Comprensión de la potencia eléctrica en cuanto al cálculo de los

Franklin Electric Datos de aplicación/instalación
No. 2/2012
En esta edición del Franklin AID mejorará la comprensión de la potencia eléctrica en cuanto al
cálculo de los costes operativos de energía de un grupo hidráulico sumergible. Asimismo, examinaremos la relación de fase entre tensión y corriente, conocida como factor de potencia.
En primer lugar, un rápido repaso de tensión y corriente:
La Tensión es simplemente la presión eléctrica y se mide en voltios (V).
La medida equivalente en un sistema hidráulico es la presión de agua (bares).
La Corriente es el flujo eléctrico y se mide en amperios (A).
1 Amperio se define como 6,2 x 1018 electrones (es decir 6,2 seguido de 18 ceros) que fluyen a
través de un punto dado cada segundo.
Este concepto es muy similar al caudal en un sistema hidráulico, donde la unidad de medida es
litro por segundo (l/s), en vez de electrones por segundo.
La Potencia eléctrica es una combinación de tensión y corriente.
Para hacer de nuevo una similitud con los sistemas hidráulicos, una bomba de 1,1 kilovatios
(kW) obviamente suministra más potencia que otra de 0,55 kW.
Dicho de otro modo, una bomba de 1,1 kW suministrará una combinación superior de presión y
caudal que una de 0,55 kW.
La potencia eléctrica funciona del mismo modo, y también se expresa en vatios (W) o kilovatios
(kW).
Lo que diferencia a la potencia eléctrica de un sistema hidráulico es que la electricidad se suministra como corriente alterna, generalmente denominada CA.
Esto significa que la tensión y la corriente cambian o "alternan" constantemente. De ahí la popular onda senoidal que tantas veces hemos visto.
La alimentación eléctrica "alterna" a 50 o 60 hertzios (50 o 60 ciclos por segundo) dependiendo
del país. En España es a 50Hz.
Las formas de onda de la tensión y la corriente no están necesariamente “alineadas”.
Es decir, los puntos de cruce de picos y ceros no se producen al mismo tiempo, están "fuera de
fase" o desfasadas.
Esta relación de fase entre la tensión y el voltaje se denomina Factor de potencia.
Cuanto menor sea el factor de potencia, mayor será el desfase entre la tensión y la corriente.
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En el primero de los siguientes ejemplos, el factor de potencia es relativamente alto. Se puede observar
que la tensión y la corriente están casi completamente "en fase".
El segundo ejemplo muestra un factor de potencia relativamente bajo. Aquí la tensión y la corriente están
significativamente desfasadas una con respecto a la otra.
azul: Voltios
blanco: Amperios
Factor de potencia alto
azul: Voltios
blanco: Amperios
Factor de potencia bajo
El factor de potencia siempre es un número entre 0 y 1. En ocasiones se expresa como un porcentaje. No
tiene dimensiones. Es decir, no se expresa en unidades.
La conclusión para lo razonado anteriormente es que la potencia de un circuito eléctrico de CA depende,
no sólo de la tensión alimentada y la corriente consumida, sino también del factor de potencia de ambas.
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Veamos un ejemplo real. De la placa de características de un motor eléctrico a 220 voltios y que suministra una potencia mecánica de 1,1 kW obtenemos los siguientes datos:
La potencia eléctrica monofásica, en un circuito de CA, se calcula del modo siguiente:
Potencia eléctrica = Tensión • Corriente • Factor de potencia
Peléctrica = U • I • cosφ
Tensión = 220V
Amperios = 9,7A
Factor de potencia = 0,79
Potenciaeléctrica = 220V • 9,7A • 0,79
= 1685,86 W
= 1,69 kW
La potencia eléctrica trifásica de un circuito se calcula de forma ligeramente diferente:
Potencia eléctrica= 1,732 • Tensión • Corriente • Factor de potencia
Peléctrica = √ 3 • U • I • cosφ
Cálculo de los costes:
Un punto clave aquí es que la potencia es "lo que se paga". No se paga la tensión o la corriente, sino la
combinación de ambas.
Entonces, ¿cómo se traduce en dinero y costes?
Pagamos por la potencia en kilovatios-hora. Un kilovatio-hora es simplemente 1 kilovatio por 1 hora.
Para calcular los costes mensuales, necesitamos saber tres cosas:
1.
Consumo de potencia del aparato en kilovatios
2.
Horas de funcionamiento del aparato por día o mes
3.
Coste de la potencia en kilovatios-hora
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Coste mensual = Potencia • horas de funcionamiento por mes • coste por kilovatio-hora
De nuevo, veamos un ejemplo:
1.
2.
3.
Consumo de potencia - Volviendo a nuestro ejemplo anterior, un motor de 1,1 kW monofásico consume: 1,69 kilovatios.
Horas por mes - En nuestro ejemplo, asumamos que el motor/bomba funciona una media de 2 horas por día. Esto significaría, aproximadamente, 60 horas por mes.
Coste de la potencia - Según las compañías eléctricas, el coste medio residencial
de la electricidad en 2011 fue de 12 céntimos por kilovatio-hora (en Alemania).
Coste mensual = 1,69 kW • 60 horas por mes • 0,12 €/kWh
= 12,17 €
Esta es una forma rápida de calcular los costes de utilización de un grupo sumergible.
Por lo tanto, si usted desea saber los costes operativos de un sistema hidraúlico, deberá calcularlos de
este modo.
Potencia y corriente se pueden mezclar fácilmente, aunque la corriente es sólo un componente de la potencia eléctrica, del mismo modo que el caudal (l/s) es sólo un componente de un sistema hidráulico.
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