Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatronica

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y
FORMALES
P.P. INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA ELECTRICA Y
MECATRÓNICA

SESION 08
10: MEDI DA DE LA POTENCIA ELECTRICA EN CIRCUITOS
TRIFÁSICOS – DESBALANCEADO S y BALANCEADOS

I. OBJETIVO
Analizar y verificar en forma experimental el funcionamiento de los circuitos
trifásicos desbalanceados mediante el método de los tres vatímetros. el metodo de
ARON y el watimetro trifasico unico.
II. MARCO TEÓRICO
Un sistema trifásico es una combinación de tres sistemas monofásicos, cuyas
ondas senoidales están desfasadas 120º. Como consecuencia la Potencia
suministrada es igual a las potencias absorbidas por cada una de las fases, sin
importar que conexión tengan, sea en estrella o triángulo, en todos los casos la
potencia total del sistema es igual a la suma de las potencias correspondientes a
cada fase del sistema trifásico considerado.
PT = PR + PS + PT
Sin embargo un sistema trifásico puede tener dos tipos de cargas: cargas
equilibradas y desequilibradas, que van a variar las características del sistema
trifásico y por ende el método en que se debe efectuar la medición de potencia.

Mediciones de Potencia Activa en corriente alterna trifásica. Cargas

Equilibradas
En muchas ocasiones, por ejemplo, en motores eléctricos grandes, en aparatos de
calefacción, etc. Las tres fases están igualmente cargadas, se dice que se trata de
cargas equilibradas. Es decir que por cada fase va a circular la misma corriente, y
los ángulos de desfase son tambien iguales. En este caso entonces la potencia
total va a ser:
PT = 3 Pf = 3Vf If cos 
Es decir que para la medición de la potencia trifásica es un sistema equilibrado, se
puede utilizar un solo vatimetro monofásico y multiplicar los valores obtenidos por
tres.

Mediciones de Potencia Activa en corriente alterna trifásica. Cargas

Desequilibradas
Este es el caso más general que puede presentarse. En este caso se emplea la
expresión general de la potencia:
PT = Pf1 + Pf2 +Pf3 = VR IR cos R + VS IS cos S + VT IT cos T
Método de tres vatímetros
Por lo tanto deben de utilizarse tres vatímetros. Cada vatímetro leerá entonces una
corriente de línea y un voltaje de fase. El sistema de los tres vatímetros permite
medir y observar separadamente los procesos eléctricos en cada una de las fases
de un sistema trifásico desequilibrado. Resulta particularmente apropiado en el
caso de pequeñas potencias y grandes desfases. Sin embargo para la medición de

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potencias en sistemas trifásicos desequilibrados se utiliza principalmente el

sistema de los dos vatímetros o sistema Aron.

Método de dos vatímetros o Método de Aron

Permite las mediciones de potencia en circuitos de corriente alterna trifásica de tres
conductores, equilibrados o desequilibrados. Respecto al método anterior presenta
las siguientes ventajas:
 Resulta mucho más fácil y económico efectuar lecturas simultaneas de dos
vatímetros que de tres.
 Permite el empleo de un solo aparato de medida, con dos sistemas de medida
y cuya escala indica directamente la potencia a medir .
En el sistema Aron las tensiones aplicadas a las bobinas voltimétricas son las
tensiones de línea, el principio de la bobina Voltimétrica (+- ó *) debe estar
conectado a la misma fase en la cual esta intercalada la bobina amperimétrica, y al
final de la bobina Voltimétrica, debe conectarse a la fase que no tiene ninguna
bobina amperimétrica intercalada (es decir a la fase libre). Entonces la potencia
total trifásica será igual a la suma de los dos vatímetros:
PT = P1 + P2
Metodo del watimetro trifasico unico => En este caso la lectura sera unica. Pt = W1
III. ELEMENTOS A UTILIZAR
- 01 fuente de alimentación trifásica variable (Variac trifásico)
- 03 vatímetros monofásicos 220V 5A
- 01 vatímetro trifásico 220V, 5A
- 03 resistencias variables 0-44 ohmios 4A
- 03 amperímetros iguales de 0-5A
- 02 voltímetro 0-250V
- 03 condensadores de 50uf – 300V,
- conductores para conexiones

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Colocar las escalas de los instrumentos en su máximo valor como primera
precaución.
2. Calibrar la tensión de salida a 220 V, tensión trifásica.
115 V
3. Energizar el circuito y utilizar las resistencias de 88 22 ohmios (02
y 21resistencias
ohmios. de
44 en serie), amedir
La resistencia utilizarlos valores
sera en los instrumentos para cada variación de las
de 44 ohmios.
resistencias R,
4. Medir los valores de los condensadores.
5. Armar el circuito de la figura adjunta y Registrar los siguientes valores.

