Conversión de amperios a vatios: reglas y ejemplos prácticos de conversión de unidades de voltaje e intensidad de corriente

En los propietarios de casas particulares, apartamentos, dachas o pequeñas dependencias conectadas a la electricidad, a menudo surge la necesidad de convertir amperios a vatios o resolver el problema inverso. Para realizar las conversiones de unidades que definen las características de la corriente, se aplican fórmulas conocidas basadas en la ley de Ohm.

Explicaremos cómo realizar correctamente la conversión de unidades físicas. Además, en el artículo que presentamos se indican métodos para determinar la potencia de trabajo y las corrientes de arranque de los electrodomésticos. Se analizan los matices del cálculo de la sección de los componentes del cableado eléctrico.

Determinación de la potencia de los aparatos conectados

Para calcular el valor de la potencia máxima posible en un tramo del circuito, es necesario sumar los indicadores de todos los aparatos conectados. Pero no todo es tan sencillo: muchos de estos dispositivos son sistemas electrodinámicos complejos, por lo que es necesario determinar correctamente sus parámetros.

Componentes activa y aparente de la potencia

La potencia activa (o consumida) del dispositivo (P) determina la pérdida irreversible de energía eléctrica durante su funcionamiento. Este indicador es el que registrará el contador eléctrico y, por lo tanto, influye en la cantidad de recursos (dinero) gastados al operar el aparato.

La componente activa en vatios se indica para todos los consumidores de electricidad. Sin embargo, existe otro indicador: el factor de potencia (cos(f)), que se puede encontrar en la documentación técnica, así como en placas o etiquetas especiales con los parámetros principales.

A través de ella se puede calcular la potencia aparente (S) del dispositivo mediante la siguiente fórmula:

S = P / cos(f)

El significado físico de estas magnitudes se puede describir así: la corriente de potencia aparente va desde la fuente (transformador) hasta el electrodoméstico, que convierte su componente activa y devuelve la restante (reactiva) a la red. Por lo tanto, la carga sobre los componentes del circuito (cableado y disyuntores) debe calcularse teniendo en cuenta la potencia aparente.

Se puede realizar el cálculo de la potencia total utilizando los datos presentes en la ficha técnica del dispositivo o en la placa de características del motor eléctrico.

Para la mayoría de los electrodomésticos, el factor es igual a uno, por lo tanto, la potencia activa y la total coinciden. Sin embargo, si el consumidor eléctrico tiene condensadores (capacitancias) o una bobina de inductancia, surge un componente reactivo.

Es necesario prestar atención a los siguientes tipos de equipos:

• refrigeradores;
• lavadoras;
• aires acondicionados;
• bombas;
• hornos y placas de inducción;
• lámparas fluorescentes;
• televisores;
• computadoras y otros equipos con componentes electrónicos.

También a menudo se conectan a la eléctrica de casas particulares o a instalaciones agrícolas máquinas con motores eléctricos, aparatos de soldadura por arco y otros equipos cuya potencia total es significativamente mayor que la consumida. Por lo tanto, se debe leer atentamente las especificaciones técnicas de los dispositivos antes de conectarlos a la red.

Corrientes de arranque de compresores y motores

Si un electrodoméstico está equipado con un motor eléctrico, un compresor, un filamento incandescente o un transformador en la entrada de la fuente de alimentación, al comenzar su funcionamiento se generan corrientes de arranque (I_p) por un breve período. Su valor puede ser varias veces superior a los valores nominales (I_n) indicados en la ficha técnica del dispositivo.

Estas magnitudes se relacionan mediante la siguiente fórmula:

I_p = k * I_n

Aquí k es el factor de multiplicidad de la corriente de arranque.

La documentación de los motores eléctricos contiene todos los datos necesarios para calcular la corriente de arranque, incluido el factor de multiplicidad (última columna).

