I.
CUESTIONARIO
1. ¿En ¿En qué qué cons consis iste te el méto método do de un solo vatím vatímet etro ro ara encont encontra rarr el !act !actor or de ote otenc ncia ia de un circuito tri!"sico# E$licar con detalle. En los sistemas trifásicos equilibrados, tanto de cuatro conductores como de tres, la potencia activa se puede medir con un solo vatímetro. En los sistemas trifásicos equilibrados de cuatro conductores (tres fases y neutro), las potencias activas correspondientes a cada una de las tres fases son iguales. Por lo tanto, será suficiente medir la potencia de una de las fases, empleando para ello un vatímetro y multiplicando, a continuación, por tres la lectura correspondiente Siendo P la potencia activa trifásica y la que corresponde a cada fase. En los sistemas trifásicos equilibrados de tres conductores (tres fases) no eiste conductor neutro para conectar la bobina voltim!trica del vatímetro a la tensión de fase, pero el problema se puede solucionar creando un neutro artificial (") por medio de dos resistencias cuyo valor ó#mico sea el mismo que el del circuito voltim!trico del vatímetro. $e este modo, se verificará la medida del vatímetro de modo análogo al caso de los sistemas de cuatro conductores.
%. ¿En qué consiste consiste el método método de dos vatímet vatímetros ros ara encontra encontrarr el !actor !actor de otencia otencia de un circuito circuito tri!"sico# E$licar con detalle. El m!todo de los dos vatímetros (conocido tambi!n como %!todo &'") se utilia para medir la potencia activa consumida por una carga equilibrada o desequilibrada sin #ilo neutro. *as coneiones de los dos vatímetros a la red están representadas en la fig. +. *as bobinas amperim!tricas se introducen en dos fases cualesquiera de la red, y las bobinas voltim!tricas se coneionan entre la fase que tiene la bobina amperim!trica correspondiente y la fase restante.
&. ¿En qué consiste consiste el método método de tres tres vatímetros vatímetros ara ara encontrar encontrar el !actor !actor de otencia otencia de un circuito circuito tri!"sico# E$licar con detalle. En un sistema trifásico a #ilos.- n sistema trifásico a #ilos es aquel en que además de las líneas correspondientes a las tres fases, se dispone de una cuarta línea correspondiente al neutro o punto central de la coneión en estrella de la carga, ya que una coneión de !sta en triángulo no lo permite. *a potencia activa consumida será la suma de las potencias consumidas en cada brao de la estrella seg/n se muestra en el circuito de la fig. + y el diagrama vectorial de la fig. 0.
En un sistema trifásico a tres #ilos.-En un sistema trifásico a tres #ilos no disponemos de la línea correspondiente al neutro. *a carga puede estar conectada tanto en estrella (neutro inaccesible, fig. 1) como en triángulo (fig. ). En este caso los vatímetros se conectan de modo que se crea un neutro artificial con una de las coneiones del circuito de tensión en cada vatímetro. Esta forma de medir la potencia requiere que los tres vatímetros sean eactamente iguales en sus características, sobre todo en la resistencia interna del circuito voltim!trico. El sistema #a de estar equilibrado y en el caso de tratarse de un sistema desequilibrado la medida de potencia será aproimada.
'. ¿Cu"l de los métodos indirectos ara la medici(n del !actor de otencia tri!"sico es el m"s e$acto# 2ualquiera de los m!todos adecuado es usado para una buena medición pero es necesario tener en cuenta si el sistema es desequilibrado o equilibrado el m!todo de aron es el mas usado debido a que es que para la medición de la potencia reactiva no eiste un metodo unico y universal (ba3o condiciones no sinusoidales o con alg/n grado de distorsión de onda), eisten multiples ropuestas como la de 2. 4undeanu, la de S 5rye, la de "* 6uster y 7 8 % %oore, S#aron, entre otras. 9 lo malo es que cada una de ellas tiene venta3as y desventa3as. Por lo tanto es necesario analiar con que metodo tus medidores realian el cálculo de la potencia reactiva y ba3o qu! condiciones este metodo es correcto.
