Precisión de dos medidores de potencia reactiva, comprobando el retardo entre la tensión y corriente con un osciloscopio. Se utilizan dos medidores diferentes, uno de ellos preparado para ser instalado en un cuadro eléctrico moonofásico de hasta 100A (DL69-2048), y otro portátil hasta 16A.
OSCILOSCOPIO
Para tomar la muestra de fase de la corriente, conectaremos en serie con el dispositivo a medir una resistencia de potencia y bajo valor resistivo (el mínimo valor que nos permita hacer la medida). Necesitaremos un osciloscopio con un mínimo de 2 canales y que permita tensiones de entrada alternas de un mínimo de 300 VAC (800 Vpp).
IMPORTANTE
Antes de conectar las puntas de prueba del osciloscopio, tendremos que identificar el cable neutro y la fase del dispositivo bajo prueba. Podemos utilizar un buscapolos convencional (lámpara de neón) o de tipo electrónico. Como precaución adicional, desconectaremos la conexión de ‘tierra’ de osciloscopio si está alimentado a la red eléctrica, o lo alimentaremos con baterías.
CONEXIONES
- La resistencia ‘Shunt’ la conectaremos entre el NEUTRO de la tensión de red y el dispositivo bajo prueba.
- En un canal del osciloscopio conectaremos la tensión de entrada de red, así tendremos la referencia de fase de la tensión (V). Es importante conectar la toma común del osciloscopio -pinza de cocodrilo- en el NEUTRO y la punta de prueba del osciloscopio en el cable de FASE.
- En el otro canal del osciloscopio tomaremos la muestra de fase de la corriente (I), conectando la toma común junto con la del otro canal (NEUTRO de la red eléctrica) y la punta de prueba en el otro polo de la resistencia ‘Shunt’ que hemos intercalado en el dispositivo bajo prueba.
MEDIDAS
A continuación conectaremos el dispositivo bajo prueba a la red eléctrica y ajustaremos las escalas de medida de ambos canales del osciloscopio, hasta que se muestren en pantalla las muestras V-I con una amplitud similar. Luego ajustaremos la base de tiempos del osciloscopio, ampliando al máximo la ‘posible’ separación que exista entre ambas señales al paso por ‘0’ (centro de la pantalla del osciloscopio)… y mediremos el tiempo entre ambas (retardo V-I).
Una vez que sabemos el retardo que existe entre la tensión y corriente, sólo necesitaríamos conocer la frecuencia de la señal alterna. Si no estuviéramos seguros, la podríamos medir con el mismo osciloscopio.
Si la medida la hemos hecho a una frecuencia de 50 ciclos por segundo, el tiempo que tarda cada ciclo (360º), será de 20 mSeg. Dado que el periodo, es la inversa de la frecuencia. Por comodidad de los cálculos, vamos a dividir ambos valores entre dos (entre 20 para eliminar los ceros). Así tendremos que cada 10 mSeg, el vector de tensión o corriente de una señal alterna de 50 Hz se desplazará 180º.
Ahora aplicaríamos la regla de tres, introduciendo en la fórmula el retardo entre tensión y corriente que hemos medido, para traducir ese valor de tiempo en grados. Y finalmente calculamos el valor coseno del ángulo que forman los vectores tensión-corriente… y así tenemos que 1,523 mSeg a una frecuencia de 50 Hz, se corresponde con un factor de potencia de 0,886
A pesar de que este sistema de medida es muy preciso, no lo deberíamos considerar como una prueba de laboratorio. Más que nada porque lo que he intentado aquí, es mostrar con claridad el proceso de cálculo utilizando dos señales sinusoidales y sin ruido. La máxima precisión la obtendríamos utilizando una resistencia ‘Shunt’ muy próxima a 0 Ohmios, en lugar de la resistencia de 13 Ohmios que he utilizado para hacer estas medidas. En cualquier caso el valor obtenido apenas cambiaría.
En el mercado existen diferentes tipos de medidores de energía reactiva, algunos incluso portátiles, pero normalmente ninguno de ellos mide igual que otro. A pesar de que la precisión de la medida de estos dispositivos no sea muy buena, nos pueden ser de utilidad como elemento de control para comparar entre dos tipos de lámpara o electrodoméstico a la hora de elegir entre uno de ellos.
Si nos decidimos por montar un medidor en el cuadro eléctrico, tenemos que asegurarnos antes de comprar el medidor si la instalación es monofásica o trifásica. Si el cuadro eléctrico es trifásico y compramos un medidor monofásico, sólo podríamos medir los valores y consumos en una de las tres fases.
Tanto el horno eléctrico tradicional como el microondas parten de la misma base de funcionamiento, que es la de calentar los alimentos dentro de un contenedor cerrado y transfiriendo el calor sin contacto mecánico entre la fuente de calor y el alimento.
De esta forma podríamos medir la energía que se consume en calentar un litro de agua con un hervidor, y compararla con la que se consume en un horno de microondas. Este resultado nos serviría para saber cuál de los dos electrodomésticos es el más adecuado para hervir agua, pero eso no significa que el que más energía ha consumido es poco eficiente.