El factor de multiplicidad supera el valor “2” en los siguientes electrodomésticos comunes:

• bomba sumergible;
• refrigerador y congelador;
• aspiradora potente;
• lavadora;
• sistema split;
• microondas;
• iluminación de neón;
• algunos tipos de herramientas eléctricas (taladro, martillo perforador, compresor).

El cálculo de la potencia total cuando hay dispositivos de este tipo en el circuito debe realizarse teniendo en cuenta sus corrientes de arranque. Dado que el tiempo de mayor consumo eléctrico es breve y la activación simultánea es poco probable, es suficiente considerar un solo aparato, el de mayor corriente de arranque.

Intensidad de corriente y parámetros del cableado eléctrico

Para determinar la sección necesaria de los conductores del cableado eléctrico y la corriente nominal de los interruptores automáticos se realiza la conversión de la cantidad total de vatios a amperios y se obtiene el valor de la corriente máxima continua.

La correlación entre la sección de los conductores y la intensidad de corriente máxima permitida para el cableado se realiza utilizando las tablas proporcionadas por los fabricantes de productos de cable. Dependiendo de la empresa fabricante, los valores principales pueden variar ligeramente, pero siempre deben cumplir con la norma vigente GOST 31996-2012.

Ejemplo de tabla de correspondencia entre la sección de los conductores y la corriente máxima admisible en régimen permanente según el método de instalación del cableado

A veces se elige un cableado con una sección no mínima, sino ligeramente mayor. Esto está justificado, ya que un margen de capacidad permite conectar nuevos aparatos eléctricos sin necesidad de costosos desmontajes de los antiguos ni de tender nuevos cables.

Los parámetros de los instalados en el cuadro eléctrico interruptores automáticos se seleccionan de manera que se dispare garantizadamente para desconectar si la intensidad de corriente supera el valor definido como máximo admisible para el cableado instalado.

La corriente nominal del interruptor automático (I_n) se calcula a partir de la corriente admisible del cable (I_p) mediante la siguiente fórmula:

I_n <= I_p / 1.45

Normalmente se elige un interruptor automático con el valor nominal máximo entre los permitidos, para minimizar la probabilidad de disparo ante una carga fuerte pero aún admisible del circuito.

Relación entre las magnitudes eléctricas fundamentales

La potencia y la intensidad de corriente se pueden relacionar mediante la tensión (U) o la resistencia del circuito (R). Sin embargo, en la práctica es difícil aplicar la fórmula P = I² * R, ya que es complicado calcular con precisión la resistencia en un tramo real.

Conexión monofásica y trifásica

La mayoría de las instalaciones eléctricas de uso doméstico son monofásicas.

En este caso, el cálculo de la potencia aparente (S) y de la intensidad de corriente alterna (I) utilizando la tensión conocida se realiza mediante las siguientes fórmulas, derivadas de la ley de Ohm clásica:

S = U * I

I = S / U

Actualmente se ha extendido la práctica de suministrar redes trifásicas a viviendas, locales comerciales y pequeñas instalaciones industriales. Esto está justificado desde el punto de vista de minimizar los costos de cables y transformadores, que corre a cargo de la empresa suministradora de electricidad.

Al suministrar una red trifásica, se instala un interruptor automático tripolar de entrada (arriba a la izquierda), un contador trifásico (arriba a la derecha) y, para cada circuito derivado, dispositivos unipolares comunes (abajo a la izquierda).

La sección de los conductores del cableado y la potencia nominal al utilizar consumidores trifásicos también se determinan por la intensidad de corriente, que se calcula así:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Aquí el subíndice “l” indica el carácter lineal de las magnitudes.

Al planificar y posteriormente realizar el cableado interior, es mejor asignar los consumidores trifásicos en circuitos separados. Los aparatos que funcionan con 220 V estándar se intentan distribuir más o menos uniformemente entre las fases, para que no haya un desequilibrio significativo en la potencia.

A veces se permite la conexión mixta de dispositivos que funcionan tanto en una fase como en tres fases. Esta situación no es la más sencilla, por lo que es mejor examinarla con un ejemplo concreto.

