¿Qué es el Watt?

Todos los dispositivos de uso cotidiano que utilizan electricidad (computadora, televisión, radio, teléfono, licuadora y demás) lo hace a través de un circuito eléctrico donde se manifiestan la tensión y la intensidad de la corriente eléctrica. Pero seguramente has escuchado que el consumo de energía eléctrica en las instalaciones eléctricas residenciales se mide en watts, importante unidad de medida derivada de las anteriores.

Existe una relación proporcional entre el coulomb (C), el voltio (V) y el joule (J) en la fuerza electromotriz o voltaje, es decir, cuando los electrones libres están en movimiento, que es igual a decir: cuando existe la corriente eléctrica (I). Ahora debemos añadir la dimensión del tiempo para obtener la potencia eléctrica.

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Para comprender correctamente este fenómeno, recordemos que el trabajo en la corriente eléctrica consiste en mover electrones libres a lo largo del circuito, lo cual realiza por medio de la fuerza electromotriz o voltaje: 1 voltio mueve 1 coulomb y aplica 1 joule de trabajo.

Cuando esto ocurre en el lapso de un segundo, el circuito tiene una potencia eléctrica igual a 1 watt. Si incrementamos el voltaje (la fuerza electromotriz) 15 veces, tendremos una capacidad de trabajo de 15 joules y, por lo tanto, una energía igual a 15 watts recorriendo el circuito, lo suficiente para encender un foco ahorrador, pero no uno incandescente.

En resumen: los watts son voltios medidos en el tiempo y se expresan con una sencilla fórmula: 1 watt = 1J/s, porque un joule es el trabajo que requiere de un voltio para mover un coulomb. El watt se representa con la letra doble v mayúscula (W).

El watt es la unidad de medida de la potencia eléctrica, que se representa con la letra p mayúscula (P). A su vez, la potencia eléctrica es el ritmo al que se ejecuta el trabajo. Recuerda que la energía eléctrica se convierte en otro tipo de energía para realizar ciertas tareas utilizando un dispositivo.

Un ejemplo muy claro es un motor eléctrico capaz de desarrollar 1000 revoluciones por minuto, con una potencia de 120 watts. Si reducimos la potencia a 60 watts, el ritmo de trabajo del motor disminuirá a la mitad: 500 revoluciones por minuto. Esta característica resulta de utilidad cuando queremos controlar el trabajo que realiza el dispositivo, como en una licuadora o un ventilador.

Tradicionalmente, el watt se utiliza para medir el consumo de energía de un dispositivo (la energía que utiliza para realizar su trabajo) y el voltio para medir la cantidad de energía que fluye por el circuito, aunque es común que antes términos se intercambien, a causa de la relación 1 a 1 que existe entre ellos: 1 V = 1 W  y 120 V  = 120 W.

3 categorías para medir la tensión eléctrica

La tensión es la fuerza que mueve a los electrones libres en el circuito. Ahora cabe preguntar, ¿cuántos electrones puede mover? Como cualquier otro trabajo, depende de la cantidad de energía que se aplique: la unidad de medida de la tensión es el voltio y se requiere 1 voltio para mover 1 coulomb (6.28 trillones de electrones libres) a través del circuito, lo cual representa 1 joule de trabajo.

Así pues, la tensión eléctrica se mide en voltios (representados con la letra V); y el conjunto de voltios que se aplica a un circuito dado recibe el nombre de voltaje o fuerza electromotriz, ya que es la fuerza que se requiere para mover cierta cantidad de electrones libres.

Ver también: El detector de voltaje, una herramienta indispensable para el electricista

Esta categoría resulta de gran utilidad para hacer una distinción general de la cantidad de energía que requieren diferentes trabajos:

• Alta tensión o alto voltaje: es la que se utiliza para transportar la energía eléctrica a grandes distancias (cientos de kilómetros)y tiene un rango que va de los 110 mil voltios y alcanza hasta 380 mil voltios.


• Tensión media o voltaje mediano: se utiliza para transportar la electricidad a decenas de kilómetros y va de los 3000 a los 30 mil voltios de tensión.


