Ingeniería eléctrica y electrónica: circuitos, trifásica y máquinas
El dominio Ingeniería eléctrica y electrónica cubre análisis de circuitos, potencia trifásica, transformadores, máquinas eléctricas, electrónica de potencia y criterios de instalaciones y protección. Se espera que el sustentante cuantifique corrientes, potencias y parámetros de operación, no solo que recuerde definiciones.
Conceptos centrales
- Leyes de Kirchhoff, superposición y teorema de Thévenin para reducir redes lineales.
- Trifásica balanceada: S = √3 V_L I_L, P = S·fp y Q = S·sen φ.
- Transformador ideal: V₁/V₂ = N₁/N₂ e I₁N₁ = I₂N₂; la potencia aparente se conserva.
- Motor de inducción: s = (n_s − n_r)/n_s, con n_s = 120f/p.
- Compensación de reactivos: Q_c = P(tan φ₁ − tan φ₂).
Ejemplo resuelto
Una carga trifásica consume P = 10 kW con fp = 0.80 atrasado a 440 V y 60 Hz. Para llevarla a fp = 0.95: φ₁ = 36.87° y φ₂ = 18.19°, entonces Q_c = 10 kW(0.750 − 0.329) = 4.21 kvar. Si el banco se conecta en delta, cada fase toma 1.40 kvar y C = Q/(2πfV²) = 1400/(2π·60·440²) ≈ 19.2 µF. La corriente de línea disminuye y se libera capacidad del transformador.
Errores que cuestan puntos
- Mezclar tensión de línea con tensión de fase y olvidar el factor √3.
- Calcular el banco con S en lugar de P, o invertir el signo de φ en cargas capacitivas.
- Convertir kvar a microfaradios sin considerar la frecuencia de operación.
- Sobrecompensar sin revisar la sobretensión que produce el exceso de capacitores.