Supongamos que en el circuito está conectado un horno de inducción trifásico con una potencia activa de 7.0 kW y un factor de potencia de 0.9. A la fase “A” está conectado un microondas de 0.8 kW con un factor de multiplicidad de corriente de arranque de “2”, y a la fase “B” – un hervidor eléctrico de 2.2 kW. Es necesario calcular los parámetros de la red eléctrica para este tramo.

Esquema de conexión de los aparatos a la red. Con esta configuración siempre se instala un interruptor automático trifásico. Está prohibido utilizar varios interruptores unifásicos para la protección.

Determinamos la potencia aparente de todos los dispositivos:

S_i = P_i / cos(f) = 7000 / 0.9 = 7800 VA;

S_m = P_m * 2 = 800 * 2 = 1600 VA;

S_c = P_c = 2200 VA.

Determinamos la intensidad de corriente de cada dispositivo:

I_i = S_i / (1.73 * U_l) = 7800 / (1.73 * 380) = 11.9 A;

I_m = S_m / U_f = 1600 / 220 = 7.2 A;

I_c = S_c / U_f = 2200 / 220 = 10 A.

Determinamos la intensidad de corriente por fases:

I^A = I_i + I_m = 11.9 + 7.2 = 19.1 A;

I^B = I_i + I_c = 11.9 + 10 = 21.9 A;

I^C = I_i = 11.9 A.

La corriente de máxima intensidad con todos los electrodomésticos encendidos circula por la fase “B” y será igual a 21.9 A. Una combinación suficiente para garantizar el funcionamiento sin problemas de todos los dispositivos en este circuito es una sección de conductores de cobre de 4,0 mm² y un interruptor automático de 20 o 25 A.

Tensión típica de las redes domésticas

Dado que la potencia y la intensidad de corriente están relacionadas a través de la tensión, es necesario determinar con precisión este valor. Hasta la introducción en octubre de 2015 de la norma GOST 29322-2014, el valor para una red normal era de 220 V, y para una trifásica de 380 V.

Según el nuevo documento, estos valores se han ajustado a los requisitos europeos – 230 / 400 V, pero la mayoría de los sistemas de suministro eléctrico doméstico todavía funcionan con los parámetros antiguos.

Se puede obtener el valor real de la tensión utilizando un voltímetro. Si los valores son significativamente menores que los de referencia, entonces es necesario conectar un estabilizador de entrada.

Una desviación del 5% del valor real respecto al valor de referencia es admisible por cualquier período, y del 10% no más de una hora. Al disminuir la tensión, algunos consumidores, como el hervidor eléctrico, la lámpara incandescente o el microondas, pierden potencia.

Pero si el dispositivo está equipado con un estabilizador integrado (por ejemplo, una caldera de gas) o tiene una fuente de alimentación conmutada independiente, entonces la potencia consumida se mantendrá constante.

En este caso, considerando que I = S / U, la caída de tensión provocará un aumento de la intensidad de corriente. Por lo tanto, no se recomienda seleccionar la sección de los conductores del cable “al límite” respecto a los valores máximos calculados, sino que es aconsejable tener un margen del 15-20%.

Vídeo útil sobre el tema

Medición de la intensidad de corriente con un multímetro y posterior cálculo de la potencia:

Dispositivo electrónico para determinar la tensión, la intensidad de corriente y el cálculo automático de la potencia:

Determinar la intensidad de corriente, conociendo la tensión de la red y la potencia total de los dispositivos en el tramo del circuito, es bastante sencillo. La dificultad radica en la medición o el cálculo de los parámetros iniciales.

Si surgen dudas sobre la corrección de la solución encontrada, es mejor consultar a los electricistas, ya que los errores en los cálculos pueden provocar problemas graves.

¿Quiere compartir su propia experiencia en la conversión de amperios a vatios? ¿Tiene en su arsenal un método original que pueda ser útil a los visitantes del sitio? Por favor, escriba comentarios en el bloque que se encuentra a continuación, publique fotos y haga preguntas sobre el tema del artículo.