POTENCIA ELECTRICA

Si te preguntara ¿qué lámpara luce más una de 50 vatios o una de 10 vatios?.

La respuesta es clara, la de 100 vatios, porque tiene el doble de potencia y lucirá el doble.

Si te preguntara que radiador eléctrico da más calor uno de 1.000w (w = vatios) u otro de 2.000w, la respuesta también esta clara, el de 2.000w ya que tiene el doble de potencia.

Como puedes ver la potencia es lo mismo en los dos casos, pero en un caso nos sirve para determinar si nos dará más o menos luz y en el otro para saber si nos dará más o menos calor.

Si hablamos de la potencia de una lámpara, hablamos de la cantidad de luz, si es de la potencia de un timbre sería para determinar la cantidad de sonido, la de un motor la cantidad de fuerza y así sucesivamente dependiendo del tipo de receptor del que hablemos.

Por este motivo podemos decir que:

La Potencia Eléctrica Determina la Cantidad de Luz, Calor, Fuerza. etc., dependiendo del aparato o receptor del que estemos hablando.

En una lámpara determina La cantidad de luz, en un timbre La cantidad de sonido, en un radiador eléctrico o una plancha La cantidad de calor....

potencia electrica

Lógicamente una lámpara con más potencia, dará mas luz, un radiador con más potencia, dará más calor y un motor con más potencia, tendrá mas fuerza de giro.

Los 3 fenómenos se producen gracias a la corriente eléctrica y de ahí que los 3 tengan una potencia eléctrica.

Índice de contenidos:

- ¿Qué es la Potencia Eléctrica?

- Fórmula de la Potencia

- Potencia de los Enchufes

- Potencia Contratada

- Potencia Perdida en los Cables

- Calculo de la Potencia Eléctrica en Corriente Continua

- Calculo y Potencias en Corriente Alterna

- Corrección del Factor de Potencia

¿Qué es Potencia Eléctrica?

La Potencia Eléctrica es la Energía absorbida o emitida (si es un generador) por un Aparato Eléctrico en un instante o momento determinado.

Decimos aparato eléctrico, porque podemos hablar de receptores, como lámparas, motores, etc., o de generadores, como una dinamo, una pila o un alternador.

Si conecto un aparato eléctrico a un enchufe, justo en el momento en el que lo conecto, la energía que consume es su potencia eléctrica.

Por este motivo la potencia eléctrica se puede calcular con la fórmula:

Potencia = Energía /tiempo

Teóricamente otras definiciones de potencia podrían ser:

- "La relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo"

- "Energía absorbida o entregada por un receptor en un tiempo determinado"

- "La capacidad que tiene un receptor eléctrico para transformar la energía en un tiempo determinado".

Como ves en esta definición se habla de transformar la energía, pero esta transformación puede ser energía eléctrica en luminosa, en mecánica, en calorífica, etc., depende del receptor.

No te olvides que un receptor eléctrico transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía.

Además aunque en la definición entra la palabra "tiempo", no te lies, un receptor tendrá siempre la misma potencia, independientemente del tiempo, lo que cambiará con el tiempo será la energía que consuma.

Recuerda: La potencia eléctrica nos determina la cantidad de...y eso es lo verdaderamente importante, porque nos servirá para comparar la cantidad de luz que da una bombilla respecto a otro, o la cantidad de calor que dará un radiador eléctrico frente a otro.

Lógicamente la energía consumida dependerá del tiempo conectado y también de la potencia del receptor que conectemos.

Su formula es muy sencilla: E = P x t, energía es igual a la potencia por el tiempo conectado.

¡¡¡Pero la potencia de un receptor es siempre la misma!!!.

Formula de la Potencia Eléctrica

La fórmula anterior se utiliza poco para calcular la potencia en electricidad, como luego veremos se suele utilizar para calcular la energía consumida.

La fórmula que más se utiliza para calcular la potencia eléctrica en electricidad es:

P = V x I;

Que quiere decir, que cuando conectamos un aparato eléctrico a una tensión V, si multiplicamos esta tensión por la intensidad de corriente que lo atraviesa, el resultado de la multiplicación es la potencia eléctrica del aparato.

