Fundamentos de Potencia y Trabajo Eléctrico
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Potencia Eléctrica
La potencia eléctrica se refiere a la intensidad de luz y calor que un receptor puede entregar. Por ejemplo, una lámpara de 45 watts proporciona más luz que una de 10 watts.
El watt es la unidad de medida de la potencia eléctrica.
Las fórmulas para calcular la potencia son:
P = V x I
W = V x I
W = R x I x I
W = R x I2
W = V x V / R
W = V2 / R
Ejemplo: ¿Cuál es la potencia de una ampolleta de luz de carretera que trabaja con 3.75 amperes y 12 voltios?
P = V x I = P = 12V x 3.75 A = 45 Watts
Trabajo Eléctrico
El trabajo eléctrico es el trabajo realizado por un receptor, considerando la potencia y el tiempo que está conectado.
1 W = 1 Nm = 1 J
3600 Ws = 1 Wh = 3.6 kJ
1000 Ws = 1 kWh = 3600 kJ
Trabajo Mecánico
T = F x D P= F x D T P = I T T = P x t |
P = V x I Wh = V x I Xt P Wh = p x t T=P x T |
TRABAJO ELÉCTRICO
Un alternador entrega 30 A a 14 V durante 2.5 horas. ¿Cuál es el trabajo realizado?
Wh = 30 A x 14 V x 2.5 h = 1050 Wh
¿Cuánto tiempo está encendida una lámpara de 60 W que realiza un trabajo de 1 kWh?
W h = p x t
T = 1 kWh
60 W
T = 1000 Wh
60 W
T = 16.6 h
1 h ___________________ 60
0.66 h __________________ x
16 horas y 40 minutos
La bujía de incandescencia de un motor diésel tiene una resistencia de 0.024 Ω y trabaja con 1.20 voltios.
¿Cuál es la corriente y la potencia eléctrica?
I = 1.20 V / 0.024 Ω = 50 A
P = 1.20 V x 50 A = 60 W
Calibres de Conductor Eléctrico
Los dos sistemas estándar para los calibres de alambres son el calibre americano (AWG) y el sistema métrico. En el sistema americano, AWG (American Wire Gauge) se mide en milipulgadas circulares.
Ejemplo:
AMG DIÁMETRO MILIPULGADAS
20 | 0.032 | 1.024 |
18 | 0.040 | 1.600 |
16 | 0.051 | 2.600 |
A = 3.14 x diámetro2
A = (3.14 / 4) x diámetro2
A = 0.7854
Equivalencia entre Sistema Métrico y AWG
0.22 mm ----Más delgado-----------------24 AWG
0.32 mm --------------------------------------22 AWG
0.5 mm ----------------------------------------20 AWG
0.8 mm -----------------------------------------18 AWG
1.0 mm -----------------------------------------16 AWG
2.0 mm -----------------------------------------14 AWG
3.0 mm -----------------------------------------12 AWG
5.0 mm -----------------------------------------10 AWG
8.0 mm -----------------------------------------8 AWG
13.0 mm ----------------------------------------6 AWG
19.0 mm ----------------------------------------4 AWG
32.0 mm ------Mayor sección --------------------2 AWG
La sección de los cables es proporcional a la corriente que deben conducir.
AMG
18 AWG ---------------------------------------------3 A
16 AWG ---------------------------------------------6 A
24 AWG ---------------------------------------------15 A
12 AWG ---------------------------------------------20 A
10 AWG ---------------------------------------------25 A
8 AWG -----------------------------------------------35 A
4 AWG -----------------------------------------------Motor de Arranque
El conductor del generador a la batería debe ser N° 10 AWG para conducir entre 20 y 35 A sin calentamiento. Los focos necesitan cables N° 12 o 14.
Ω = Ohm
Resistencia Específica y Conductividad
R = Resistencia específica en mm3/m, es decir, la resistencia eléctrica de un conductor en Ω con una sección transversal de 1 mm2 y una longitud de 1 m.
X = Conductividad eléctrica en m/Ω mm2, es decir, la longitud de la línea en metros con una resistencia de 1 Ω y una sección transversal de 1 mm2.
Material del Conductor
AG (Plata) | 0.0167 Ω mm3/m | 60 m/Ω mm2 |
CU (Cobre) | 0.0178 | 56 |
AL (Aluminio) | 0.0278 | 36 |
FE (Hierro) | 0.13 | 7.7 |
Ejemplo:
R = Cobre (CU)
S = 1.5 mm2
L = 100 m
R = 100 m x 0.0178
1.5 mm2
R = 1.19 Ω
Las resistencias pueden ser fijas o variables.
Resistencias Variables
El reóstato es una resistencia variable con dos terminales, utilizada para regular la corriente.
El potenciómetro es una resistencia variable con tres terminales, utilizada para regular la tensión.
Interruptores
Los interruptores se identifican por la posición normal de sus contactos. "Normal" se refiere a la posición del interruptor cuando no está activado o no se aplica una fuerza exterior.
En un interruptor normalmente abierto, los contactos están abiertos por un resorte interior hasta que una fuerza exterior los cierra para completar el circuito.
En un interruptor normalmente cerrado, los contactos están cerrados hasta que una fuerza exterior los abre.
Componentes Auxiliares
Computador: Dispositivo auxiliar de accionamiento manual que controla uno o varios circuitos eléctricos. Ejemplo: computador de ignición, computador de luces.
Fusibles: Componentes importantes de un sistema eléctrico que protegen la instalación e impiden posibles incendios. Se funden cuando la corriente alcanza un límite por encima del admisible, interrumpiendo el circuito.
Al dimensionar un fusible, se debe conocer la corriente que circula por el circuito e instalar un fusible con una capacidad de 25% a 50% mayor.
Receptores
Son los componentes del circuito eléctrico que ejecutan un trabajo (luz, calor o movimiento). Sus características principales son la potencia y la tensión, y en algunos casos, la resistencia y el amperaje. En un vehículo automotriz con batería de 12 voltios, los distintos receptores consumen aproximadamente:
- Faros delanteros: 8 A
- Luces de estacionamiento: 2 A
- Luces traseras: 2 A
- Luces de parada: 3 A
- Encendido de motor: 4 A
- Limpia parabrisas: 8 A
- Calefactor: 6 A
- Receptor de radio: 2 A
- Luces de instrumento: 2 A
- Luces de viraje: 3 A
- Motor de arranque: 170 A