inves Electrotecnia,

QUÉ ES LA POTENCIA ELÉCTRICA
CONCEPTO DE ENERGÍA
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 o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una
fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica
que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de
alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una
maquinaria.
De acuerdo con la definición de 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.
La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” y se representa
con la letra “J”.
POTENCIA ELÉCTRICA
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”.
DIFERENTES TIPOS DE POTENCIAS
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 cosφ 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:” Es la potencia en que en el proceso de transformación de la energía
eléctrica se aprovecha como trabajo, los diferentes dispositivos eléctricos existentes
convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica,
térmica, química, etc. “1
Imagen 2
“La intensidad y la tensión en una resistencia por ejemplo un calefactor, conectada en un
circuito de corriente alterna tienen la misma fase. Las curva de potencia activa es siemrpe
positiva. ”3
1
Capítulo 9: Análisis de circuitos trifásicos
2
Capítulo 9: Análisis de circuitos trifásicos,
http://imagenes.mailxmail.com/cursos/imagenes/2/8/analisis-de-circuitos-trifasicos_9982_9_2.gif
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)
 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”).
3
Electrotécnia, ciclos formativos. por Peter Bastian
EJEMPLO: Si queremos conocer la potencia que desarrolla un motor eléctrico monofásico,
cuyo consumo de corriente es de 10,4 ampere (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:
P = 220 • 10,4 • 0,96 = 2196,48 watt
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.
Potencia reactiva: potencia disipada por las cargas reactivas (inductores y capacitores). Se
pone de manifiesto cuando existe un trasiego de energía entre los receptores y la fuente,
provoca pérdidas en los conductores, caídas de tensión en lo mismos, y un consumo de
energía suplementario que no es aprovechable directamente por los receptores.
Generalmente está asociada a los campos magnéticos internos de los motores y
transformadores. Se mide en KVArth. como esta energía provoca sobrecarga en las líneas
transformadoras y generadoras, sin producir un trabajo útil, es necesario neutralizarla o
compensarla.
La potencia reactiva esta en el eje imaginario Y y la activa en el eje real X, por lo cual te
forma un triángulo rectángulo cuya magnitud de la hipotenusa es denominado potencia
"aparente".
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 voltampere reactivo (VAR).
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: “una parte de la curva de potencia es negativa. En este punto se cede
potencia al generador”.4
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)
4
Electronica: Electronica industrial,radio y television, Volumen 2, editado por Heinz Häberle
 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 ).
RESUMEN DE ECUACIONES
imgen5
DIFERENCIA ENTRE POTENCIA ACTIVA Y POTENCIA REACTIVA
“Existe un diferencial fundamental entre la potencia activa y potencia reactiva, y quiza lo
mas importante que hay que recordar es que una no puede ser convertida en la otra. Las
potencias activas y reactivas funcionan independientemente una de la otra, por lo que se
pueden tratar como cantidades distintas en circuitos electricos.
Ambas imponen una carga en la linea de transmision que las transporta, pero mientras
que la potencia activa produce con el tiempo un resultado tangible (calor, potencia
5
Manual de la técnica del automóvil, por Karl-Heinz Dietsche
mecanica, luz, etc), la potencia reactiva solo representa potencia que oscila de un lado a
otro.
 la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), es decir, potencia real de trabajo y la
potencia total consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de
corriente alterna.
Todos los dispositivos inductivos como imanes, trandofrmadores, balastros y motores de
induccion, abosrben potencia reactiva porque un componente de la corriente que
absorben se retrasa 90° con respecto al voltaje.la potencia reactiva desempeña un papel
muy importante porque produce el campo magnetico de ca en estos dispositivos.
Un edificio, un centro comercial o una ciudad pueden ser considerados como una enorma
carga activa/reactiva conectada a un sistema de suminstro electrico. Tales cento de carga
contienen miles de motores de induccion y otros dispositvos electromagneticos que
absorben tanto potencia reactiva (para mantenes sus campos magneticos) como activa
(para realizar el trabajo util.) ”6
6
Máquinas eléctricas y sistemas de potencia, por Rodolfo Navarro Salas
En líneas generales la potencia eléctrica se define como la capacidad que tiene un aparato
eléctrico para realizar un trabajo o la cantidad de trabajo que el mismo realiza en unidad
de tiempo. Su unidad de medida es el watt (W). Sus múltiplos más empleados son el
kilowatt (kW) y el megawatt (MW), mientras el submúltiplo corresponde al miliwatt (mW).
Sin embargo, en los equipos que funcionan con corriente alterna y basados en el
electromagnetismo, como los motores y los transformadores, por ejemplo, coexisten tres
tipos diferentes de potencia:
• Potencia activa
• Potencia reactiva
• Potencia aparente
Triángulo de potencias que forman la potencia activa, la potencia reactiva y la potencia
aparente. El ángulo que se aprecia entre la potencia aparente y la activa se denomina
coseno de "fi" o "factor de potencia" y lo crea la potencia reactiva. A mayor potencia
reactiva, mayor será ese ángulo y menos eficiente será el equipo al que le corresponda.
 Potencia activa
La denominada “potencia activa” representa en realidad la “potencia útil”, o sea, la
energía que realmente se aprovecha cuando ponemos a funcionar un equipo eléctrico y
realiza un trabajo. Por ejemplo, la energía que entrega el eje de un motor cuando pone en
movimiento un mecanismo o maquinaria, la del calor que proporciona la resistencia de un
calentador eléctrico, la luz que proporciona una lámpara, etc.
Por otra parte, la “potencia activa” es realmente la “potencia contratada” en la empresa
eléctrica y que nos llega a la casa, la fábrica, la oficina o cualquier otro lugar donde se
necesite a través de la red de distribución de corriente alterna. La potencia consumida por
todos los aparatos eléctricos que utilizamos normalmente, la registran los contadores o
medidores de electricidad que instala dicha empresa para cobrar el total de la energía
eléctrica consumida cada mes.
 Potencia reactiva
La potencia reactiva es la consumen los motores, transformadores y todos los dispositivos
o aparatos eléctricos que poseen algún tipo de bobina o enrollado para crear un campo
electromagnético. Esas bobinas o enrollados que forman parte del circuito eléctrico de
esos aparatos o equipos constituyen cargas para el sistema eléctrico que consumen tanto
potencia activa como potencia reactiva y de su eficiencia de trabajo depende el factor de
potencia. Mientras más bajo sea el factor de potencia, mayor será la potencia reactiva
consumida. Además, esta potencia reactiva no produce ningún trabajo útil y perjudica la
transmisión de la energía a través de las líneas de distribución eléctrica. La unidad de
medida de la potencia reactiva es el VAR y su múltiplo es el kVAR (kilovolt-amperreactivo).
 Potencia aparente
La potencia aparente o potencia total es la suma de la potencia activa y la aparente. Estas
dos potencias representan la potencia que se toma de la red de distribución eléctrica, que
es igual a toda la potencia que entregan los generadores en las plantas eléctricas. Estas
potencias se transmiten a través de las líneas o cables de distribución para hacerla llegar
hasta los consumidores, es decir, hasta los hogares, fábricas, industrias, etc.