Instrumentos y aparatos de medida: Medidas de potencia...

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Instrumentos y aparatos de medida: Medidas de potencia y energía Probablemente por tu edad seas ya plenamente consciente de la importancia que los recursos energéticos tienen para un país. El petróleo es fuente de muchas satisfacciones si se posee, pero de no pocos sinsabores si escasea. En España, cerca del 50% de la producción eléctrica se realiza en centrales térmicas, donde quemamos compuestos derivados del llamado oro negro. Por otro lado, cualquier forma de producción eléctrica conlleva inversiones y actuaciones que las empresas tienen que rentabilizar al vendernos esa electricidad. Medir la potencia de las instalaciones y cuantificar la energía que consumen es de vital importancia para estas empresas. Hoy en día además, la actualización de las tarifas se realiza con rapidez, con la intención de repercutir sobre el consumidor cualquier variación que las materias primas, o los costes de producción y explotación experimenten para las empresas productoras. Si te estás planteando que la rapidez con que se corrige al alza es exponencial comparada con las variaciones a la baja, probablemente estemos de acuerdo. Así pues, los equipos de medida empleados son lo suficientemente importantes como para dedicarles un tema, pues del buen funcionamiento y calibrado de los mismos va a depender la factura eléctrica. Imagen 1: Contador de electricidad. Fuente: Elaboración propia por Jorge de la Encina.

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Instrumentos y aparatos de medida: Medidas depotencia y energía

Probablemente por tu edad seas ya plenamente consciente de la importancia que los recursosenergéticos tienen para un país. El petróleo es fuente de muchas satisfacciones si se posee,pero de no pocos sinsabores si escasea. En España, cerca del 50% de la producción eléctrica serealiza en centrales térmicas, donde quemamos compuestos derivados del llamado oro negro.Por otro lado, cualquier forma de producción eléctrica conlleva inversiones y actuaciones quelas empresas tienen que rentabilizar al vendernos esa electricidad. Medir la potencia de lasinstalaciones y cuantificar la energía que consumen es de vital importancia para estasempresas.

Hoy en día además, la actualización de las tarifas se realiza con rapidez, con la intención derepercutir sobre el consumidor cualquier variación que las materias primas, o los costes deproducción y explotación experimenten para las empresas productoras. Si te estás planteandoque la rapidez con que se corrige al alza es exponencial comparada con las variaciones a labaja, probablemente estemos de acuerdo.

Así pues, los equipos de medida empleados son lo suficientemente importantes como paradedicarles un tema, pues del buen funcionamiento y calibrado de los mismos va a depender lafactura eléctrica.

Imagen 1: Contador de electricidad.

Fuente: Elaboración propia por Jorge de la Encina.

1. Potencia en corriente continua

Puesto que en corriente continua los receptores son considerados elementos resistivospuros, la potencia que queremos medir será

Imagen 2: Circuito de corriente continua.

Fuente: Elaboración propia.

Podemos obtener la potencia realizando una medición indirecta, es decir, intercalando unvoltímetro y un amperímetro. Para ello podemos proceder de dos formas:

Conexión corta: en este caso, el voltímetro se coloca después del amperímetro. Sitenemos en cuenta que los aparatos de medida tienen su propia resistencia interna, éstainterfiere en la lectura. Podemos considerar de forma ideal la resistencia del voltímetrocomo Rv.

Imagen 3: Medida indirecta de potencia. Conexión corta.

Fuente: Elaboración propia.

En ese caso, la corriente que medirá el amperímetro será la suma de la corriente querecorre la carga más la del voltímetro, tal y como indica la imagen.

Imagen 4: Medida indirecta de potencia. Conexión corta.

Fuente: Elaboración propia.

Del esquema del circuito podemos sacar las siguientes conclusiones al aplicar la ley de Ohm:

Por otro lado sabemos que:

Y sustituyendo más arriba nos quedará:

Conexión larga: en este caso el amperímetro se coloca después del voltímetro, tal ycomo indica la imagen y de igual forma, la resistencia interna del amperímetro influirá enla lectura. Así pues la sacamos fuera del aparato.

Imagen 5: Medida de potencia. Conexión larga.

Fuente: Elaboración propia.

La gráfica inferior muestra como la tensión V será la suma de las tensiones del amperímetroy de la carga.

Imagen 6: Medida de potencia. Conexión larga.

Fuente: Elaboración propia.

