El valor eficaz, o RMS (raíz de la media de los cuadrados), es el valor efectivo de una tensión o corriente alterna. Una corriente eficaz de 10 A calienta una resistencia tanto como una corriente continua constante de 10 A. Un instrumento de verdadero valor eficaz calcula ese valor a partir de la forma de onda real. No supone que sea sinusoidal.
Esta guía forma parte de la serie sobre fundamentos de potencia. Explica cuándo importa esa diferencia y por qué una lectura de corriente eficaz no mide la potencia ni la energía.
Cómo se calcula el valor eficaz
Para una forma de onda muestreada, eleve al cuadrado cada muestra, calcule la media de esos cuadrados y extraiga la raíz cuadrada. Una onda sinusoidal sin componente continua tiene media cero durante ciclos completos, porque sus semiciclos positivos y negativos se cancelan. Los cuadrados no son negativos; una forma de onda no nula tiene, por tanto, un valor eficaz positivo.
Para una onda sinusoidal pura, RMS = valor de pico ÷ √2. Una onda con un pico de 14,14 A tiene un valor eficaz de 10 A. En un suministro de 230 V, el pico de tensión ronda los 325 V.
Verdadero valor eficaz frente a instrumentos que responden al valor medio
Un instrumento que responde al valor medio rectifica la señal, mide su media y multiplica el resultado por 1,11. Ese factor solo es correcto para una onda sinusoidal. Fluke cifra el error con formas de onda distorsionadas en hasta un 40 % por debajo o un 10 % por encima del valor real.
Un instrumento de verdadero valor eficaz calcula directamente el RMS, por lo que da la lectura correcta para las dos formas de onda siguientes:
La corriente pulsante es característica de equipos con entrada rectificadora: fuentes de alimentación conmutadas, variadores de velocidad, sistemas UPS y controladores LED. El rectificador solo absorbe corriente cerca del pico de tensión, por lo que esta circula en impulsos cortos y altos. En este ejemplo, el pico es 2,4 veces el valor eficaz. Una pinza amperimétrica que responde al valor medio indica unos 6,3 A en ese circuito, aunque el cable transporta 10 A.
Factor de cresta
El factor de cresta es el valor de pico dividido por el valor eficaz:
| Forma de onda | Factor de cresta |
|---|---|
| Onda sinusoidal | 1,414 |
| Corriente de una carga lineal (motor, calefactor) con suministro sin distorsión | Cerca de 1,414 |
| Corriente de una entrada rectificadora (equipos informáticos, variadores, controladores LED) | A menudo entre 2 y 3 |
Un factor de cresta alto indica que la corriente está distorsionada. La corriente armónica se suma a la corriente eficaz y calienta cables, transformadores y conductores neutros. En un circuito trifásico de cuatro hilos con muchas cargas electrónicas monofásicas, las corrientes del tercer armónico de las tres fases se suman en el neutro. Mida la corriente del neutro en estos cuadros. La evolución de la forma de onda de corriente de una máquina también puede ser una señal temprana de avería; la guía de monitorización del estado explica qué pueden mostrar los datos eléctricos. La calculadora de THD y TDD calcula ambas magnitudes a partir de las amplitudes de los armónicos.
La corriente eficaz no es kW
La tensión eficaz multiplicada por la corriente eficaz da la potencia aparente en voltiamperios (VA). La potencia activa en vatios (W) es la media del producto instantáneo de la tensión y la corriente. Ambas potencias coinciden con un factor de potencia de 1: la corriente es proporcional a la tensión durante toda la forma de onda. Esto incluye una carga puramente resistiva aunque ambas formas de onda estén distorsionadas.
Dos cargas monofásicas muestran la diferencia. Ambas absorben 10 A RMS a 230 V RMS, así que ambas tienen una potencia aparente de 2,3 kVA:
| Carga | Factor de potencia | Potencia activa | Energía en 8 horas |
|---|---|---|---|
| Corriente en fase con la tensión | 1,00 | 2,30 kW | 18,4 kWh |
| Corriente retrasada 60° respecto de la tensión | 0,50 | 1,15 kW | 9,2 kWh |
Las dos cargas tienen la misma corriente eficaz, pero una consume el doble de energía en ocho horas. Un sensor que solo mide corriente no puede mostrar esa diferencia. La guía de factor de potencia explica la relación, y la guía de kW frente a kWh explica el paso de potencia a energía.
