¡Hola, bienvenida/o nuevamente! Me da mucho gusto verte por aquí, hoy vamos a explorar de que se trata la POTENCIA INSTANTÁNEA, un tema muy interesante, e importante de conocer, pues se relaciona de forma estrecha con el concepto de potencia eléctrica y las tres potencias fundamentales de corriente alterna (CA).

Como ya es tradición, vamos a conocer desde la parte teórica y conceptual de la potencia instantánea, hasta llegar a realizar un pequeño ejercicio de ejemplo utilizando la teoría matemática que iremos aprendiendo, para que quede muy claro como se obtiene el valor de la potencia instantánea. Será muy fácil, ya lo verás.

El objetivo es que al final de este artículo sepas reconocer las características que posee la potencia instantánea y puedas trabajar con ella, tanto en la teoría como en la práctica.

¿Qué es la potencia instantánea?

La potencia instantánea se define de la siguiente manera:

La potencia instantánea es la potencia que es entregada y medida en cualquier punto determinado de tiempo (t) en una carga, la cual puede ser un circuito o sistema eléctrico. Su unidad de medida son los Watts (W).

También tenemos su definición matemática, que es la que te muestro a continuación:

La potencia instantánea se denomina como el producto del voltaje instantáneo v(t) y la intensidad de corriente instantánea I(t).

Muy sencillo, ¿no? Puedes identificar a la potencia instantánea como aquella potencia que representa la cantidad de flujo de energía que viaja en algún punto determinado de nuestro circuito de corriente alterna; en este tipo de potencia, hay que tomar mucho en cuenta aquellos componentes que tienen la capacidad de almacenar energía (como las bobinas y los capacitores), pues estos elementos pueden mostrar inversiones periódicas en la dirección en la que el flujo de energía viaja por el circuito. 

Al final, te darás cuenta que la potencia instantánea es un valor que puede variar respecto al tiempo, de forma senoidal. Así es como se define e identifica a la potencia instantánea; ahora que ya sabes esto, es tiempo de conocer en el siguiente apartado como se comporta esta potencia en componentes resistivos, inductores y capacitores. ¡Vamos allá!

Potencia instantánea en componentes resistivos y reactivos

Ahora veamos el efecto de este tipo de potencia en algunos componentes:

➤ La potencia instantánea en componentes resistivos

• Para conocer como la potencia instantánea se comporta en las resistencias, recordemos que las funciones principales que influyen en este comportamiento son tres: la función de intensidad de corriente, el voltaje y la potencia. Conocer el comportamiento de este tipo de potencia en las resistencias implica conocer también que sucede con estas funciones y como están trabajando.
• En un circuito de corriente alterna con resistencias, por naturaleza, la corriente y el voltaje se encuentran en fase, lo que quiere decir que si el voltaje se encuentra en su valor máximo, la corriente también lo estará, y esto sucede también si ambas funciones se encuentran en el valor mínimo. En esta situación, la función de potencia toma el valor de cero o su mínimo valor si el voltaje y la corriente también tienen ese valor; sin embargo, la potencia solo tomará valores positivos de forma senoidal.
• Gracias a la propiedad de fase que presenta la resistencia en la función de corriente y voltaje, y el hecho de que la potencia se encuentre cambiando respecto al tiempo, podemos determinar el valor de la potencia en algún lapso o punto de tiempo, el cual será un valor específico; este valor específico es ni más ni menos que el valor de la potencia instantánea, que se obtiene en momento en especial del tiempo p(t).
• Más adelante veremos como realizar los cálculos pertinentes; mientras tanto, vemos como se comporta la potencia instantánea en componentes reactivos, como los capacitores y las bobinas.

➤ La potencia instantánea en componentes reactivos

• Lo que sucede dentro de los elementos reactivos, es totalmente distinto a lo que sucede en componentes reactivos como las bobinas y capacitores, pues aquí, la corriente y el voltaje si se encuentran en un desfase de 90°.
• Esto ocasiona que la señal de potencia sea de tipo senoidal variable en el tiempo, tomando valores distintos dependiendo del instante de tiempo en que calculemos esa potencia.

Ya que conocimos de cerca la definición de la potencia instantánea y cómo se comporta en los elementos reactivos y activos, conozcamos cuales son las formulas para calcular el valor de la potencia instantánea y como aplicarlas, ¿me acompañas?

¿Cómo se calcula la potencia instantánea?

Para conocer la fórmula de la potencia instantánea, recordemos rápidamente su definición matemática que vimos al principio:

La potencia instantánea se denomina como el producto del voltaje instantáneo v(t) y la intensidad de corriente instantánea I(t).

Esto se ve de la siguiente forma:

Sin embargo, esto es respetando la convención de los signos pasivos, la cual establece el signo de la energía eléctrica en cualquier circuito:

Esto nos dice que si la potencia instantánea p(t) posee un valor positivo, el circuito se encuentra absorbiendo potencia; mientras tanto, si la potencia instantánea es negativa, el sistema está suministrando potencia.

