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Trabajo y potencia
Tema 21.6
• Trabajo mecánico: Energía consumida al desplazar un cuerpo. Se mide en julios (J).
Trabajo = Fuerza • espacio
1 J (1 julio) = 1 N • m (newton • metro)
1 cal (caloría) = 4,187 J
1 J = 0.24 cal
• Potencia: Trabajo realizado o energía consumida (J) por unidad de tiempo (s). Se
mide en vatios (W).
P=
Trabajo/Tiempo =
Fuerza • Velocidad
1 W (vatio) =
1 J/s (julio / segundo) =
1N•m/s
1 CV = 736 W
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Potencia Eléctrica
• Potencia eléctrica: Trabajo que realiza o absorbe un elemento eléctrico en la
unidad de tiempo. Se mide en vatios (W).
• En un circuito eléctrico la energía se puede transferir: haciendo un trabajo
mecánico (motor) o termodinámico al convertir la energía eléctrica en calor
(radiador), luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido
(altavoz) o procesos químicos (carga batería).
• La energía eléctrica total consumida por un dispositivo eléctrico se suele medir en
kilovatios-hora (kWh).
• De Potencia = Energía/tiempo (W=J/s)
Energía= P • t (Ws ó Wh ó kWh) >> Ver en Tema 7
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Potencia Eléctrica en CC.
• En corriente continua solo las resistencias eléctricas se oponen al paso de la
corriente, sin que se produzca desfase entre la corriente y la tensión.
• Potencia eléctrica de un circuito CC: Producto de la tensión que existe en sus
extremos por la intensidad que recorre el circuito. (El voltaje es como la
fuerza y la intensidad como la velocidad)
• Se mide en vatios (W). 1 W = 1 V • A
(1 vatio = 1 voltio • amperio)
• Para grandes instalaciones (consumos) se utiliza el kilovatio.
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Potencia Eléctrica en CC.
• No toda la potencia que entra en un circuito se convierte en potencia útil, ya
que parte se pierde: calor, pérdidas en línea, rozamientos, etc..
• Por lo tanto, en corriente continua se puede decir que hay tres tipos de
potencia, la absorbida Pa (total), la útil Pu y la potencia perdida Pp .
• La potencia absorbida es igual a la suma de la potencia útil más la potencia
perdida.
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Potencia Eléctrica en CA.
• En corriente alterna, los valores de la tensión y de la intensidad, se
encuentran variando constantemente, por lo que el valor del producto de
ambos también varia constantemente.
• Al igual que la tensión, en la que se usa el valor eficaz Vef , para calcular la
potencia se usan valores eficaces de tensión e intensidad (menores que los
valores máximos de la senoidal correspondiente).
• El concepto de valor eficaz de una corriente alterna es un valor contante que
produciría el mismo efecto sobre una resistencia (calentamiento) que la
tensión alterna y variable correspondiente.
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Potencia Eléctrica en CA.
• En los circuitos de CA, además de elementos resistivos, encontramos
elementos inductivos y capacitivos, por lo que las sinusoides de la tensión y la
intensidad no se encuentran en fase, es decir que a veces su polaridad no
coincide en el tiempo, por lo que la potencia en ocasiones puede tener
valores negativos.
+•+=+
- •- = +
+•-=-
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Tipos de Potencia Eléctrica en CA.
• Los elementos capacitivos e inductivos, que hacen que la intensidad de
corriente se adelante o se retrase respecto a la tensión, determinan que la
potencia en estos circuitos no sea constante y tenga varios tipos: aparente,
activa y reactiva.
•
• Entre los tres tipos de potencia existe una relación trigonométrica. Forman un
triángulo, en el que la potencia aparente es la hipotenusa, la potencia activa o
real es el cateto del coseno y la potencia reactiva es el cateto del seno.
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Tipos de Potencia Eléctrica en CA.
POTENCIA APARENTE:
Es la total que tiene que suministrar el generador al circuito, aunque no toda
pueda utilizarse como trabajo útil. Se mide en voltio-amperio (VA), ó múltiplo el
kilo voltio-amperio (kVA).
POTENCIA ACTIVA:
La potencia que realmente se utiliza para realizar un fin concreto dentro del
circuito. Se encarga de realizar todo el trabajo útil de la instalación eléctrica. Se
mide con el vatímetro. La unidad es el vatio (W), y como múltiplo, el kilovatio
(kW).
POTENCIA REACTIVA:
Es la potencia que se necesita para que los elementos inductivos y capacitivos,
como transformadores, motores y condensadores, puedan funcionar como tales.
Es una potencia necesaria pero no productiva. Se intenta que sea del menor
valor posible.
Se mide con el varímetro y la unidad es el voltio • amperio reactivo (VAr) y como
múltiplo, el kilovoltio • amperio reactivo (kVAr).
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Potencia Eléctrica en CA Monofásica
• En estos circuitos, la corriente recorre solamente un hilo activo y un hilo
neutro, que tiene carga solo cuando el circuito esta cerrado y alimenta a
algún receptor.
•
Al coseno del ángulo se le llama factor de potencia.
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Potencia Eléctrica en CA Trifásica
• En estos circuitos, la corriente recorre tres hilos activos y un hilo neutro.
• Si el sistema está equilibrado (circula la misma intensidad por la tres fases),
la potencia se puede calcular por:
• V es la tensión de línea (entre fases…400 V)
• I la intensidad que circula por una fase (A)
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• Circuito desequilibrado. Puede ocurrir que la intensidad no sea igual por las
tres fases (por avería o por mal reparto entre fases). Por tanto la potencia
que transporta cada hilo es diferente. La potencia se calcula como suma de
la de cada fase 𝑆𝑆 = 𝑈𝑈𝑓𝑓1 ∙ 𝐼𝐼𝑓𝑓1 ∙ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜑𝜑1 + 𝑈𝑈𝑓𝑓2 ∙ 𝐼𝐼𝑓𝑓2 ∙ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜑𝜑2 +𝑈𝑈𝑓𝑓3 ∙ 𝐼𝐼𝑓𝑓3 ∙ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜑𝜑3
Factor de Potencia en CA
•
El factor de potencia es el desfase entre las dos curvas sinusoidales de la
tensión y la intensidad de un circuito alimentado por corriente alterna.
•
Es muy importante controlar este factor de potencia, pues cuanto menor
sea (mayor ángulo entre V y I), mayor será el aumento de la intensidad de
corriente que ha de soportar el circuito, ya que para una misma potencia
activa, al disminuir el factor de potencia aumenta la potencia aparente y la
reactiva, y por tanto la intensidad que recorre el circuito.
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Importancia de controlar Factor de Potencia
Tabla de resultados:
P=230x10x1=2300 W
Factor potencia 𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄 𝝋𝝋
Intensidad (A)
1
0,90
0,75
0,50
10
11,1
13,3
20
12