Si aplicamos la ley de Ohm tendremos:

Donde de nuevo tendremos que la lectura de la potencia se ve afectada por la resistencia delaparato, en este caso del amperímetro, cometiendo un error por exceso de valor:

De lo hasta aquí expuesto podemos sacar algunas conclusiones en relación a lafiabilidad o precisión en la lectura:

Si el receptor tiene poca potencia y poca intensidad, entonces interesa la conexiónlarga.

Si el receptor tiene poca potencia y poco voltaje, interesa la conexión corta.Si la potencia a medir es elevada, entonces podemos considerar despreciable el

error de los aparatos.

1.1. El vatímetro

Otra forma de obtener la potencia es por métodos de medición directa con unvatímetro. El vatímetro es un dispositivo de medida de tipo electrodinámico y suconstitución y funcionamiento es similar al del amperímetro o voltímetro.

Internamente está formado por dos bobinas, una fija y otra móvil. La fija es de hilogrueso y la móvil de hilo fino. La bobina fija es recorrida por la corriente del circuito,por eso la llamamos amperimétrica y la móvil es de hilo fino y mide la tensión, porlo que la llamaremos voltimétrica. Para que esta bobina sea recorrida por unacorriente muy pequeña, se puede conectar una resistencia en serie con ella.

Imagen 7: Esquema interno de un vatímetro electrodinámico.

Fuente: Elaboración propia.

Así pues, haciendo que la bobina fija sea atravesada por la corriente del circuito a medir yque la corriente de la bobina móvil sea proporcional a la tensión de dicho circuito, el ángulode giro de la bobina será proporcional al producto de ambas y por lo tanto a lapotencia consumida por el circuito.

Imagen 8: Esquema de conexión de un vatímetro electrodinámico.

Fuente: Elaboración propia.

Por lo tanto, si conectamos un vatímetro a la carga del circuito anterior el esquema deconexión será como se indica en la imagen.

Imagen 9: Conexión de un vatímetro en un circuito de corriente continua.

Fuente: Elaboración propia.

Determinar la potencia real del receptor de la figura, si la lectura del amperímetro es de3 A y su resistencia interna es de 0,08 Ω y la del voltímetro es de 26 V, siendo suresistencia interna de 15 kΩ.

Imagen 10. Medición indirecta de potencia: medición corta.

Fuente: Elaboración propia.

Repasa las expresiones del apartado anterior.

En el siguiente enlace puedes acceder a una aplicación muy sencilla. Tusconocimientos están muy por encima de lo que aquí se muestra, el interés radica enque si no has manejado nunca un vatímetro, en la unidad 3 "Potencia y energíaeléctrica" puedes acceder a la animación de como se conecta uno.

Accede a la aplicación

2. Potencia en corriente alterna monofásica

En el supuesto de que el circuito estuviera formado por elementos resistivos puros,procederíamos igual que si se tratara de un circuito de corriente continua. Para los casos enque nuestro circuito esté constituido por impedancias Z, no es suficiente con conocer la tensióny la intensidad, pues como bien sabemos a estas alturas del curso existe un desfase entreambas y la potencia depende de él.

Así pues, conviene recordar las potencias que se dan en un circuito de corriente alterna:

Potencia aparente

Potencia activa

Potencia reactiva

Por si lo has olvidado volvemos a mostrar el triángulo de potencias.

Imagen 11: Triángulo de potencias en corriente alterna.

Fuente: Elaboración propia.

Te recordamos, que al igual que en cualquier otro triángulo rectángulo podemosaplicar Pitágoras:

Para finalizar este recordatorio, diremos que la potencia activa P, se medía en watiosW; la potencia aparente S, en voltamperios VA y la potencia reactiva Q, en

voltamperios reactivos VAr, pudiendo utilizar múltiplos (K = kilo = 103) si lascantidades son elevadas.

2.1. Potencia activa

El uso del vatímetro es similar al ya explicado en el apartado de corriente continua, la únicadiferencia está en que ahora el circuito es alimentado con corriente alterna. En este caso, laaguja se desviará un ángulo α de forma proporcional al producto VI y por cosφ, siendo φ eldesfase entre V e I.

Imagen 12: Medición de potencia activa monofásica.

Fuente: Elaboración propia.

