WATTHORIMETRO

Elwatthormetro,contador elctrico,contador de luzomedidor de consumo elctricoes un dispositivo que mide el consumo deenerga elctricade un circuito o un servicio elctrico, siendo esta la aplicacin usual.Existen medidores electromecnicos y electrnicos. Los medidores electromecnicos utilizan bobinados de corriente y de tensin para crear corrientes parsitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnticos, produce un giro que mueve las agujas de la cartula. Los medidores electrnicos utilizanconvertidores analgico-digitalespara hacer la conversin.FuncionamientoEl medidor electromecnico utiliza dos juegos debobinasque producencampos magnticos; estos campos actan sobre un disco conductor magntico en donde se producen corrientes parsitas.La accin de las corrientes parsitas producidas por las bobinas de corriente sobre el campo magntico de las bobinas de voltaje y la accin de las corrientes parsitas producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magntico 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 lapotenciaconsumida por el circuito.El disco est soportado por campos magnticos y soportes de rub para disminuir lafriccin, un sistema de engranes transmite el movimiento del disco a las agujas que cuentan el nmero de vueltas del medidor. A mayor potencia ms rpido gira el disco, acumulando ms giros conforme pasa el tiempo.Las tensiones mximas que soportan los medidores elctricos son de aproximadamente 600voltiosy las corrientes mximas pueden ser de hasta 200amperios. Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos lmites se requierentransformadores de medicinde tensin y de corriente. Se utilizan factores de conversin para calcular el consumo en dichos casos.Tambin es importante indicar que existe una bobina de sombra que es una chapita la cual esta cortocircuitada. Dicha bobina posee unaresistenciadespreciable y por ende en esta se generar una corriente muy importante, la cual al estar sometida a un campo generara unpar motorque eliminara el coeficiente de rozamiento de los engranajes. El medidor comenzara a funcionar con el 1% de lacargay entre un factor de potencia 0,5 en adelanto y atrasoPreparacinAntes de iniciar las pruebas los watthormetros deben ser sometidos a una inspeccin visual para verificar que no sufrieron daos o deterioro por manejo o transporte y que las caractersticas indicadas en la placa de datos coincidan con las especificaciones de los prototipos.

Se debe verificar que los errores de los watthormetros estn lo ms cercano posible al 100 % de registro en los puntos indicados en la tabla 1.NMX-CH-108-2-1991

3.1.2 Montaje

Para realizar las pruebas los watthormetros deben montarse con la cubierta y el registro colocados, a menos que se especifique lo contrario, su posicin de prueba debe ser con el eje del disco vertical con una tolerancia de 0.5 de inclinacin excepto para la prueba de influencia del cambio de posicin de los watthormetros.Se debe contar con una mesa de pruebas con soportes y accesorios para fijar los watthormetros en la posicin de prueba.

3.1.3 Acondicionamiento

Antes de iniciar cualquier ciclo de prueba, los watthormetros deben permanecer duranteuna hora a la tensin y frecuencia nominales. En las pruebas que involucren laverificacin de varios puntos o condiciones, el watthormetro debe permanecer en lanueva condicin durante 10 min antes de realizar las determinaciones del error.Incertidumbre de la medicinLa exactitud de los equipos e instrumentos utilizados en la realizacin de las pruebas,deben ser tales que la incertidumbre de la medicin no sea mayor de 0.3% calculadaconforme a lo establecido en el vocabulario de metrologa legal.

3.1.5 Incertidumbre de la medicin

La exactitud de los equipos e instrumentos utilizados en la realizacin de las pruebas,deben ser tales que la incertidumbre de la medicin no sea mayor de 0.3% calculadaconforme a lo establecido en el vocabulario de metrologa legal.

3.1.6 Conexiones de los watthormetros

Cuando se prueban varios watthormetros simultneamente, o al probar watthormetrosque contengan ms de una bobina de corriente y/o tensin, se deben conectar suscircuitos de corriente en serie y sus circuitos de tensin en paralelo de tal forma quetodos los circuitos queden energizados, a menos que se especifique otra cosa.

