Factor de potencia (2)
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La potencia eléctrica se define como la velocidad a la que se consume la energía eléctrica y se mide en vatios. Existen diferentes tipos de potencia como la potencia activa, reactiva y aparente. La potencia activa es la potencia útil que realiza un trabajo, mientras que la reactiva y aparente no realizan trabajo útil. El triángulo de potencias ilustra gráficamente la relación entre estas diferentes potencias.
Factor de potencia (2)
- 1. POTENCIA ELECTRICA LA POTENCIA ELÉCTRICA Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. Cuando conectamos un equipo a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor,permitiendo que, por ejemplo, una bombilla, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria. De acuerdo con la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. 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) 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:
- 2. (Fórmula 1) 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, 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: (Fórmula 2) 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. 1 watt = 1 volt · 1 ampere Veamos, por ejemplo, cuál será la potencia o consumo en watt de un bombillo conectado 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:
- 3. 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: 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. Para hallar la potencia de consumo en watt de un dispositivo, también se pueden utilizar, indistintamente, de acuerdo a los datos que nos indique el problema que se va a resolver, una de las dos fórmulas que aparecen a continuación: 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. Aquí tenemos también un problemita para aplicar una de estas formulas:
- 4. Se muestra un tramo de un circuito Eléctrico, si por la resistencia de 3R atraviesa una corriente eléctrica de intensidad de 2A. Determinar la potencia disipada por el resistor de resistencia 10Ω. Ósea está pidiendo calcular ¿que potencia va a disipar este resistor Vamos a hacer este problema aplicando la ley de ohm. Pero en resistencias en paralelo, porque estas resistencias están en paralelo. Nos dice esa ley que para las resistencias en paralelo el voltaje siempre será el mismo en cada uno de los casos y lógicamente será el mismo en todo el conjunto. Así mismo puedo saber cuánto vale la resistencia equivalente en este conjunto o puedo saber cuánto vale la intensidad que pasa por cada una, porque como verán por cada una pasara una intensidad de corriente, pero el problema nos dice que por la corriente del 3R, ósea por acá la corriente vale 2A y que pasa por esta resistencia 3R, entonces buscaremos el valor de las intensidades de las otras dos y esa intensidad se va a acumular, diríamos que: I1∙R1=I2∙R2=I3∙R3 entonces I1∙2R1=I2∙6R2 =2∙3R3 2x3=6 6/2=3 6/6=1 Ya teniendo las intensidades de las tres corrientes que serian: 3A, 1A y la tercera que nos da el problema 2A, las sumamos y la acumulamos: 3+1+2=6 y resolvemos lo que nos pide el problema
- 5. Así es como se van a realizar las operaciones, claro de acuerdo a los datos que te da el problema aplicaras la formula correspondiente, como en este caso me dio intensidad y resistencia y me pidió calcular la potencia disipada y aplicamos P= I2∙R, si me dan voltaje e intensidad aplico P=V∙I, o si me dan voltaje y resistencia aplico P=V2/R, lo que hay es que analizar los datos y sabremos cual formula aplicar TRIANGULO DE POTENCIA El llamado triángulo de potencias es la mejor manera de ver y comprender de forma gráfica qué es el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos ) y su estrecha relación con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito eléctrico de corriente alterna. Como se puede observar en el triángulo de la ilustración, el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos ) representa el valor del ángulo que se forma al representar gráficamente la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), es decir, la relación existente entre la potencia real de trabajo y la potencia total consumida por la carga. Esta relación se puede representar también, de forma matemática, por medio de la siguiente fórmula:
- 6. DIFERENTES TIPOS DE POTENCIAS 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). 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 siempre igual a “1”, mientras que en los que poseen carga inductiva ese valor será siempre menor de “1”). Potencia reactiva o inductiva (Q) Este tipo de potencia se utiliza, en los circuitos de corriente alterna, para la formación del campo en las bobinas y para la carga de los condensadores (creación de un campo eléctrico). La potencia reactiva no puede dar ningún tipo de energía. Su unidad es el voltamperio reactivo (VAr). La potencia reactiva representa una carga para los generadores, las líneas y los transformadores, y se origina en ellos una pérdida real de potencia En los casos que poseen carga inductiva ese valor será siempre menor de “1”).
- 7. 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) Es el producto vectorial de la intensidad y la tensión. Es sólo una magnitud de cálculo, porque no tiene en cuenta el desfase entre la tensión y la intensidad de corriente. Su unidad es el voltio amperio (VA). De donde: S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA) V = Voltaje de la corriente, expresado en voltios I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)