Es interesante destacar el concepto de alcance del vatímetro y que no es más que elproducto de la tensión máxima que puede medir por la máxima intensidad que puede recorrerla bobina amperimétrica en el supuesto de que tengamos una carga resistiva (cosφ=1). Así, siel alcance de tensión de nuestro vatímetro es de 400 V y el de intensidad es de 15 A, elalcance del vatímetro será 40015 = 6000 W.

Por lo general los vatímetros tienen varias escalas de tensión o de intensidad y en ese casohabrá que tener en cuenta la constante de escala en función de las divisiones de que consten.

Imagen 13: Vatímetro de dos alcances de tensión.

Fuente: Elaboración propia.

Debes tener en cuenta que puesto que la bobina amperimétrica tiene muy pocaresistencia, si se conectara a la tensión total del circuito por ella circularía una elevadacorriente y nuestro vatímetro podría resultar dañado. Así pues debes asegurarte que lasconexiones son correctas antes de proceder a la lectura.

2.2. Potencia reactiva

Hemos visto hasta ahora que en un vatímetro la desviación de la aguja es proporcional alproducto de VI y por el coseno de su desfase φ.

Si queremos medir la potencia reactiva debemos conseguir que la desviación de la aguja α(alfa), sea proporcional al seno del desfase, o lo que es lo mismo al coseno de 90-φ.

Existen varias maneras de conseguir esto, para ello lo que se hace es colocar en paralelo yserie con la bobina voltimétrica impedancias calibradas. La imagen inferior muestra elesquema interno de un varímetro o también llamado vatímetro inductivo, este es el nombreque recibe el aparato, pues lo que mide es la potencia reactiva, al quedar el circuitovoltimétrico desfasado 90º con respecto a la corriente.

Imagen 14: Varímetro o vatímetro inductivo.

Fuente: Elaboración propia.

Se realiza una medición en un circuito de corriente alterna monofásica tal y como seindica en la imagen. El vatímetro tiene un alcance de 600 V/5 A y su escala posee 200divisiones, llegando la aguja en la lectura a la división 25. Se quiere conocer la potenciay el factor de potencia de la carga.

Imagen 15. Medida de potencia con transformador de intensidad.

Fuente: Elaboración propia.

Algunos conceptos usados en la resolución de este ejercicio se explican detalladamenteen el apartado siguiente. Si lo crees conveniente estúdialo primero y luego vuelve alejercicio, aunque verás que no presenta gran dificultad.

2.3. Potencia aparente

Si lo que queremos es medir la potencia aparente, entonces debemos recurrir a un montajecomo el indicado en la figura:

Imagen 16: Medición de las tres potencias.

Fuente: Elaboración propia.

El vatímetro W nos dará la potencia activa P, el voltímetro y amperímetro nos darán lapotencia aparente S y a partir de estos datos, y de forma indirecta, podremos obtener lapotencia reactiva Q tal y como se indica en las expresiones de más abajo.

Cuando en apartados anteriores se habló de la potencia activa, se explicó el concepto dealcance del vatímetro; pues bien, ¿qué sucede si la corriente que consume el circuitoque queremos medir es superior a la del aparato? En ese caso, nuestro vatímetroresultaría dañado y para evitarlo recurrimos a un transformador de intensidad, de modo quela lectura del vatímetro se verá afectada por la relación de transformación (K1) del

transformador de intensidad; así pues la equivalencia de cada división del vatímetro serámultiplicada por la relación de transformación.

Por ejemplo: si cada división de nuestro aparato equivalía a 5 W y hemos usado untransformador cuya relación es 20/1, ahora cada división valdrá 520 = 100 W.

Imagen 17: Medición de potencias en alterna con transformador de intensidad.

Fuente: Elaboración propia.

Repasa los contenidos hasta aquí expuestos y responde:

Para medir la potencia de un circuito en continua es indiferente la forma en que seconecten el voltímetro y el amperímetro.

Verdadero Falso

Cuando usamos un vatímetro para medir la potencia en un circuito en continua, decimosque la medición es en forma directa.

Verdadero Falso

Se dice que usamos la conexión larga cuando el voltímetro está más cerca de la cargaque el amperímetro.

Verdadero Falso

En la conexión corta el error que cometemos es por defecto, esto es, la medición esinferior a la real de la carga.

Verdadero Falso

En la conexión larga se comete un error por exceso cuyo valor es RAI2.

Verdadero Falso

En un vatímetro el ángulo de desviación de la bobina votimétrica con respecto a laamperimétrica es proporcional al producto:

α = KVIsenφ

Verdadero Falso

En corriente alterna la potencia reactiva solo puede obtenerse de forma indirecta.