3.1.7 Determinacin del error de los watthormetros

La determinacin del error de los watthormetros se realiza por el mtodo decomparacin con un watthormetro patrn. Este mtodo consiste en conectar elwatthormetro de prueba y el watthormetro patrn, a un circuito de carga de potenciaconstante y medir simultneamente el nmero de revoluciones del rotor de ambos. Elerror del watthormetro se obtiene mediante la frmula siguiente:

Donde:

Kh Es la constante del watthormetro bajo pruebaKp Es la constante del watthormetro patrnN Es el nmero de revoluciones del watthormetro bajo prueban Es el nmero de revoluciones del watthormetro patrnRtc Es la relacin de transformacin del transformador de corrienteRtp Es la relacin de transformacin del transformador de tensin usadoc Es la cantidad de bobinas de corriente energizadas del watthormetro bajo prueba

Nota 1: Cuando no se use transformador de corriente y tensinRtc = 1 y/o Rtp = 1

NOTA 2: Todos los aparatos y equipos indicados en los diagramas as como el arreglo y disposicin de los circuitos de prueba, se mencionan a nivel de recomendacin debido a la diversidad de circuitos y elementos que pueden ser utilizados para realizar las pruebas.

VatmetroElvatmetroes un instrumentoelectrodinmicopara medir lapotencia elctricao la tasa de suministro deenerga elctricade uncircuito elctricodado. El dispositivo consiste en un par debobinasfijas, llamadas bobinas de corriente, y una bobina mvil llamada bobina de potencial.Las bobinas fijas se conectan enseriecon el circuito, mientras la mvil se conecta enparalelo. Adems, en los vatmetrosanalgicosla bobina mvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera uncampo electromagnticocuya potencia es proporcional a la corriente y est en fase con ella. La bobina mvil tiene, por regla general, unaresistenciagrande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.El resultado de esta disposicin es que en un circuito decorriente continua, la deflexin de la aguja es proporcionaltantoa lacorrientecomoalvoltaje, conforme a la ecuacin W=VA o P=EI. En un circuito decorriente alternala deflexin es proporcional al producto instantneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las caractersticas de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por unvoltmetroy unampermetroindependientes en el mismo circuito.Los dos circuitos de un vatmetro son propensos a resultar daados por una corriente excesiva. Tanto los ampermetros como los voltmetros son vulnerables al recalentamiento: en caso de una sobrecarga, sus agujas pueden quedar fuera de escala; pero en un vatmetro el circuito de corriente, el de potencial o ambos pueden recalentarsesinque la aguja alcance el extremo de la escala. Esto se debe a que su posicin depende delfactor de potencia, elvoltajey lacorriente. As, un circuito con un factor de potencia bajo dar una lectura baja en el vatmetro, incluso aunque ambos de sus circuitos est cargados al borde de su lmite de seguridad. Por tanto, un vatmetro no slo se clasifica envatios, sino tambin envoltiosyamperios.Vatmetro electrnicoLos vatmetro electrnico, es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrnica, capaz de almacenar energa sustentando un campo elctrico. Est formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de lminas o placas, en situacin de influencia total (esto es, que todas las lneas de campo elctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dielctrico o por el vaco. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga elctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variacin de carga total. Aunque desde el punto de vista fsico un condensador no almacena carga ni corriente elctrica, sino simplemente energa mecnica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la prctica como un elemento "capaz" de almacenar la energa elctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energa que cede despus durante el periodo de descarga

