¡Bienvenido! Espero que te encuentres muy bien, me da mucha alegría que nos encontremos nuevamente, el tema que veremos hoy es muy importante, pues tiene una gran influencia sobre el campo de la ingeniería y de la electricidad, independientemente del tipo de corriente con la que se esté trabajando (corriente alterna o continua), ya que el fundamento de aplica en ambas corrientes; si, estamos hablando de la POTENCIA ELÉCTRICA.

El objetivo de este artículo es que al final puedas comprender en que consiste la potencia eléctrica desde un enfoque práctico y sobre todo, un enfoque teórico, pues gracias al conocimiento de este tema puedes navegar en muchos otros temas relacionados.

Como es costumbre, empezaremos con lo más básico (definiciones principales) hasta subtemas más específicos, e inclusos técnicos (tipos de potencia eléctrica, cálculo y herramientas); no te apures, solo ponte cómoda/o. Ya verás que será un viaje corto y con una facilidad increíble de entender.

¿Qué es la potencia eléctrica?

La potencia eléctrica es uno de los temas más importantes dentro de la física y el campo de la electricidad, llegando a tener una influencia muy grande en nuestra vida diaria y en la manera en la que consumimos la energía eléctrica. Sin embargo, antes de entrar de lleno a conocer estos puntos específicos, es importante responder la pregunta principal: ¿Qué es la potencia eléctrica?

La potencia eléctrica es aquella cantidad de energía eléctrica que es absorbida por un sistema eléctrico (o circuito) en determinado tiempo.

¿Por qué se define de esta forma a la potencia eléctrica? Bueno, primero veamos que nos dice los dos concepto más importantes de este tema: potencia y energía:

La potencia es definida como la cantidad de energía que se produce o se consume por unidad de tiempo determinada.

La energía se define como la posibilidad de efectuar un trabajo.

Sencillo, ¿no? Ahora relacionemos estos conceptos para obtener la definición completa de la potencia eléctrica.

Si la potencia es la cantidad de energía que es consumida en un tiempo determinado y la energía es la cantidad de trabajo que se realiza, entonces, dentro del campo de la electricidad, podemos decir que la potencia eléctrica es aquella cantidad de energía eléctrica que es absorbida por un circuito o sistema eléctrico en un lapso de tiempo; es el ritmo con el que la energía eléctrica es enviada a un circuito, así de sencillo.

Esta potencia se puede cuantificar por medio del voltaje o la tensión y la corriente eléctrica (jamás nos olvidamos de la ley de Ohm). Su unidad de medida es el vatio o también llamado “watt" y se representa con la letra W, según el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Un circuito eléctrico al poseer una corriente eléctrica en constante movimiento, tiene la capacidad de transferir energía al realizar un trabajo termodinámico o mecánico. Los sistemas eléctricos pueden transformar la energía eléctrica en muchas cosas, a este fenómeno se le llama “productores y consumidores”; por ejemplo, un diodo emisor de luz (LED) cuando enciende, lo que en realidad esta haciendo es convertir la energía eléctrica en luz. De esta manera podemos encontrar muchos productores y consumidores, y no hay que ir lejos para encontrar más ejemplos, pues en nuestro propio hogar tenemos estos sistemas consumidores.

La potencia eléctrica se encuentra presente tanto en la corriente directa (C.D) como en la corriente alterna (C.A).

Ahora que ya conociste la definición de lo que es la potencia, es hora de ver como se comporta la potencia en cada una de las corrientes eléctricas. ¿Vamos?

Potencia eléctrica en la corriente directa (C.D)

Cuando hablamos de potencia eléctrica dentro de la corriente directa (C.D) o corriente continua (C.C), se dice que la potencia es de valor constante, dependiendo directamente del valor del voltaje y de la corriente. Quizá te estés preguntando que significa esto, y pues simplemente significa que la potencia eléctrica en la corriente continua es proporcional al voltaje y a la corriente. Esto, en expresión matemática, se ve de la siguiente manera:

P = V×I

Donde: 

• P = potencia eléctrica en Watts/kWatts (W/kW).
• V = voltaje suministrado, en Volts (V).
• I = corriente eléctrica suministrada, en Amperios (A).

