Potencia 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. La potencia se mide en joule por segundo
(J/seg) y se representa con la letra “P”.
Un J/seg
equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule
de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía
eléctrica.
La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el
“watt”, y se representa con la letra “W”.
CÁLCULO DE LA POTENCIA DE UNA CARGA ACTIVA
(RESISTIVA)
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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:
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| (Fórmula 1)
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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,
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Si ahora queremos 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:
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(Fórmula 2) |
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Si observamos la fórmula 1 expuesta al inicio, veremos que 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. De ahí se deduce que, 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, tal como se representa a
continuación.
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1 watt = 1 volt · 1 ampere |
Veamos, por ejemplo, cuál será 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.
Sustituyendo los valores en la fórmula 1 tenemos:
P =
V · I
P = 220 · 0,45
P = 100
watt
Es decir, la potencia de consumo de la bombilla será de 100 W
.
De igual forma, si queremos hallar la intensidad de la corriente que
fluye por la bombilla conociendo su potencia y la tensión o voltaje aplicada al
circuito, podemos utilizar la fórmula 2, que vimos al principio. Si
realizamos la operación utilizando los mismos datos del ejemplo anterior,
tendremos:
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De acuerdo con esta fórmula, 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.
La
unidad de consumo de energía de un dispositivo eléctrico se mide en watt-hora
(vatio-hora), o en kilowatt-hora (kW-h) para medir miles de
watt.
Normalmente las empresas que suministran energía eléctrica a la
industria y el hogar, en lugar de facturar el consumo en watt-hora, lo hacen en
kilowatt-hora (kW-h). Si, por ejemplo, tenemos encendidas en
nuestra casa dos lámparas de 500 watt durante una hora, el reloj registrador del
consumo eléctrico registrará 1 kW-h consumido en ese período de tiempo, que se
sumará a la cifra del consumo anterior.
Una bombilla de 40 W consume o
gasta menos energía que otra de 100 W. Por eso, mientras más equipos conectemos
a la red eléctrica, mayor será el consumo y más dinero habrá que abonar después
a la empresa de servicios a la que contratamos la prestación del suministro de
energía eléctrica.
Para hallar la potencia de consumo en watt de un
dispositivo, también se pueden utilizar, indistintamente, una de las dos
fórmulas que aparecen a continuación:
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En el primer caso, el valor de la potencia se obtiene
elevando al cuadrado el valor de la intensidad de corriente en ampere (A) que
fluye por el circuito, multiplicando a continuación ese resultado por el valor
de la resistencia en ohm (  ) que posee la carga o
consumidor conectado al propio circuito. En el segundo caso obtenemos el
mismo resultado elevando al cuadrado el valor del voltaje de la red eléctrica y
dividiéndolo a continuación por el valor en ohm ( ) que posee la resistencia de
la carga conectada.
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Placa colocada al costado de un motor monofásico de corriente alterna,
donde aparece, entre otros< datos, su potencia en kilowatt (kW), o en C.V.
(H.P.).
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El consumo en watt (W) o kilowatt (kW) de cualquier carga, ya
sea ésta una resistencia o un consumidor cualquiera de corriente conectado a un
circuito eléctrico, como pudieran ser motores, calentadores, equipos de aire
acondicionado, televisores u otro dispositivo similar, en la mayoría de los
casos se puede conocer leyéndolo directamente en una placa metálica ubicada,
generalmente, en la parte trasera de dichos equipos. En los motores esa placa se
halla colocada en uno de sus costados y en el caso de las bombillas de alumbrado
el dato viene impreso en el cristal o en su base.
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CÁLCULO DE LA POTENCIA DE CARGAS REACTIVAS
(INDUCTIVAS)
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Para calcular la potencia de algunos tipos de equipos que trabajan
con corriente alterna, es necesario tener en cuenta también el valor del factor
de potencia o coseno de “phi” (Cos  ) que poseen. En ese caso
se encuentran los equipos que trabajan con carga reactiva o inductiva, es decir,
consumidores de energía eléctrica que para funcionar utilizan una o más bobinas
o enrollado de alambre de cobre, como ocurre, por ejemplo, con los
motores.
Las resistencias puras, como la de las bombillas de alumbrado
incandescente y halógena, y los calentadores eléctricos que emplean resistencia
de alambre nicromo (NiCr), tienen carga activa o resistiva y su factor de
potencia es igual a “1”, que es el valor considerado ideal para un circuito
eléctrico; por tanto ese valor no se toma en cuenta a la hora de calcular la
potencia de consumo de esos dispositivos. Sin embargo, las cargas reactivas o
inductivas, como la que poseen los motores eléctricos, tienen un factor de
potencia menor que “1” (generalmente su valor varía entre 0,85 y 0,98), por lo
cual la eficiencia de trabajo del equipo en cuestión y de la red de suministro
eléctrico varía cuando el factor se aleja mucho de la unidad, traduciéndose en
un mayor gasto de energía y en un mayor desembolso económico.
No
obstante, tanto las industrias que tiene muchos motores eléctricos de corriente
alterna trabajando, así como las centrales eléctricas, tratan siempre que el
valor del factor de potencia, llamado también coseno de “fi” (Cos ),
se acerque lo más posible a la unidad en los equipos que consumen carga
eléctrica reactiva.
Normalmente el valor correspondiente al factor de
potencia viene señalado en una placa metálica junto con otras características
del equipo. En los motores eléctricos esa placa se encuentra situada
generalmente en uno de los costados, donde aparecen también otros datos de
importancia, como el consumo eléctrico en watt (W), voltaje de trabajo en
volt (V), frecuencia de la corriente en hertz (Hz), amperaje de
trabajo en ampere (A), si es monofásico o trifásico y las revoluciones
por minuto (rpm o min-1) que desarrolla.
La
fórmula para hallar la potencia de los equipos que trabajan con corriente
alterna monofásica, teniendo en cuenta su factor de potencia o Cos
es la siguiente:
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De donde:
P .- Potencia en watt (W)
V .-
Voltaje o tensión aplicado en volt (V)
I .- Valor de la corriente en
amper (A)
Cos .- Coseno de "fi"
(phi) o factor de potencia (menor que "1") |
Si queremos conocer la potencia que desarrolla un motor eléctrico monofásico,
cuyo consumo de corriente es de 10,4 amper (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), sustituyendo estos valores en la fórmula anterior
tendremos:
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P = 220 • 10,4 • 0,96 = 2196,48
watt
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Como vemos, la potencia de ese motor eléctrico será de 2 196,48 watt. Si
convertimos a continuación los watt obtenidos como resultado en kilowatt
dividiendo esa cifra entre 1 000, tendremos: 2196,48 ÷ 1000 = 2,2 kW
aproximadamente.
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Múltiplos y submúltiplos de la potencia en
watt
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Múltiplos
kilowatt
(kW) = 103 watt = 1 000 watt
kilowatt-hora
(kW-h) – Trabajo realizado por mil watt de potencia en una hora. Un kW-h
es igual a 1 000 watt x 3 600 segundos, o sea, 3 600 000 joule
(J).
Submúltiplos
miliwatt (mW) =
10-3 watt = 0,001 watt
microwatt ( W) =
10-6 watt = 0,000 001 watt
Caballo
de fuerza (HP) o caballo de Vapor (C.V.)
Los países
anglosajones utilizan como unidad de medida de la potencia el caballo de vapor
(C.V.) o Horse Power (H.P.) (caballo de fuerza).
1 H.P. (o
C.V.) = 736 watt = 0,736 kW
1 kW = 1 / 0,736 H.P. = 1,36
H.P.
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