Funcionamiento del VatmetroComenzaremos con la definicin de un vatmetro y como es el funcionamiento de este aparato de medicin. El vatmetro es un instrumento capaz de medir la potencia promedio consumida en un circuitoSegn la definicin de potencia, un vatmetro debe ser un instrumento que realice el producto de dos seales elctricas, ya queP= V*I.El vatmetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina mvil se conecta en serie con una resistencia grande y slo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente.El principio en el cual el instrumento funciona es como sigue: Suponga cualquier circuito, tal como un motor elctrico, una lmpara o un transformador, est recibiendo la corriente elctrica; entonces la energa dada a ese circuito contado en vatios es medida por el producto de la corriente que atraviesa el circuito en amperios y la diferencia potencial de los extremos de ese circuito en voltios, multiplicados por cierto factor llamado el factor de la energa en esos casos en los cuales el circuito sea inductivo y el alternarse actual.Hay dos tipos de vatmetros: los anlogos y los digitales. Los anlogos la bobina mvil 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 electromagntico cuya potencia es proporcional a la corriente y est en fase con ella. La bobina mvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.El resultado de esta disposicin es que en un circuito de corriente continua, la deflexin de la aguja es proporcional tanto a la corriente como al voltaje, conforme a la ecuacin W=VA o P=EI. En un circuito de corriente alterna la deflexin es proporcional al producto instantneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las caractersticas de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltmetro y un ampermetro independientes en el mismo circuitoLos vatmetros electrnicos se usan para medidas de potencia directa y pequea o para medidas de potencia a frecuencias por encima del rango de los instrumentos de tipo electrodinammetro. Los trodos acoplados se operan en la porcin no lineal de sus curvas caractersticas al voltaje de red y la corriente de placa.El rango de frecuencia de un vatmetro electrnico puede extenderse hasta los 20 megahercios usando tubos de pentodos en lugar de trodos. Las condiciones de operacin de un pentodo se ajustan de forma que la corriente de placa sea proporcional al producto de una funcin linear del voltaje de placa y a una funcin exponencial del voltaje de red.Caractersticas: Entrada de alimentacinLos instrumentos electrnicos necesitan para su operacin energa elctrica. Por lo tanto necesitan una seal de entrada de alimentacin.Las entradas de alimentacin corrientes son: 120 VAC +/- 15% 220 VAC +/- 15% 440 VAC +/- 15% 12, 24, 48, 60 o 125 VDC +/-15%

Si la seal alimentadora se sale de este rango el instrumento no opera como es deseable. Si el voltaje es muy bajo pierde estabilidad la lectura. Si es superior puede terminar quemndose.Seales de censadoFuera de esta seal elctrica de alimentacin auxiliar, los kilovatmetros necesitan recibir la seal que van a medir o a censar. Estas seales son de tensin y de corriente.Como pueden serLa seal de censado de tensin tiene varias posibilidades: Entrada directa Con transformador de potencialLa seal de censado de corriente tiene tambin varias posibilidades: Entrada directa Con transformador de corriente Con shunt Con sensor de efecto Hall

CONCLUSIONLuego de analizar la constitucin y el funcionamiento del vatmetro, podemos decir que gracias a este instrumento capaz de combinar un voltmetro con un ampermetro, es posible obtener una lectura rpida de la potencia de la energa elctrica presente en un circuito. De no existir este tendramos que conectar un voltmetro y un ampermetro al circuito para luego a travs de la ecuacin P = V * I. determinar el valor de dicha potencia.Su principal utilidad es conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Adems, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipoSe usa adems con un Voltmetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta tcnica se le denomina el Mtodo del Voltmetro - AmpermetroDEMANDA MAXIMA

Es la suma instantnea integrada por el medidor sobre cualquier intervalo de 15 Min.

Administracin de la demanda

El rea bajo la curva llena como bajo la lnea punteada son iguales, puesto que corresponde al mismo volumen de energa elctrica.

Si se desea que la relacin Demanda Media entre Demanda Mxima sea lo mas cercano a la unidad, y as obtener el mnimo precio medio, es necesario eliminar el pico y ubicar el rea correspondiente dentro del valle de la curva, de tal manera que se tenga una conformacin tan parecida a un rectngulo como sea posible.

