Conceptos de Potencia y Energía

 

Potencia Aparente   ( S ).-

 

Es una magnitud puramente matemática del producto entre la corriente y la tensión eficaz. Por si sola no expresa la potencia consumida ó pérdida.

                                                      

               S = U . I = ( V.A)  ( kva )

 

Potencia Activa    ( P ).-

La potencia sea eléctrica ó mecánica, significa la rapidez con que se hace un trabajo. Siempre se realiza un trabajo cuando una fuerza provoca un movimiento.

Siempre que la tensión provoca un movimiento de electrones, se realiza un trabajo al desplazar a los mismos de un punto a otro. La rapidez con que ese trabajo se realiza se denomina POTENCIA ELECTRICA. En la práctica se habla de potencia, energía y consumo activo; ahora bien, activo/a quiere expresar el efecto (o la eficacia) de la energía eléctrica en una conversión a una forma de energía distinta.

Por ejemplo: un motor eléctrico transforma solamente una parte de la energía eléctrica suministrada en trabajo mecánico, lo así llamado energía activa.

Solamente la componente activa realiza trabajo útil. El producto de la tensión y la corriente da la potencia activa.

El factor de potencia coseno del ángulo Ç , determina que parte de la energía recibida se transforma en trabajo útil. Expresa el defasaje entre la tensión y la corriente, debiéndose corregir el mismo por medio de cargas inductivas ó reactivas, puesto que la condición ideal, ó de mayor aprovechamiento de la potencia activa, radica en los sistemas resistivos, al no existir defasajes entre la tensión y la corriente.

La medición de la energía eléctrica se da por la magnitud de la carga demandada por el usuario, sea en Kw ó en W, siendo la carga, amperios consumidos por el usuario, es decir electrones impulsados por una tensión constante, al ser multiplicada por la fuerza de impulso (tensión) da la potencia

                                              

                P = U . I . cos ç  ( W ) ( Kw )

Potencia Reactiva  ( Q ).-

 

Por lo general una parte  de la potencia aparente se traduce en potencia útil (P) y queda otra parte de potencia que no se aprovecha por el receptor y a la que se denomina potencia reactiva.

                                         

    Q = U . I . sen ç     ( Volt-Amper-Reactivo ) ( K var )

 

 

Energìa electrica   ( Er ).-

 

La potencia activa es un valor instantáneo de utilización, la energía eléctrica es la velocidad con que se consume dicha potencia, la misma es medida por los medidores de energía activa sean consumos monofásicos ó trifásicos.                                                                                                                                                                  

               Er = P . h = (w h) (kw h)

Compensaciòn del factor de potencia.-

 

El factor de potencia es un coeficiente que hay que tener en cuenta para el caso de proyectos de canalización de redes y en sistemas eléctricos de industrias y edificios de propiedad horizontal. Los elementos que atentan contra un mejor aprovechamiento de la lìnea son aquellos que tienen carga inductiva muy alta, considerando como bajo un cos ç < (menor) 0,92, que corresponde a un àngulo mayor (>) a 45º.Nuestro objetivo es mantener la potencia activa y lograr que el defasaje entre U e I disminuya hasta un valor aceptable que es 0,92; fijando el objetivo tenemos que encontrar el elemento capaz de modificar el defasaje sin introducir alteraciones en la potencia activa, el elemento es el capacitor, ya que es reactivo.Dicho elemento se coloca en paralelo a la red a los efectos de no perturbar  la tensión en las ramas que se abastecen de esa lìnea.

Censos de Potencia .-

Para la realizaciòn de un censo (càlculo de consumo), se deben tomar las potencias que consumen los elementos instalados por hora; luego la sumatoria de los mismos por la cantidad de Hs. que se halla en funcionamiento y los dìas del mes, arroja la cifra buscada de Kw a consumir en el mes o el tiempo deseado .

Supongamos que tenemos que censar una casa que posee :

 

Làmparas-Plancha-Heladera-T.V., primero se toman las cantidades por elementos es decir :

4 Làmparas por 60 W   +   2 làmparas por 100 w   +   1 plancha por 750 W  +  1   heladera mediana con freezer por àprox. 60 KW al mes    +    1 t.V. por 54 W/ h .

Una vez detallada la cantidad de elementos se procede al càlculo de W consumidos por Hs., por dìa, ejemplo :

4 Làmp. de 60 W/h c/u; encendiendose 4 hs. por dìa:

4  60 w = 240 w  4 Hs/dìa = 960 w/dìa  30 dìas = 28.800 w/mes ò 28,8 Kw/mes.

2 Làmp. de 100 W/h c/u; encendiendose 8 Hs. por dìa :

2  100 w = 200 w  8 Hs/dìa = 1600 w/dìa  30 dìas = 48.000 w/mes ò 48 Kw/mes

1 Plancha de 750 W/h, se usa 8 Hs. semanales a 4 semanas por mes :

750 w/hs  8 hs = 6000 W/dìa  4 dìas = 24.000 w/mes ò 24 Kw.