Verdadero Falso

Llamamos alcance de un vatímetro al producto de la tensión máxima que puede medir elaparato por la máxima intensidad que puede recorrer la bobina amperimétrica cuandohemos conectado una carga resistiva pura.

Verdadero Falso

3. Potencia en corriente alterna trifásica

Cuando un receptor es alimentado por una corriente alterna trifásica, éste absorbe unapotencia que es la suma de las potencias de cada una de las fases.

Imagen 18: Representación vectorial de un sistema trifásico.

Fuente: Elaboración propia.

A la hora de proceder, deberemos tener en cuenta si el sistema trifásicose encuentraequilibrado o no; esto es, si las tensiones V, intensidades I y desfases φ son iguales para cadafase, o por el contrario no lo son.

Por otro lado, habrá que observar si el sistema trifásico dispone de línea de neutro o no paraactuar correctamente.

3.1. Potencia en sistemas equilibrados

Vamos a suponer en primer lugar que nuestro sistema trifásico está equilibrado; siendo así,bastará con disponer de un único vatímetro para obtener la potencia del circuito.

Medición de la potencia activa: si nuestra red dispone de neutro, dispondremos elvatímetro como se indica en la figura:

Imagen 19: Sistema trifásico equilibrado con neutro.

Fuente: Elaboración propia.

Una vez tomada la potencia activa P del vatímetro bastará una simple operación paraconocer la potencia del sistema:

Si el sistema trifásico no dispone de neutro, en ese caso deberemos configurar un neutroartificial, para lo cual necesitaremos disponer de dos resistencias cuyo valor resistivo seaigual a la resistencia de la bobina voltimétrica de nuestro vatímetro.

Imagen 20: Sistema trifásico equilibrado sin neutro.

Fuente: Elaboración propia.

Si estás pensando en la manera de averiguar la resistencia de la bobina voltimétrica pararealizar el montaje, no te preocupes pues, por lo general, los vatímetros ya incorporan esasdos resistencias y marcan sus extremos de conexión con V2 y V3.

Medición de la potencia reactiva: puesto que se trata de sistemas equilibradospodemos obtener la potencia reactiva utilizando un solo vatímetro conectándolo como seindica en la imagen.

Imagen 22: Medición de la potencia reactiva en red trifásica, equilibrada.

Fuente: Elaboración propia.

La bobina amperimétrica se conecta a una de las fases y la voltimétrica a las dos fasesrestantes.Si hacemos un análisis vectorial observaremos que la tensión así obtenida se encuentradesfasada 90-φ grados respecto de la intensidad que registra el vatímetro, como puedeobservarse en la imagen inferior.

Imagen 23: Diagrama vectorial de tensiones e intensidades para la medición de potencia reactiva.

Fuente: Elaboración propia.

Teniendo en cuenta que la intensidad y tensión así obtenidas son las medidas por línea (V23

= VL; I1 = IL), y recordando la relación de las tensiones de fase y línea, independientemente

de que se trate de conexión en estrella o en triángulo:

Podemos calcular la potencia que nos dará el vatímetros:

Por otro lado sabemos que en un sistema trifásico equilibrado la potencia reactiva vale:

3.2. Potencia en sistemas desequilibrados

Para medir la potencia en sistemas desequilibrados es necesario conocer cada una de lasintensidades y tensiones y para ello se pueden utilizar tres vatímetros tal y como se muestraen la imagen.

En este caso, nuestro sistema trifásico dispone de neutro y la potencia total será:P = P1 + P2 + P3

Imagen 24: Método de los tres vatímetros.

Fuente: Elaboración propia.

En el supuesto de no contar con neutro se puede formar uno artificial conectando las bobinasvoltimétricas de los tres vatímetros, siempre que las resistencias de las tres bobinas seaniguales.

Imagen 25: Método de los tres vatímetros sin neutro.

Fuente: Elaboración propia.

En la práctica, cuando el sistema trifásico carece de neutro no se utiliza el método de los tresvatímetros sino que se recurre al método de Aron, que solamente utiliza dos vatímetros. Estesistema es válido tanto para sistemas equilibrados como desequilibrados.A continuación explicaremos en qué consiste.

Si realizamos la conexión de los vatímetros tal y como se indica en la imagen inferior:

Imagen 26: Conexión Aron en sistema desequilibrado.

Fuente: Elaboración propia.