A- muestra que por las noches la demanda se reduce, principalmente se consume E.E. en alumbrado pblico, algunas empresas, luces y aparatos electrodomsticos.B- en la madrugada se eleva la demanda, se consume mas E.E. en casas y empresas.C- la demanda y el consumo de E.E. contina en ascenso por las labores de oficinas, comercio, industrias etc.D- al trmino de labores las personas se trasladan a casas, sitios de recreo, y se reduce la demanda en empresas.E- las luces de empresas y casas se apagan paulatinamente.El control de la demanda elctrica es una oportunidad de ahorro econmico muy rentable, ya que actualmente el cargo por demanda es de un 20 a un 30% de la facturacin de energa elctrica.

Control de la Demanda

Conocer ampliamente el proceso productivo Conocer la duracin de cada desconexin de los principales equipos.Empresas ms beneficiadas: Empresas con fuertes variaciones de la Demanda Mxima y con bajo Factor de Carga (Fundicin, Minera, Automotriz, Maquiladora, Papeleras, Etc.).

Demanda Instantnea

Es la suma instantnea de todas las potencias tiles en el sistema en cualquier momento dado.

Demanda Facturable

Es la demanda utilizada para establecer la factura de Energa Elctrica, puede ser la Demanda Mxima alguna combinacin de Demandas, dependiendo de la tarifa contratada.

ALTERNADOR

Unalternadores unamquina elctrica, capaz de transformarenerga mecnicaenenerga elctrica, generando unacorriente alternamedianteinduccin electromagntica.Los alternadores estn fundados en el principio de que en unconductorsometido a uncampo magnticovariable se crea unatensin elctricainducida cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.Un alternador es un generador de corriente alterna. Funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energa. En Espaa se utilizan alternadores con una frecuencia de 50 Hz, es decir, que cambia su polaridad 50 veces por segundo.

Caractersticas constructivas

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor (no confundir coninductoro bobina, pues en la figura las bobinas actan como inducido), que es el que crea elcampo magnticoy elinducidoque es el conductor atravesado por las lneas de fuerza de dicho campo magntico

Figura 1.- Disposicin de elementos en un alternador simple de excitacin permanente con dos pares de polos

InductorEl rotor, que en estas mquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la fuerza mecnica de rotacin.[editar]InducidoEl inducido o estator, es donde se encuentran una serie de pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por un bobinado en torno a un ncleo de material ferromagntico de caracterstica blanda, normalmente hierro dulce.La rotacin del inductor hace que su campo magntico, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en l unacorriente alternaque se recoge en los terminales de la mquina.[editar]AplicacinLa principal aplicacin de el alternador es generar energa elctrica de corriente alterna para entregar a lared elctrica, pero tambin desde la invencin de losrectificadoresde silicio son la principal fuente de energa elctrica en todo tipo de vehculos como automviles, aviones, barcos y trenes, desplazando aldinamopor ser mas eficiente y econmico.

Fundamento fsico

Diagrama de un alternador simple con un ncleo magntico rotante (rotor) y alambre estacionario (esttor) mostrando adems la corriente inducida en el esttor al hacer rotar el campo magntico del rotor.Elflujo magntico()a travs de cada espira de las bobinas que constituyen el inducido tiene por valor el producto de laintensidad de campo(B), por la superficie de la espira(s)y por el coseno del ngulo formado por el plano que contiene a esta y la direccin del campo magntico(cos ), por lo que el flujo en cada instante ser:

Como por otra parte tenemos que siempre que se produce una variacin del flujo magntico que atraviesa a una espira se produce en ella unaF.E.M.(E)inducida cuyo valor es igual a la velocidad de variacin del flujo, por tanto tendremos que,

El signomenosdelante deEexpresa que, segn laLey de Lenz,la corriente inducida se opone a la variacin del flujo que la genera.Si la fuerza electromotriz inducida en una espira es igual aE, la fuerza electromotiz total(ETOT)es igual a:

siendonel nmero total de espiras del inducido.Lafrecuenciade la corriente alterna que aparece entre los terminales de la mquina se obtiene multiplicando la velocidad de rotacin (nmero de vueltas por segundo) del inductor por el nmero de pares de polos del inducido (en el caso ilustrado, 2)

El alternador (o dnamo) tiene como objetivo convertir la energa mecnica en elctrica alterna, brindando la corriente elctrica por las diversas partes del vehculo que lo requieren (encendido, luces, etc) y posibilitando tambin la carga de la batera.

