Ley Ohm, CC|DC, CA|AC y Potencia Eléctrica

En este artículo realizaremos un repaso de los fundamentos más importantes de la electricidad: Ley Ohm, corriente continua

Se parte de la base de conocimientos en instalaciones eléctricas domiciliarias, Curso Electricista nivel I y II “EUO”; Cursos de Instalador y montador, etc.

En este artículo realizaremos un repaso de los fundamentos más importantes de la electricidad: Ley Ohm, corriente continua y corriente alterna. A su vez que nos acerquemos al concepto de Potencia Eléctrica y a la forma de cálculo de la corriente de cargas.

TENSIÓN: Se denomina tensión eléctrica o voltaje a la fuerza potencial que hay entre dos puntos, cuando existe entre ellos diferencia en el número de electrones. La unidad de medida es el VOLTIO (V)

CORRIENTE ELÉCTRICA: Se refiere a la cantidad de carga (electrones) o intensidad con la que circulan por un conductor, cuando hay una tensión aplicada en sus extremos; también se denomina intensidad de corriente. La unidad de medida es el AMPER (A).

RESISTENCIA ELÉCTRICA: Los electrones que circulan por un conductor encuentran cierta dificultad para circular libremente ya que el propio material conductor ofrece una resistencia. Resistencia que depende de la longitud, el área y el tipo de material. La unidad de medida es el OHM (Ω).


POSTULADO DE LA LEY DE OHM: El flujo de corriente en ampers que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión aplicada, e inversamente proporcional a la resistencia de la carga conectada. Es decir, si la tensión aumenta, la corriente aumenta para el mismo valor de resistencia; por otra parte, para un valor fijo de tensión, si la resistencia aumenta la corriente disminuye, y si la resistencia disminuye, la corriente aumenta.

corriente continua

Se refiere al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinta tensión, que no cambia de sentido y valor con el tiempo. “Puede ser almacenada”.

CC pude ser almacenada

La corriente continua puede ser almacenada en pilas, baterías, celdas de cargas, etc. Se pueden desarrollar dos tipos de conexiones entre ellas: Conexión en serie de baterías: se suman los valores de tensiones de cada elemento

conexion en serie
conexion en serie

Conexión en paralelo de baterías: se logra acumular una mayor cantidad de energía, pero se mantiene el valor de tensión como si fuera una sola batería.

conexion en paralelo
Conexion en paralelo

Para el caso de las resistencias en SERIE, se dice que están en serie, cuando cada una de ellas se sitúa a continuación de la anterior a lo largo del hilo conductor. Cuando dos o más resistencias se encuentran en serie la intensidad de corriente que atraviesa a cada una de ellas es la misma.

resistencias en serie
resistencias en serie

Por lo tanto, se puede observar que las tres resistencias en serie anteriores son equivalentes a una única resistencia cuyo valor es la suma de las tres anteriores.

Cuando se tratan de resistencias en PARALELO, comparten sus extremos tal y como se muestra en la siguiente figura:

resistencias en paralelo
resistencias en paralelo

La suma de corrientes por cada una de las resistencias, es la suma en el nodo de entrada y también el de salida. El valor de tensión es el mismo en cada extremo de las resistencias.

corriente alterna
corriente alterna

Este tipo de corriente cambia su polaridad cíclicamente, siendo positiva y negativa en periodos determinados de tiempo. La forma de onda depende del generador que la produce, pero siempre se encuentra una línea de cero voltios que divide la onda en dos picos simétricos. La corriente alterna no puede almacenarse, debe utilizarse en el mismo momento que se genera.

onda de corriente alterna
onda de corriente alterna

En el caso de una corriente alterna senoidal (el caso de la red eléctrica de nuestras casas) con una amplitud máxima o de pico Vmax, el valor eficaz Vef es:

calculo de Vef
ecuación de cálculo de Vef

La POTENCIA se define como la energía o trabajo consumido o producido en un determinado tiempo. La unidad de medida de potencia es el vatio (W). Su definición está relacionada con la tensión aplicada y la intensidad de corriente que circula por un circuito.

Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de tensión entre dichos terminales y la intensidad de corriente que
pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión.

despeje

P: potencia en Watts (W); U: tensión en Volts (V); I: corriente en Amper (A).

Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular laresistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como:

circulo PIRV

Potencia en Corriente alterna
Aquí la potencia es un poco más compleja, ya que no solo hay una potencia, sino que hay 3 diferentes. Se comporta como la potencia para corriente continua, con el agregado de un concepto nuevo que se irá desarrollando durante el curso y es el FACTOR DE POTENCIA o conocido como COSENO DE FI “cos(Ø)”.

tipos de potencia

Se representan según el siguiente esquema llamado, triángulo de potencias:

triángulo de potencias

EJEMPLO: Obtendremos la potencia de una heladera midiendo la tensión y
corriente.
Tomamos el caso de una instalación domiciliaria (por ejemplo, una heladera). Si pudiéramos medir la tensión y la corriente que circulan por su cable de alimentación, podríamos determinar la potencia que tiene en ese momento, ya que
si está el motor andando tendrá una potencia y si está apagado y solo la lámpara interna encendido tendrá otra potencia:

medición con pinza amperométrica

Calculamos la potencia:
Para continuar con el cálculo, se anota el valor obtenido en Amperes y se puede proceder al cálculo de la potencia, pero en este caso, solo tenemos los valores de tensión y corriente, por lo que usaremos la fórmula de la POTENCIA APARENTE
(que viene dado en “VA”), de acuerdo a la fórmula:

Siendo:
“S” el valor de potencia que queremos obtener.
“V” la tensión de la energía que provee la empresa distribuidora (que debería ser, siempre, 220V).
“I” el valor de la medición obtenida con la pinza amperométrica. Vamos a suponer que diera 1,5 Amperes…

Calculamos la potencia:
Para continuar con el cálculo, se anota el valor obtenido en Amperes y se puede
proceder al cálculo de la potencia, pero en este caso, solo tenemos los valores de
tensión y corriente, por lo que usaremos la fórmula de la POTENCIA APARENTE
(que viene dado en “VA”), de acuerdo a la fórmula:
S = V x I
Siendo:
“S” el valor de potencia que queremos obtener.
“V” la tensión de la energía que provee la empresa distribuidora (que debería ser,
siempre, 220V).
“I” el valor de la medición obtenida con la pinza amperométrica. Vamos a suponer
que diera 1,5 Amperes…

En nuestro caso será: S (potencia aparente) = 220 V (tensión) x 1,5 A (corriente) S (potencia aparente) = 330 VA

Por lo tanto: De esta manera se puede conocer la potencia de cada aparato, oequipo eléctrico, en particular, en forma individual, o tomando una medición total en la llave termomagnética que controla a todo el circuito.

ACLARACIÓN:
En el ejemplo obtuvimos la potencia aparente solamente con medir la corriente, pero podríamos medir la tensión también. La mayoría de los aparatos eléctricos, posee una chapa o lámina con las características eléctricas, esto es, la tensión (V), la potencia (W), la corriente (A), la frecuencia (Hz) y demás, dependiendo del tipo de aparato.

cálculo de corriente de cargas

Generalmente el valor de corriente (A) no suele indicarse en los artefactos, y es indispensable a la hora de saber la corriente que circulará por los cables para dimensionar los mismos cables. Por lo que con la fórmula de la potencia activa, se puede despejar para poder calcular la corriente que demandará ese artefacto, sabiendo la potencia (W), la
tensión (220V) y el cos(Fi) si tuviera. Por lo pronto tomaremos al cos(fi) como un número característico que tienen algunos artefactos eléctricos. De la fórmula de Potencia Activa:

formula de potencia activa | coseno (fi)

Veremos entonces que:

Valores de potencias ( no timar estos valores como definitivos ocurren variaciones por el tiempo nuevas normativas etc.)

Importante: Utilizar las fórmulas brindadas para realizar los cálculos necesarios y tener en cuenta la breve planilla de potencias de electrodomésticos, a modo de ejemplo. y recuerde que la información acá suministrada no reemplaza en ningún caso un la formación oficial homologada por instituciones habilitadas.

Bibliografías: unlp.edu.ar

2 pensamientos sobre “Ley Ohm, CC|DC, CA|AC y Potencia Eléctrica

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