La potencia eléctrica se mide en vatios (w) aunque es muy común verla en Kilovatios (Kw). 1.000w es 1Kw de potencia.

Para pasar de w a kw solo tendremos que dividir entre 1.000.

Para obtener la potencia en vatios en la fórmula anterior, la tensión se debe de poner en Voltios y la Intensidad en Amperios.

Ahora fíjate que pasa si sustituimos la V de la fórmula o la I, por su valor según la ley de ohm:


formula de la potencia electrica

Recuerda V = I x R; e I = V/R

Si el receptor tiene una resistencia R, podríamos, según ley de ohm, poner la fórmula de la potencia en función de la V y la R o de la I y la R del receptor.

En la mayoría de los aparatos eléctricos puedes ver su potencia en la placa de características que viene por la parte de atrás y pegada.

A veces solo viene la tensión a la que se debe conectar y la intensidad que circula por el receptor.

En estos casos es fácil calcularla, solo tienes que multiplicar la V x I como ya explicamos.

Aquí tienes un ejemplo:

placa de caracteristicas

Potencia de los Enchufes o Tomas de Corriente

Las tomas de corriente están preparadas para soportar, como mucho, una potencia máxima que viene determinada por la intensidad.

Por ejemplo, una toma de corriente de 16A (16 amperios) quiere decir que podremos conectar a esa toma receptores cuya suma de sus potencias sea:

P = 230 x 16 = 3.680w; recuerda que la tensión en las viviendas es de 230V, siempre la misma.

Cuidado, si conectamos más potencia a ese enchufe se calentará y podríamos provocar un incendio.

Nunca sobre pasar la intensidad (potencia) para la que está preparado. La intensidad máxima viene siempre en los enchufes, regletas, etc.

Potencia Contrada

Una potencia de la que se habla mucho es de la potencia contratada en las viviendas o locales.

La potencia contratada es la suma de las potencias de aparatos que puedo conectar a la vez en un momento puntual.

Veamos esto mucho mejor con un ejemplo:

Si yo tengo una potencia contratada de 5.750w de potencia en mi casa, quiere decir que puedo conectar aparatos a la vez cuya suma de sus potencias no exceda de estos 5.750w.

En caso de que fuera mayor, la empresa suministradora nos cortaría la corriente mediante un aparato llamado ICP (interruptor de control de potencia).

Ojo la suma de los conectados todos al mismo tiempo, no la de todos los receptores que hay en mi casa.

Podremos estar cocinando en la vitrocerámica que tiene una potencia de 2.200W, tener la lavadora en marcha que tiene una potencia de 1.500w, el frigorífico que es de 250W de potencia y un radiador eléctrico de 1.000w a la vez, pues suman 4.750W.

Si en ese momento, en el que tenemos lo anterior enchufado, queremos usar el microondas de 900w de potencia “saltará la luz", o lo que es lo mismo y más técnico, el aparato que nos controla la potencia contratada, llamado IPC (Interruptor de Control de Potencia) saltará y nos cortará la luz.

Esto sucederá hasta que desenchufemos algún receptor y la suma de las potencias enchufadas en ese momento sea inferior a la contratada, los 5.750w.

Para saber más sobre la potencia contratada en viviendas visita el siguiente enlace: Potencias Electricas Normalizadas, donde podrás ver los tipos de potencias más utilizados, el ICP y las tensiones utilizadas.

Potencia Perdida en los Cables Conductores

Los conductores, aunque poca, tiene resistencia.

Esta resistencia provoca que tengan un consumo de energía eléctrica, que desde luego es potencia perdida, ya que nada tiene que ver con la de los receptores que conectamos y que es la que nos interesa.

Además, esta resistencia provoca que cuando circula por ellos una corriente eléctrica, los conductores se calienten, y un calentamiento excesivo podría provocar que se fundiera su aislante o incluso llegar a producir fuego.

La potencia perdida en una línea por la resistencia de sus conductores se calculará:

Potencia perdida = Pp = I2 x R; Intensidad al cuadrado por la resistencia del cable.

