Medición De La Potencia En Circuitos De Corriente Alterna Monofásicos

En general la potencia se define como la rapidez con que se realiza un trabajo, o en otras palabras como la variación o transferencia de energía por unidad de tiempo, esto es,

Por otro lado, en la Electrotecnia, se define la diferencia de potencial o tensión v, como el trabajo (o cambio de energía) desarrollado por la unidad de carga al trasladarse de un punto a otro, por lo que,

Y la corriente i como el cambio de posición de una carga eléctrica en función del tiempo, por lo tanto,

De aquí que la potencia eléctrica debe ser proporcional tanto a la tensión como a la corriente, o sea,

La unidad de medida de la potencia en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el watt (W), un watt es la potencia de un sistema que realiza en un segundo (s) un trabajo igual con un joule (J).

MEDICIÓN DE LA POTENCIA EN CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA MONOFÁSICOS.

En los circuitos de corriente alterna, las tensiones y las corrientes son funciones del tiempo, que generalmente no están en fase, de aquí que la potencia instantánea, para estos circuitos, también sea una función del tiempo.

La potencia como una función del tiempo se puede expresar, como ya sabemos, por el producto de la tensión instantánea y la corriente instantánea, sin embargo, el concepto de potencia instantánea tiene pocas aplicaciones prácticas, siendo su valor medio el que tiene mayor utilidad.

El valor medio de la potencia instantánea es igual a,

para cualquier forma de onda.

En los circuitos de corriente alterna la forma de onda más usual es la senoidal, por lo que en lo que sigue siempre trataremos con ella.

Si la tensión y la corriente en el circuito son iguales a,

donde V e I son valores eficaces.

Entonces la potencia instantánea será igual a,

y la potencia media será igual a,

Resolviendo la integral tenemos que,

donde,

o sea la diferencia angular entre la tensión y la corriente.

Al coseno del ángulo que forman la tensión y la corriente se le denomina factor de potencia. El valor del factor de potencia puede encontrarse entre uno y cero. Si la corriente y la tensión están en fase o sea  = 0, como sucede cuando se tiene una carga resistiva pura, el factor de potencia es igual a uno y la potencia media es igual a VI. Si la carga es reactiva pura, entonces el factor de potencia es igual a cero y la potencia media también es igual a cero. Solamente cuando la carga es resistiva pura, la corriente en el circuito es plenamente absorbida por esta. Cuando se tiene tanto resistencia como reactancia, una parte de la corriente se utiliza para llevar la energía que periódicamente se almacena en la reactancia y que posteriormente se devuelve a la fuente, esta energía no se adiciona a la potencia media, es por ello que a la potencia media también se le denomina como potencia activa y a la potencia que alimenta la energía almacenada en la reactancia se le denomina potencia reactiva. La ecuación para la potencia activa es,

y la ecuación para la potencia reactiva es,

Al producto de V e I se le denomina potencia aparente y se puede expresar como,

Las ecuaciones anteriores las podemos representar gráficamente por medio del diagrama de la figura No. 1, a la cual se le denomina triángulo de potencias.

FIGURA No. 1. TRIÁNGULOS DE POTENCIAS.

Puesto que V e I son cantidades que varían con respecto al tiempo, conforme a una ley senoidal, estas las podemos representar por fasores y la potencia activa por el producto escalar de dichos fasores o sea,

Si la carga es predominantemente inductiva, a la potencia reactiva se le toma convencionalmente como positiva, y si la carga es predominantemente capacitiva se le toma como negativa.

La función coseno del ángulo que forman la tensión y la corriente nos dan un índice del aprovechamiento de la potencia aparente como potencia activa, de aquí que reciba el nombre de factor de potencia. El factor de potencia se puede

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