Medición de potencia y energía en circuitos eléctricos

Medición de Potencia y Energía en Circuitos Eléctricos

Los medidores y analizadores de potencia son dispositivos diseñados para detectar anomalías de potencia en redes monofásicas o trifásicas. Permiten el análisis de potencia y energía, lo que facilita la monitorización de la calidad de la energía. También pueden utilizarse para registrar continuamente los valores medidos y detectar los fenómenos que se producen en ellos. Estos instrumentos son adecuados para aplicaciones en todos los sectores industriales y residenciales, con diversos niveles de precisión y estándares (por ejemplo, de acuerdo con las normas IEC 61000, IEC 61010 y EN 50160). El mercado de estos dispositivos es muy amplio.

Medidas sencillas

En sus versiones más sencillas, los analizadores de red se utilizan en sistemas monofásicos, trifásicos o de cuatro hilos, con la capacidad de transmitir datos a través de una interfaz de comunicación (p. ej., ModBUS, Ethernet) de todas las magnitudes principales características de la red eléctrica, incluyendo el conteo de energía activa y reactiva (similar a un contador de electricidad). En algunos casos, cuentan con alarmas programables o salidas de pulsos para la retransmisión de parámetros. A menudo, la medición de magnitudes básicas (tensiones y corrientes) se realiza mediante el método de muestreo, que, por su naturaleza, permite el cálculo correcto del valor eficaz real (TRMS) incluso en presencia de formas de onda distorsionadas, cada vez más comunes en las instalaciones eléctricas modernas.

Monitoreo de Perturbaciones Eléctricas

Fundamentalmente, se deben monitorear dos tipos de perturbaciones en la red: persistentes y esporádicas. Las primeras se pueden observar utilizando multímetros de pinza de verdadero valor eficaz y osciloscopios con entradas diferenciales. En el segundo caso, se recomienda el uso de analizadores de parámetros de red. Para detectar perturbaciones recurrentes, es habitual medir el valor eficaz verdadero (RMS) con un dispositivo multifunción o un multímetro de pinza y visualizar las formas de onda trifásicas mediante un osciloscopio con entrada diferencial.

Pruebas de calidad de la energía y resolución de problemas

Existen dos categorías básicas de analizadores de calidad de la energía disponibles en el mercado: aquellos para verificar la calidad de la tensión suministrada (con detección de armónicos y flicker) y aquellos para la resolución de problemas. Los primeros son herramientas estadísticas eficaces, pero no resuelven los problemas causados por perturbaciones intermitentes. Los segundos proporcionan monitorización a largo plazo con registro automático de las formas de onda de tensión y corriente durante los periodos de perturbación. El objetivo de la monitorización es identificar los eventos que causaron los problemas. Otro aspecto igualmente importante es la ubicación del analizador de perturbaciones en la red. Es recomendable monitorizar la red de suministro lo más cerca posible de los equipos sensibles.

Los analizadores diseñados para la resolución de problemas, además de la monitorización continua, suelen ofrecer características adicionales. Estas incluyen el aislamiento de la red a tierra (lo que aumenta la seguridad y reduce los costes) y la detección automática de fallos de aislamiento (que pueden producirse durante el funcionamiento). Esto aumenta significativamente la flexibilidad de la planta y minimiza el tiempo de inactividad.

Análisis de Armónicos

El uso de analizadores en las instalaciones también es útil para detectar los efectos de transitorios y armónicos. Un cambio repentino en la forma de onda de la tensión de alimentación causado por una avería da como resultado un valor de varios miles de voltios. Los picos de conmutación en los convertidores de potencia también provocan importantes efectos de interrupción. Los bajos voltajes a los que funcionan los dispositivos microelectrónicos modernos los hacen más susceptibles a las interferencias de la red de suministro. Además de afectar a los dispositivos electrónicos, estos transitorios también pueden causar interrupciones en las redes de datos o de control. Otro problema, dada la gran cantidad de dispositivos industriales y de consumo que operan con sistemas rectificadores, es la introducción de armónicos en la red pública (de distribución).

Análisis de Analizadores de Redes Vectoriales

Finalmente, consideremos los dispositivos de verificación de parámetros eléctricos de precisión y el análisis de redes vectoriales (VNA). Se basan en una de las principales técnicas de medición utilizadas en los sectores de RF y microondas. Estos sistemas permiten el análisis de componentes pasivos y activos, como filtros, amplificadores, mezcladores y módulos multipuerto. Los analizadores de redes vectoriales están optimizados para mediciones de alta velocidad mediante escaneo de frecuencia, lo que proporciona resultados más rápidos que con una sola fuente de señal conectada a un receptor, como un analizador de espectro. Gracias a la calibración, los analizadores vectoriales de redes garantizan la máxima precisión en la medición de componentes de RF.

Autor: Maciej Dumania – DACPOL

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