R1

Variac
trifasico
R2

115 V.
C3
R3

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Ifase Pfase Ifase Pfase Ifase Pfase PT 3ᶲ

N° R1 R2 R3 C1 C2 C3
R R S S T T
TEO

V1 V2 V3 Pt exp=
N° A1 A2 A3 W1 W2 W3 W3
(Vfase) (Vfase) (Vfase) W1+W2+W3
1
2
3
4
5
6
7
8

V CUESTIONARIO

1. Explique sobre los circuitos eléctricos trifásicos, Balanceados y

desbalanceados, de 5 ejemplos de dichos circuitos.
2. Explicar el Método de Medición de los Tres vatímetros para medir potencia
trifásica.
3. A partir de los datos experimentales, calcular la potencia activa total, la potencia
reactiva total suministrada al circuito, el factor de potencia y la potencia
aparente total para cada variación de Z (R-C).
4. Con los datos de los valores de las impedancias obtenidos obtener la Potencia
activa teórica, la potencia reactiva total suministrada al circuito, el factor de

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potencia y la potencia aparente total teórica, y compararlos con los resultados

obtenidos de los vatímetros experimentalmente.
5. Hallar los valores teóricos y dar las divergencias de los valores teóricos y
experimentales de la potencia trifásica, dando el error absoluto y relativo
porcentual referido al valor teórico en forma tabulada.
6. Dibujar el diagrama fasorial del circuito trifasico.
7. ¿Qué métodos existen para realizar las mediciones de la potencia trifásica?
Explique cada uno y grafique

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Dar sus conclusiones y observaciones en forma clara y concisa, como mínimo 5
conclusiones las más importantes del experimento realizado

VII. BIBLIOGRAFIA
Indique la bibliografía o pagina web que utilizo.

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Ifase Pfase Ifase Pfase Pfase

N° R1 R2 R3 C1 C2 C3 Ifase T
R R S S T

1 22 22 22 0.0000693 0.0000691 0.0000720 1.504 49.758 1.501 49.542 1.547 52.671

V1 V2 V3 W
N° A1 A2 A3 W1 W2 W3
(Vfase) (Vfase) (Vfase) 3j
1 66.7 66 68.1 1.525 1.51 1.533 77.5 77.5 155
2 66.7 66 68.1 1.525 1.51 1.533 - - 155 155

CUESTIONARIO

1. Explique sobre los circuitos eléctricos trifásicos, Balanceados y

desbalanceados, de 5 ejemplos de dichos circuitos.

Los circuitos eléctricos trifásicos son sistemas fundamentales en la distribución

de energía, presentando dos configuraciones principales: balanceados y
desbalanceados. En los circuitos balanceados, las magnitudes de las tensiones y
corrientes de cada fase son iguales, con una separación de 120 grados entre
ellas. Estos sistemas son comúnmente utilizados en aplicaciones industriales y
de distribución de energía, donde se busca una distribución equitativa de la
carga. Por otro lado, en los circuitos desbalanceados, las magnitudes de las
tensiones y corrientes no son uniformes, lo que puede deberse a variaciones en
la carga o en la calidad de la red eléctrica. Estas disparidades pueden generar
problemas en el rendimiento y eficiencia del sistema, afectando su estabilidad y
provocando pérdidas de energía. Es esencial mantener la integridad y equilibrio
en los sistemas trifásicos para asegurar un funcionamiento eficiente y confiable
de la red eléctrica.
Ejemplos:
• Circuito Trifásico Balanceado en una Planta Industrial.
• Circuito Trifásico Balanceado en una Subestación Eléctrica.
• Carga Desbalanceada en un Centro Comercial.
• Generador Trifásico en una Planta Hidroeléctrica.
• Sistema de Alimentación Industrial.

2. Explicar el Método de Medición de los Tres vatímetros para medir potencia

trifásica.

El método de medición de los tres vatímetros para potencia trifásica implica la

conexión de tres vatímetros de manera específica en un sistema eléctrico
trifásico. El vatímetro W1 se conecta en la línea entre las fases a y b, el W2 entre
b y c, y el W3 entre c y a. Esta disposición permite medir las potencias activas
individuales de cada fase. La potencia total se obtiene sumando las lecturas de
los tres vatímetros. Además, al considerar las diferencias de fase entre las
tensiones y corrientes, se pueden calcular las potencias reactivas y el factor de
potencia del sistema trifásico. Este método es valioso para evaluar y gestionar la
carga en sistemas eléctricos industriales, facilitando una comprensión detallada
de la distribución de potencia en cada fase.
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3. A partir de los datos experimentales, calcular la potencia activa total, la potencia

reactiva total suministrada al circuito, el factor de potencia y la potencia
aparente total para cada variación de Z (R-C).

P fase TOTAL
P fase R P fase S P fase T f.p
(W)

52.500 52.500 52.500 157.500 0.498

Q fase TOTAL
Q fase R Q fase S Q fase T f.p
(VAR)

86.571 86.445 88.204 261.220 0.497

S fase TOTAL
S fase R S fase S S fase T f.p
(VA)

99.852 99.635 102.734 302.221 0.513

4. Con los datos de los valores de las impedancias obtenidos obtener la Potencia
activa teórica, la potencia reactiva total suministrada al circuito, el factor de
potencia y la potencia aparente total teórica, y compararlos con los resultados
obtenidos de los vatímetros experimentalmente.

