Algunas torres cerca de una central eléctrica al amanecer. Más voltaje en un sistema eléctrico hace que fluya más corriente. Dowell / Getty Images Gran parte de nuestra vida diaria funciona con electricidad, sin embargo, la mayoría de nosotros no conoce la diferencia entre una bombilla de 60 vatios y una de 75 vatios, o cómo el voltaje del enchufe de pared proporciona suficiente energía para hacer funcionar tanto una pequeña lámpara de escritorio como un potente microondas.
Las tres unidades más básicas de la electricidad son el voltaje ( V ), Actual ( I , "i" mayúscula) y resistencia ( R ). El voltaje se mide en voltios , la corriente se mide en amperios y la resistencia se mide en ohmios .
Una clara analogía para ayudar a comprender estos términos es un sistema de tuberías de plomería. El voltaje es equivalente a la presión del agua, la corriente es equivalente al caudal, y la resistencia es como el tamaño de la tubería.
Existe una ecuación básica en ingeniería eléctrica que establece cómo se relacionan los tres términos. Dice que la corriente es igual al voltaje dividido por la resistencia o I =V / R. Esto se conoce como ley de Ohm.
Veamos cómo se aplica esta relación al sistema de plomería. Digamos que tiene un tanque de agua presurizada conectado a una manguera que está usando para regar el jardín.
¿Qué sucede si aumenta la presión en el tanque? Probablemente pueda adivinar que esto hace que salga más agua de la manguera. Lo mismo ocurre con un sistema eléctrico:aumentar el voltaje hará que fluya más corriente.
Digamos que aumenta el diámetro de la manguera y todos los accesorios del tanque. Probablemente haya adivinado que esto también hace que salga más agua de la manguera. Esto es como disminuir la resistencia en un sistema eléctrico, lo que aumenta el flujo de corriente.
La potencia eléctrica se mide en vatios . En un sistema eléctrico, potencia ( PAG ) es igual al voltaje multiplicado por la corriente.
La analogía del agua todavía se aplica. Tome una manguera y apúntela a una rueda hidráulica como las que se usaban para girar las piedras de moler en los molinos de agua. Puede aumentar la potencia generada por la rueda hidráulica de dos formas. Si aumenta la presión del agua que sale de la manguera, golpea la rueda hidráulica con mucha más fuerza y la rueda gira más rápido, generando más energía. Si aumenta el caudal, la rueda hidráulica gira más rápido debido al peso del agua adicional que la golpea.
En la página siguiente, hablaremos más sobre eficiencia eléctrica.
Los sistemas eléctricos son más eficientes cuando se usa un voltaje más alto para reducir la corriente. BIBLIOTECA DE FOTOS DE CIENCIA / Getty Images En un sistema eléctrico, aumentar la corriente o el voltaje dará como resultado una mayor potencia. Digamos que tiene un sistema con una bombilla de 6 voltios conectada a una batería de 6 voltios. La potencia de salida de la bombilla es de 100 vatios. Usando la ecuación Yo =P / V , podemos calcular cuánta corriente en amperios se necesitaría para obtener 100 vatios de esta bombilla de 6 voltios.
Sabes que P =100 W, y V =6 V. Entonces, puedes reorganizar la ecuación para resolver I y sustituir los números.
I =100 W / 6 V =16.67 amperios
¿Qué pasaría si usa una batería de 12 voltios y una bombilla de luz de 12 voltios para obtener 100 vatios de potencia?
I =100 W / 12 V =8,33 amperios
Entonces, este último sistema produce la misma potencia, pero con la mitad de la corriente. Existe una ventaja que proviene de usar menos corriente para generar la misma cantidad de energía. La resistencia en los cables eléctricos consume energía, y la potencia consumida aumenta a medida que aumenta la corriente que pasa por los cables. Puede ver cómo sucede esto reordenando un poco las dos ecuaciones. Lo que necesita es una ecuación de potencia en términos de resistencia y corriente. Reorganicemos la primera ecuación:
I =V / R se puede reformular como V =I * R
Ahora puede sustituir la ecuación por V en la otra ecuación:
P =V * I sustituyendo por V obtenemos P =I * R * I, o P =I 2 * R
Lo que esta ecuación le dice es que la potencia consumida por los cables aumenta si la resistencia de los cables aumenta (por ejemplo, si los cables se hacen más pequeños o están hechos de un material menos conductor). Pero aumenta drásticamente si aumenta la corriente que pasa por los cables. Entonces, el uso de un voltaje más alto para reducir la corriente puede hacer que los sistemas eléctricos sean más eficientes. La eficiencia de los motores eléctricos también mejora a voltajes más altos.
Esta mejora en la eficiencia es lo que llevó a la industria del automóvil a considerar el cambio de sistemas eléctricos de 12 voltios a sistemas de 42 voltios en la década de 1990. A medida que se envían más automóviles con servicios eléctricos:pantallas de video, calentadores de asiento, Control de clima "inteligente":requerían gruesos haces de cableado para suministrar suficiente corriente. Cambiar a un sistema de mayor voltaje proporcionaría más potencia con un cableado de menor calibre.
El cambio nunca sucedió porque los fabricantes de automóviles pudieron aumentar la eficiencia con tecnología digital y bombas eléctricas más eficientes a 12 voltios. Sin embargo, algunos modelos nuevos emplean sistemas híbridos con un generador de 48 voltios separado para alimentar funciones avanzadas como el apagado en reposo y, al mismo tiempo, aumentar la eficiencia general del sistema.
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Publicado originalmente:31 de octubre de 2000