Sin embargo, si el circuito con el que estamos trabajando posee o es una resistencia, no es impedimento, pues solo hace falta conocer el valor de la resistencia (R) o el valor de la resistencia equivalente del circuito. Para calcular la potencia bajo estos términos, usamos la siguiente expresión matemática:

P = R×I2 = V2R

Donde: 

• P = potencia eléctrica en Watts/kWatts (W/kW).
• R = valor de la resistencia o resistencia total, en ohms.
• V = voltaje suministrado, en Volts (V).
• I = corriente eléctrica suministrada, en Amperios (A).

Como puedes apreciar, la potencia eléctrica dentro de la corriente directa no supone mayor problema, todo es muy sencillo. Ahora veamos que nos dice la corriente alterna (C.A) sobre la potencia eléctrica; aquí es donde se ponen las cosas más interesantes y elevamos un poco el nivel, pero no te preocupes, que todo te lo explicaré de forma detallada y fácil de digerir. ¿Me acompañas?

Potencia eléctrica en corriente alterna (C.A)

Antes de entrar directamente a explicar cómo se comporta la potencia eléctrica dentro de la corriente alterna, recordemos rápidamente en que consiste la corriente alterna y sus principales características:

La corriente alterna (C.A) es un tipo de corriente que se caracteriza por tener una polaridad cíclica que cambia en función al tiempo, es decir, puede ser negativa o positiva en lapsos determinados de tiempo. Otra característica que posee la corriente alterna, es que no se puede almacenar, sino que tiene que ser utilizada al mismo tiempo que es producida.

La corriente alterna que recibimos de la red eléctrica en nuestros hogares es una corriente alterna senoidal; en esta corriente, también se aplican los mismos conceptos de potencia.

Entonces, al tener valores dependientes del tiempo, la potencia eléctrica en la corriente alterna también depende del tiempo, además de los valores de la tensión y del voltaje. Sin embargo, aquí no es tan sencillo, pues no solo tenemos una sola potencia (como en la corriente continua), sino tenemos tres potencias: potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente. Cada una de estas potencias tiene sus propias características, así como sus expresiones matemáticas. Por lo pronto, solo veremos de que trata cada potencia, para que posteriormente sea mucho más fácil que comprendas como calcularlas.

Tipos de potencia en la corriente alterna

Primero recordemos que la corriente alterna (C.A) es la corriente que se utiliza desde siempre en las tomas de corriente, pues su versatilidad permite que sea una corriente eléctrica sencilla de transportar y de producir; sin embargo, esta corriente tiene otra característica inherente: su forma de circulación y sus valores cambian de forma constante, y de aquí nacen los tipos de potencia.

Gracias a los cambios que existen dentro de la corriente alterna, los circuitos que forman parte de este tipo de corriente eléctrica producen tres tipos de potencia respecto a la energía consumida, y con el conocimiento de estas potencias podemos saber el aprovechamiento energético de nuestros circuitos en corriente alterna. Como ya conocimos de que va la potencia aparente, solo nos enfocaremos a conocer en que consiste la potencia activa y la potencia reactiva.

➤ Potencia activa

También llamada potencia real o potencia absorbida, hace referencia a toda aquella potencia que es aprovechada durante la transformación de la energía eléctrica en un sistema o circuito de corriente alterna. En términos simples, es la potencia que transforma la energía eléctrica en trabajo, para que los circuitos funcionen. Hay muchos dispositivos de corriente alterna que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, esta conversión puede ser de energía eléctrica a energía química, lumínica, térmica, etc.

• Su unidad de medida es el kilowatt (kW) y se identifica con la letra P.

