El día de hoy vamos a hablar sobre una serie de unidades que se emplean en todos los sistemas de potencia, tanto motores como generadores. Son palabras de uso común en la electrónica y es importante tener en claro el significado de cada una de ellas.

Todas las palabras mencionadas al principio son términos asociados a la potencia de un equipo. Pero antes de entrar a la unidades, vale la pena poner en claro el significado de la potencia.

potencia eléctrica

¿Qué es la potencia?

La potencia es una unidad física la cual describe el flujo de energía respecto al tiempo. También puede ser una relación entre la transformación de energía respecto al tiempo. Las unidades de energía son Joules (J), el tiempo son segundos (s) y las unidades de potencia son los Julios entre segundo (J/s), los cuales también reciben el nombre de Watts (W) en honor al investigador James Watt.

Para comprender qué es la potencia el ejemplo más sencillo es el de la bombilla eléctrica, la potencia de un foco indica la velocidad con la que éste convierte la energía eléctrica en calor y luz (es importante recordar el principio de la conservación de energía).

Ahora bien los sistemas eléctricos domésticos suelen manejar potencias en el orden de los Watts, por ejemplo, las bombillas incandescentes consumen 120 Watts (también puedes ver el consumo energético de otros electrodomésticos). Pero a nivel industrial, o cuando pensamos en una casa funcionando con todos sus electrodomésticos el consumo pasa a ser mucho más elevado y resulta mejor emplear las unidades de kilowatts. Un kilowatt = 1.000 watts.

Tipos de potencia

En el análisis de circuitos existen tres tipos de potencia que se suelen analizar: potencia instantánea, potencia real y potencia imaginaria. A continuación explicaremos lo que son cada una de ellas.

Potencia instantánea. Este valor indica la potencia que consume (o entrega) un circuito en un instante del tiempo. La potencia instantánea se define por la ecuación p(t)=v(t)*i(t)

Esta ecuación se suele emplear para determinar cual es la potencia en un momento determinado de acuerdo al conocimiento sobre cómo es el voltaje y la corriente a través del tiempo.

Potencia real. La potencia real, o potencia promedio, es un valor que resulta de mayor interés, pues este nos da el valor real de consumo (o generación) del circuito. La potencia promedio es el valor de promedio durante un ciclo de acuerdo a la frecuencia de operación.

La potencial real se puede definir como la integral de la potencia instantánea de 0 a T dividido entre T. Donde T es el periodo y las unidades son Watts. La ecuación es:

integral de potencia

Potencia imaginaria. La potencia imaginaria, o potencia reactiva, es un valor que es importante a considerar y el cual se presenta ante la presencia de capacitores e inductancias. En la práctica todos los circuitos presentan capacitancias, en el mejor de los casos pequeñas capacitancias parásitas las cuales pueden ser despreciadas. Pero en muchos otros casos la presencia de celdas capacitivas o motores (que operan como inductancias) provocan un fenómeno de desfasamiento el cual provoca la potencia reactiva.

Los componentes reactivos “absorben” una parte de la corriente circulante, sin embargo, esta misma se descarga con el tiempo, por lo que finalmente no consumen energía (idealmente). De aquí que se le conozca como potencia imaginaria pues en realidad no consumen energía. Los componentes reactivo se cargan y descargan provocando desfasamientos entre la corriente y la tensión.

Las unidades de la potencia imaginaria son los Volt-amperes reactivos y se determinan como un valor instantáneo.

Potencia total. La potencia total, o potencia aparente, es una unidad que mide la suma de las potencias imaginarias y las potencias aparentes. Se calcula con la ecuación VA = V*I y sus unidades son los volt-amperes. Es importante señalar que V e I de esta ecuación son valores RMS (Root Mean Square) del voltaje y la corriente.

Otra forma de calcular el valor de la potencial total es a través de la suma de vectores, y entonces:

relación potencia real e imaginaria

¿Qué es el Factor de potencia?

El factor de potencia, abreviado como FP, es una unidad de mucho interés en el desarrollo y análisis de sistemas eléctricos. El factor de potencia es una relación entre la potencia real y la potencia imaginaria, su ecuación es:

qué es el factor de potencia

Un valor cercano a 0 un factor de potencia capacitivo ideal (o inductivo), mientras que un factor de potencia cercano a 1 se considera como un factor de potencia resistivo.

¿Por qué es importante el Factor de potencia?

Una de las principales limitantes del cableado es la potencia que deben de pasar a través de ellos. Los factores de potencia bajos provocan que la corriente de demanda se incremente, provocando potencias reales más elevados y obligando a los fabricantes a emplear cables más gruesos (y más costosos).

Por ende, es importante buscar factores de potencia cercanos a uno, hoy en día la mayoría de circuitería se diseña con Fdp superiores a 0.60 y se emplean sistemas de corrección de fdp en caso de ser necesario.