13.3 : Señales de energía y potencia

En un sistema eléctrico con un resistor, las señales de tensión y corriente facilitan la medición de la potencia y la energía a través del resistor. Para una señal de tiempo continuo, la energía total durante un intervalo de tiempo se define como la integral del cuadrado de la magnitud de la señal durante ese intervalo. Matemáticamente, esto se expresa como:

La potencia promediada e n el tiempo se calcula dividiendo la energía total por la duración del intervalo de tiempo, dada por:

Para una señal de tiempo discreto, la energía total se calcula sumando los cuadrados de la magnitud de la señal para todos los puntos dentro del intervalo:

La potencia promedio se obtiene dividiendo la energía total por la cantidad de puntos en el intervalo:

Estas expresiones para la energía y la potencia totales se redefinen para intervalos de tiempo infinitos para dar cabida a aplicaciones prácticas.

Con base en estas definiciones, las señales se clasifican en tres tipos: señales de energía, señales de potencia y señales no físicas. Las señales de energía tienen una energía total finita, lo que da como resultado una potencia promedio cero. Por el contrario, las señales de potencia tienen una potencia media finita, lo que da lugar a una energía total infinita en un intervalo infinito. Las señales no físicas son aquellas en las que ni la potencia ni la energía son finitas, lo que las hace poco prácticas para aplicaciones del mundo real. Comprender estas clasificaciones es fundamental para un análisis preciso de las señales y una gestión eficiente de la energía en los sistemas eléctricos.