Calculadora de Potencia de Salida
Calcular potencia de salida, trabajo realizado y tiempo usando ecuaciones de energía y potencia
Potencia (P)
Trabajo / Energía (W)
Tiempo (t)
Kilovatios
Caballos de fuerza
BTU/hora
Energía (kWh)
Detalles del Cálculo
Comprendiendo la Potencia
La potencia es la tasa a la que se realiza trabajo o se transfiere energía en el tiempo. La unidad SI de potencia es el vatio (W), definido como un julio por segundo. La potencia nos indica no solo cuánta energía se utiliza, sino con qué rapidez se usa — una distinción crucial en física e ingeniería. El concepto fue formalizado por James Watt, quien también introdujo la unidad de caballo de fuerza para comparar la potencia de las máquinas de vapor con los caballos de tiro.
Fórmulas Clave
- P = W / t — La potencia es igual al trabajo realizado dividido por el tiempo
- P = F × v — La potencia mecánica es igual a la fuerza por la velocidad (fuerza constante en la dirección del movimiento)
- P = I × V — La potencia eléctrica es igual a la corriente por el voltaje
- P = F · v · cosθ — Forma general cuando la fuerza y la velocidad no están alineadas
Variables
- P — Potencia (W, vatios)
- W — Trabajo o energía (J, julios)
- t — Tiempo (s, segundos)
- F — Fuerza (N, newtons)
- v — Velocidad (m/s)
- I — Corriente eléctrica (A, amperios)
- V — Voltaje (V, voltios)
Conversiones de Unidades de Potencia
| Unidad | Símbolo | Equivalente en Vatios | Uso Común |
|---|---|---|---|
| Vatio | W | 1 | Unidad base SI de potencia |
| Kilovatio | kW | 1.000 | Electrodomésticos, motores eléctricos |
| Megavatio | MW | 1.000.000 | Centrales eléctricas, grandes sistemas industriales |
| Caballo de fuerza mecánico | hp | 745,7 | Motores de combustión, motores eléctricos |
| BTU por hora | BTU/h | 0,2931 | Climatización, calefacción y refrigeración |
| Kilovatio-hora | kWh | 3.600.000 J (energía) | Facturación eléctrica |
Tipos de Potencia
Potencia Mecánica
- • P = W / t o P = F × v
- • Tasa de realización de trabajo físico
- • Usada en motores, turbinas y maquinaria
- • A menudo medida en caballos de fuerza
Potencia Eléctrica
- • P = I × V = I²R = V²/R
- • Tasa de transferencia de energía eléctrica
- • Usada en circuitos, electrodomésticos y redes
- • Medida en vatios o kilovatios
Potencia Térmica
- • Tasa de transferencia de energía térmica
- • Usada en climatización y motores de combustión
- • A menudo medida en BTU/h o kW
- • Sujeta a límites de eficiencia termodinámica
Ejemplos del Mundo Real
La potencia de salida varía enormemente entre diferentes sistemas y escalas:
- Un humano en reposo produce alrededor de 80 W de calor; durante ejercicio intenso, la potencia muscular puede alcanzar 400–2.000 W en ráfagas cortas
- Una bombilla LED doméstica típica usa unos 10 W, mientras que una bombilla incandescente usa 60 W para un brillo similar
- Un motor de automóvil que produce 150 hp (≈112 kW) a 100 km/h ejerce aproximadamente 2.800 N de fuerza de tracción
- Un horno microondas de 1.000 W funcionando durante 2 minutos realiza 120.000 J (120 kJ) de trabajo sobre la comida
- La Presa Hoover genera aproximadamente 2.080 MW, suficiente para abastecer cerca de 1,3 millones de hogares
- La potencia total de salida del Sol es de aproximadamente 3,846 × 10²⁶ W (386 yottavatios)
Potencia y Eficiencia
Las máquinas reales nunca convierten el 100% de la energía de entrada en salida útil. La eficiencia (η) de un sistema es la relación entre la potencia de salida útil y la potencia total de entrada:
η = P_salida / P_entrada × 100%
Eficiencias Típicas:
- Motores eléctricos: 85–95%
- Motores de gasolina: 20–35%
- Motores diésel: 30–45%
- Paneles solares fotovoltaicos: 15–22%
- Bombillas LED: ~40–50% (salida de luz visible)
- Centrales de turbina de gas de ciclo combinado: 55–62%
Referencias
Las fórmulas y constantes utilizadas en esta calculadora se basan en principios de física establecidos y fuentes verificadas:
Nota: Esta calculadora utiliza fórmulas ideales y no tiene en cuenta las pérdidas de energía por fricción, disipación de calor, resistencia del aire u otras ineficiencias. La potencia de salida real puede ser menor que los valores calculados. Los cálculos eléctricos asumen cargas puramente resistivas (CC o CA con factor de potencia unitario).
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