ACLARACIONES INICIALES
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En este artículo se trata de dar una visión de los circuitos y receptores eléctricos, propios de instalaciones hoteleras.
Se utiliza Documentación Técnica y Gráficos de libre difusión en internet, indicando siempre su procedencia.
Se adjunta bibliografía complementaria que permite ampliar conocimientos de los conceptos aquí especificados.
REDES ELÉCTRICAS.
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Las redes eléctricas que se utilizan no solo en las instalaciones hoteleras, sino también en viviendas e industrias son de corriente alterna.
Los electrones cambian de sentido continuamente y se producen oscilaciones entre la intensidad y la tensión.
El polo positivo pasa a negativo y al revés en brevísimo periodo de tiempo.
El número de veces que cambia el ciclo en un segundo se denomina frecuencia.
230 V. es el valor eficaz de la tensión monofásica en España
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RECEPTORES.
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Los receptores que se utilizan en las instalaciones hoteleras son de diversos tipos.
Resistencias puras: (Ejemplo plancha eléctrica de una cocina)
Reactancias (Ejemplo las bobinas de un motor eléctrico)
Condensadores (Corrección del factor de potencia)
Receptores con cargas no lineales (Ejemplo equipos electrónicos)
TIPOS DE RECEPTORES EN REDES ELÉCTRICAS.
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Básicamente se pueden considerar 4 tipos de receptores:
- Resistivo
- Inductivo
- Capacitivo
- De cargas no lineales
Si a una red eléctrica de corriente alterna senoidal se conecta un receptor su comportamiento es el siguiente:
Circuito resistivo puro
- La tensión aplicada y la intensidad que circulan por los receptores van en fase y tienen componentes senoidales de la misma frecuencia.
- Cuando la tensión instantánea es máxima, la intensidad es máxima.
- Cuando la tensión instantánea es 0, la intensidad es 0.
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Circuito inductivo puro
- Para su explicación no se considera la resistencia óhmica ofrecida por los cables y solo el efecto que provoca la bobina.
- La onda senoidal no se distorsiona ni en tensión ni en intensidad.
- Al pasar la intensidad por la bobina se origina un flujo eléctrico que provoca un desfase entre la tensión aplicada e intensidad.
- La componente senoidal de la intensidad va desfasada 90º en retardo, con respecto a la de la tensión aplicada.
- Cuando la tensión instantánea es máxima, la intensidad es 0.
- Cuando la tensión instantánea es 0, la intensidad es máxima.
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Circuito capacitivo puro
- Para su explicación no se considera la resistencia óhmica ofrecida por los cables y solo el efecto que provocan los condensadores.
- La onda senoidal no se distorsiona ni en tensión ni en intensidad.
- Al pasar la intensidad por el condensador se provoca un desfase entre la tensión aplicada e intensidad.
- La componente senoidal de la intensidad va desfasada 90º en adelanto con respecto a la de la tensión aplicada.
- Cuando la tensión instantánea es máxima, la intensidad es 0.
- Cuando la tensión instantánea es 0, la intensidad es máxima.
https://www.areatecnologia.com/electricidad/circuitos-de-corriente-alterna.html
Circuito con cargas no lineales
- Son aquellos que provocan perturbaciones en la red eléctrica.
- Como consecuencia de estas perturbaciones la onda deja de ser senoidal.
- Las distorsiones provocadas por los receptores se denominan armónicos.
- Los armónicos son funciones periódicas no senoidales.
- El Teorema de Fourier indica que cualquier función periódica no senoidal puede ser representada como:
- Un término senoidal que es la frecuencia fundamental
- Términos senoidales armónicos
http://automata.cps.unizar.es/bibliotecaschneider/BT/Guia/5_Armonicos
En la parte superior del grafico onda real provocada por el receptor
A continuación, la Fundamental (En Europa 50 Hz.)
Seguidamente la descomposición según Fourier en armónicos de orden 3,5,7,9
CONCEPTOS BÁSICOS
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En cualquier instalación eléctrica lo ideal es que la tensión y la intensidad vayan en fase, con lo que se aprovecha íntegramente las potencias de generadores y transformadores.
Cada receptor está fabricado para una potencia.
Potencia = Voltaje * Intensidad
Potencia es el trabajo desarrollado en la unidad de tiempo.
Energía = Potencia * Tiempo
Los cables ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica. (R)
Al circular la corriente eléctrica por los cables, (I) se producen perdidas por efecto Joule.
Potencia perdida en el cable = V * I = (I * R) * I = R * I^2
Estas pérdidas de potencia en los cables se transforman en calor.
Es importante observar que son proporcionales al cuadrado de la intensidad.
En los receptores resistivos (resistencia óhmica pura), toda la intensidad que circula por el cable es la necesaria para producir trabajo y por tanto las perdidas energéticas en el cable son mínimas.
En receptores dotados con bobinas como por ejemplo los motores, la intensidad que circula por la línea es superior a la que requiere el receptor para desarrollar su potencia activa.
Por tanto, las perdidas energéticas en las líneas son superiores a las estrictamente necesarias.
En un circuito capacitivo ocurre lo mismo. Si bien los condensadores se utilizan en las redes eléctricas para mejorar el factor de potencia.
Al igual que ocurre con las corrientes inductivas, en los circuitos con cargas no lineales los armónicos provocan un incremento de la intensidad circulante y un incremento de perdida de potencia por efecto Joule, con una serie de agravantes complementarias debido a distorsiones armónicas, que provocan deficiencias en el funcionamiento de la instalación.
conclusiÓN
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En una instalación eléctrica existen diversos tipos de receptores.
A excepción de los que son resistencias óhmicas puras, todos ellos crean una perturbación en la red eléctrica.
Las perturbaciones básicamente provocan que circulen por los circuitos una mayor intensidad de la necesaria.
En el caso de los receptores que en su funcionamiento dan origen a cargas no lineales, además de los incrementos en las intensidades circulantes, generan armónicos que crean distorsiones complementarias que afectan al normal funcionamiento de la instalación.
BIBLIOGRAFÍA
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Área Tecnología.com
https://www.areatecnologia.com/electricidad/circuitos-de-corriente-alterna.html
Detección y filtrado de armónicos (Schneider)
http://automata.cps.unizar.es/bibliotecaschneider/BT/Guia/5_Armonicos
VÍDEOS
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La corriente eléctrica
5/06/2024
José Arroyo Martín
Ingeniero Tecnico Industrial en Electricidad y Mecánica