Ojo la resistencia del cable será la del cable de ida más el de vuelta (Fase y Neutro).

potencia perdida

Como ves la potencia eléctrica da para hablar mucho sobre ella, y se puede utilizar de varias formas, aunque todas son lo mismo, energía en un instante determinado.

Cuando hablamos de la potencia en corriente alterna, la cosa es un poco más complicado porque tenemos 3 diferentes. Luego lo veremos con más detalle.

Vamos a ver como se calcula la potencia en corriente continua (c.c) y en corriente alterna (c.a).

Si no tienes claro la diferencia entre un tipo de corriente y la otra sería recomendable, no obligatorio, que antes pases por este enlace: corriente continua y alterna.

Calculo de La Potencia Eléctrica



Potencia en Corriente Continua



La corriente continua es la que tienen las pilas, las baterías y las dinamos.

Todo lo que se conecte a estos generadores serán receptores de corriente continua.

Ya hemos dicho que para calcular la potencia en c.c. (corriente continua) se hace mediante la fórmula:

P = V x I = Tensión x Intensidad.

Cuando la tensión se pone en Voltios (V) y la Intensidad en Amperios (A), la potencia nos dará en vatios (w).

Como ves es muy sencillo.

Veamos un ejemplo.

Calcula la potencia de un timbre que trabaja a una tensión de 12V y por el que circula una intensidad de 2mA.

Lo primero poner la V en voltios (ya esta) y la I en amperios (convertimos)

2mA (miliamperios) son 2/1000 Amperios, es decir 0,002A

Ahora solo queda aplicarla fórmula P = 12V x 0,002A = 0,06w. Resuelto.

Hagamos otro. Una bombilla que conectamos a 220V tiene una intensidad de 0,45A.

¿Que potencia eléctrica tiene?

P = 220V x 0,45A = 100w.

Resuelto.

Potencia en Corriente Alterna



Si quieres aprender a resolver circuitos en c.a. te recomendamos este enlace: Circuitos de Corriente Alterna, aquí solo hablaremos de potencias.

La corriente alterna es la que se genera en las centrales eléctricas, por eso todos los receptores que se conecten a los enchufes de las viviendas son de corriente alterna (c.a).

Aquí la potencia es un poco más compleja, ya que no solo hay una potencia, sino que hay 3 diferentes.

Tipos de Potencia

Potencia Activa = Pa = V x I x coseno ρ se mide en w (vatios)

Potencia Reactiva = Q = V x I seno φ; se mide en VAR (voltio amperios reactivos)

Potencia Aparente = S = V x I se mide en voltio amperios (VA)


Aquí puedes ver el triangulo de potencias para su calculo y deducir sus fórmulas:

triangulo de potencias

La potencia activa es la única de las 3 potencia que se transforma en energía útil, es decir es la potencia útil del receptor.

La potencia reactiva es una potencia perdida.

Esta potencia es una potencia consumida por las bobinas y por los condensadores.

Tenemos 2 potencias reactivas, Ql (potencia reactiva inductiva) que será la potencia reactiva consumida por las bobinas para crear campos magnéticos y Qc (potencia reactiva capacitiva) potencia reactiva consumida por los condensadores para crear campos eléctricos.

La suma vectorial de ambas será la potencia reactiva total como luego veremos en los ejemplos. Las dos son potencias perdidas, no sin realmente útiles.

La potencia aparente es la suma vectorial de las otras dos, es la potencia util más la potencia perdida.

Empecemos por la más importante, generalmente la que se conoce como potencia, la potencia activa, y dependiendo del tipo de receptor.

Potencia Activa

Esta potencia es la que se transforma en energía en los receptores, la que disipan por la parte de resistencia electrica que tienen, la única que se transforma en energía útil.

Solo esta potencia eléctrica se transforma en trabajo por el receptor
.

Esta es la que realmente nos da el dato de qué potente es el receptor y es la que viene expresada en las características de todos los receptores.

Es por lo tanto la más importante.

Se mide en vatios (w) igual que en c.c..