• Baja tensión o voltaje ligero: es la que se utiliza en la industria, el alumbrado público y el las instalaciones eléctricas residenciales, por lo regular va de los 120 a los 240 voltios.

Existen más categorías para medir la tensión que mencionaremos en futuras entradas.

¿Qué es la diferencia de potencial o tensión?

El circuito eléctrico realiza un trabajo que se define como la energía necesaria para desplazar un cuerpo y se mide en joules.
Los cuerpos que se mueven en el circuito son los electrones libres. Si aplicamos energía eléctrica (-) con una fuente externa en el entorno de un cable de cobre, los electrones libres del metal comenzarán a moverse -a separarse- repelidos por la sobrecarga negativa y atraídos hacia la carga positiva.

Ver también: 7 conceptos usados en instalaciones eléctricas

A esta separación de cargas eléctricas la llamamos tensión o diferencia de potencial, porque existe una diferencia entre la cantidad de electrones libres en un extremo del circuito en comparación con la cantidad de electrones libres en el otro extremo.

La tensión es lo que genera el movimiento de electrones en el circuito, por lo tanto, para mantener la corriente es necesario que la tensión sea constante. Cuando la tensión disminuye, también lo hace el movimiento de electrones -lo que sucede cuando la pila se agota- hasta llegar al punto en que la diferencia de potencial es igual a cero. En ese punto deja de existir la corriente eléctrica.

La tensión es un elemento indispensable en el estudio de la electricidad y se relaciona con otras magnitudes eléctricas de igual importancia en el diseño y construcción de las instalaciones eléctricas residenciales.

La técnica y su impacto en la cultura y la historia.

La técnica no existe por sí misma, sino en un contexto social que la condiciona por particularidades económicas, culturales e históricas. Sabemos que surge con el fin de satisfacer necesidades y que varía según el entorno; por ejemplo, las técnicas agrícolas cambian según el tipo de tierra, los hábitos alimenticios y el momento histórico; primero se usó la coa, luego el arado, le siguió el tractor y ahora las trilladoras. El automóvil, por ejemplo, desplazó a la carreta y los viajes se acortaron de días a horas, beneficiando y modificando todas las actividades socioculturales. El descubrimiento de la luz eléctrica no sólo cambió la vida de las personas, sino al mundo entero en todos los quehaceres de la humanidad.
A lo largo de la historia, el desarrollo tecnológico ha sido la mejor oportunidad del hombre para satisfacer sus necesidades básicas y no básicas; sin embargo, su abuso indiscriminado ha puesto en peligro el equilibrio natural del planeta. Por supuesto, no debemos culpar a la tecnología por los excesos en el consumo y transformación de recursos naturales y la consiguiente contaminación ambiental. El hombre es quien ha incurrido en los excesos y el reto ahora es tomar acciones para detener la contaminación y el desequilibrio ecológico.

Ver también: La técnica como sistema en las instalaciones eléctricas

La ingeniería eléctrica es una ciencia relativamente nueva que comenzó a impartirse en las universidades durante el siglo XIX y sienta sus bases en los experimentos científicos de Alejandro Volta, quien inventó la primera pila eléctrica en 1800, llamada pila voltaica, que transforma energía química en eléctrica. Desde entonces, varios científicos en ingenieros dedicaron su talento al estudio de la energía eléctrica y sus aplicaciones industriales.
El estudio de la electricidad cobró importancia cuando se descubrió su potencial industrial, es decir, que podría utilizarse en la industria para crear mercancías que satisficieran necesidades sociales y al mismo tiempo dar un valor al capital invertido para crear objetos. Entre las personalidades más importantes que participaron en el desarrollo de la ingeniería eléctrica cabe mencionar a:

• Georg Ohm, quien midió la relación entre corriente eléctrica y diferencia de potencial en un conductor (1827).
• Michael Faraday descubrió la inducción electromagnética (1831).
• James Clerk Maxwell publicó la teoría unificada dela electricidad y magnetísmo (1873).
• Nicola Tesla, inventor de la corriente alterna (1887), creó el método de distribución de energía eléctrica que se utiliza actualmente en todo el mundo.