). ¿En qué consiste el *rocedimiento del +étodo ,irecto con el Anali-ador de redes ara encontrar el !d las otencias de un circuito tri!"sico# E$licar con detalle. %edición del consumo mediante un analiador de redes. *a coneión de un analiador de redes a la entrada del motor es el m!todo más eacto para determinar la potencia de entrada del motor. :ambi!n pueden leerse la corriente y la potencia reactiva y determinar el factor de potencia. Es invasivo y, a menos que el instrumento est! conectado permanentemente, es necesario detener el motor para su instalación. Este in strumento es relativamente caro.
/. ,e los métodos utili-ados ara determinar *0 S0 !d cu"l es el m"s e$acto orque# E$lique con detalle El m!todo más eacto corresponde al de los dos vatímetros, ya que este m!todo nos permite medir la potencia tanto en cargas balanceadas como en cargas desbalanceadas
2. ¿ué otros métodos de medici(n e$isten ara oder determinar las otencias *0 0 S !d de un circuito tri!"sico 3alanceado des3alanceado# • • •
II.
Sistema trifásico con neutro equilibrado Sistema trifásico con neutro desequilibrado Sistema trifásico sin neutro
CUESTIONARIO 1. ¿ué tios de contadores o medidores de ener4ía tri!"sicos e$isten# &. +edidores electromec"nicos5 o medidores de inducción, compuesto por un conversor electromecánico (básicamente un vatímetro con su sistema móvil de giro libre) que act/a sobre un disco, cuya velocidad de giro es proporcional a la potencia demandada, provisto de un dispositivo integrador. 4. +edidores electromec"nicos con re4istrador electr(nico5 el disco giratorio del medidor de inducción se configura para generar un tren de pulsos (un valor determinado por cada rotación del disco, p.e. ; pulsos) mediante un captador óptico que sensa marcas grabadas en su cara superior. Estos pulsos son procesados por un sistema digital el cual calcula y registra valores de energía y de demanda. El medidor y el registrador pueden estar alo3ados en la misma unidad o en módulos separados. 2. +edidores totalmente electr(nicos5 la medición de energía y el registro se realian por medio de un proceso análogo-digital (sistema totalmente electrónico) utiliando un microprocesador y memorias. & su ve, de acuerdo a las facilidades implementadas, estos medidores se clasifican como< -
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+edidores de demanda5 miden y almacenan la energía total y una /nica demanda en las 0 #s. (un solo períodos, una sola tarifa). +edidores multitari!a5 miden y almacenan energía y demanda en diferentes tramos de tiempo de las 0 #s., a los que le corresponden diferentes tarifas (cuadrantes m/ltiples). Pueden registrar tambi!n la energía reactiva, factor de potencia, y parámetros especiales adicionales. Para los peque=os consumidores, industriales y domiciliarios, se mantiene a/n el uso de medidores de inducción de energía activa y reactiva. Para los medianos consumidores se instalan generalmente medidores electrónicos. Para los grandes consumidores, a fin de facilitar la tarea de medición y control, El medidor permite además la supervisión a distancia vía módem (en muc#as %arcas incorporado al medidor).
%. E$licar el rinciio de !uncionamiento del medidor de ener4ía activa tri!"sico utili-ado en el e$erimento.
El medidor de energía, conocido tambi!n como contador, es un equipo que se emplea para medir la energía suministrada a los clientes. &plicada una tarifa establecida por el Ente 'egulador (2>"E*E2), posibilita a la Empresa realiar una facturación adecuada de la potencia y energía consumida. Eisten medidores electromecánicos y electrónicos. *os medidores electromecánicos utilian bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, ba3o la influencia de los campos magn!ticos, produce un giro que mueve las agu3as de la carátula. *os medidores electrónicos utilian convertidores analógicos-digitales para #acer la conversión
6uncionamiento
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El medidor electromecánico utilia dos 3uegos de bobinas que producen campos magn!ticos? estos campos act/an sobre un disco conductor magn!tico en donde se producen corrientes parásitas. *a acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de corriente sobre el campo magn!tico de las bobinas de volta3e y la acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de volta3e sobre el campo magn!tico de las bobinas de corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro sobre el disco. El par de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito. El disco está soportado por campos magn!ticos y soportes de rubí para disminuir la fricción, un sistema de engranes transmite el movimiento del disco a las agu3as que cuentan el n/mero de vueltas del medidor. & mayor potencia más rápido gira el disco, acumulando más giros conforme pasa el tiempo.
