Introducción a la electrónica III: Potencia eléctrica y consumo

El concepto de potencia eléctrica viene a cuantificar lo energizante que es una señal eléctrica (denominemos por señal eléctrica al conjunto tensión-corriente respecto del tiempo que nos permite caracterizar el flujo de desplazamiento de electrones a través de un medio). Dado que la potencia determina la energía, esta se encontrará intrínsecamente relacionada con la tensión y corriente eléctrica. Así, la relación matemática que modela la potencia eléctrica se expresa por:

P = VI

Y la magnitud que define a la potencia es el llamado vatio o watio (W).

La correspondencia existente entre la potencia y la energía de una señal eléctrica establece una gran variedad de factores a tener en cuenta en nuestros circuitos: La energía que atraviesa un elemento, la energía que se disipa (se libera en forma de calor), la energía que se “consume”, etc.

Recapitulando y añadiendo este nuevo concepto, cuando a un elemento resistivo se le impone una tensión (voltaje) entre sus extremos (terminales), la diferencia de potencial (diferencia de voltaje) impone una circulación de corriente a través de él y, podrá cuantificarse la energía que atraviesa a dicho elemento según su potencia eléctrica.

En el siguiente ejemplo se procede a calcular la potencia que “cae” (atraviesa) a una resistencia cuando a esta se le conecta una fuente de 12 voltios y que suministra (recordemos que debido al valor de la resistencia) 10 miliamperios:

Figura 1. Ejemplo de cálculo de potencia.

Cabe decir que, cuando cae cierta potencia en un elemento resistivo, esta se “consume” de la fuente de energía, pero ni se crea ni se destruye (ley de la conservación de la energía). Este “consumo” será la transformación de dicha energía, que en nuestro caso pasaría de energía eléctrica a energía térmica (calor). Se dice, por tanto, que una resistencia disipa la energía que fluye por ella (la potencia) en forma de calor (este es el motivo principal, por el que los sistemas eléctricos/electrónicos o partes del mismo se calientan).

Por este motivo, como inciso, las resistencias comerciales (componentes electrónicos), a parte de su valor de resistencia (ohmios) también se clasifican según su potencia (a razón de 1/4W, 1/2W, 1W…). Es decir, si necesitamos una resistencia de cierto valor debemos de asegurarnos que además soporta la caída de potencia que se requeriría. En caso contrario la resistencia se calentaría demasiado pudiendo incluso llegar a incendiarse, quemarse y destruirse. Pero ya hablaremos más adelante de los componentes del mundo real, volvamos al mundo teórico y prosigamos con el concepto de potencia.

Supongamos, ahora, que queremos determinar la resistencia que presenta una bombilla incandescente de 25 watios que se conecta a la red eléctrica de una casa que va a 220 Voltios, primero debemos determinar la corriente que fluirá a través de la bombilla (mediante la relación de la potencia) y posteriormente hallar la resistencia que demanda dicha corriente (según la Ley de Ohm):

Figura 2. Ejemplo uso de potencia.

Nota: Este es un ejemplo teórico, en la realidad se ha de tener en cuenta otros factores (todavía no estamos teniendo en cuenta a la corriente alterna, además, la resistencia interna de una bombilla no es lineal y realmente varía según la temperatura que alcanza el filamento interior…).

De este modo, podemos concluir con que la potencia eléctrica nos permite, entre otras cosas, determinar y comparar el consumo de cierto elemento y/o sistema eléctrico.