P fase R P fase S P fase T P fase TOTAL (W) f.p

51.982 52.515 52.596 157.093 0.495

Q fase R Q fase S Q fase T Q fase TOTAL (VAR) f.p

89.468 89.443 89.204 268.115 0.499

S fase R S fase S S fase T S fase TOTAL (VA) f.p

99.852 99.635 101.733 301.22 0.512

5. Hallar los valores teóricos y dar las divergencias de los valores teóricos y
experimentales de la potencia trifásica, dando el error absoluto y relativo
porcentual referido al valor teórico en forma tabulada.

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Pt exp= Error Error

PT 3ᶲ TEO
W1+W2+W3 absoluto relativo

155 151.971 0.980 0.006

6. Dibujar el diagrama fasorial del circuito trifásico.

7. ¿Qué métodos existen para realizar las mediciones de la potencia trifásica?

Explique cada uno y grafique

Existen varios métodos para medir la potencia trifásica, siendo dos de los más
comunes el método de dos vatímetros y el método de tres vatímetros.

▪ Método de Dos Vatímetros:

En el método de dos vatímetros, se utilizan dos vatímetros conectados
en paralelo en dos líneas de fase del sistema trifásico. Cada vatímetro
mide la potencia activa en su respectiva línea, permitiendo obtener la
potencia activa total sumando las lecturas de ambos. La potencia
reactiva total se calcula a partir de las lecturas de los dos vatímetros, y el
factor de potencia se determina dividiendo la potencia activa total entre la
potencia aparente total.

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▪ Método de Tres Vatímetros:

En el método de tres vatímetros, se utilizan tres vatímetros conectados
de manera específica en un sistema trifásico. Cada vatímetro se conecta
en serie con una de las líneas de fase, permitiendo medir las potencias
activas individuales de cada fase. La potencia activa total se obtiene
sumando las lecturas de los tres vatímetros. Este método proporciona
información detallada sobre la distribución de potencia en cada fase y
facilita el cálculo del factor de potencia.

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Observaciones:

1. Se observó que, en circuitos trifásicos balanceados, las magnitudes de

tensiones y corrientes son uniformes, favoreciendo una distribución
homogénea de la potencia.
2. En situaciones de desbalance, se pudo constatar una variación
significativa en las magnitudes de las tensiones y corrientes de las fases,
lo que generó efectos adversos en la eficiencia del sistema.
3. Durante la práctica, se evidenció la importancia de utilizar instrumentos
de medición de alta precisión para obtener lecturas fiables y comprender
correctamente el comportamiento de los circuitos trifásicos.
4. La relación entre el factor de potencia y la eficiencia energética se hizo
evidente al observar cómo el mantenimiento de un factor de potencia
cercano a 1 mejoraba el rendimiento global del sistema.
5. Se observó que las cargas desbalanceadas pueden resultar en
sobrecargas en ciertas fases, lo que podría afectar la vida útil de los
equipos y componentes del sistema eléctrico.

Conclusiones:

1. El equilibrio en circuitos trifásicos es esencial para una distribución

eficiente de la potencia y el funcionamiento óptimo del sistema.
2. La asimetría en circuitos trifásicos desbalanceados conduce a pérdidas
de eficiencia y afecta el rendimiento global de la red eléctrica.
3. La precisión en las mediciones de potencia es crucial para comprender y
gestionar adecuadamente sistemas trifásicos, especialmente en
situaciones de desbalance.
4. El factor de potencia juega un papel fundamental en la eficiencia
energética de circuitos trifásicos, destacando la importancia de
mantenerlo cercano a la unidad.
5. La carga equilibrada en fases resulta fundamental para evitar problemas
de rendimiento y garantizar el uso eficiente de la energía en sistemas
eléctricos trifásicos.

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VII. BIBLIOGRAFIA

• Electricidad y electrónica, C. T. en, & General, A. C. I. C. (s/f). Estudio del

Circuito Trifásico Desbalanceado Teoria. Eletricatotal.com. Recuperado el 9 de

diciembre de 2023, de https://www.eletricatotal.com/espagina9/escirc_deseq.htm

• Manuel, V., Esquivel, S., Antonio, & Calleja, S. (s/f). An á lisis sinusoidal

permanente de circuitos trif ́asicos balanceados y desbalanceados. Unam.mx.

Recuperado el 9 de diciembre de 2023, de https://dctrl.fi-

b.unam.mx/academias/aca_ace/txt/T_03.pdf

• MEDIDA DE POTENCIA EN TRIFÁSICA MÉTODO DE LOS DOS

VATÍMETROS. (s/f). Uco.es. Recuperado el 9 de diciembre de 2023, de

https://www.uco.es/grupos/giie/cirweb/practicas/electrotecnia/etprat-6.pdf

• (S/f). Edu.co. Recuperado el 9 de diciembre de 2023, de

https://blog.utp.edu.co/juandavidsanchez/files/2015/07/nociones-

b%C3%A1sicos-circuitos-trif%C3%A1sicos.pdf

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