Sin embargo, si la carga está bajo una excitación senoidal y por ende tenemos funciones senoidales (como es casi siempre), las expresiones de voltaje y corriente cambian totalmente, pues se encuentran en función del tiempo. Esto se ve de la siguiente manera:

Donde:

• Vm = valor máximo del voltaje, en volts (V).
• Im = valor máximo de la corriente, en ampere (A).
• w = frecuencia angular de fasores.
• f = valor de la frecuencia, que suele ser de 60Hz.

Por lo tanto, la potencia instantánea que es absorbida por el circuito se expresa de la siguiente manera:

Algo importante que debes de saber aquí, es que en la parte del coseno es imposible sumar la frecuencia angular respecto al tiempo con los ángulos, ya que la frecuencia es medida en radianes, mientras que los ángulos se encuentran en grados, por lo que para realizar la suma es necesario transformar los radianes a grados o viceversa, como gustes.

Ahora que ya conociste como las formulas de la potencia instantánea y como calcularla, veamos un ejercicio de ejemplo, para que quede mucho más claro esta parte. ¿Te apuntas?

Ejercicio: calcular la potencia instantánea

Para nuestro ejemplo, tenemos el siguiente circuito:

En este circuito, tenemos definidas las siguientes funciones de voltaje y corriente:

El objetivo en este ejercicio es encontrar el valor de la potencia instantánea que posee la resistencia del circuito en un instante de tiempo de 0.005 segundos, utilizando las funciones de voltaje y corriente que acabas de conocer. Para lograr esto, primero debemos obtener los valores de la corriente y del voltaje en 0.005 segundos, para que finalmente sustituyamos esos valores en la fórmula de potencia instantánea. Vamos, hagámoslo por pasos, ¿te parece?

• Obtenemos el valor del voltaje en 0.005 s. Recuerda que en este proceso tenemos que transformar los radianes a valores de ángulo:

• Como segundo paso, realizamos el mismo calculo en la función de corriente para obtener el valor de la corriente en 0.005 s:

• Finalmente, con los valores obtenidos de la corriente y del voltaje, obtenemos el valor de la potencia instantánea p(t):

De esta manera se concluye que la potencia instantánea de nuestro circuito es de 73.90 Watts. Si te das cuenta, la potencia es positiva debido a que el circuito se encuentra absorbiendo la potencia. Si quisiéramos encontrar la potencia instantánea de la fuente de alimentación, evidentemente esta potencia tendría un valor negativo, pues esta suministrando energía a nuestra carga. Sencillo, ¿no crees?

Vídeo de potencia instantánea

Y así es como hemos terminado de explorar a la potencia instantánea y a todas sus características. Se que te pudiste percatar a lo largo del articulo la importancia que tiene el conocer la existencia de esta potencia, pues es parte importante de los sistemas de corriente alterna y de las tres potencias fundamentales que existen en este tipo de corriente, y que ya hemos explorado anteriormente; si no lo has hecho, te recomiendo ir a visitar cada uno de los artículos donde se habla de forma puntual de la potencia activa, reactiva y aparente, con el fin de que el conocimiento que has obtenido hoy sobre la potencia instantánea pueda ser complementado exitosamente.

Recuerda que la potencia instantánea está estrechamente relacionada con el tiempo, debido a todos los valores alternos de los flujos de voltaje y corriente, convirtiendo a momentos específicos de tiempo en un recurso fundamental para obtener su valor.

Si ya me has leído anteriormente, sabrás que aquí se tiene la costumbre de dejar al final algunos puntos que valen la pena recordar en esta racha final, y ahora no será la excepción. A continuación, te dejo estos puntos para que nos vayamos frescos de conocimiento:

• La potencia instantánea se define como la potencia que es entregada a un dispositivo en un instante de tiempo específico. Su unidad de medida es el Watt (W).
• Matemáticamente es el producto del voltaje instantáneo v(t) y de la corriente instantánea i(t).
• El tipo de componentes que tengamos en un circuito de corriente alterna va a influir en el valor y comportamiento de la potencia instantánea, pues las propiedades de los componentes reactivos son distintas a los componentes resistivos.
• En un circuito de corriente alterna con elementos resistivos, la función de voltaje y corriente se encontrarán en fase.
• En un circuito de corriente alterna con elementos reactivos, la función de voltaje y corriente se encontrarán en fase.
• Recuerda: si el valor de la potencia instantánea es positivo, la carga se encuentra absorbiendo potencia, y si el valor es negativo, se está suministrando potencia.
• Las fórmulas principales para conocer el valor de la potencia instantánea son las siguientes:

• Recuerda que el tiempo es un dato esencial para conocer el valor de la potencia instantánea.

Espero que este artículo te haya servido, me gustaría que lo compartieras con alguien que creas que lo necesite. No olvides visitar los demás artículos relacionados con la potencia eléctrica en circuitos de corriente alterna, pues en conjunto forman un conocimiento solido en este tema. Tampoco olvides dejar de leer y practicar, ten mucha curiosidad y motivación.

¡Hasta la próxima!