&. E$licar el rinciio de !uncionamiento del medidor de ener4ía activa tri!"sico electr(nico. *a medición de energía y el registro se realian por medio de un proceso análogo-digital (sistema totalmente electrónico) utiliando un microprocesador y memorias. & su ve, de acuerdo a las facilidades implementadas, estos medidores se clasifican como<
'. ¿ué tios de tari!as eléctricas e$isten en nuestro aís ara 3a7a tensi(n# El usuario podrá elegir libremente las opciones tarifarias seg/n su consumo de energía el!ctrica. El usuario debe tomar en cuenta el sistema de medición que eige la respectiva opción tarifaria (independientemente de su potencia conectada) y las limitaciones establecidas para las opciones tarifarias (ba3a tensión, media tensión)<
8a7a Tensi(n 98T: ; inferior a +,@@@ voltios Se tiene las siguientes tarifas< 8T%0 8T&0 8T'0 8T)A0 8T)8 8T/. III.
CUESTIONARIO 1. ¿*or qué es imortante un sistema de uesta a tierra# A*as puestas a tierra se establecen principalmente con ob3eto de limitar la tensión que, con respecto a tierra, puedan presentar en un momento dado las masas metálicas, asegurar la actuación de las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los materiales el!ctricos utiliadosB (Cnstrucción :!cnica 2omplementaria +D). Por lo tanto, las tomas de tierra protegen tanto a los equipos como a las personas de diferencias de potencial peligrosas. *os ob3etivos de un sistema de puesta a tierra en ba3a tensión son los siguientes< Proveer seguridad a las personas limitando la tensión de contacto. Proteger las instalaciones dando un camino de ba3a impedancia. %e3orar la calidad de la se=al minimiando el ruido electromagn!tico. Establecer un potencial de referencia equipotencialiando el sistema.
%. ¿Es necesario al medir la resistencia de los electrodos a tierra que los tres untos se encuentren en línea recta# Es necesario que los puntos se encuentren separados varias veces la longitud del electrodo para que la gráfica muestre el aplastamiento en la FSF, pero si el local tiene problemas para colocar los electrodos en línea recta, se pueden efectuar mediciones con los electrodos en F*F ( a G@ grados) y las lecturas obtenidas son muy cercanas a las reales, aunque un poco menores.
&. ¿C(mo in!lue en la resistencia de uesta a tierra el material del suelo# E$lique. *a resistividad del terreno varía ampliamente a lo largo y anc#o del globo terrestre, estando determinada por<
A. SA
*a resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos? !sto es, por la cantidad de #umedad, minerales y sales disueltas. 2omo e3emplo, para valores de +H (por peso) de sal ("a2l) o mayores, la resistividad es prácticamente la misma, pero, para valores menores de esa cantidad, la resistividad es muy alta.
8. CO+*OSICI=N ,E< TERRENO *a composición del terreno depende de la naturalea del mismo. Por e3emplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de @-;@@ o#m-m por lo que una varilla electrodo enterrada 1 m tendrá una resistencia a tierra de +; a 0@@ o#ms respectivamente. En cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de ;@@@ o#mm o más alta, y tratar de conseguir una resistencia a tierra de unos +@@ o#m o menos con una sola varilla electrodo es virtualmente imposible.
C. ESTRATI>RA6?A El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. En los 1 m de longitud de una varilla electrodo típica, al menos se encuentran dos capas diferentes de suelos. En II se encuentran e3emplos de diferentes perfiles de resistividad.
,. CO+*ACTACI=N *a resistividad del terreno disminuye al aumentar la compactación del mismo. Por ello, se procurará siempre colocar los electrodos en los terrenos más compactos posibles.