Cada vatímetro toma la intensidad de la fase a la que se ha conectado y la tensión entre sufase y la tercera. Así podremos obtener la potencia total. Veamos como:

Sabemos que en cualquier sistema los valores instantáneos de potencia e intensidad son:

Puesto que el valor de i3 no lo medimos, podemos despejarlo en función de las otras dos

intensidades:

Y al sustituir en la expresión de la potencia nos quedará:

Si ahora agrupamos términos, nos quedará:

Es decir, la potencia total del sistema se puede conocer si sabemos la intensidad de dos desus líneas y la tensión entre esas líneas y la tercera, que es precisamente la lectura que nosestán ofreciendo los vatímetros que hemos conectado.

Aunque estamos estudiando los métodos para conocer la potencia en sistemasdesequilibrados, es interesante destacar que el método de Aron también es válido paralos sistemas equilibrados.Si retomamos las expresiones anteriores, valiéndonos de la representación vectorial delas tensiones v13 y v23:

Imagen 27: Diagrama de tensiones en el método Aron.

Fuente: Elaboración propia.

Tendremos que la expresión de la potencia la podemos escribir de la siguientemanera, según se observa en el diagrama vectorial:

Y puesto que en este caso se trata de sistemas equilibrados tendremos que:

Por lo que la expresión de la potencia nos quedará:

Si repasas la trigonometría que estudiaste en cursos anteriores, llegarás a laconclusión de que:

Por lo que la expresión de la potencia quedará:

Aplicando el método de Aron se quiere conocer la potencia de un sistema trifásicoequilibrado en tensiones e intensidades. La tensión de alimentación es de 400 V, y laslecturas de los vatímetros son P1 = 7500 W y P2 = 4150 W. Determinar la potenciaactiva, la reactiva, el factor de potencia y el consumo de la carga.

Repasa el esquema de conexión del método de Aron, explicado en este apartado.

4. Energía eléctrica. El contador

Es por todos conocida la definición de potencia como la energía consumida o producida porunidad de tiempo.

Para el caso que nos ocupa, nos interesa medir el consumo de energía, por lo que laexpresión anterior quedará:

Es decir, nos bastará con conocer la potencia que una instalación consume en cada instantey durante cuánto tiempo la consume. Puesto que la potencia activa la medimos en vatios yel tiempo en horas, tendremos Wh como unidad de consumo de energía eléctrica o en su

defecto, si las cantidades son elevadas utilizaremos los múltiplos (1 kWh = 103 Wh).

El aparato que utilizaremos para tal fin es el contador de inducción, cuya constituciónpuede verse en la imagen inferior.

Imagen 28: Constitución interna de un contador eléctrico inductivo.

Fuente: Wikipedia. Licencia Creative Commons.

Las partes más destacadas son:

1. Bobina voltimétrica. De hilo fino y de muchas vueltas, conectada en paralelo con lacarga.2. Bobina amperimétrica. De hilo grueso, conectada en serie con la carga.3. Estator. Confina y concentra el campo magnético.4. Rotor. Disco de aluminio.

Tal vez este vídeo te ayude a entender el funcionamiento del contador deelectricidad:

Vídeo 1: Funcionamiento de un contador eléctrico.

Fuente: Youtube. Licencia Creative Commons.

4.1. Contador monofásico de energía activa

Los contadores se conectan de manera similar a como lo hace un vatímetro, pues como ellos,posee una bobina amperimétrica y otra voltimétrica. La imagen muestra el esquema interno deun vatímetro.

Imagen 29: Esquema interno de un vatímetro.

Fuente: Elaboración propia.

De aquí en adelante mostraremos el esquema simplificado tal y como se ve en la imageninferior.

Imagen 30: Conexionado de los bornes de un contador monofásico.

Fuente: Elaboración propia.

Puede verse como el aparato tiene seis terminales de conexión y sus correspondientespuentes para la bobina voltimétrica.

Si la instalación consumiera una elevada corriente, entonces la alimentación a la bobinaamperimétrica se haría a través de un transformador de intensidad.

4.2. Contador trifásico de energía activa

Cuando se trate de sistemas trifásicos equilibrados con neutro, se puede recurrir a un contadormonofásico conectado entre una fase y neutro y multiplicar por tres el resultado obtenido, esdecir W = 3W1.

Imagen 32: Contador monofásico para lectura de energía activa en red trifásica equilibrada.

