Potencia eléctrica
Potencia
eléctrica
Objetivo
Dar a conocer que es
potencia eléctrica, conocer sus características y derivaciones
importantes aplicadas en el tema. Además de resolver problemas relacionados con
el mismo.
Introducción
Introducción
La
potencia eléctrica, es la relación de paso
de energía de un flujo por unidad de tiempo.
Para poder
entender esto es necesario entender cada una de estas palabras por separado:
"Potencia"
y "Eléctrica”
Potencia (P): Es la cantidad de trabajo efectuado en un determinado tiempo.
Potencia (P): Es la cantidad de trabajo efectuado en un determinado tiempo.
Eléctrica: Refiriéndose a
la energía eléctrica, la energía eléctrica es la
capacidad de realizar un trabajo con ayuda de la electricidad.
Entonces, si
potencia eléctrica es;
"La Relación de paso de
energía de un flujo por una, unidad de tiempo."
Significa que:
! Es la relación de, Trabajo de un
flujo eléctrico por un tiempo determinado ¡
Entonces, Como se
dijo anteriormente.
La potencia eléctrica, como la energía consumida por un aparato eléctrico, en una unidad de tiempo.Pero tomando en cuenta que hay dos tipos de potencia.
1. Potencia Útil
Es la energía transformada en trabajo
2. Potencia Disipada
Es la energía perdida en calor.
La formula seria:
P = E / T
Unidades.
P = Potencia EN (Watt)
E = Energía EN (Jouls)
T = Tiempo EN (Segundos)
La potencia eléctrica, como la energía consumida por un aparato eléctrico, en una unidad de tiempo.Pero tomando en cuenta que hay dos tipos de potencia.
1. Potencia Útil
Es la energía transformada en trabajo
2. Potencia Disipada
Es la energía perdida en calor.
La formula seria:
P = E / T
Unidades.
P = Potencia EN (Watt)
E = Energía EN (Jouls)
T = Tiempo EN (Segundos)
Entonces la
formula de la potencia eléctrica es:
P = E / T
Tenemos que:
P = E / T
Tenemos que:
1 Watt = 1Joule / 1 segundo
Ley de Watt
Ley de Watt
Donde:
Se mide en:
P= Potencia Watt
V= Voltaje Volts
I = Intensidad Amperes
P= Potencia Watt
V= Voltaje Volts
I = Intensidad Amperes
Donde
nos dice:
Que La
potencia eléctrica (P) suministrada por receptores es directamente
proporcional a la tensión de la alimentación (V) del circuito y a la intensidad
(I) que circula en el.
Potencia
Es la energía eléctrica que existe
en un circuito, medida en Watts.
Voltaje
Es la fuerza que impulsa a la corriente a lo
largo de un conductor y se mide en Volts
Intensidad
Es la cantidad de electricidad que circula en un
conductor por un tiempo determinado y se mide en Amperes.
Además la ley
de Watt puede ser utilizada en potencias de corriente Alterna y de Corriente
Continua, suponiendo que se vallan a utilizar en un circuito las Inductancias O
capacitancias, tomando en cuanta que hay tres tipos de circuitos:
Resistivas
Inductivas
Capacitivas
Ley de joule
Los
electrones que recorren el circuito cerrado, toman energía pero a la vez la
pierden con átomos del conductor, provocando que se caliente o irradie calor al
ambiente (hacia afuera) y esto es lo que el JOULE estudia.
El calor adquirido se puede representar con:
JOULS o CALORIAS
La ley de
joule es:
Q
= R * I2 * T
Tomando en cuenta que:
Q= Es el calor
emitido en Calorías
R= Es la resistencia
expresada en Volts
I2= Es la Intensidad
expresada en Amperes
T= Tiempo expresado
en segundos
Esto es en determinado momento malo ya que se va la
mayoría de nuestra potencia en el calor y no en la potencia. Por eso la mayoría
de los electrodomésticos se calientan demasiado. Reduciendo su capacidad de
efectividad del producto.