Tuvieron que pasar varias décadas para que la electricidad diera el salto de la industria hacia las instalaciones eléctricas residenciales.
El uso de la energía eléctrica a nivel social -en la industria, el comercio, la administración pública y el hogar- requiere la participación de diferentes profesionistas, cada uno aplicando diversas técnicas; el científico descubre el comportamiento del electrón libre en la Naturaleza; el ingeniero eléctrico aplica ese conocimiento para controlar y aprovechar la energía; los industriales la utilizan para crear bienes de consumo que distribuyen los comerciantes, y la población utiliza la energía controlada para realizar sus tareas cotidianas.
La ciencia, la tecnología y la técnica requieren como fin último entender, transformar y controlar los materiales y la energía que ya existen en la Naturaleza, con el fin de crear diversos satisfactores sociales. En el caso de la electricidad, estudiamos su comportamiento en la Naturaleza para comprenderla y poder controlarla; una vez controlada, la aplicamos a dispositivos eléctricos, electromecánicos y digitales que nos facilitan el trabajo cotidiano. De esta manera, el bienestar social depende de la relación que establecemos con la Naturaleza a través de diversas técnicas.

2 tipos de circuitos eléctricos

Sólo existen dos tipos de circuitos eléctricos: circuitos en serie y circuitos en paralelo, que se diferencian por la manera como se conectan las terminales de los dispositivos dentro del circuito.

1. Circuito en serie: las terminales de los dispositivos se conectan secuencialmente: la terminal de salida de un dispositivo se conecta a la entrada del siguiente, de tal manera que existe sólo un camino por el que fluye la corriente. Para ello, el segundo dispositivo depende del primero para recibir energía, el tercero del segundo y así sucesivamente.
   
2. Circuito en paralelo: las terminales de entrada de todos los dispositivos conectados al circuito coinciden entre sí, lo mismo que sus terminales de salida; es decir, las terminales están conectadas una al lado de la otra, por lo que existe más de un camino por donde fluye la corriente. Por tal razón, los dispositivos son independientes entre sí.
   

Ver también: El Circuito Básico (la forma en que controlamos a la electricidad)

El diseño, la planificación y construcción de circuitos en serie, en paralelo y la combinación de ambos, así como la plena comprensión de su comportamiento, son indispensables para la elaboración de instalaciones eléctricas residenciales eficientes y seguras.

4 componentes de un circuito eléctrico

El circuito eléctrico es el recorrido que hace la electricidad desde su punto de origen en la fuente de energía hasta su regreso al mismo. Es durante ese recorrido cuando sacamos provecho de sus características, al incluir en el circuito dispositivos eléctricos, electromecánicos o digitales con el fin de realizar una tarea determinada.
Un circuito eléctrico funcional sencillo consta de los siguientes elementos:

1. Fuente de poder para generar la energía (por ejemplo, una pila)
2. Dispositivo para controlar el flujo de corriente (interruptor)
3. Dispositivo para transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía para realizar una tarea (por ejemplo, un foco)
4. Canal material para conducir la energía eléctrica (cables de cobre)

En el circuito, la electricidad está realizando un trabajo. En mecánica clásica, el trabajo, el trabajo se define como la energía necesaria para desplazar un cuerpo, y se mide en unidades llamadas Joules (se pronuncia yuls) y se representa con la letra J; en el Sistema Métrico Internacional el joule se utiliza como unidad para medir energía, trabajo y calor.

Ver también: Los circuitos eléctricos y la vida cotidiana

Es importante que aprendamos los métodos y técnicas necesarias para poner en práctica la eficacia y la eficiencia en circuitos eléctricos de las instalaciones eléctricas residenciales. Por ello, es importante que aprendamos y comprendamos los principios fundamentales de la energía eléctrica, porque son exactamente los mismos para cualquier circuito, lo que varía es la intensidad de la corriente y con ella, el material y dispositivos que se deben utilizar para que nuestro trabajo sea eficaz y eficiente.