8.9 : Distribución de potencia en circuitos trifásicos y monofásicos

La distribución de potencia dentro de los circuitos eléctricos es un aspecto fundamental de los sistemas energéticos residenciales e industriales. Si bien la potencia monofásica es común en entornos residenciales, la potencia trifásica es el estándar para entornos industriales con maquinaria pesada. Cada sistema es diferente y tiene ventajas, y es crucial comprender los principios subyacentes de la distribución de potencia y la eficiencia de los materiales.

Distribución de Potencia Monofásica:

Los circuitos monofásicos son típicos en entornos domésticos; Se utiliza un sistema de dos hilos. La corriente en este sistema está determinada por la potencia absorbida por la carga y el voltaje de la línea:

La pérdida de potencia en los cables debido a la resistencia es proporcional al cuadrado de la corriente:

donde R es la resistencia de los cables.

Distribución de Potencia Trifásica:

Un sistema trifásico equilibrado, más utilizado en un entorno industrial. En este sistema, la corriente se divide entre los tres cables, reduciendo la corriente en cada cable en comparación con un sistema monofásico con el mismo nivel de potencia. Suponiendo la misma corriente y resistencia en cada fase, la pérdida de potencia total es la suma de las pérdidas en cada fase.

Tamaño del cable y consumo de material:

Al comparar tamaños de cables para una pérdida de potencia igual en ambos sistemas, el área de la sección transversal de los cables en un sistema monofásico debe ser mayor que en un sistema trifásico para transportar el aumento de corriente sin aumentar la pérdida de potencia. Específicamente, el sistema monofásico requiere cables con un área de sección transversal dos veces mayor que la de cada cable de fase en el sistema trifásico. Esto significa que el sistema monofásico requeriría cables con una mayor sección transversal para manejar la misma carga de potencia que el sistema trifásico, lo que se traduce en un aumento de aproximadamente un 33% más de material conductor.