INTRODUCCIÓN

Antes de comenzar con las definiciones es necesario comentar que como ya se conoce, la corriente eléctrica se compone al igual que todo tipo de energía de muchos factores, en este caso, podemos mencionar la Intensidad Eléctrica, que es la cantidad de electrones que pueden circular por un conductor en 1 segundo, midiéndose en amperes, también podemos mencionar la Tensión o Diferencia de Potencial Eléctrico, que es la diferencia de potencial que debe existir entre dos puntos de un conductor para que la corriente fluya midiéndose en Volts, además de estos factores existen muchos más, entre ellos esta la Potencia Eléctrica, que es el trabajo que realiza la corriente en la unidad de tiempo y su unidad de medida es el Watt.

Este último factor es muy utilizado en el ámbito comercial, ya que la energía eléctrica se vende en Kilowatts/hora, que es la unidad de medida de la energía eléctrica y se obtiene al calcular el producto entre la Potencia utilizada en una carga por la Unidad de tiempo.

Es por esto, que debemos comprender todos los factores que influyen sobre la corriente eléctrica, ya que para poder determinar si realmente estamos pagando lo correcto por lo que nos venden, es necesario saber que nos están vendiendo.

POTENCIA ELECTRICA

La potencia se define como la energía o trabajo consumido o producido en un determinado tiempo.

En los circuitos eléctricos la unidad de potencia es el vatio (W) y su definición está relacionada con la tensión aplicada y la intensidad que circula por un circuito: se dice que un vatio es la energía (trabajo) que libera un amperio en un circuito con una tensión de un voltio.Puede expresarse con una fórmula:

W = U x I(1 vatio = 1 voltio x 1 amperio)

Como el resultado de esta expresión matemática es una ecuación (similar a la de la Ley de Ohm) puede deducirse un valor conociendo los otros dos y así obtener tres fórmulas matemáticas que permitan resolver cualquier incógnita.

Para conocer la fórmula de cálculo de una de las magnitudes desconocidas, basta con tomar las otras dos y relacionarlas según su posición determinada en el triángulo:

W = V x AA = W/V V= W/ A

La unidad de potencia eléctrica, vatio (W), tiene correspondencia con otras unidades de potencia utilizadas en el automóvil, como los caballos (CV):

1 CV equivale a 736 W

Relación entre unidades, como la ecuación de la Ley de Ohm y la fórmula de la potencia tienen unidades en común, pueden relacionarse unas con otras y obtenerse un formulario que permita calcular cualquier unidad combinando dos. La presente “rueda” es un formulario completo de las unidades eléctricas, donde puede obtenerse de dos magnitudes conocidas otra que sea incógnita.

POTENCIA ELECTRICA EN CORRIENTE CONTINUA:

De la mecánica, seguramente recordamos el concepto de potencia, que quedaba definido como el trabajo realizado por unidad de tiempo.

Recordando que la diferencia de potencial V era el trabajo necesario para desplazar una unidad de carga entre dos puntos, y que la intensidad de corriente I representaba la cantidad de carga (Q) desplazada en un segundo, la potencia eléctrica se puede expresar de la siguiente manera:

Donde:

o P es la potencia eléctrica expresada en vatios (W).o V es la tensión o diferencia de potencial expresada en voltios (V).o I es la intensidad de corriente expresada en amperes (A).

Ahora bien, si reemplazamos en la formula anterior a I por su equivalente, según la ley de Ohm, obtenemos otra expresión que nos permite calcular la potencia:

Repitiendo el procedimiento anterior, pero reemplazando ahora a V, obtenemos la siguiente expresión:

La unidad de potencia es el vatio (W), en inglés watt, en honor de James Watt. El vatio puede definirse como la cantidad de trabajo realizado por un circuito eléctrico que tiene aplicada una tensión de 1 voltio en sus extremos y es recorrido por 1 ampere durante 1 segundo.

Los múltiplos del vatio más utilizados son el kilovatio (kW), que equivale a 1.000 W, y el megavatio (MW), que equivale a 1.000.000 W.

POTENCIA ELCTRICA EN CORRIENTE ALTERNA:

Diferentes tipos de potencia eléctrica

Del mayor o menor retraso o adelanto que provoque un equipo eléctrico cualquiera en la corriente (I) que fluye por un circuito, en relación con el voltaje o tensión (V), así será el factor de potencia o Cos φ que tenga dicho equipo.

En un circuito eléctrico de corriente alterna se pueden llegar a encontrar tres tipos de potencias eléctricas diferentes:

Potencia activa (P) (resistiva)

Potencia reactiva (Q) (inductiva)

Potencia aparente (S) (total)

Potencia activa o resistiva (P)

Cuando conectamos una resistencia (R) o carga resistiva en un circuito de corriente alterna, el trabajo útil que genera dicha carga determinará la potencia activa que tendrá que proporcionar la fuente de fuerza electromotriz (FEM). La potencia activa se representa por medio de la letra (P) y su unidad de medida es el watt (W).

