar.

2 Campo de lectura: dentro del campo de medida, el campo de lectura se refiere al intervalo de valores en el cual la medida es fiable. Es común en los instrumentos analógicos que, al comienzo de la escala, haya una zona sin divisiones. En esta zona la medida no es fiable, luego el campo de lectura será el resto del campo de medida.

El polímetro es el aparato de medida más versátil y usado en las instalaciones de baja tensión. Dependiendo del modelo de polímetro, se pueden medir numerosos parámetros eléctricos, siendo los principales las medidas de tensión, intensidad, resistencia y continuidad.

Nota

A pesar de que en el mercado existen polímetros de tipo analógico y digital, estos últimos son los más usados, ya que ofrecen una lectura directa a través de un display electrónico. Por este motivo, se analizarán las medidas a realizar con este tipo de polímetros.

Los polímetros cuentan básicamente con un interruptor de encendido, un conmutador giratorio con el que se selecciona la magnitud a medir, dos sondas de medida, cuatro bornas de conexión y un display para la lectura.

Polímetro digital

A la hora de conectar las sondas de medida al polímetro, la sonda común, de color negro, se insertará siempre en la borna COM, de color negro. La sonda roja se insertará en la borna correspondiente a la magnitud a medir. En general, las bornas de los polímetros son las siguientes:

1 Borna VΩ: la borna de color rojo; conectando la sonda roja en esta borna se pueden medir tensiones, resistencias y continuidad.

2 Borna A: la borna de color blanco; conectando la sonda roja en esta borna se pueden medir intensidades de hasta 2 A, dependiendo del modelo. La borna A está protegida mediante fusible.

3 Borna 20A: la borna de color amarillo; conectando la sonda roja en esta borna se pueden medir intensidades de hasta 20 A, dependiendo del modelo. La borna 20A no está protegida mediante fusible, por lo que habrá que prestar cuidado a la hora de realizar la medida.