1 T.V.  54 W/Hs encendiendose 12 Hs por dìa :

54 w/hs   12 Hs. = 648 w/dìa  30 dìas = 19.440 W/mes ò 19,4 Kw/ mes.

El consumo total viene dado entonces por la suma de los consumos parciales de cada elemento.

4 Làmp.  60 W/hs  consume por mes  28.800 w /mensuales ò  28,8 Kw mensuales

2 Làmp. 100 W/hs consume por mes  48.000  w/mensuales ò  48    Kw mensuales

1 Plan.  750 W/hs consume por mes  24.000  w/mensuales ò  24     Kw mensuales

1 T.V.     54 W/hs consume por mes  19.440  w/mensuales ò  19,4  Kw mensuales

1 Heladera           consume por mes   65.000  w/mensuales ò  65     Kw mensuales

El consumo total serà entonces =    185.240  w/mensuales  ò 185,2 Kw mensuales

 

En el caso de tener que censar un lugar donde hay motores, se debe ver la chapa indicadora que expresa la potencia en C.V ò H.P, caballos vapor (Potencia) ò hecto-pascales (Potencia);los cuales tienen su equivalencia al sistema de unidades adoptado en KW.

1 H.P = 0,746 Kw

1 C.V = 0,736 Kw

si un motor indicase 1/2 H.P/Hs nos queda = 1/2  736 W = 368 W/hs ò 0,368 Kw/Hs

En el caso de las làmparas bajo consumo, cabe aclarar que el consumo real es el que indica

la misma , por ejemplo:

Una làmpara dicroica de 12 Volt y 50 W/Hs de potencia, consume 50 W/Hs màs el consumo del transformador, la diferencia està, en la refracciòn de luz ò poder de luminosidad.

Quiere decir esto que una làmpara como se dice bajo consumo gasta lo que indica pero ilumina como una làmpara comùn de mayores w.

Por ejemplo :

1 Làmp. bajo consumo de 40 W/Hs. ilumina igual que una Làmpara comùn de 75 W/Hs.,

està claro que ilumina como la mayor pero con el consumo inferior.

 

Equipos de aire acondicionado.-

Estos poseen especificaciones de convertibilidad de frigocálorias a vatios de refrigeración y calefacción, expresada en la chapa de características ó en la folletería de instrucción. Hoy en día se utilizan muchos equipos de frio solamente sin resistencia para el calor ó calefacción.

Acontinuación enunciamos una tabla con algunos valores:

 

Frigocálorias    Voltios         Vatios          Amp.              

 6000              230/208         3180           14,5                  

7000              230/208         3500            16                     

4500              230/208         2550            12                     

3500              230/208         1365            6,4                  

estos valores son para equipos de frio, si poseen resistencia se le suman 3000 w, al total de la potencia.

 

Formulas útiles.

 

A.- Cargas Monofásicas

 

F.P. = Factor de potencia, que es lo mismo que cos ¢

 

P = U . I . F.P.{ Watt } Si dividimos por mil nos da en Kw.

 

S = U . I { V. A .}     Si dividimos por mil nos da en K.V.A.

 

Q = U . I . Sen. ¢ { V.A.R.}    Si dividimos por mil nos da en K.V.A.R.

 

De la primer formula se desprende que :

                P

I = ---------------- = Amperios

           U . Cos ¢

 

 

                 P

Cos ¢ = ------------

               U . I

 

 

Potencia para una carga resistiva

 

R = Resistencia [ La unidad es el ohm ]

P = U . I . cos ¢ [ en estos casos el F.P. es igual a 1 ]

P = U . I            [ Watt ]

 

sabiendo que :

 

U = I . R. [ Tensión = Corriente por Resistencia ]

 

Cargas trifásicas.

 

S = 1,73 . U . I { V.A.}Si dividimos por mil nos da en K.V.A.

 

P = 1,73 . U . I . cos ¢{ Watt}Si dividimos por mil nos da en Kw.

 

Q = 1,73 . U . I . sen ¢   { V.A.R} Si dividimos por mil nos da en KVAR

 

Recordemos que en trifásica tenemos :

 

U = 380 Volt.

 

I = Corriente por fase.

 

Energía .

 

Este es el valor que registra el medidor

 

E = P . Tiempo , {el tiempo siempre se expresa en horas, por esto se expresa de la siguiente manera }.

 

E = P . Hs. [ W. Hs.], Si dividimos por mil nos da en KWh

 

Siempre se cálcula este valor por mes ó bimestre, es decir que se cálcula por las Hs de funcionamiento por un día y luego por los días de funcionamiento.

 

Datos útiles.

 

1 - Si no conocemos el F.P., se estima en 0,85

 

2 - Si la carga es :

 

 RESISTIVA   ------------> F.P. = 1

 INDUCTIVA   ----------> F.P. es menor que 1 y mayor que cero.

 CAPACIDAD   ---------> F.P. igual al enterior.

 

3 - Para los cálculos se estima el rendimiento de los motores en 0,85.