Entonces las Unidades manejadas también manejadas
son:
1 Watt = 1J/ Seg
1 joule = .24 Calorías
1 joule = .24 Calorías
Unidades de medida.
Además de unidad de la potencia eléctrica básica (watt).Existen Múltiplos Y Submúltiplos
Múltiplos
Kilowatt = 1000 Watts
Kilowatt Hora = 1000 Watts en Una
hora
Kilowatt
Hora = 1000 Watts Por 3,600 Seg es = A 3, 600,000 Joule
Submúltiplos
Mili watt
= 0.001 Watts
Micro Watt = 0.000 001 Watt
Sin Olvidar que podemos llegar a
utilizar los caballos de fuerza (HP) O los caballos de vapor (CV)
1 Caballo de vapor = 735 Watt
1 Caballo de fuerza = 746 Watts
Potencia Eléctrica en Corriente
Continua
Es la circulación de electrones, hacia una sola dirección dentro de un circuito cerrado.
Esta dirección de un solo sentido siempre es del polo negativo hacia el polo positivo.
Es generada por pilas, baterías y acumuladores.
Ahora bien cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales (Baterías), el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de la corriente que pasa a través del dispositivo.
Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión.
P = V * I
Donde sus Magnitudes son:
I (Amperios) es el valor instantáneo de la corriente.
V (Voltios) es el valor instantáneo del voltaje.
P (Vatios) es el valor expresado en watts.
Potencia Eléctrica en corriente alterna.
La
corriente alterna es aquella en la, que la Intensidad (I)
cambia de dirección en el conductor. Este cambio
de dirección es causado por el cambio de
polaridad periódico de la Tensión (V), aplicada en los
polos.
La Corriente Alterna
Tiene magnitudes principales. Las cuales son:
1. Amplitud (A): Es la amplitud de señal los valores que hay de pico a pico. Se miden en:
Volt: Para señales de Tensión
Ampere: Para señales de Intensidad O corriente eléctrica.
2. Periodo (T): Es el tiempo que tarda la señal en repetirse la misma forma varias veces.
3. Frecuencia (F): Es el numero de ciclos que se producen en o durante un segundo.
Se miden en:
Hercio: (Hz)
La Corriente Alterna
Tiene magnitudes principales. Las cuales son:
1. Amplitud (A): Es la amplitud de señal los valores que hay de pico a pico. Se miden en:
Volt: Para señales de Tensión
Ampere: Para señales de Intensidad O corriente eléctrica.
2. Periodo (T): Es el tiempo que tarda la señal en repetirse la misma forma varias veces.
3. Frecuencia (F): Es el numero de ciclos que se producen en o durante un segundo.
Se miden en:
Hercio: (Hz)
DESFASAJE
DE LA CORRIENTE ALTERNA
Intensidad de la
corriente en fase con el voltaje
Representado con
la letra A
La corriente ( I )
que fluye por un circuito eléctrico de corriente alterna, así como la tensión o
voltaje (V) aplicado al mismo, se puede representar gráficamente por
medio de dos sinusoides, que sirven para mostrar cada una de las magnitudes.
Para un circuito cerrado con una carga resistiva conectada al mismo, tanto la
sinusoide de la corriente como la del voltaje aplicado al circuito, coincidirán
tanto en fase como en frecuencia.
Intensidad de la
corriente atrasada con relación al voltaje
Representado con
la letra B
Cuando la carga conectada en
el circuito de corriente alterna es inductiva, como la de los motores y
transformadores, la sinusoide de la corriente (I ) se atrasa o
desfasa en relación con la tensión o voltaje (V). Es decir, cuando el
voltaje ya ha alcanzado un cierto valor en la sinusoide, superior a “0” volt,
en ese preciso instante y con cierto retraso la intensidad de la corriente
comienza a incrementar su valor, a partir de “0” ampere.
