Voltaje, Corriente y Potencia en una Instalación Sumergible…

Primero, una revisión rápida de voltaje y corriente. El voltaje es simplemente la presión eléctrica y por supuesto, se mide en volts. La medición equivalente en un sistema de agua es libras por pulgada cuadrada, o psi. La corriente, que se mide en amperes (amps), es fluido eléctrico. De hecho, 1 amp se define científicamente como 6.2 x 1018 electrones (es decir, 6.2 seguido por 18 ceros) que fluye a través de un punto dado cada segundo. Se puede ver que el concepto es muy similar al flujo en una sistema de agua, donde la unidad de medición son los galones por minuto (gpm) en lugar de electrones por segundo.

En términos más simples, la potencia eléctrica es una combinación de voltaje y corriente. Haciendo de nuevo la analogía, una bomba de 2 hp obviamente ofrece más potencia que una bomba de ½ hp. Dicho de otro modo, la bomba de 2 hp ofrecerá una mayor combinación de presión y flujo que la unidad de ½ hp. La potencia eléctrica trabaja igual, aunque ésta se expresa en watts(W) ó kilowatts (kW), en lugar de hp.

Lo que es muy diferente acerca de la energía eléctrica versus un sistema de agua es que la electricidad es suministrada como corriente alterna, generalmente llamada sólo CA (AC). Esto simplemente significa que el voltaje y la corriente cambian constantemente o “alternan”. De ahí la onda senoidal familiar que todos hemos visto muchas veces. En el caso de Norteamérica, la onda senoidal; la corriente eléctrica, “alterna” a 60 hertz, ó 60 ciclos por segundo.

Sin embargo, la forma de la onda del voltaje y la corriente no necesariamente se “alinean”. Esto es, los puntos de cruce de cero y los picos, no ocurren al mismo tiempo, y se dice que están “fuera de fase”.

Esta relación de fase entre voltaje y corriente se expresa por lo que se llama Factor de Potencia, o sólo FP (PF).

Entre menor sea el factor de potencia, mayor será el desfasamiento entre el voltaje y la corriente. En el primer ejemplo de abajo, el factor es relativamente alto, y se puede ver que el voltaje y la corriente casi están completamente “en fase”.

El segundo diagrama muestra el caso de un factor de potencia relativamente bajo, y el voltaje y la corriente están significativamente desfasados uno respecto al otro.

A propósito, el factor de potencia siempre es un número entre 0 y 1, y en ocasiones se expresa como porcentaje. Tampoco tiene dimensiones. Es decir, no tiene unidades. La razón para esta discusión es que la corriente en un circuito eléctrico de CA depende no sólo del voltaje suministrado y la corriente consumida, sino también del factor de potencia de ese circuito.

Veamos un ejemplo real. De la tabla de la página 13 del Manual AIM de Franklin Electric, un motor de 230 volts y 1 hp tiene las siguientes características con carga del factor de servicio FS (SF):

table_elinkmx.jpg

La potencia, en un circuito de CA, se calcula como sigue:

Potencia = Voltaje x Corriente x Factor de Potencia
Voltaje = 230 volts
Amperaje = 9.8 amps
Factor de Potencia = 0.74
Entonces, Potencia = 230 x 9.8 x 0.74
= 1,668 watts
= 1.67 kilowatts

Note que en esta misma tabla del Manual AIM de Franklin, el consumo de energía se establece en 1600 watts, que redondeándolo concuerda con el valor que acabamos de calcular.

Ahora, en realidad, los fabricantes simplemente afirman el consumo de energía del dispositivo sin realizar el cálculo de arriba. Aquí un punto clave es la energía “por la que usted paga”. Usted no paga por voltaje o corriente, sino por la combinación de ambos.

Una nota antes de dejar el tema del factor de potencia. La fórmula de arriba es para monofásicos. El cálculo de la potencia con un circuito trifásico es ligeramente diferente:

Potencia = Voltaje x Corriente x Factor de Potencia x 1.732

Cálculo de Pesos y Centavos

Entonces, ¿cuánto representa esto en pesos y centavos? Bien, todos pagamos por la energía en términos kilowatthoras. Un kilowatt-hora es simplemente 1 kilowatt durante 1 hora.

Para calcular el costo mensual, necesitamos saber tres cosas:
1. El consumo de energía del dispositivo en kilowatts
2. Cuántas horas por día o mes opera el dispositivo
3. Costo de la energía en kilowatt-hora

Costo Mensual = Potencia x Horas de operación por
mes x Costo por kilowatt-hora

Una vez más, veamos un ejemplo:
1. Consumo de energía – Para un sumergible Franklin, esto también se puede encontrar en la página 13 del Manual AIM. Regresando al ejemplo anterior, un motor de 1 hp usa 1.67 kilowatts.
2. Horas por mes – Por nuestro ejemplo, vamos a asumir que el motor/bomba funciona un promedio de 2 horas diarias. Eso significaría que funciona 60 horas por mes.
3. Costo de energía – Asumamos que el costo residencial de electricidad promedio en la actualidad es de $1.00 por kilowatt-hora.

Entonces, Costo Mensual = 1.67 kW x 60 horas x $1.00 kW hora = $100.20

Ahí lo tiene. Una forma rápida de calcular cuánto cuesta operar una bomba sumergible. Por lo tanto, la próxima vez que su cliente desee conocer cuánto cuesta operar su sistema de agua privado, usted le puede mostrar eso una vez más, una bomba sumergible es una de las mejores adquisiciones.

Tampoco olvide uno de los puntos claves anteriores. No confunda corriente (amperaje) con potencia; la corriente es sólo un componente de la energía eléctrica, así como el gasto (gpm) es sólo un componente en el rendimiento del sistema de agua.