Potencia eléctrica. Fórmula y unidad de medida

Fórmula

La fórmula principal de la potencia eléctrica es:

P = V · I

Donde
P es la potencia eléctrica en vatios (watts)
V es el voltaje eléctrico en voltios (volts)
I es la corriente eléctrica en amperios (amperes)

Por consiguiente, la potencia es el producto del voltaje eléctrico V y la corriente eléctrica I. Esto significa que cuanto mayor sea el voltaje o la corriente, mayor será la potencia eléctrica.

A partir de esta fórmula se pueden derivar otras fórmulas usando la ley de Ohm. La ley de Ohm es:

V = R · I

Donde la R representa la resistencia eléctrica. Esta expresión se puede adaptar en la fórmula principal de potencia eléctrica y entonces obtendrás la siguiente expresión matemática:

P = R · I^2

La potencia eléctrica es, por consiguiente, proporcional a la corriente eléctrica que he cuadrado.

Se puede encontrar otra fórmula sustituyendo la ley de Ohm a la corriente I e insertando esta ecuación en la fórmula de la potencia. De esta manera se obtiene:

P = \frac{V^{2}}{R}

Puedes ver que la energía eléctrica también es proporcional al voltaje eléctrico U al cuadrado. La fórmula que debes usar siempre depende de los valores que hayas dado.

Otra fórmula para calcular la potencia es:

P = \frac{W}{t}

Donde se puede calcular el trabajo eléctrico W con W = U · I · t.

Unidades

La unidad de potencia es el vatio, también conocido como watt.

[P] = 1W

Dependiendo de los valores que se hayan dado, se puede calcular la potencia con P = V² / R Voltio en Vatio, o con P = R – I² Amperio en Vatio. Para esto sólo necesitas la resistencia en ohms.

En la ingeniería eléctrica la energía eléctrica se produce desde microvatios (μW = 1⋅10−6W) y milivatios (mW = 1e−3W) hasta kilovatios (kW = 1e3W) y Megavatios (MW = 1e6W).

Conversiones

Puedes convertir las cantidades de potencia de manera individual de la siguiente manera:

\begin{gathered}
1W = 1000mW \\
1mW = 1000\mu W \\
1MW = 1000kW \\
1kW = 1000W
\end{gathered}

En el pasado, la unidad de la potencia HP se utilizaba para la potencia de salida eléctrica, la cual aún se utiliza hoy en día.

La conversión de caballos de fuerza a vatios se hace con:

1HP = 735.5W

Tipos de potencia eléctrica

En la electrónica y la ingeniería eléctrica, hay diferentes tipos de potencia, que deben ser diferenciados para poder calcularla de manera correcta. En los siguiente lista enumeramos los más importantes.

1. Potencia efectiva

La energía eléctrica que una carga consume normalmente durante un cierto período de tiempo se denomina energía útil. Este es el poder que puede ser usado efectivamente.

Esta potencia siempre es menor que el total de la energía consumida, ya que la carga tiene una cierta cantidad de pérdida de energía.

2. Caída de potencia

Como ya se ha mencionado, la pérdida de potencia siempre se produce en una carga. La mayoría de las veces se puede reconocer esto por el hecho de que la carga se calienta. En este contexto, la energía calorífica ya no es una energía utilizable. La energía se pierde, por así decirlo.

La potencia efectiva describe la relación entre la potencia útil y la pérdida de potencia.

3. Potencia disponible

Por ejemplo, si una fuente de alimentación puede proporcionar un voltaje DC de 25V y una corriente I de 1A, la potencia eléctrica disponible de la fuente de alimentación es de 25W. Esta potencia es, por lo tanto, el valor máximo que puede proporcionar la fuente de alimentación.

4. Potencia máxima

Todos los componentes tienen un rendimiento máximo que pueden tolerar como máximo.

La potencia máxima te indica qué potencia puede soportar el componente antes de que se queme.

Por ejemplo, si una resistencia tiene un voltaje de 10V y la corriente fluye con 0.75A, la resistencia convierte una potencia eléctrica de 7.5W. Por lo tanto, la resistencia que instale debe tener una potencia máxima de al menos 7.5W.

5. Potencia reactiva

Si se aplica un voltaje de AC a un componente no óhmico, es decir, una bobina o un condensador, se generará una potencia reactiva.

Ocurre debido a un cambio de fase entre la corriente y el voltaje.

La potencia reactiva es, por lo tanto, una potencia compleja.

Medición de la potencia eléctrica

A diferencia de la medición de corriente/voltaje, no se puede medir la potencia eléctrica a primera vista. Ya sabes que la potencia eléctrica puede ser calculada con:

P = V · I

Así que puedes calcular la potencia eléctrica midiendo el voltaje y la corriente del componente.

Recuerda que siempre se mide el voltaje paralelo a la carga y la corriente en serie.

Ejercicios resueltos

Para terminar, puedes probar lo que has aprendido con dos simples ejercicios.

1.- Imagina que tienes una resistencia R = 56Ω y una corriente I = 0.25 A fluye a través de ella. ¿Qué energía eléctrica se convierte en esta resistencia?

Puedes encontrar la solución buscando la fórmula apropiada y usando los valores dados. En consecuencia, se obtiene:

P = R \cdot I^2 = 56\Omega \cdot (0.25A)^2 = 3.5W

2.- Tienes una resistencia R de 720Ω. En la hoja de datos se puede ver que esta resistencia tiene una potencia máxima de 10W. ¿Qué tan alto puede ser el voltaje que se aplica a esta resistencia?

Al igual que antes, en este ejercicio tienes que encontrar la fórmula correcta. Te proporcionan la potencia y la resistencia, entonces para encontrar el voltaje se puede utilizar:

P = \frac{V^2}{R}

y luego despejar el voltaje. Así que la solución que se obtiene es:

U_{max} = \sqrt{P_{max} \cdot R} = \sqrt{720\Omega \cdot 10W} = 84.85V

Esto significa que se puede aplicar un voltaje de 84.85V como máximo. Para estar seguros, se recomienda elegir un voltaje que está muy por debajo de este límite.