Potencia Activa, Reactiva y Aparente: Conceptos y Dimensionamiento de Conductores Eléctricos

Potencias en Sistemas Eléctricos

Potencia Activa P (kW): asociada al valor medio de la potencia instantánea que circula en el sistema eléctrico. Produce trabajo o calor y es responsable de las pérdidas en el circuito eléctrico.

Potencia Reactiva Q (kVAr): carece de sentido físico directo. Está asociada a la energía almacenada en campos eléctricos y magnéticos y no cumple con el principio de conservación de la energía.

Potencia Aparente S (kVA): es el producto entre voltaje y corriente. No tiene significado físico por sí misma, pero representa la máxima capacidad de transferencia de energía.

Conceptos de Consumo y Demanda

Consumo: magnitud de un suministro eléctrico medida en kWh, es decir, energía aprovechable.

Potencia instalada: suma de las potencias nominales de los aparatos conectados por el cliente.

Potencia conectada: parte de la potencia instalada por el cliente que puede ser alimentada por el suministrador.

Demanda: cantidad de potencia requerida desde un sistema dado.

Dimensionamiento de la potencia de un motor

Para dimensionar la potencia de un motor se utilizan las gráficas del fabricante, que relacionan el caudal con la potencia necesaria para obtener dicho caudal.

Cables y Conductores

Cable: elemento que conduce energía eléctrica.

Conductor: los cables están constituidos por un conductor monofásico o trifásico.

Aislación: capa de material dieléctrico que aísla los conductores de distintas fases.

Capa semiconductora (barniz): recubrimiento de la superficie del conductor.

Blindaje o pantalla: cubierta metálica.

Chaqueta o cubierta: material aislante resistente.

Materiales y características de los conductores

• Materiales: cobre, aluminio.
• Flexibilidad: se logra recociendo el material para suavizarlo o aumentando el número de alambres que lo conforman (cableado).
• Forma: alambre, concéntrico circular, sectorial, circular compacto, anular, segmental.

Materiales de aislación

• Papel impregnado
• Tela barnizada
• Termoplásticos (PVC)
• Termofijos (tela natural, tela sintética, polietileno)

Selección del Cable

Para seleccionar el cable se deben considerar los siguientes criterios:

• Eléctrica: tamaño, espesor de aislación, tensión (baja, media o alta), factor de potencia.
• Térmica: compatibilidad con el ambiente y resistencia térmica.
• Mecánica: flexibilidad, chaqueta, abrasión, contaminación.
• Química: resistencia a aceites, llamas, luz y ácidos.

Dimensionamiento del Conductor

El calibre del conductor depende de:

• La corriente requerida por la carga
• La caída de tensión (∆V)
• Las corrientes de cortocircuito

Para el dimensionamiento se estima la demanda considerando motores, cargas e iluminación.

Corriente máxima admisible

I = Fn (factor de corrección × n.º de conductores) × Ft (factor de corrección por temperatura) × It (corriente admisible por sección de conductor)

Factor de corrección por cantidad de conductores:

• 4 a 6 conductores: 0,8
• 7 a 24 conductores: 0,7
• 25 a 42 conductores: 0,6
• Más de 42 conductores: 0,5

Caída de tensión

Para un sistema balanceado sinusoidal:

P = √3 × V_L × I_L × cosφ

Q = √3 × V_L × I_L × senφ

Fp = cosφ