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