Calculadora de vatios a amperios

I = P / (V × FP) en monofásica, I = P / (√3 × V × FP) en trifásica e I = P / V en corriente continua

P

Potencia real que la carga convierte de verdad, en vatios: la cifra de la placa de características, la que hace trabajo o produce calor. No es lo mismo que los voltamperios que tiene que entregar el suministro: con un factor de potencia de 0,9 el suministro transporta 2222 VA para entregar 2000 W, y la diferencia es potencia reactiva que va y viene sin hacer nada. Esta página pide la potencia real, que es lo que declara una placa, y calcula la corriente a partir de ella

V

La tensión del suministro, y en un circuito trifásico esta es la tensión de línea, los 400 V o 380 V medidos entre dos fases y no los 230 V medidos entre una fase y el neutro. Es el segundo punto donde la página puede equivocarse sin que se note: escribe la tensión de fase en un suministro trifásico y la corriente saldrá muy superior a la real. La raíz de tres ya recoge la relación entre las dos, así que solo una de ellas cabe en la expresión

PF

El factor de potencia, el coseno del ángulo con el que la corriente se retrasa o se adelanta respecto a la tensión, entre 0 y 1. Es lo que hace que la corriente sea mayor de lo que la potencia por sí sola sugiere: con 0,9 la corriente es 1/0,9 = 1,111 veces lo que pediría una carga puramente resistiva de la misma potencia, y con 0,5 se duplica. Los motores, los transformadores y todo lo que lleva una fuente conmutada tienen un factor de potencia por debajo de 1. En corriente continua no hay ángulo de fase, así que la casilla se ignora: mira las limitaciones

2

El exponente de la raíz de tres, y el número más importante de la página. En un circuito trifásico equilibrado las tres corrientes de fase comparten el camino de retorno, así que la potencia es √3 veces la tensión de línea por la corriente, y no tres veces la tensión de fase por ella. Dividir entre 1,732 en lugar de no dividir hace que la respuesta sea un 42 por ciento menor; visto al revés, olvidarlo hace que la corriente sea un 73 por ciento mayor de lo que es, que es la dirección que quema el cable

Úsala cuando un aparato venga dado en vatios y necesites saber qué va a consumir: elegir un interruptor automático, dimensionar un cable, decidir si un aparato puede ir en un circuito que ya existe, o averiguar por qué se dispara un generador cuando la carga supuestamente cabe en su potencia. Es además la página que responde a la pregunta con la que te manda la calculadora de factor de potencia: escribir juntas la potencia real y el factor de potencia da directamente la corriente de línea. Lo único que hay que decidir antes de teclear es en qué clase de suministro estás, porque esa decisión cambia la respuesta más que ninguna otra entrada, y equivocarse en ella produce un número perfectamente verosímil

1. Los valores por defecto: 2000 W a 230 V en monofásica

   1. Potencia real 2000 W a 230 V con un factor de potencia de 0,9
   2. El denominador es 230 × 0,9 = 207 V de tensión motriz efectiva
   3. La corriente es 2000 / 207 = 9,662 A
   4. La potencia aparente es la tensión por la corriente: 230 × 9,662 = 2222,2 VA

   Las dos últimas filas del panel se contradicen a propósito, y leer por qué es la vía más rápida de entender el factor de potencia. La carga convierte 2000 W, pero el suministro tiene que entregar 2222 VA, y los 222 VA de diferencia son corriente que circula sin hacer trabajo. Esa es toda la razón de que el factor de potencia exista como entrada aparte: con 0,9 hace falta un 10 por ciento más de corriente de la que los vatios por sí solos implican, y el cable, el automático y el generador ven esa cifra mayor.

2. Una máquina de 15 kW en una línea trifásica de 400 V

   1. Potencia real 15.000 W en un suministro trifásico de 400 V, factor de potencia 0,85
   2. El denominador es √3 × 400 × 0,85 = 1,7320508 × 400 × 0,85 = 588,90
   3. La corriente es 15.000 / 588,90 = 25,471 A
   4. La potencia aparente es √3 × 400 × 25,471 = 17.647,1 VA

   La respuesta falsa se parece lo bastante a la buena como para ser peligrosa. Quita la raíz de tres y la misma carga da 44,118 A, que es exactamente lo que consumiría esta máquina si fuera monofásica, y el número no tiene nada de raro si no sabías en qué suministro estabas. Un instalador que dimensione a partir de 44 A monta un automático más grande de lo que el circuito necesita, y un automático demasiado grande es un dispositivo de protección que ha dejado de proteger. Por eso el tipo de suministro es una casilla obligatoria y no un valor por defecto.

3. Una tira de LED de 24 W en una batería de 12 V

   1. Corriente continua, así que no se aplica ni la raíz de tres ni el factor de potencia
   2. La corriente es simplemente 24 / 12 = 2 A
   3. En miliamperios son 2000 mA, que es la fila que hay que leer para trabajar en baja tensión
   4. La potencia aparente es igual a la potencia real, 12 × 2 = 24 VA, porque no hay desfase

   En corriente continua las dos filas de potencia se funden en un solo número, y no es casualidad: la potencia aparente solo es mayor que la real por el desfase entre tensión y corriente, y aquí no lo hay. La casilla del factor de potencia no cambia nada en este suministro, y la página lo dice en lugar de dejártelo adivinar: escribir 0,8 aquí devuelve los mismos 2 A que escribir 1, y un cálculo que ignorara en silencio una entrada que ves sería peor que uno que lo explica.