➤ Potencia reactiva 

La potencia reactiva es toda aquella potencia que está presente y es consumida por componentes inductivos (bobinas y capacitores), ya que es necesaria para los campos eléctricos, los cuales se pueden encontrar en motores y transformadores; no obstante, podría decirse que es una potencia “fantasma”, pues no es una potencia que genere un trabajo útil, por lo que no consume energía.

• Se mide en voltamperios reactivos (var) y se identifica con la letra Q.

➤ Potencia aparente

Por último, la potencia aparente es la potencia más fácil de describir, pues en esencia, es la suma vectorial de la potencia activa y reactiva. También se define como la potencia total que debe entregar el generador.

La potencia aparente la puedes identificar con la letra S, y se mide en voltamperios (VA), aunque podemos tener grandes cantidades de potencia, llegando a ocuparse los kilovoltamperios (kVA).

Triangulo de potencia

Estas potencias se encuentran dentro de un triángulo que las relaciona, este triángulo es llamado triángulo de potencias, y se ve de la siguiente manera:

En este triángulo, el cateto horizontal es la potencia activa (P), el cateto vertical es la potencia reactiva (Q) y la hipotenusa toma lugar como la potencia aparente o total (S). De este pequeño gráfico, también se puede extraer las expresiones matemáticas, ¿quieres conocerlas? ¡Vamos!

Fórmula de la potencia activa (P)

Basándonos en el triángulo de potencias, la potencia activa puede obtenerse a través de la siguiente expresión matemática:

P=S×cos(φ)

Donde:

• S = Potencia aparente, en voltamperios (VA)
• P = Potencia activa, en watts (W)
• φ = Ángulo fi.

Fórmula de la potencia reactiva (Q)

Nuevamente basándonos en el triángulo de potencias, la potencia reactiva (Q) se obtiene de la siguiente manera:

Q = S×sen(φ)

Donde: 

• S = Potencia aparente, en voltamperios (VA)
• Q = Potencia reactiva, en voltamperios reactivos (VAR)
• φ = Ángulo fi.

Fórmula de la potencia aparente (S)

Esta potencia podría ser una de las más importantes, pues está presente en las demás potencias. Si te interesa conocer más a fondo sobre la potencia aparente (S) y algunos cálculos, te recomiendo visitar el articulo dedicado exclusivamente a esta potencia. Mientras tanto, te dejo a continuación la expresión matemática para obtener esta potencia:

S = (P)2+(Q)2

Donde: 

• P = Potencia activa, en watts (W)
• Q = Potencia reactiva, en voltamperios reactivos (VAR)

La potencia aparente también se puede definir como el producto de los valores eficaces (RMS) del voltaje y la intensidad de corriente:

S=V·I 

Dónde: 

• V = voltaje aplicado al receptor o a la instalación, en voltios (V)
• I = intensidad de corriente aplicada al sistema, en amperios (A)

Y así es como se comporta la potencia eléctrica en la corriente alterna, en donde no solo tenemos una potencia, sino tres, las cuales influyen en mayor medida dependiendo de los componentes que tenga el circuito. No obstante, en algunos equipos de corriente alterna es necesario conocer otro valor que toma mucha relevancia dentro de la potencia en este tipo de corriente: el factor de potencia. Esto sucede más a menudo en sistemas que trabajan con cargas inductivas y reactivas, como motores o equipos de aire acondicionado, pues algunos poseen más de una bobina o enrollado de cable de cobre.  Ya se ha hablado en un artículo aparte sobre este concepto; si quieres saber más, te invito a echarle un ojo, pues en el siguiente apartado solo te daré algunos puntos imprescindibles de conocer sobre el factor de potencia.