Consumos de electrodomésticos en kw.hs

 

Aparato                                                       Cons. Cte Hs . uso (Kw)

 

Enceradora- Lustradora                                 0,200

Secador de pelo                                             0,525

Motor máquina de coser                              0,100

Aspiradora                                                   0,200

Ventilador                                                    0,050

Ventilador mediano                                     0,100

Ventilador grande                                       0,200

Turbocirculador                                         0,100

Plancha chica                                            0,200

Plancha mediana común                          0,500

Estufa a cuarzo 1 vela (chica)                  0,500

Estufa a cuarzo 1 vela (grande)              1,000

Estufa a cuarzo 2 velas (grandes)           2,000

Lavarropa normal (agua fría) lav.-centrif.  0,400

Lavarropa automático ( agua caliente )      2,200

Heladera chica ( sin freezer )                   0,200

Heladera chica ( con freezer )                 0,400

Heladera mediana ( con freezer )            0,500

Heladera grande ( con freezer )              0,700

Cafetera eléctrica                                   0,200

T.V. Color                                              0.060

Radio                                                     0,040 

Videocasetera                                       0,080

Centro musical completo                     0,150

Termotanque eléctrico ( 50 Litros )         0,650

Termotanque eléctrico ( 100 Litros )        1,200

Equipo de aire acondicionado ( chico frio ) 1,300

Equipo de aire acondicionado ( grande frio) 2,900

Equipo aire acondicionado ( chico F/C )     2,200

Equipo aire acondicionado ( grande F/C )    4,700

Lámpara filamento 25 W                      0,025

Lámpara filamento 40 W                      0,040

Lámpara filamento 75 W                      0,075

Lámpara filamento 100 W                     0,100

Lámpara filamento 150 W                     0,150

Tubo Fluorescente 40 W                      0,050

Tubo fluorescente 105 W                     0,120

Lámpara bajo consumo 13 W                   0,014

Lámpara bajo consumo 18 W                   0,019

Lámpara bajo consumo 23 W                   0,025

 

Para tener como dato útil, cuando se trate de lámparas gaseosas, se debe de sumar, para el cálculo el 10 %, debido al consumo de la inductancia.

 

Electrodomésticos, consumos en amperios:

 

Descripción                         Amperes

 

Acondicionador Frio/calor     9

Aspiradora grande             2

Batidora múltiple             2

Bombeador                     4

Estufa chica                  4

Heladera familiar             2

10 lámp. de 40 w              2

10 lámp. fluores. de 40 w     4

Lavarropas                    2

Plancha común                 2

Plancha automática              3,5

Secarropas                      9

Televisor                       3

Ventilador grande               1

Motor monofásico 1/6 hp         1,5

Motor monofásico 1/4 hp         2,3

Motor monofásico 1/2 hp         4,5

Motor monofásico 3/4 hp         6,8

Motor monofásico 1 hp           9

 

Medidas de los caños comerciales :

 

Diámetro de los caños 5/8   3/4   7/8  1  11/4    11/2  2

Diámetro int. en mm   12,5  15,4 18,6  21,7 28,1  34   46

 

Diámetro exterior de cables en mm, intensidad máxima

 

Sec mm     1   1,5    2,5  4    6     10  16 25   35     50

Diám ext. 2,7  3,2   3,8  4,6   5,3  6,7  8  9,8  11,3   14

Int. máx. A6   9     15   22    30   40  55  75   95     120

 

Capacitor a emplear para iluminación : MF

 

Tubo fluorescente    15  20   40   65    105

Capac. en MF         2   2    4    6     16

 

Lámpara Vap. Merc.  125 250  400  700   1000

Capac. en MF        10  16   25   33     66

 

Sodio alta presión  250 400 1000

Capac. en MF        33  50  100

 

Conductores eléctricos para instalaciones fijas :

 

Sección     Carga máxima en Amp.

 

1                 8

1,5               11

2,5               15

4                 20

6                 26

10                36

16                50

25                65

35                85

50                105

70                130

 

Sección     Carga máxima en Amp.

95                160

120               180

150               200

185               230

240               260

300               300

400               340

500               370

 

 

Corriente apróximada de motores a plena carga

Carga y calibre de fusibles recomendados.

 

Motores monofásicos C.A.

 

HP         Amper         Fusible

 

1/4         2               5

1/2        3,75             5

3/4         5               10

1          6,1              10

1 1/2       9               15

2          12               15

3          17               25

4          22               30

5          28               40

 

Motores trifásicos C.A.

                                      

  3 . 220 V                                3 . 380 V.

 

H.P.        Amp.       Fusible   Amp.           Fusible

 

1/2          2          10      1,25                 10

1            3          10      2,2                  10

2            6          20      3,7                  10

3            9          30      5,2                  20

5            15         50      8,7                  30

7 1/2        21         70     12,75                 50

10           28         100    16,8                  50

20           52         150    31,8                  100

40           105        275    62                    175

75           184        500    114                   275

100          245        600    150                   375

150         380         700    200                   550

 

 

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