4. Una carga resistiva: 2300 W con factor de potencia 1

   1. Un calentador o una lámpara incandescente: corriente en fase con la tensión, factor de potencia 1
   2. El denominador es 230 × 1 = 230, así que la expresión se reduce a 2300 / 230
   3. La corriente es 10 A, y la fila de miliamperios es 10.000
   4. La potencia aparente es 230 × 10 = 2300 VA, el mismo número que los vatios

   El factor de potencia 1 es el techo, no un valor típico, y merece la pena ver qué compra: los mismos 2300 W con un factor de potencia de 0,9 pedirían 11,111 A en lugar de 10. La calefacción resistiva es el caso corriente en que los dos números coinciden, y por eso una tetera o un radiador se pueden etiquetar indistintamente en vatios y en amperios mientras que un motor no. La casilla no admite nada por encima de 1, porque un factor de potencia mayor que uno no es un problema de precisión: es una definición que no existe.

El factor de potencia se toma como un número fijo que tú das, pero el de un motor real baja a medida que baja su carga, así que un motor a media carga consume más corriente por vatio de lo que sugiere la placa. En corriente continua la casilla del factor de potencia se ignora por completo, porque la corriente continua no tiene ángulo de fase que describir. Los circuitos trifásicos se suponen equilibrados, con corrientes iguales en las tres fases; un suministro desequilibrado o con falta de fase necesita otro tratamiento. Las corrientes de arranque, que en los motores son varias veces la corriente de régimen durante una fracción de segundo, no se modelan en absoluto. Nada de aquí tiene en cuenta la temperatura ambiente ni la forma de instalación, y ambas deciden lo que un cable puede llevar de verdad.

¿La corriente que devuelve es la real o la aparente?

Es la corriente de línea misma, la que leería un amperímetro y la que tiene que soportar un automático. La entrada es la potencia real, en vatios, y el factor de potencia es una casilla aparte en la misma pantalla, así que la división por el factor de potencia ya está dentro de la expresión. Si escribieras la potencia aparente en su lugar, los voltamperios de una placa, obtendrías la corriente real de una carga con factor de potencia 1, que es un número distinto y menor. El panel de resultados muestra a la vez la corriente y la potencia aparente para que se puedan contrastar.

¿Por qué la trifásica cambia tanto la respuesta?

Porque en un circuito trifásico equilibrado las tres fases comparten el camino de retorno y la potencia es la raíz de tres por la tensión de línea por la corriente de línea, y no tres veces la tensión de fase por la corriente de fase. Dividir entre 1,732 en lugar de entre 1 hace que la corriente sea un 42 por ciento menor para la misma potencia. Dejar el factor fuera es el error más caro que puede cometer esta página: la corriente sale un 73 por ciento más alta, el número parece del todo razonable y el automático elegido a partir de él queda sobredimensionado, lo que significa que ha dejado de proteger el circuito.

¿Qué pasa con el factor de potencia en corriente continua?

Se ignora, y la página lo dice en lugar de disimularlo. El factor de potencia mide el desfase entre tensión y corriente, y la corriente continua no tiene desfase, así que la corriente es simplemente la potencia dividida entre la tensión. Escribir 0,8 o 1 con el suministro en continua devuelve la misma respuesta, y la potencia aparente sale igual a la potencia real. La casilla sigue visible porque un control que aparece con un suministro y desaparece con otro inspira menos confianza que uno documentado como inactivo.

¿En trifásica se escribe la tensión de fase o la de línea?

La tensión de línea, es decir entre fases: 400 V o 380 V en un suministro industrial europeo o chino, 480 V en Norteamérica. Es la tensión entre dos fases, no los 230 V entre una fase y el neutro. La raíz de tres de la expresión ya lleva incorporada la relación entre las dos, así que escribir además la tensión de fase la cuenta dos veces y la corriente sale unas 1,7 veces demasiado grande. Si el único dato que tienes es la tensión de fase, multiplícala antes por la raíz de tres.

¿Por qué la corriente es mayor que los vatios divididos entre los voltios?

Por el factor de potencia. La potencia real es tensión por corriente por factor de potencia, así que la corriente es la potencia dividida entre el producto de la tensión y el factor de potencia; con 0,9 la corriente es un 11 por ciento mayor que en la división ingenua, y con 0,5 es el doble. Los motores, los transformadores, las reactancias fluorescentes y las fuentes conmutadas tienen todos un factor de potencia por debajo de 1, y por eso a las instalaciones industriales se les factura la potencia aparente y a una fábrica se le puede penalizar por tenerlo bajo.

¿Sirve para la corriente de arranque de un motor?

No. Un motor de inducción consume varias veces su corriente de régimen durante una fracción de segundo mientras acelera, y esa punta es la que dispara los automáticos y hace parpadear las luces. Depende del diseño del motor y de la carga que arrastre, y no es función de los números de régimen de esta página. Calcula aquí la corriente de régimen para el cable y comprueba la de arranque contra la curva de disparo del automático por separado: son dos preguntas con respuestas y fuentes distintas.

¿El cable tiene que soportar esta corriente?

Sí, y el cable es la página siguiente: esta cifra es la entrada de corriente de la calculadora de calibre de cable, que la convierte en la sección más pequeña que mantiene la caída de tensión dentro del límite que fijes. La corriente de aquí no depende del cable en absoluto, la fijan la carga y el suministro, pero lo que un cable puede llevar de forma continua depende de su aislamiento, de su sección y de cómo esté instalado, y esa es la razón de que las dos preguntas se hagan por separado.

• Trabajo y Potencia de la Corriente Eléctrica — Fisicalab
• Alternating Current versus Direct Current (College Physics 2e, §20.5) — the comparison between the two supply types used on this page, including the domestic supply voltages — OpenStax
• El Sistema Internacional de Unidades, SI — Centro Español de Metrología (CEM)