Qué especificar
Solicite la magnitud que necesita el proyecto y las pruebas de que el instrumento puede medirla:
| Necesidad | Qué solicitar |
|---|---|
| Tendencia de corriente o estado de funcionamiento | Corriente de verdadero valor eficaz y rango de corriente del sensor |
| Potencia activa y energía (kW, kWh) | Una referencia de tensión por fase y cada corriente asociada a la tensión de su propia fase |
| Circuitos con cargas electrónicas | Ancho de banda y límite de factor de cresta del contador y sus sensores de corriente |
| Totales trifásicos | Modos de conexión admitidos (tres y cuatro hilos) |
| Comparación con otro sistema | Misma magnitud, unidades, período de promedio y marcas temporales |
El sensor de corriente debe ser compatible con la entrada del contador. Un transformador de corriente (TC) con salida de corriente, otro con salida de tensión y una bobina Rogowski no son intercambiables. La guía de selección de TC explica cómo elegirlos.
Cuando dos lecturas discrepan
Una pinza amperimétrica y un sistema de monitorización suelen mostrar valores distintos por motivos válidos. Compruebe lo siguiente en este orden:
- La magnitud. La corriente eficaz, la potencia activa y la potencia aparente son valores diferentes.
- El tiempo. Una pinza actualiza la pantalla varias veces por segundo. Un sistema de monitorización suele comunicar una media de un minuto o más. Tome ambas lecturas al mismo tiempo y con una carga estable.
- El tipo de instrumento. Una pinza que responde al valor medio indica menos corriente cuando la forma de onda está distorsionada.
- Los límites. Compruebe el rango, el ancho de banda y el límite de factor de cresta de cada instrumento.
Si la diferencia continúa, registre el modelo y los ajustes de ambos instrumentos, los valores originales y el circuito. Solo el personal cualificado puede abrir cuadros eléctricos o instalar instrumentos de referencia, y debe seguir el procedimiento de seguridad de la instalación.
Verdadero valor eficaz con un ZEM
El monitor eléctrico ZEM muestrea la tensión y la corriente de cada fase y comunica la tensión eficaz, la corriente eficaz, el factor de potencia, los kWh y los kVAh de cada circuito trifásico. Sus sensores de corriente están calibrados con el contador, por lo que su precisión Clase 0.5S corresponde al conjunto formado por ambos. Las lecturas llegan por la red mallada Zigbee a un Gateway, donde Edge las almacena. Consulte la guía de potencia trifásica para ver cómo suma el contador las potencias de las fases.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa verdadero valor eficaz?
Un instrumento de verdadero valor eficaz calcula la raíz de la media de los cuadrados de la forma de onda que mide: eleva al cuadrado las muestras, calcula su media y extrae la raíz cuadrada. El resultado es correcto para ondas sinusoidales y distorsionadas, dentro de los límites de ancho de banda y factor de cresta del instrumento.
¿Necesito un contador de verdadero valor eficaz?
Sí, para cualquier circuito que alimente cargas electrónicas: variadores de velocidad, rectificadores, sistemas UPS, iluminación LED y equipos informáticos. En esos circuitos, un instrumento que responde al valor medio puede indicar una corriente decenas de por ciento inferior a la real.
¿Es la corriente eficaz lo mismo que la potencia?
No. La tensión eficaz multiplicada por la corriente eficaz da la potencia aparente en VA. La potencia activa en W también depende del factor de potencia; dos circuitos con la misma corriente eficaz pueden consumir cantidades de energía muy diferentes.
¿Qué es el factor de cresta?
Es el valor de pico dividido por el valor eficaz. Una onda sinusoidal tiene un factor de cresta de 1,414. La corriente pulsante de una entrada rectificadora puede tener un factor de cresta entre 2 y 3. Cada instrumento tiene un factor de cresta máximo para el que se aplica su precisión declarada.