Los múltiplos más utilizados del watt son: el kilowatt (kW) y el megawatt (MW) y los submúltiplos, el miliwatt (mW) y el microwatt (W).

La fórmula matemática para hallar la potencia activa que consume un equipo eléctrico cualquiera cuando se encuentra conectado a un circuito monofásico de corriente alterna es la siguiente:

De donde:

P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt (W) I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A) Cosφ = Valor del factor de potencia o coseno de “fi”

(En los dispositivos que poseen solamente carga resistiva, el factor de potencia es siempre igual a “1”, mientras que en los que poseen carga inductiva ese valor será siempre menor de “1”).

Potencia reactiva o inductiva (Q)

Esta potencia la consumen los circuitos de corriente alterna que tienen conectadas cargas reactivas, como pueden ser motores, transformadores de voltaje y cualquier otro dispositivo similar que posea bobinas o enrollados. Esos dispositivos no sólo consumen la potencia activa que suministra la fuente de FEM, sino también potencia reactiva.

La potencia reactiva o inductiva no proporciona ningún tipo de trabajo útil, pero los dispositivos que poseen enrollados de alambre de cobre, requieren ese tipo de potencia para poder producir el campo magnético con el cual funcionan. La unidad de medida de la potencia reactiva es el volt-ampere reactivo (VAR).

Q=V . I sin φ

La fórmula matemática para hallar la potencia reactiva de un circuito eléctrico es la siguiente:

De donde:

Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (VAR) S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA) P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W)

Potencia aparente o total (S)

La potencia aparente (S), llamada también "potencia total", es el resultado de la suma geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que realmente suministra una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al vacío, es decir, sin ningún tipo de carga conectada, mientras que la potencia que consumen las cargas conectadas al circuito eléctrico es potencia activa (P).

La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo de potencia es la siguiente:

De donde:

S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)

V = Voltaje de la corriente, expresado en volt I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)

La potencia activa, por ejemplo, es la que proporciona realmente el eje de un motor eléctrico cuando le está transmitiendo su fuerza a otro dispositivo mecánico para hacerlo funcionar.

Midamos en ese caso con un voltímetro la tensión o voltaje (V) que llega hasta los bornes del motor y seguidamente, por medio de un amperímetro, la intensidad de corriente en ampere (A) que fluye por el circuito eléctrico de ese motor. A continuación multipliquemos las cifras de los dos valores obtenidos y el resultado de la operación será el valor de la potencia aparente (S), expresada en volt-ampere (VA) que desarrolla dicho motor y no precisamente su potencia activa (P) en watt (W).

La cifra que se obtiene de la operación matemática de hallar el valor de la potencia aparente (S) que desarrolla un dispositivo será siempre superior a la que corresponde a la potencia activa (P), porque al realizar esa operación matemática no se está tomando en cuenta el valor del factor de potencia o coseno de “fi” (Cos φ).

SIMULACION:

Potencia en corriente continua:

PARA UNA RESISTENCIA R1=220 Ω DE 0.25 WATT

En esta primera simulación se suministro un voltaje 7 voltios DC a la resistencia 220 Ω el cual disipara la máxima potencia por ser de ¼ de watt y el vatímetro marca la potencia disipada por la resistencia.

P=V 2

R= 72

220=0.222 W

PARA UNA RESISTENCIA R1=220 Ω DE 0.5 WATT

Para esta configuración nótese que se incremento la tensión de entrada esto debido a que la potencia nominal de la resistencia también se incremento.

P=V 2

R= 102

220=0.454 W

PARA UNA RESISTENCIA R1=220 Ω DE 1 WATT

De manera análoga a la anterior configuración también se procedió a incrementar la tensión debido a que la potencia de la resistencia es de 1 watt trabajando así a su mayor capacidad.

P=V 2

R= 142

220=0.890 W

PARA UNA RESISTENCIA R1=440 Ω DE 0.25 WATT

En este tipo de configuración procedió a cambiar la resistencia de 220 Ω a 440 Ω prácticamente al doble de la original se observa que la resistencia se incrementa la corriente que circula por el disminuye proporcionalmente a ella.

PARA UNA RESISTENCIA R1=440 Ω DE 0.5 WATT

PARA UNA RESISTENCIA R1=440 Ω DE 1 WATT

En este circuito se observa que la proporcionalidad de la potencia con respecto a la corriente y la tensión suministrada.

Nota:

Anteriormente también se pudo probar que a medida que si se sobrepasa la potencia nominal de la resistencia esta quema en la simulación se observo que el circuito se queda en circuito abierto en laboratorio la resistencia se quemaría.

En corriente alterna:

Debido a que el circuito es resistivo puro la tensión de entrada y la tensión de salida están en fase.

Osciloscopio: