Potencia A.C

A menos que lo haga un superconductor, una carga que se desplaza en un circuito gasta energía. Esto puede dar por resultado el calentamiento del circuito o el movimiento de un motor. La razón de conversión de energía eléctrica en otra forma, como energía mecánica, calor o luz, se llama potencia eléctrica. La potencia eléctrica es igual al producto de la corriente por el voltaje.

Potencia eléctrica = corriente x voltaje

Si el voltaje se expresa en volts y la corriente eléctrica en amperes, entonces la potencia queda expresada en watts. Así pues, en términos de unidades:

1 watt = (1 ampere) x (1 volt)


Lo anterior también es cierto en el caso en que se utilice corriente alterna en una resistencia o resistor, porque en estos casos la corriente y el voltaje están en "fase". Esto significa que la corriente y el voltaje tienen sus valores máximos y mínimos simultáneamente (las formas de onda son iguales. Sólo podrían diferenciarse en su amplitud)

Pero que sucedería en un circuito que tenga "reactancia"? En este caso la corriente se adelantaría o atrasaría con respecto al voltaje y sus valores máximos y mínimos ya no coincidirían. La potencia que se obtiene de la multiplicación del voltaje con la corriente (P= I x V) es lo que se llama una potencia aparente. La verdadera potencia consumida dependerá en este caso de la diferencia de ángulo entre el voltaje y la corriente. Este ángulo se representa como Θ.

Un circuito que tenga reactancia significa que tiene un capacitor (condensador), una bobina (inductor) o ambos.

Si el circuito tiene un capacitor:

- Cuando la tensión de la fuente va de 0 voltios a un valor máximo, la fuente entrega energía al capacitor, y la tensión entre los terminales de éste, aumenta hasta un máximo. La energía se almacena en el capacitor en forma de campo eléctrico.
- Cuando la tensión de la fuente va de su valor máximo a 0 voltios, es el capacitor el que entrega energía de regreso a la fuente.

Si el circuito tiene un inductor:

- Cuando la corriente va de 0 amperios a un valor máximo, la fuente entrega energía al inductor. Esta energía se almacena en forma de campo magnético.
- Cuando la corriente va de su valor máximo a 0 amperios, es el inductor el que entrega energía de regreso a la fuente.

Se puede ver que, la fuente en estos casos tiene un consumo de energía igual a "0", pues la energía que entrega la fuente después regresa a ella. La potencia que regresa a la fuente es la llamada "potencia reactiva"

Entonces en un circuito totalmente resistivo no hay regreso de energía a la fuente, en cambio en un circuito totalmente reactivo toda la energía regresa a ella.

Ahora es de suponer que en un circuito que tenga los dos tipos de elementos (reactivo y resistivo), parte de la potencia se consumirá (en la resistencia) y parte se regresará a la fuente (por las bobinas y condensadores)

El siguiente gráfico muestra la relación entre el voltaje la corriente y la potencia

La potencia que se obtiene de la multiplicación de la corriente y el voltaje en cualquier momento es la potencia instantánea en ese momento

- Cuando el voltaje y la corriente son positivos: La fuente está entregando energía al circuito
- Cuando el voltaje y la corriente son opuestos (uno es positivo y el otro es negativo), la potencia es negativa y en este caso el circuito le está entregando energía a la fuente



Se puede ver que la potencia real consumida por el circuito, será la potencia total que se obtiene con la fórmula P = I x V, (potencia entregada por la fuente, llamada potencia aparente) menos la potencia que el circuito le devuelve (potencia reactiva).

Nota: Es una resta fasorial, no aritmética.

La potencia real se puede calcular con la siguiente fórmula: P = I2R

donde:
- P es el valor de la potencia real en watts (vatios)
- I es la corriente que atraviesa la resistencia en amperios
- R es el valor de la resistencia en ohmios

¿Cómo se obtiene la corriente en un circuito que tiene resistencia y reactancia?

Se utiliza el concepto de impedancia. En este caso la Impedancia de este circuito es: Z = R + jX

donde:
- R = resistencia
- X = la reactancia = XC - XL ( reactancia capacitiva - reactancia inductiva)

Entonces:
- Z = (R2 + X2)1/2 (ver Impedancia)
- I = E / Z (Tensión entregada por la fuente entre la reactancia total)

Donde:
- I = corriente en amperios
- E = tensión de la fuente
- Z = Impedancia calculada anteriormente