'. ¿ué imortancia tiene el material del electrodo# E$lique $ebido a el recubrimiento de los electrodos de cobre (electrodos de puesta a tierra), estos tiene grandes propiedades físicas de conducción, esto favorece a la medición.
).
En li3ros de te$to se menciona el uso de la sal como medio químico ara me7orar la resistividad0 ¿es correcto# &sí fue la práctica #asta #ace unos a=os en que se estudió el caso. *a sal se diluye por presión osmótica en el terreno, y esto, al principio, me3ora la resistividad del terreno. Pero, al paso del tiempo, la corrosión que sufrió el metal en contacto con la sal y la disminución paulatina de la concentración salina, elevan nuevamente la resistividad. *a bentonita, con su propiedad de retención de agua, es lo más recomendado actualmente para me3orar un terreno, siempre y cuando se mantenga #/medo.
/.
E$lique en qué consiste el método del /%@ ara la medici(n de uesta a tierra. El m!todo se aplica para medir la resistencia de un electrodo (2+JP+) enterrado en (@), con respecto a la tierra circundante. 9, esto se realia colocando puntas de prueba auiliares (20 9 P0) a distancias predeterminadas del electrodo ba3o prueba. *a fig. muestra el arreglo de las varillas.
2.
¿ué valor de3ería de tener como m"$imo el sistema de uesta a tierra en los sistemas eléctricos se4n la normatividad eruana# ¿El o-o a tierra medido cumle con el valor esta3lecido#
Seg/n el código nacional de electricidad En las 'eglas K@-L+0 Se especifica una valor de resistencia máimo de 0; >#m. ora bien #ay que tener en cuenta la aplicación. &sí por e3emplo para lugares intrínsecamente seguros 'egla 51.0.0. e) Se #abla para Salas de 2ontrol una resistencia de + >#m. Para Sub Estaciones se debe #acer unos cálculos en función de las máimas corriente de falla a tierra. Mer 'egla +G@-1@. +).
B.
¿ué materiales se usan como suelos arti!iciales o tratamientos químicos ara disminuir la resistividad de los sistemas de uesta a tierra# Para que se garantice un sistema de puesta atierra (SP:) adecuado, este debe presentar una ba3a resistencia Esto es fundamental para asegurar la correcta conducción de la energía. &ntiguamente se sugería que la resistencia a tierra de los electrodos se reduca por tratamiento químico. *os elementos químicos recomendados son cloruro de sodio (sal com/n), sulfato de magnesio, sulfato de cobre, bicarbonato de sodio, cloruro de calcio, cenia. Sin embargo estos materiales contienen elementos como óidos de carbón, titanio, potasio, sodio, magnesio, calcio, sílice y carbón los cuales en condiciones #/medas pueden reaccionar inevitablemente con el cobre y el acero y provocar una corrosión acelerada. *a prueba de impedancia del sistema de tierra no necesariamente detectará esta corrosión y esto no es suficiente para indicar que el sistema de puesta a tierra está en buenas condiciones. El cobre es el material más ampliamente utiliado como electrodo para estos sistemas de puesta a tierra. Sus propiedades muy bien probadas y ensayadas, de relativamente ba3a resistencia el!ctrica, maleabilidad y buena resistencia a la corrosión, aseguran que es y será el material preferido por muc#os a=os, pero para asegurar una correcta descarga de la energía, se necesita que su radio sea grande, lo que implica precios insostenibles.
. ¿C(mo se clasi!ican los sistemas de uesta a tierra se4n la normatividad internacional# Sistema de *uesta a Tierra a 8a7a 6recuencia5 es el con3unto de elementos que, en caso de una falla a tierra en alguna parte de un Sistema de Potencia con sus neutros puestos a tierra, constituyen 3unto con el suelo, el divisor de corrientes de retorno a los neutros de las fuentes de energía el!ctrica contribuyentes a la falla. Entre los elementos más comunes de un sistema de puesta a tierra se encuentran los siguientes< suelo natural, cables de guarda, neutros corridos, pantallas de cables de potencia, envolturas metálicas de cables de potencia y tuberías de cables enterradas.