El circuito eléctrico
Las variables eléctricas de un sistema que alimenta una lámpara eléctrica, un motor o un edificio pueden ser analizadas mediante un modelo denominado "CIRCUTO ELECTRICO"
En donde se puede identificar:
La fuente de energía eléctrica cuyo voltaje es 220 V
El consumidor de energía, en este caso un horno de 11 kW
Los conductores que forman un circuito cerrado, los cuales conducen una corriente de 50 A
Las variables eléctricas que el ingeniero debe conocer para analizar su consumo de energía son las siguientes:
La corriente eléctrica (i)
Es definida como el flujo ordenado de cargas eléctricas (DIN 5489) que transporta la energía desde la fuente al "consumidor", denominada también como "intensidad de corriente" es definida por la expresión:
Las unidades de la intensidad de corriente en el sistema internacional son los Ampere (A). De acuerdo a su magnitud se utilizan los siguientes múltiplos:
1 microampere (m A) = 0,000 001 A corriente en las memorias de PC
1 miliampere (mA) = 0,001 A 250 mA muerte de una persona
1 kiloampere (kA) = 1.000 A Maquinas de soldar, hornos de fusión.
En el ejemplo, el horno "consume" una corriente de 50 Ampere.
La Tensión eléctrica (u)
La capacidad de transporte de carga eléctrica (energía) que tiene toda fuente eléctrica. El voltaje entre dos puntos "a" y "b" del circuito se define como la diferencia en el nivel de energía de una unidad de carga localizada en dichos puntos. Se define por la expresión:
La unidad del sistema internacional es el Voltio (V), como en el caso anterior se puede trabajar con multiplicadores.
1 microvoltio (m V) = 0,000 001 A voltajes inducidos.
1 milivoltio (mV) = 0,001 A voltajes en circuitos electrónicos
1 kilovoltio (kV) = 1.000 V voltajes de transmisión y distribución.
Los voltajes industriales más usados en nuestro país son 220 V, 380 V, 440 V y 660 V. En la transmisión y distribución 10 kV, 13,2 kV, 60 kV y 220 kV. En el caso del ejemplo, tenemos una fuente de 220 V
La potencia eléctrica (P)
La potencia eléctrica es la capacidad que tiene la electricidad de producir un trabajo o de transformar la energía en un tiempo dado. Se define por la siguiente expresión:
P = U * I
En el sistema internacional, la unidad de potencia es el Watt (W) y se cumple la siguiente relación:
1 Watt = 1 Ampere x 1 Voltio
1 kilowatt (kW) = 1.000 Watts Fuerza motriz en general.
1 Megawatt (MW) = 1.000.000 Watts Plantas industriales, ciudades.
Los niveles de potencia con los cuales se trabaja normalmente son del orden de 150 kW para pequeñas plantas industriales y por encima de 1 MW las grandes instalaciones. En el acaso del ejemplo, se tiene una potencia que se transforma en un flujo de calor de 11 kW.
La Energía Eléctrica (E).
La energía eléctrica (E) es la forma más versátil de las energías manejadas por el hombre. Se define como el trabajo que puede realizar una potencia eléctrica dada en un tiempo dado. Por lo tanto la energía se puede calcular mediante la expresión siguiente:
La energía eléctrica se mide en Joules (J), sin embargo en el campo de la electricidad se suele utilizar el kW-h (kilowatt hora). Y esta unidad es la que aparece en las facturas de la empresa eléctrica.
1 kW-h = 3,6 Megajoule
En el ejemplo, si el horno estuviera funcionando 10 horas, la energía consumida sería:
Energía = P.t = 11 kW * 10 horas = 110 kW-h.
La resistencia eléctrica (R)
Es la oposición que ofrece todo cuerpo al paso de la corriente, depende en mayor o menor grado de su constitución atómica y/o molecular de cada material. La resistencia eléctrica se mide en Ohms (W ) y los multiplicadores usados son.
1 microhm (m W ) = 0,000 001 Ohm
1 miliohm (mW ) = 0,001 Ohm
1 kiloohm (kW ) = 1.000 Ohm
1 megaohm (MW ) = 1.000.000 Ohm
La manifestación de la presencia de una resistencia en el circuito, es la generación de calor, la que ocurre al pasar la corriente a través de ella, de allí su importancia para un auditor energético.
La ley de Ohm.
La relación más importante en un circuito eléctrico es la ley de Ohm, la cual relaciona la tensión, la corriente y la resistencia, la cual se expresa así:
U = I * R
Lo que implica que 1 Voltio = 1 Ampere * 1 Ohm y que debe entenderse como que al circular una corriente de 1 amperio por un cuerpo cuya resistencia es 1 _, se produce una caída de tensión en los terminales de 1 voltio.
En el ejemplo, el horno consume 50 Ampere y en sus terminales existe una tensión eléctrica de 220 V, por lo tanto la resistencia del horno se puede calcular usando la expresión de Ohm.
Usando la relación de Ohm, se puede determinar la potencia eléctrica en función de la resistencia y cualquiera de las variables eléctricas.
Es decir conociendo en valor de la resistencia y la corriente, podemos determinar la energía calorífica que se disipa en un conductor eléctrico
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