Como las señales eléctricas en c.a. son una onda sinodal, que varían con el tiempo, la fórmula de la potencia depende de la gráfica de la tensión y la intensidad, de cuanto se retrasa una de la otra, por eso se debe utilizar el ángulo a través de coseno del ángulo ρ (fi), ángulo de retraso de la onda de la tensión con respecto a la onda de la intensidad.

Fíjate como son estos desfases en 3 circuitos puros, uno resistivo puro (resistencia pura), uno inductivo puro (bobina pura) y uno capacitivo puro (condensador puro):

circuitos RLC

La potencia activa se calcula con la siguiente fórmula:

Potencia Activa = V x I x coseno ρ

El coseno ρ también se conoce como "Factor de Potencia", es el ángulo de desfase entre la V y la I.

Fíjate en los ángulos de desfases de la figura anterior. Según esto, tenemos para cada tipo de circuito:

Resistivo puro: La V y la I están en fase. ángulo de desfase 0º; coseno 0º = 1.

El factor de potencia en receptores de resistencias puras es 1. Se llaman circuitos R.

Inductivo puro: La V está adelantada 90º respecto a la I. ángulo de desfase 90º, coseno 90º = 0; el factor de potencia es 0.

Se llaman circuitos L.

Capacitivo puro: La V está atrasada 90º respecto a la I. ángulo de desfase -90º, coseno -90º = 0; el factor de potencia 0. Se llaman circuitos C.

Factor de potencia en Resistencias = 1, es decir siempre tendrá el valor 1 y la fórmula quedará igual que los receptores en c.c.. (al ángulo para que el coseno ρ se igual a 1 es el ángulo de 0º).

Esto paso por que la Tensión y la Intensidad siempre están en fase, no se desfasan ningún ángulo (0º).

Por ejemplo una bombilla o un radiador eléctrico (resistencia eléctrica) serán receptores cuya potencia será la misma en c.c. que en c.a. por ser puramente resistivos, y por que su factor de potencia es 1.

Receptores que no solo son resistivos, el factor de potencia tomará otro valor.

La mayoría de los receptores tienen una parte resistiva y otra inductiva o capacitiva (incluso las 3), por eso el desfase entre la tensión y la intensidad estará en valores entre 0 y 1 (mayor que 0 y menor que 1).

Los circuitos reales suelen ser circuitos RLC (con lo 3 componentes) o RL o RC.

Esto por ejemplo ocurre con los motores, transformadores de voltaje y la mayoría de los dispositivos o aparatos que trabajan con algún tipo de enrollado o bobina, el valor del factor de potencia se muestra siempre con una fracción decimal menor que “1” (como por ejemplo 0,8), que es la forma de indicar cuál es el retraso o desfase de la V con respecto a la I.

Veamos un ejemplo:

Calcula la potencia que desarrolla un motor eléctrico monofásico, cuyo consumo de corriente es de 10.4 ampere (A), posee un Factor de Potencia o Cos = 0.96 y está conectado a una red eléctrica de corriente alterna también monofásica, de 220 volt (V).

P=V x I x Cosφ = 220 x 10.4 x 0,96 = 2.196, 48 w o lo que es lo mismo 2,19648Kw.

Potencia Activa en Circuitos Inductivos y Capacitivos Puros (LC)

Los circuitos resistivos puros se llaman R, los inductivos puros L y los capacitivos puros C, por eso estos circuitos se llaman circuitos RLC (los 3 componentes), circuitos RC (resistivo y capacitivo) o circuitos RL (resistivos e inductivos).

Por la gráfica anterior, los circuitos L y C puros sabemos que su factor de potencia es 0, por lo tanto su potencia activa será 0, no tienen.

Lógico se existiera la bobina o condensador puro no tendrían nada resistivo y la potencia activa es la debida a la resistencia. OJO esto solo es teoría en la práctica no existen los circuitos puros de este tipo.

En la teoría, solo en teoría, podríamos analizar un circuito que fuera inductivo puro, es decir una bobina pura, o un circuito capacitivo puro, un condensador puro.

