Potencia eléctrica

Concepto y fórmula

Ejemplo rápido

Una carga alimentada con 12 V que consume 0.5 A demanda 6 W.

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Qué revisar en un diseño real

• No confundas potencia con energía; la energía incorpora el tiempo.
• Añade margen al seleccionar una fuente de alimentación.
• En resistencias, evita operar continuamente al límite de la potencia nominal.

Qué significa realmente la potencia

Una forma intuitiva de verla es como un caudal de energía. El voltaje indica cuánta energía entrega cada culombio de carga al pasar por la carga (1 V = 1 J/C) y la corriente indica cuántos culombios pasan cada segundo (1 A = 1 C/s). Al multiplicar ambos, los culombios se cancelan y queda energía por segundo: julios por segundo, es decir, vatios.

Por eso un mismo valor de potencia puede lograrse con combinaciones muy distintas: 12 V a 5 A y 240 V a 0.25 A entregan los mismos 60 W. Lo que cambia es el esfuerzo sobre los conductores: más corriente significa cables más gruesos y más pérdidas por calentamiento.

Conviene recordar que los electrones no se “gastan” en la carga. Vuelven por el conductor de retorno; lo que se transfiere es energía, que la carga convierte en calor, luz, movimiento o información.

De dónde sale P = V × I

El trabajo necesario para mover una carga q a través de una diferencia de potencial V es W = q · V. La potencia es la rapidez con la que se realiza ese trabajo: P = dW/dt = V · dq/dt. Como dq/dt es precisamente la corriente, se obtiene P = V · I. Si además el elemento cumple la ley de Ohm, sustituyendo V = I · R se llega a P = I² · R, y sustituyendo I = V / R se llega a P = V² / R.

La forma I² · R se conoce como efecto Joule. James Prescott Joule demostró en 1841 que el calor producido por una corriente en un conductor es proporcional al cuadrado de la corriente y a la resistencia. La unidad de potencia, el vatio, lleva el nombre de James Watt, el ingeniero escocés que perfeccionó la máquina de vapor y que comparaba su rendimiento con el trabajo de los caballos, de donde viene también el “caballo de fuerza”.

Ejemplo 1: la resistencia de un foco incandescente

Un foco incandescente de 100 W para 220 V consume I = P / V = 100 / 220 ≈ 0.455 A. Su resistencia en funcionamiento es R = V² / P = 220² / 100 = 484 Ω. Si mides el filamento en frío con un multímetro verás un valor mucho menor, porque la resistencia del tungsteno aumenta con la temperatura; por eso estos focos tienen un pico de corriente al encenderse.

Ejemplo 2: pérdidas en una extensión

Una extensión de 10 m tiene dos conductores de cobre de 1.5 mm², es decir, 20 m de recorrido total. Con una resistividad del cobre de 0.0172 Ω·mm²/m, la resistencia es R = 0.0172 × 20 / 1.5 ≈ 0.229 Ω. Si alimenta una carga de 10 A, la caída de tensión es 10 × 0.229 ≈ 2.29 V y la potencia que se pierde como calor en el cable es P = I² · R = 100 × 0.229 ≈ 22.9 W. Duplicar la corriente cuadruplica esa pérdida: ese es el motivo por el que las extensiones delgadas se calientan con cargas grandes.

Ejemplo 3: autonomía de una batería

Una batería de 12 V y 7 Ah almacena, de forma nominal, E = 12 × 7 = 84 Wh. Una carga de 6 W la descargaría en 84 / 6 = 14 horas en condiciones ideales. En la práctica la autonomía es menor: una batería de plomo-ácido no debe descargarse por completo y su capacidad útil disminuye con corrientes altas y con la temperatura.

Por qué la energía se transmite en alta tensión

Para transportar una potencia fija P, la corriente necesaria es I = P / V. Las pérdidas en la línea valen I² · R, así que si duplicas la tensión, la corriente se reduce a la mitad y las pérdidas a la cuarta parte. Por eso las redes eléctricas elevan la tensión con transformadores para el transporte y la reducen cerca de los usuarios. Puedes explorar esa relación con la calculadora de relación de espiras.

Aplicaciones reales

• Selección de fuentes: se suma la potencia de todas las cargas y se añade un margen del 20 al 30 %.
• Disipación térmica: la potencia perdida en reguladores lineales, transistores y resistores define el tamaño del disipador.
• Facturación eléctrica: el medidor integra la potencia en el tiempo y la cobra en kWh.
• Baterías y sistemas solares: el balance entre potencia generada y consumida define la capacidad necesaria.
• Protecciones: conocer la corriente a partir de la potencia permite elegir fusibles, interruptores y calibre de cable.

Para cálculos rápidos con tus propios valores usa la calculadora de potencia eléctrica, y si trabajas con corriente alterna revisa también la calculadora de factor de potencia.