➤ Factor de potencia

El factor de potencia de un circuito de corriente alterna representa la relación que existe entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S); basándonos en lo anterior mencionado, podemos decir que el factor de potencia, en expresión matemática, se ve de la siguiente manera:

FP=PS 

No obstante, si observas con atención, en el triángulo de potencias esta relación podría definirse como el cateto adyacente entre la hipotenusa, lo que es igual al coseno del ángulo; por lo tanto, el factor de potencia es igual al coseno del ángulo, o coseno de fi (φ):

FP=cosφ

Así es como se puede obtener el valor el factor de potencia de un sistema de corriente alterna; es importante que sepas que dicho valor no tiene unidad de medida, pues es adimensional por ser un coseno. Por último, también es importante destacar que este valor oscila entre el 0 y 1, donde siempre es recomendable mantener el factor de potencia cerca de la unidad, pues de esta forma, existirá más igualdad entre la potencia activa y la aparente, dándonos un consumo más eficiente por parte de nuestros dispositivos. De lo contrario, podemos incluso recibir una penalización por nuestra comercializadora de electricidad por no tener nuestro factor de potencia en los valores correctos.

➤ Potencia trifásica

Cuando se habla de potencia trifásica, se hace referencia la potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente que existe en un sistema trifásico; este sistema se caracteriza por poseer tres corrientes alternas monofásicas, en donde sus tres voltajes de fase tienen un mismo valor, al igual que sus tres intensidades de fase. Si esto se hace presente, se dice que estamos frente a un sistema trifásico equilibrado o estable.

En este tipo de circuitos, la potencia activa se expresa de la siguiente manera:

P3φ=3×I×V×cos(ϕ)

Donde:

• V = voltaje de línea, en voltios (V).
• I = intensidad de corriente de línea, en amperios (A).

La potencia reactiva y la potencia aparente se calcula de la siguiente manera:

• potencia reactiva:

Q3φ=3×I×V×sin(ϕ)

• Potencia aparente:

S3φ=3×I×V

La potencia eléctrica en nuestra vida diaria

La potencia eléctrica se encuentra en todos los sistemas eléctricos, independientemente de la corriente con la que se esté trabajando; es por esto que la potencia eléctrica juega un papel muy importante en todos los dispositivos que utilizamos en nuestra vida cotidiana, sobre todo en nuestros electrodomésticos que tenemos en el hogar.

Por ejemplo, la potencia eléctrica en una lavadora está relacionada con el consumo que realiza el motor de dicha lavadora para realizar movimiento o trabajo; de esta forma, aquellas lavadoras que tengan capacidades grandes tienen un mayor motor, y, por ende, consumen más potencia eléctrica.

Otro ejemplo serían los calentadores o planchas de ropa, donde la potencia eléctrica se manifiesta en calor.

Aquí radica la importancia de conocer este concepto, pues nos permite entender mejor como es que trabajan nuestros sistemas o equipos, además de darnos idea de como funciona el suministro y consumo eléctrico en nuestro hogar, pues la potencia eléctrica es lo que utilizan las comercializadoras eléctricas para cuantificar nuestro aprovechamiento eléctrico en nuestra empresa u hogar.

En los siguientes apartados conocerás algunos puntos importantes que se relacionan con el uso de la potencia eléctrica en nuestra vida diaria.

El watt-hora y la factura de electricidad

Si te pica un poco la curiosidad, ve a revisar una factura de luz, y podrás percatarte que la compañía realiza una estimación de la potencia eléctrica consumida; dicho consumo no es medido en watts o kilowatts, sino en watt-hora (Wh) o kilowatt-hora (kWh). ¿Qué es en realidad esta unidad de medida?

El watt-hora podría definirse como la energía necesaria para poder proporcionar una potencia de un watt (W) en un lapso de tiempo de una hora (h), es decir, con los watt-hora podemos expresar la potencia consumida o generada en una sola hora. Esta unidad de medida se utiliza más cuando se quiere hacer referencia a la energía eléctrica que es capaz de producir una planta eléctrica o cuanta energía suministran a un lugar específico.