Intensidad de la
corriente adelantada con relación al voltaje
Representado con
la letra CSi lo que se conecta al circuito de corriente alterna es una carga capacitiva, como un capacitor o condensador, entonces ocurrirá todo lo contrario al caso anterior, es decir, la sinusoide que representa la intensidad "I" de la corriente se desfasará ahora también, pero en esta ocasión en sentido contrario, es decir, adelantándose a la tensión o voltaje. Por tanto, en este caso cuando la corriente alcanza un cierto valor en la sinusoide, superior a “0” ampere, entonces en ese momento el voltaje comienza a aumentar su valor partiendo de “0” volt.
Impedancias
Ahora bien, conociendo esto.
En cualquier circuito eléctrico de corriente alterna existen los tipos de Impedancias.
Por lo que es mas complicada la medición de potencia eléctrica debido a las impedancias.
Una impedancia es la oposición de componentes pasivos de un circuito en el paso de la corriente eléctrica las cuales son:
-Inductancia
-Capacitancia
-Resistencia
Inductancia O Reactancia inductiva (XL)
La reactancia inductiva es la
oposición o resistencia que ofrecen al flujo de la corriente por un circuito
eléctrico cerrado las bobinas o enrollados hechos con alambre de cobre,
ampliamente utilizados en motores eléctricos, transformadores de tensión o voltaje
y otros dispositivos. Esta reactancia representa una “carga inductiva” para el
circuito de corriente alterna donde se encuentra conectada.
Capacitancia O Reactancia capacitiva (XC)
La reactancia capacitiva es la
oposición o resistencia que ofrecen al flujo de la corriente eléctrica
los capacito res o condensadores. Esta reactancia representa una
“carga capacitiva” para el circuito de corriente alterna donde se encuentra
conectada. En la foto de la derecha podemos ver varios capacitores (o condensadores)
y filtros conectados en la placa de un circuito electrónico en función de
cargas capacitivas
Resistencia O Resistencia activa (R)
Resistencia O Resistencia activa (R)
Es la oposición al flujo de la
corriente eléctrica por un circuito cerrado. La resistencia activa representa
lo que se denomina una “carga resistiva”.
Diferentes
tipos de potencias
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)
La potencia activa se
representa por medio de la letra (P) y su unidad de medida es el watt.
Los múltiplos del
watt
El kilowatt (kW)
Megawatt (MW)
Megawatt (MW)
Submúltiplos
miliwatt (mW)
microwatt (uW).
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:
P= (V) (I) (Cos φ)
P = Potencia
de consumo eléctrico, expresada en watt (W)
I = Intensidad
de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A)
Cos φ = 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).
La fórmula matemática para
hallar la potencia reactiva de un circuito eléctrico es la siguiente:
Q=√S2-P2
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)
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:
S=V*I
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.
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).
FACTOR
DE POTENCIA
El llamado triangulo de
potencias es la mejor forma de comprender de forma gráfica, que es el
factor de potencia O también conocido como Coseno de <fi>
(cos) y cual es la relación con los tipos de potencia en un
circuito eléctrico de corriente alterna.
Este factor de potencia o coseno de FI, representa el valor del angulo que se forma gráficamente con la potencia activa (P) Y la potencia Aparente (S).
O sea que la relación que hay entre la potencia real de trabajo y la potencia total consumida, conectado a un circuito eléctrico de corriente alterna.
Se representa en esta formula.
Este factor de potencia o coseno de FI, representa el valor del angulo que se forma gráficamente con la potencia activa (P) Y la potencia Aparente (S).
O sea que la relación que hay entre la potencia real de trabajo y la potencia total consumida, conectado a un circuito eléctrico de corriente alterna.
Se representa en esta formula.
El resultado de esta
formula tendrá que ser "1" o u numero menor a "1"
ya que si cumple con esto, representara el factor de potencia al defasaje en
grados que existen entre la intensidad de la corriente eléctrica y la
tensión del circuito de corriente alterna.