Fuente: Elaboración propia.

En el supuesto de no contar con neutro, entonces utilizaremos un contador monofásico condos bobinas de intensidad, tal y como se indica en la imagen. En este caso la energíaconsumida por el sistema será W = √3W1.

Imagen 33: Contador monofásico con doble bobina en red trifásica equilibrada sin neutro.

Fuente: Elaboración propia.

Los dispositivos de los que acabamos de hablar nos permiten una lectura de la enrgía de formaindirecta, es decir, a la lectura la tenemos que aplicar un factor según el caso para conocer latotal. Pero si lo que queremos es tomar una lectura directa, entonces deberemos recurrir aun contador trifásico, que básicamente es igual al monofásico solo que en su interior cuentacon un dispositivo doble o triple, es decir, cuenta con dos o tres bobinas y discos que actúan enconjunto sobre un eje que contabiliza la energía consumida.Si nuestro sistema dispone de neutro, entonces el método de conexión es el que se indica en laimagen.

Imagen 34: Contador trifásico en red trifásica con neutro.

Fuente: Elaboración propia.

Para el caso en que la red trifásica no cuente con neutro, entonces usaremos un contadorque funciona con el principio del método de Aron, tal y como se ve en la imagen inferior.

Imagen 35: Contador trifásico en red trifásica sin neutro.

Fuente: Elaboración propia.

Como puedes imaginar, y al igual que en los casos anteriores, si el sistema consume unacorriente superior a la admisible del aparato, podemos recurrir a transformadores deintensidad y en ese caso el contador ya viene preparado para tener en cuenta el factor derelación de transformación, de modo que la lectura que muestre sea la real.

4.3. Contador trifásico de energía reactiva

En primer lugar conviene dejar claro la necesidad de cuantificar la energía reactivaaplicada a una instalación. Como sabrás, solo la potencia activa produce trabajo en lasmáquinas e instalaciones, pero la existencia de autoinducciones y capacidades en los circuitosprovoca que la energía que haya que suministrar a esa instalación sea mayor que la querealmente consume, energía ésta, que las empresas eléctricas tienen que producir ytransportar por la red eléctrica. Así pues, aunque nuestra instalación no produzca energía conla potencia reactiva la necesita para su correcto funcionamiento y las eléctricas la cobran, y dequé manera, pues la tienen que producir; esto motiva que se trate por todos los medios deconseguir que el factor de potencia de nuestra instalación sea lo más cercano a la unidad (cosφ = 1).

Sirva como ejemplo para ilustrar lo aquí expuesto la siguiente tabla, en la que se venreflejadas las penalizaciones por energía reactiva que entraron en vigor el 1 de enero de 2010(BOE de 31 de diciembre de 2009), en comparación con las anteriores, de 1 de julio de 2009;para potencias contratadas superiores a 15 kW.

Cos φ€ kvar

31/12/09€ kvar

01/01/10Incremento

Cos φ < 0,95 hasta 0,9 0,000013 0,041554 319730%

Cos φ < 0,9 hasta 0,85 0,017018 0,041554 144%

Cos φ < 0,85 hasta 0,8 0,034037 0,041554 22%

Cos φ < 0,8 0,051056 0,062332 22%

Ya se comentó en apartados anteriores que el vatímetro de potencia reactiva era igual que elde activa, con la salvedad de que contaba con resistencias calibradas. Pues bien, de igualmanera ocurre con el contador de reactiva. En la imagen se puede ver la constitución internade un contador monofásico de reactiva.

Imagen 36: Contador monofásico de energía reactiva.

Fuente: Elaboración propia.

Si la red es trifásica sin neutro, entonces habrá una resistencia por cada bobina de tensión,tal y como indica la imagen inferior.

Imagen 37: Contador trifásico de reactiva.

Fuente: Elaboración propia.

Aunque también es posible contabilizar el consumo con un contador de activa si se modificael conexionado interno del aparato tal y como se indica en la imagen, siempre que se tratede redes equilibradas.

Imagen 38: Medición de energía reactiva con contador de activa en red trifásica equilibrada sin neutro.

Fuente: Elaboración propia.

Tal vez te interese saber que en los casos en los que la red trifásica con neutro tienecargas desequilibradas debemos recurrir a un contador de reactiva con suscorrespondientes resistencias calibradas para cada bobina voltimétrica, tal y comopuede verse en la imagen.

Imagen 40: Contador trifásico de reactiva en red desequilibrada con neutro.