En nuestra factura, la planta eléctrica se cobra una cuota por la cantidad de kilowatts-hora (kWh) estándar más los kilowatts consumidos, los cuales se pueden extraer de nuestro medidor de energía. Tu puedes tener el control de la energía eléctrica que contratas, para que lleves un control más eficiente de lo que consumes y pagas. Para que sepas cuanta energía debes contratar, se recomienda echar a andar los puntos siguientes:

• Conocer el número de personas que habitan en la vivienda.
• Saber si tienes una instalación monofásica o trifásica.
• Conocer el tamaño de la vivienda.
• Calcular el consumo de cada aparato eléctrico que tengamos en casa y cuántos conectaremos de forma simultanea.

Vídeo de potencia eléctrica

¡Hemos llegado al final de este articulo! Si has llegado hasta aquí conmigo, quiero felicitarte, pues eso significa que si estuviste interesado en aprender más sobre la potencia eléctrica y sus diversas características que hacen que sea un tema sumamente interesante.

Como ya pudiste observar a lo largo de este artículo, el conocer sobre la potencia eléctrica no solo te da una idea sobre cómo funcionan tus equipos eléctricos, sino también te hace entender en como es que se suministra la energía eléctrica a nuestro hogar, haciendo posible toda nuestra rutina; además, por si fuera poco, este tema proporciona un mejor entendimiento sobre nuestras facturas de luz y los contratos que realizamos a las diversas comercializadoras de electricidad que pueden existir.

La potencia eléctrica forma parte de las unidades fundamentales de la electricidad, pues esta presente sin importar que tipo de corriente se esté trabajando; eso si, en la corriente alterna (C.A) la potencia es un concepto mucho más completo y complejo, a diferencia de la potencia en corriente continua (C.C).

Como ya es costumbre por este sitio, no me despido de ti sin dejarte algunos puntos que pienso que son importantes de recordar en este final, para que te puedas ir con un conocimiento mucho más fresco. ¿Vamos?

• La potencia eléctrica se define como aquella cantidad de energía eléctrica que es absorbida por un sistema eléctrico (o circuito) en un lapso de tiempo.
• La potencia eléctrica está presente tanto en la corriente continua o directa (C.C/C.D) como en la corriente alterna (C.A).
• La potencia eléctrica en la corriente directa es proporcional al voltaje y a la corriente. Esto, en expresión matemática, se ve de la siguiente manera:

P = V×I

• En la corriente alterna la potencia eléctrica cambia, y se vuelve más compleja, pues no solo tenemos una sola potencia, sino tres tipos de potencia eléctrica: potencia activa (P), potencia reactiva (Q) y la potencia aparente (S). El valor de cada potencia depende directamente de la naturaleza del circuito y sus componentes.
• Para calcular las potencias involucradas en la corriente alterna, es necesario conocer el triángulo de potencias, un gráfico que relaciona la potencia aparente con la potencia activa y reactiva.
• Para calcular la potencia aparente, se utiliza la siguiente expresión:

• La potencia activa se expresa de la siguiente forma:

• Finalmente, la potencia reactiva se puede conocer con la siguiente fórmula:

• El factor de potencia es la relación que existe entre la potencia activa y la potencia aparente. Es un concepto muy importante dentro de la potencia eléctrica en corriente alterna, pues puede determinar que tan eficiente es nuestro consumo eléctrico.
• Es muy importante conocer como se comporta la potencia eléctrica, pues las comercializadoras eléctricas realizan su estimación de consumo eléctrico en función de este concepto.

Y bien, así es como hemos llegado al final. No olvides compartir este artículo con quien creas que lo necesite, pues es un tema sumamente interesante e incluso importante de conocer. 

Tampoco olvides dejar de estudiar y de aprender, pues un día en el que no aprendas algo, es un día perdido. ¡Recuerda que eres la/el mejor!

¡Hasta la próxima!