Objetivo:
Desarrollar el tema de potencia eléctrica de una manera fácil de
entender, obteniendo conocimientos especificados, mostrando a través de
imágenes y videos algunos ejemplos para que el método de aprendizaje sea más
entretenido, de tal forma aportar enriquecer entender y comprender el tema.
Potencia
sea eléctrica o mecánica significa la rapidez con la que se realiza un trabajo.
Siempre se realiza trabajo cuando una fuerza provoca movimiento. Si se emplea
una fuerza mecánica para levantar o mover una
pesa,
se hace trabajo. La fuerza ejercida sin causar movimiento como la fuerza de un
resorte en tensión entre dos objetos inmóviles no es trabajo.
la
fuerza eléctrica ejercida es tensión o voltaje y que esa tensión o
voltaje produce el flujo de corriente, osea el movimiento de electrones.
Una tensión entre dos puntos que no causa flujo de corriente es similar al
resorte tenso que no se mueve y, por lo tanto, no produce trabajo. Siempre
que la tensión provoca movimiento de electrones, se realiza un trabajo al
desplazar a los electrones de un punto a otro. La rapidez con que
este trabajo se realiza se denomina como POTENCIA ELÉCTRICA.
Principios:
* Energía eléctrica
Es la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de
potencial entre dos puntos, estableciendo una corriente eléctrica entre ambos.
La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía,
como energía luminosa o luz, energía mecánica y energía térmica.
La energía eléctrica se presenta como corriente eléctrica, ósea, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico.
La energía eléctrica se presenta como corriente eléctrica, ósea, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico.
Ejemplo: cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.
Introducción
*Potencia Eléctrica
Es la velocidad a la que se consume la energía. Si la
energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte
el depósito que lo contiene.
Formulas y Problemas:
La forma más
simple de calcular la potencia que consume una carga activa o resistiva
conectada a un circuito eléctrico es multiplicando el valor de la tensión en
volt (V) aplicada por el valor
de la intensidad (I) de la
corriente que lo recorre, expresada en Amper. Para realizar ese cálculo
matemático se utiliza la siguiente fórmula:
|
Formula 1 P=V·I
|
El resultado de esa operación matemática para un circuito eléctrico monofásico de corriente directa o de corriente alterna estará dado en watt (W). Por tanto, si sustituimos la “P” que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la “W” de watt, tenemos también que: P = W, por tanto, |
| W=VI |
Si se quiere hallar la intensidad de corriente ( I ) que fluye por un circuito conociendo la potencia en watt que posee el dispositivo que tiene conectado y la tensión o voltaje aplicada, podemos despejar la fórmula anterior de la siguiente forma y realizar la operación matemática correspondiente: |
Formula 2 I=W/V
|
el voltaje y la intensidad de la corriente que fluye por un circuito eléctrico, son directamente proporcionales a la potencia, es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia también aumenta o disminuye de forma proporcional.
1 watt (W) es igual a 1 ampere de corriente ( I ) que fluye por un circuito,
multiplicado por 1 volt (V) de tensión o voltaje aplicado:
|
1 watt
= 1 volt · 1 ampere
|
¿cuál es la
potencia o consumo en watt de una bombilla conectada a una red de energía
eléctrica doméstica monofásica de 220 volt, si la corriente que circula por
el circuito de la bombilla es de 0,45 ampere?
Utilizando formula 1 obtenemos: P = V · I P = 220 · 0,45 P = 100 watt Ejemplo:
Del mismo
problema encontrar la intensidad de corriente que fluye por la bombilla,
conociendo la potencia de 100 watt y 220 volts aplicada al circuito
utilizando la fórmula 2
I=W/V
I=100/220
I=0.45
|
Nota: mientras
mayor sea la potencia de un dispositivo o equipo eléctrico conectado a un
circuito consumiendo energía eléctrica, mayor será la intensidad de corriente
que fluye por dicho circuito, siempre y cuando el valor del voltaje o tensión
se mantenga constante.
|
Corriente Continua
Definición: se entiende como el flujo continuo de electrones de un conductor entre dos terminales de distinto potencial.
Cuando se trata de corriente continua la potencia eléctrica es el producto de la diferencia potencial entre las dos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través de dicho dispositivo.
La potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. formula (1)
Cuando el dispositivo es una resistencia, y se sabe el valor de la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia se calcula multiplicando la INTENSIDAD POR LA RESISTENCIA. formula (2)
formulas:
1) P = dw / dt = dw / dq * dq / dt = V*I
2) P = R * I al cuadrado = V al cuadrado / Resistencia.
unidades:
I. valor instantáneo de la corriente. ( A, amperios)
V. valor del voltaje. ( V, voltios)
P. potencia. ( W, watts)
R. resistencia. (R, ohm)
Corriente Alterna
Definición: Se denomina
corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido
varían periódicamente.El promedio de potencia eléctrica en un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces de la diferencia de potencial entre los terminales y la diferencia de corriente que pasa por el dispositivo.
Unidades Fundamentales:
La
unidad básica de potencia es el Watt, que equivale a voltaje multiplicado por
intensidad de corriente, o sea la cantidad de coulombs de electrones que pasan
por un punto en un segundo. Esto representa la velocidad con
que
esta realizando el trabajo de mover electrones en un material. El símbolo P
indica potencia eléctrica.
Potencia de los
equipos eléctricos:
Cuando
la resistencia utiliza demasiada potencia, la rapidez con la que la energía
eléctrica se convierte en calor aumenta y la temperatura de la resistencia
sube. Si la temperatura se eleva demasiado, el material puede
modificar
su composición, dilatarse, contraerse o quemarse por el calor. Por ese motivo
todos los equipos eléctricos indican la cantidad máxima de watts que soportan.
Las
resistencias también vienen identificadas en watts, además de los ohms de
resistencia. Existen resistencias de iguales valores en ohms, pero distinto
wattaje. Las resistencias de carbón por ejemplo, se hacen comúnmente de 1/3,
1/2, 1 y 2 watts. Cuanto mayor sea el tamaño de la resistencia de carbón, mayor
será su capacidad en watts, dado que habrá una cantidad más grande de material
para absorber y transmitir el calor fácilmente.
Para
resistencias de más de 2 watts se emplean las de alambre bobinado. Estas
resistencias se hacen para disipaciones de 5 a 200 watts, habiendo tipos
especiales para potencias superiores a 200 watts.
Factor
de Potencia:
*Tipos
de resistencia
*Tipos
de potencia
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)
Los múltiplos más utilizados del
watt son:
el kilowatt (kW) y el mega watt (MW)
los sub múltiplos, el mili watt
(mW) y el micr owatt (W).
La fórmula matemática para
hallar la potencia activa que consume un equipoeléctrico cualquiera cuando se
encuentra conectado a un circuito monofásico decorriente 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)
Cos= Valor del factor de potencia o coseno de
“fi”(En los dispositivos que poseen solamente carga resistiva, el factor de
potencia es:
P=V·I·Cos
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).
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:
Q=raíz de
s2-p2
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 dela
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).
*Triangulo de Potencia
Seguridad
Una corriente de intensidad 0,1 A puede matar a una persona.
La corriente en una instalación eléctrica de una vivienda es con frecuencia 100 veces superior a ese valor y sin embargo muchas descargas eléctricas en una casa no son mortales.
La corriente eléctrica siempre tratará de viajar en la dirección que oponga la menor resistencia. Los aparatos eléctricos están diseñados para que, en caso de existir una descarga eléctrica, ésta se vaya a tierra, por lo que la corriente que pudiera experimentar el usuario sería mínima, ya que la gran mayoría de ella fue dirigida a tierra.
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