Los factores de potencia serían o, no tendrán potencia activa.

Factor de potencia receptor inductivo puro : coseno 90º = 0

Factor de potencia receptor capacitivo puro: coseno -90º = 0; ya que coseno (x) = coseno (-x)

Potencia Activa Circuito Inductivo y Capacitivo Puro = 0.

Decimos que solo en teoría por que en realidad una bobina no solo es una bobina, es un conductor enrollado y por lo tanto, además de inductivo, tiene un componente resistivo (tienen una resistencia).

Lo mismo pasa con los condensadores, por eso cuando trabajamos con un circuito que tiene un condensador o una bobina su factor de potencia nunca será 1.

Potencia en Circuitos RLC

Potencia Activa

Como conclusión diremos que un circuito que tenga componentes RLC (resistivo, inductivo y capacitivo) tiene un factor de potencia que será mayor de 0 y menor de 1. Para calcular su potencia activa será:

Pactiva = V x I x Cosφ = w (vatios).

Potencia Reactiva

Es la potencia que solo tienen los circuitos que tengan parte inductiva o capacitiva (LC) y no se transforma en energía, no produce trabajo útil, por eso podemos considerarla incluso una pérdida.

Se representa por la letra Q y su fórmula es:

Q = V x I seno φ; se mide en VAR (voltio amperios reactivos)

Potencia Aparente

Es la suma vectorial de las potencias activa y reactiva.

Se representa por la letra S y su fórmula es:

S = V x I se mide en voltio amperios (VA)

Recuerda siempre el llamado triángulo de potencias en c.a.

triangulo de potencias

Como ves las potencias en c.a. se representan por vectores.

Podríamos calcular una potencia teniendo las otras 2 simplemente aplicando Pitágoras en el triangulo. Por ejemplo:

P = S x cosen φ; o lo que es lo mismo P = V x I x cose φ. (recuerda S = V x I).

Q = S x seno φ; o lo que es lo mismo Q = V x I x seno φ.

Creo que con esto es suficiente para entender las potencias eléctricas.

Corrección del Factor de Potencia

Si queremos mejorar la potencia útil en un circuito, lo que debemos es disminuir la potencia reactiva.

A la vista de lo explicado antes esto lo podemos conseguir aumentando la potencia reactiva capacitiva mediante condensadores en paralelo. Con esto conseguimos reducir el ángulo φ.

Ya sabemos que al coseno φ se le llama factor de potencia, pues lo ideal es que el coseno φ = 1 ( φ = 0), ya que todo sería potencia útil.

Un coseno φ = 0,95 es más eficiente que un coseno φ = 0,85 en un circuito con receptores.


Poniendo en paralelo con el receptor un condensador o varios, depende si es monofásico o trifásico, mejoramos el factor de potencia. Veamos como se conectaría:

correccion del factor de potencia

Tienes mucho más explicado sobre esto, por si te interesa, en la siguiente página: Factor de Potencia.

Hay una cosa que tenemos que saber en corriente alterna.

La Resistencia R en ohmios es a los circuitos resistivos, lo que sería la L Inductancia en los inductivos o lo que sería la C capacidad en los capacitivos.

La L se mide en henrios H (normalmente mH milihenrios), la C se mide en Faradios (normalmente en microfaradios).

La Resistencia Total en este tipo de circuitos se llama Impedancia y se representa por Z.

Es el conjunto de la Resistencia, la inductancia y la capacidad y se mide en ohmios.

Pero para aprender este mejor visita: Circuitos de Corriente Alterna.

En el siguiente enlace tienes un pequeño ejercicio online de repaso: Ejercicio Potencia Eléctrica.

Si quieres aprender a calcular circuitos en c.a y en c.c. sobre potencias te dejamos este enlace con varios ejercicios resueltos: Ejercicios de Potencia Electrica

Para acabar, recuerda que cuando hablamos de la potencia contratada, es la potencia que contratamos con la compañía eléctrica, por ejemplo, para una instalación de una vivienda.

Estas potencias están normalizadas y estipuladas por ley y puedes verlas aquí: Potencias Normalizadas.

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