Estn construidos en base al principio que un conductor sometido a un campo magntico variable crea una tensin elctrica inducida.

Las partes bsicas de un alternador son: rotor, estator, puente rectificador y escobillas.

Tambin se encuentra el regulador, que tiene como funcin regultar la tensin resultante de las diferencia en el giro del motor. Si bien el regulador puede estar integrado al alternador tambin puede estar fuera de l. Su funcionamiento es alimentar el rotor con diferente tensin modificando as el campo magntico y logrando la regulacin de la tensin producida por las bobinas

El rotor gira y genera un campo magntico segn la tensin que se le brinda por las escobillas.

Las escobillas hacen posible el pasaje de tensin al rotor a pesar de su movimiento giratorio. El rozamiento de la escobilla con el rotor provoca el lgico desgaste de stas, que se va compensando por la accin de un muelle que las va aproximando a medida que se gastan.Al culminar su vida til ya no es posible esta solucin debido al desgaste total sufrido y se hace necesario remplazarlas por nuevas.

El estator est constitudo por tres bobinas conectadas en estrella y tres salidas que generan corriente trifsica, siendo as el encargado de generar la tensin de salida.

Problemas tpicos de los alternadores

Escobillas desgastadas

Como lo explicamos anteriormente, el rozamiento provoca un desgaste irreversible con la nica solucin de recambiar las viejas escobillas por escobillas nuevas.Los sntomas suelen ser una disminucin progresiva de la tensin, detectndose saltos en el ampermetro. Desde hace ya varias dcadas cambiar las escobillas es algo sencillo ya que no es necesario desarmar el alternador sino simplemente desmontar una tapa y cambiarlos.

Rotor daado

Un dao en el rotor provoca una baja de tensin o tensin nula.

Es necesario corroborar que el colector no este daado y que la bobina no tenga fugas de tensin al rotor. Para alternadores de 24V la resistencia correcta es de 18,8-19,2 ohmios si poseen regulador externo, mientras que para los de regulador incorporado es de 8,8-9,2 ohmios

Daos en puente rectificador

El puente rectificador es el encargado de convertir la corriente alterna en continua y est formado por diodos. Si algunos de stos diodos sufren fallas provocarn fallos en la tensin, no convertir adecuadamente la corriente e incluso la desaparicin total de la tensin.

Un diodo bsicmaente conduce la electricidad en una direccin mientras que no le permite pasar en el sentido opuesto.

Los diodos pueden ser medidos con un polmetro usando la escala de ohmios y colocando el cable rojo y negro variandolos para medir los dos sentidos. Debemos entonces corroborar la resistencia en ambos sentidos y los que no estn abiertos, tomando como regla que un diodo en buen estado tendr una elevada resistencia en un sentido mientras que en el otro sentido sta sera mas baja.

Estator daado

Provoca la prdida total o parcial de la tensin.Su chequeo implica la medicin de la resistencia y aislamiento, estando la resistencia entre los terminales de salida en el rango de de 0,1-0,2 ohmios, y corroborar que no exista continuidad entre los terminales de salida y el cuerpo del estator.

Regulador averiado

Debido a la variedad de reguladores existentes (reguladores externos mecnicos con reles, transistorizados, etc) la forma ms prctica de saber si estn averiados es cambiarlos por uno que funcione bien.

Si el regulador es de rele debemos fijarnos que ste no posea piezas quemadas o contactos daados