Comprender U, I, P y E en 48 V DC*
De la electricidad a la mecánica: conectar tensión, corriente, potencia y energía
Los sistemas de 48 V DC (corriente continua) son hoy en día omnipresentes en los vehículos eléctricos ligeros, los robots, o incluso en las máquinas agrícolas automatizadas.
Pero para dimensionar correctamente un motor, un controlador y una batería, es necesario comprender cómo interactúan las magnitudes fundamentales de la electricidad —tensión, corriente, potencia y energía— y su relación con la mecánica (par y velocidad).
1. Las magnitudes eléctricas básicas
Tensión – U
Unidad: voltio (V)
La tensión representa la «presión eléctrica» que empuja los electrones en un circuito, como la presión del agua en una tubería.
En un sistema de 48 V, esta tensión es generalmente estable y definida por la batería o la fuente de alimentación.
Cuanto mayor es la tensión, más fácil es transmitir potencia con menos corriente — una ventaja clave para limitar las pérdidas y reducir el tamaño de los cables.
Intensidad – I
Unidad: amperio (A)
La intensidad es el flujo de electrones que circula por el circuito — comparable al flujo de agua en una tubería.
Traduce directamente la carga de trabajo del motor: cuanto mayor es el par solicitado, más corriente consume el motor.
Corriente y calentamiento
La corriente es la principal fuente de calentamiento en los conductores, los bobinados y los conectores.
Las pérdidas Joule son proporcionales al cuadrado de la corriente:
Esto significa que un simple duplicado de la corriente cuadruplica el calor disipado.
Ejemplo:
Si un cable de 0,05 Ω transporta 20 A:
\(P_{pérdidas}=20^2 × 0,05\) =20 WpAl duplicar la corriente a 40 A:
\(P_{pérdidas}=40^2×0,05\)=80 Wp
De ahí el interés, a potencia igual, de aumentar la tensión (U) para reducir la corriente (I):
Así, un motor de 1 kW consumirá:
20,8 A a 48 V
41,6 A a 24 V
Cuanto mayor es la tensión, menos se calientan los cables y más finos y ligeros pueden ser, manteniendo el mismo rendimiento global.
Potencia – P
Unidad: vatio (W)
La potencia es el flujo de energía, es decir, la velocidad a la que el sistema consume o proporciona energía.
Potencia eléctrica
Es la potencia absorbida por el motor desde la batería o la fuente de alimentación.
Expresa lo que se extrae en energía eléctrica en un momento dado.
Potencia mecánica
Cuando el motor transforma esta energía eléctrica en movimiento, se habla de potencia mecánica:
donde:
- C o \(τ\) = par motor (en N·m)
- \(ω\) = velocidad angular (en rad/s)
Las dos potencias están relacionadas por el rendimiento del motor \(η):
En práctica, para un motor BLDC con un rendimiento del 90%:
Ejemplo:
Un motor de 48 V consumiendo 25 A entrega
\(P_{eléctrica}=48×25=1200W\)Con un rendimiento del 90%, la potencia mecánica útil es
\(1200×0,9=1080W1200 × 0,9 = 1080 W1200×0,9=1080W\)
Energía – E
Unidad: Wh o J
La energía corresponde a la cantidad total de trabajo realizada en un tiempo dado:
Una batería de 48 V – 40 Ah almacena:
Esto permite alimentar un motor de 1 kW durante aproximadamente 2 horas a plena potencia.
2. Del mundo eléctrico al mundo mecánico
El motor BLDC actúa como un convertidor de energía:
Así, conocer la tensión y la corriente permite estimar el par disponible y la velocidad de rotación, y por lo tanto la potencia mecánica entregada.
Este vínculo directo está en el corazón del dimensionamiento del motor: se parte de la necesidad mecánica (par, velocidad) para deducir la potencia eléctrica requerida.
3. Aplicación práctica: estimar necesidad y autonomía
Ejemplo 1 — Cálculo rápido de corriente a partir de una necesidad mecánica
Objetivo: proporcionar 900 W mecánicos a 48 V con un rendimiento del motor del 90%.
Potencia eléctrica demandada
Ejemplo 2 — Estimar la autonomía de la batería
Batería 48 V – 40 Ah → 1920 Wh.
Si el consumo medio del motor es de 800 W:
4. En resumen
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Rol principal | Relación clave | Observación |
| Tensión | U | Voltio (V) | Fuerza eléctrica (presión) | \(U=R×I\) | Fijada por la fuente (batería) |
| Corriente | I | Amperio (A) | Flujo de electrones | \(P_{pérdidas}= I^2 ×R\) | Provoca calentamiento (pérdidas ∝ I²R) |
| Potencia | P | Vatio (W) | Flujo de energía | \(P_{eléctrica}=U×I\) \(P_{mecánica}=C×ω=τ×ω\) \(P_{mecánica}=P_{eléctrica}×η\) | Vincula directamente electricidad y mecánica (tener en cuenta el rendimiento) |
| Energía | E | Wh o J | Cantidad total de energía | \(E=P×t\) | Determina autonomía de la batería |
A recordar
U empuja la corriente
I transporta la energía (y genera calor)
P = U × I expresa la potencia instantánea
E = P × t traduce la duración de uso
C × ω = P conecta electricidad y mecánica
Dominando estas relaciones, se puede dimensionar eficazmente un motor BLDC de 48 V, evitar sobrecalentamientos, elegir los cables adecuados y estimar la autonomía de un sistema eléctrico completo.
*: La información técnica presentada en este artículo se proporciona a título informativo. No reemplaza los manuales oficiales de los fabricantes. Antes de cualquier instalación, manipulación o uso, consulte la documentación del producto y respete las instrucciones de seguridad. El sitio Torque.works no se hace responsable de un uso inadecuado o de una interpretación incorrecta de la información proporcionada.