PERO LO IDEAL SERÍA QUE EL RESULTADO SIEMPRE FUERA "1" YA QUE SE APROVECHARÍA AL MÁXIMO EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
Ejercicios
PERO LO IDEAL SERÍA QUE EL RESULTADO SIEMPRE FUERA "1" YA QUE SE APROVECHARÍA AL MÁXIMO EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
Ejercicios
Ejercicio 1
¿Cuál es el
calor total producido por una resistencia eléctrica que da una corriente de 10
A, con un voltaje de 240 volts durante 50 minutos?
La energía calorífica
En
Joule: Q
= R * I2 * T
240 Volt X (10
A)2 X (50*60) seg = 72, 000, 000 Joule
La energía en Calorías:
Q= J * 0.24C
72,000,000 X 0.24c = 17,280, 000
Calorías.
2do
Ejercicio
La potencia de una lavadora es 888 watt, si un generador le suministra una corriente de5.15
A, ¿a qué tensión está conectada?
V=P/I
P= 888 Watt
La potencia de una lavadora es 888 watt, si un generador le suministra una corriente de
V=P/I
P= 888 Watt
I= 5.15 A
888 Watt / 5.15 A = volt
V= 172.42 volts
S=50Kw/.85 = 58.8 KvA
888 Watt / 5.15 A = volt
V= 172.42 volts
3 ejercicio
Un
generador trifásico la carga, alimentada a 360 voltios, está compuesta por un
equipo trifásico que consume 50 kW con un factor de potencia 0,85 en retardo calcular
la potencia aparente.
Pe= 50 kW
Q = (S^2 – P^2)^-1 =31 kVAR( r
4
Ejercicio
De un motor
trifásico se conocen los siguientes datos: 220v/380v, factor de potencia a .85
, rendimiento a un 95% y una potencia útil de 50 Cv. Calcule la intensidad de
corriente que pasa por la línea conectada a estrella.
P abs.=P ut./ n = 50/.9 = 40888.8 W
I= Pabs. / √3 * V* Fp
I=40888.8/ √3* 220*.85 =126.24 A
5 Ejercicio
Un
alternador trifásico de 440 V y conexión estrella, admite una corriente máxima
de 35 A en cada devanado (línea). Calcular la potencia aparente máxima que
puede suministrar el generador.
S = 3^-1 *
V*I
S = 3 x 440
x 35
S = 26,7 kVA
Cuestionario
1.
Si hablamos de potencia efectiva, aparente y reactiva, hablamos de un
circuito de corriente:
a) Corriente alterna.
b) Corriente directa.
c) Las dos.
a) Corriente alterna.
b) Corriente directa.
c) Las dos.
2. Es la
representación vectorial de las tres potencias.
a) coseno de
phi
b) Triangulo de potencia
c) Conexión
en serie
3, ¿Qué
es la potencia real?
a) Crea campos eléctricos.
b) Es la consumida en un circuito, la que se utiliza.
c) Ninguna.
a) Crea campos eléctricos.
b) Es la consumida en un circuito, la que se utiliza.
c) Ninguna.
4. ¿Cuál es la unidad de potencia total o
aparente?
a) VA
b) VAR
c) Phi
a) VA
b) VAR
c) Phi
5, Formula de potencia eléctrica.
a) P= V/I
b) P= V*I
c) P=V*J
a) P= V/I
b) P= V*I
c) P=V*J
6, ¿Cuál es la
potencia reactiva y cual es su unidad?
a) Es la consumida en un circuito, unidad W
b) Es la suma de las potencias, unidad W.
c) Es la que crea los campos magnéticos y eléctricos, unidad VAR.
a) Es la consumida en un circuito, unidad W
b) Es la suma de las potencias, unidad W.
c) Es la que crea los campos magnéticos y eléctricos, unidad VAR.