Fuente: Elaboración propia.

4.4. Contador de tarifa múltiple y maxímetro

No te descubro nada nuevo si te digo que el consumo eléctrico a lo largo de las 24 horas del díava cambiando. Como es normal, durante los periodos de luz la actividad de las personas y delas industrias es mucho mayor que durante la noche. Como imaginarás las empresas eléctricastienen que adaptarse a esas necesidades de los consumidores. Esto nos lleva a pensar quehabrá centrales que tengan que ponerse en funcionamiento o pararse según las exigencias delmomento, o incluso modificar su producción. Esto es más fácil decirlo que hacerlo, pues si bienuna central hidroeléctrica puede pararse o ponerse en funcionamiento en apenas quinceminutos, no ocurre lo mismo con las centrales térmicas convencionales ni con las nucleares. Asípues, si no pueden parar de producir, ¿qué hacer con ese exceso de electricidad? Hayvarias opciones, pero la que a nosotros nos interesa tiene que ver con las ofertas que laseléctricas hacen para fomentar el consumo de los periodos llamados valle, donde la demandacae notablemente.

Si quieres conocer la producción eléctrica en tiempo real a nivel nacional, así como eldesglose de la misma según el tipo de central, visita el siguiente enlace, esinteresante.

Red Eléctrica Española

Así pues, si existe la posibilidad de contratar distintos períodos horarios según la tarifa de quese trate, deberemos tener un contador capaz de medir las energías consumidas en cada tramohorario.

La constitución de un contador de tarifa múltiple es similar a la de un contador normal, conla diferencia de tener dos o más totalizadores en su parte visible, donde se van sumando lasenergías consumidas en cada tramo horario para así aplicarles su correspondiente tarifa.Además, se incorpora un reloj de discriminación horaria que puede ser analógico o digital.

Imagen 41: Contador de doble tarifa.

Fuente: Elaboración propia por Jorge de la Encina.

Básicamente, el funcionamiento del contador de tarifa múltiple va a consistir en hacersolidario al eje de giro del contador el disco correspondiente a cada tramo horario y anularlos demás, de esta manera en cada totalizador irá sumándose la energía consumida en cadatramo. Para ello, se dispone en el contador de un relé que accionará al discocorrespondiente. Eso ocurrirá cuando el reloj programador (en muchos casos es analógico yestá activado por un micromotor M) lo active en función de las horas programadas.

Imagen 42: Contador monofásico de doble tarifa.

Fuente: Elaboración propia.

De la misma manera, podemos tener contadores de doble tarifa en sistemas trifásicos,siendo la parte correspondiente al reloj y relé igual que en la imagen arriba expuesta.

Y ya para finalizar este tema vamos a hablar de los maxímetros. Existen instalaciones dondepuede suceder que en intervalos de tiempo muy breves se esté demandando una potenciamayor que la contratada, si esto sucede, las compañías cobran una cantidad adicional porexceder ese máximo.

Para determinar cuál es la potencia máxima consumida por la instalación, tradicionalmente sehan venido utilizando los maxímetros de aguja. Estos dispositivos se construyen formandoparte de un contador de activa convencional. Unas ruedas dentadas transmiten el movimientodel disco del contador, por medio de un tornillo sinfín fijado a una aguja de arrastre que sedesplaza sobre una escala circular, graduada en kW. Dicha aguja de arrastre empuja a unasegunda aguja concéntrica (índice), llamada de lectura, que se mueve libremente en sentidocreciente, y que por lo tanto se desplaza siempre hacia valores máximos.La aguja de arrastre se embraga y desembraga automáticamente cada 15 minutos, tiempo quese conoce como "periodo de integración del maxímetro".

De esta manera, la aguja de arrastre se desplaza hacia valores máximos cada periodo deintegración, empujando a la aguja índice, y al final de cada período la aguja quedadesembragada, volviendo a la posición cero de la escala. Transcurridos unos segundos, laaguja de arrastre es embragada nuevamente, iniciándose un nuevo período de integración.

Es así como la aguja lectora indica el valor máximo alcanzado durante todos los periodos deintegración comprendidos entre dos lecturas. Mensualmente un empleado de la empresasuministradora, anotará el valor máximo registrado, poniendo a cero las agujas lectora y lade arrastre, que quedarán precintadas hasta el mes siguiente.

Imagen 43: Maxímetro.

Fuente: Elaboración propia.