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Fórmula de la energía eléctrica
La potencia es asociada por mucha gente con la electricidad. Sabiendo que la potencia es la tasa de uso de energía o de conversión de energía, ¿cuál es la expresión de la energía eléctrica? Nos vienen a la mente las líneas de transmisión de energía. También pensamos en las bombillas en función de su potencia en vatios. Comparemos una bombilla de 25 W con una de 60 W. (Véase la figura 1(a).) Como ambas funcionan con la misma tensión, la bombilla de 60 W debe consumir más corriente para tener una potencia mayor. Por tanto, la resistencia de la bombilla de 60 W debe ser menor que la de la bombilla de 25 W. Si aumentamos la tensión, también aumentamos la potencia. Por ejemplo, cuando una bombilla de 25 W diseñada para funcionar a 120 V se conecta a 240 V, brilla brevemente y luego se quema. Precisamente, ¿cómo se relacionan el voltaje, la corriente y la resistencia con la potencia eléctrica?
Figura 1. (a) ¿Cuál de estas bombillas, la de 25 W (arriba a la izquierda) o la de 60 W (arriba a la derecha), tiene mayor resistencia? ¿Cuál consume más corriente? ¿Cuál consume más energía? ¿Puedes decir por el color que el filamento de 25 W es más frío? ¿La bombilla más brillante es de otro color y, si es así, por qué? (créditos: Dickbauch, Wikimedia Commons; Greg Westfall, Flickr) (b) Esta lámpara fluorescente compacta (CFL) emite la misma intensidad de luz que la bombilla de 60 W, pero con 1/4 a 1/10 de la potencia de entrada. (crédito: dbgg1979, Flickr)
Calcular la potencia
Si un producto utiliza energía, las mediciones de consumo y calidad de la energía deben formar parte del diseño y las pruebas del producto. Estas mediciones son esenciales para optimizar el diseño de los productos, cumplir las normas y proporcionar información sobre la placa de características a los clientes. Pero, ¿cómo se mide la electricidad?
Este artículo tratará sobre las mejores prácticas para medir la energía eléctrica, empezando por los fundamentos de la medición de la energía y pasando por los tipos de instrumentos y componentes asociados que se suelen utilizar para realizar las mediciones. El artículo concluirá con ejemplos del mundo real, que aplican la información impartida anteriormente en el artículo para resolver problemas prácticos de medición.
La medición de la potencia de CC es relativamente sencilla, ya que la ecuación es simplemente vatios = voltios x amperios. En el caso de la medición de la potencia eléctrica de CA, el factor de potencia (FP) introduce complejidad, ya que vatios = voltios x amperios x PF. Esta medición de la potencia eléctrica de CA se denomina potencia activa, potencia real o potencia verdadera. En los sistemas de CA, la multiplicación de voltios x amperios = voltios-amperios, también llamada potencia aparente.
Calcular las estadísticas de potencia
Georg Ohm descubrió que, a una temperatura constante, la corriente eléctrica que fluye a través de una resistencia lineal fija es directamente proporcional a la tensión aplicada a través de ella, y también inversamente proporcional a la resistencia. Esta relación entre la tensión, la corriente y la resistencia constituye la base de la ley de Ohm y se muestra a continuación.
Conociendo dos valores cualesquiera de las cantidades de Tensión, Corriente o Resistencia podemos utilizar la Ley de Ohms para encontrar el tercer valor que falta. La Ley de Ohms se utiliza mucho en las fórmulas y cálculos electrónicos, por lo que es “muy importante entender y recordar con precisión estas fórmulas”.
A veces es más fácil recordar esta relación de la ley de Ohms utilizando imágenes. Aquí se han superpuesto las tres magnitudes V, I y R en un triángulo (llamado cariñosamente el triángulo de la ley de Ohms), con la tensión en la parte superior y la corriente y la resistencia en la parte inferior. Esta disposición representa la posición real de cada magnitud dentro de las fórmulas de la ley de Ohms.
Entonces, utilizando la Ley de Ohms podemos ver que un voltaje de 1V aplicado a una resistencia de 1Ω hará que fluya una corriente de 1A y cuanto mayor sea el valor de la resistencia, menor será la corriente que fluya para un determinado voltaje aplicado. Cualquier dispositivo o componente eléctrico que obedezca la “Ley de Ohms”, es decir, que la corriente que fluye a través de él sea proporcional a la tensión que lo atraviesa ( I α V ), como las resistencias o los cables, se dice que son de naturaleza “óhmica”, y los dispositivos que no lo hacen, como los transistores o los diodos, se dice que son dispositivos “no óhmicos”.
Cálculo de la potencia Ac
Cuando recibe su factura de energía cada mes, es posible que no entienda exactamente cómo se ha calculado el importe total. Cada dispositivo o aparato de su hogar contribuye a la suma total de la factura. Para saber qué electrodomésticos y aparatos consumen más energía, puede estimar las necesidades totales de energía de cada unidad. Esta estimación también es valiosa para calcular las necesidades de energía de un sistema de energía alternativo o de reserva.
La estimación de las necesidades de energía y los costes de alimentación de un dispositivo electrónico o aparato es muy sencilla. En la parte posterior de cada aparato hay una etiqueta que indica los vatios que utiliza. Esta es la cifra que necesitarás para calcular tu consumo y necesidades de energía. Además de los vatios, tendrás que calcular el número de horas diarias que se utiliza ese aparato o dispositivo. Si prefieres no comprobar manualmente todos tus aparatos, puedes comprar un dispositivo que te ayude a estimar el uso de la energía. Estos dispositivos van desde simples medidores de vatios hasta sofisticadas soluciones de monitorización del hogar. En este artículo, asumiremos que no tienes acceso a una solución sofisticada de monitorización del hogar. Si no tiene experiencia en la lectura de las etiquetas energéticas que aparecen en la parte posterior de sus electrodomésticos y dispositivos, revise las siguientes secciones de antecedentes para que pueda obtener una comprensión de los fundamentos y la terminología eléctrica.