principios de electricidad

October 7, 2011
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Como funcionan las fotoceldas.
Los fotoceldas convierten la luz del sol en energía eléctrica, esta es conducida atraves de un alambre hacia las baterias donde es almacenada hasta que se necesita, en el camino hacia las baterias la corriente pasa atraves de un controlador, el cual corta el flujo de corriente cuando las baterias estan completamente cargadas.
Para algunos aparatos la electricidad puede ser usada directamente de las baterias. Ha esta corriente se le llama ” corriente directa ” o “DC” y puede encender aparatos como las luces de los automoviles, radios, televisiones portatiles, luces intermitentes, etc. Para poder operar la mayoría de los aparatos que encontramos en una casa es necesaria la ” corriente alterna ” o ” AC “. Esta la podemos producir utilizando un invertidor, el cual transforma la corriente directa “DC” en corriente alterna “AC”.

Principios de electricidad
La electricidad es un flujo de electrones que es conducida atraves de un conductor, generalmente el alambre. Este flujo es comparado con el flujo del agua atraves de un tubo.
En esta analogía, si uno desea incrementar el flujo de agua a traves de la tuberia necesitariamos o aumentar el diametro de la tuberia o empujar el agua ( o electricidad) a una mas alta presión. Para empujar el agua a alta velocidad se requiere de alta presión. La presión en el agua se mide en p.s.i. ( libras por pulgada cuadrada). Similarmente, la “presión” de un flujo de electrones es llamada voltaje y es medida en volts. Generalmente hablando, a mayor voltaje de corriente de salida, mayor es la fuerza detras de ella.
La cantidad de flujo a una presión dada es determinada por el tamaño de la sección de la tuberia. La cantidad de flujo en electricidad es llamada amperaje o corriente y es medida en amperes o “amp”.
Tomando nuestra analogía, las baterias almacenan electricidad asi como los tanques almacenan agua. A mayor altura se encuentre el tanque de agua, mayor sera la presión que presente en su base. En el mismo modo a mayor voltaje en un banco de baterias mas grande sera la presión de el flujo de electrones.
La mayoria del agua disponible en el tanque esta disponible cuando la presión se encuentre entre 45 a 60 psi. Una vez abajo de 40 psi el uso disminuira rapidamente su presión. En el mismo modo, una bateria de 12 volts tiene la mayoría de electricidad almacenada dentro del rango de 12.0 a 12.66 volts. Cuando la bateria de encuentre abajo de 12.0 volts se puede decir que no tiene nada de amperes disponibles.
Al igual que una bomba es necesaria para llenar el tanque de agua, en la energía solar son necesarias las fotoceldas para producir al menos 15 o 16 volts para cargar la bateria de 12 volts.
El poder de la electricidad ( la habilidad para hacer trabajo) es una función de la presión (voltaje ) y la cantidad ( amperaje ). La regla ” VOLTS MULTIPLICADOS POR AMPERES ES IGUAL A WATTS” define su relación y es conocida como la Ley de Ohm’s. El watt es la medida del poder de la electricidad y sera nuestra unidad basica de medida para determinar el tamaño de nuestras cargas electricas.
Una carga de un watt que es prendida por una hora consumira un watt-hora de poder. Una carga de 100 watts (foco 100 watts) prendida por dos horas consumira 200 watts-horas.
Una carga de 100 watts puede consistir en un aparato de 12 volts que consuma 8.3 amp (12 x 8.3 = 100 watts) o puede consistir de un aparato que trabaje a 120 volts y consuma 0.83 amp (120 x 0.83 = 100 watts).
Otra unidad de medida que usaremos es el kilowatts. Un kilowatts son 1000 watts. Un kilowatt-hora puede resultar de encender un aparato que consuma 100 watts prendido por 10 horas.
NOTA: Los terminos 110 volts, 117 volts y 120 volts, se refieren igualmente a los contactos comunmente encontrados en las casas.

Insolación
La insolación o la intensidad de la luz del sol es medida en horas de sol efectivas. Una hora de maxima o 100% luz de sol, recibida por una celda equivale a una hora de sol efectivo. Aun y estando el sol arriba del horizonte, por ejemplo, 14 horas en un dia, este sitio solamente recibira 6 horas de sol efectivo. Porque? Por dos razones principalmente. Una es la reflexión debido al alto ángulo que esta el sol con respecto a las fotoceldas. La segunda es tambien debido al alto ángulo y la cantidad de atmosfera que tiene que atravesar la luz del sol. Cuando el sol se encuentra exactamente encima de las fotoceldas, la luz del sol atravieza la cantidad mas pequeña de atmosfera. En las mañanas y en las tardes la luz del sol atraviesa una mayor cantidad de atmosfera debido a su posición en el cielo.
Debido a estos factores nuestras horas mas efectivas de luz del sol son de las 9:00 a.m. a 3:00 p.m. Antes y despues de estas horas, se esta produciendo energía pero a menos niveles.
El promedio de sol diario se pueden considerar en 5 hr de sol efectivo en el estado de Tamaulipas.
Calculando el consumo de energía.
Despues de determinar la cantidad de radiación solar disponible, necesitamos determinar la cantidad de las cargas a las cuales les vamos a suplir la energía. La unidad de medida podra ser watts hora o amp hora. Normalmente se usa watts hora porque esta se aplica de igual forma en circuitos AC o DC.
El procedimiento es igual para todos los sistemas, no importando si el equipo es una repetidora de telecomunicaciones o una casa. Lo que se necesita conocer es el promedio diario de watts hora que se consumen. Este dato nos permitira conocer cuantos modulos o generadores eólicos y baterias se necesitaran para el sistema.
La siguiente tabla es un análisis del consumo de energía de una casa pequeña. Aqui se numeran cada aparato y el tiempo de uso promedio por dia.

Analisis del consumo de energia en una casa chica
Cant
Aparato
Watts
TC
Hrs/dia
Total Watts
1
Foco en cocina
22
AC
4.0
88
4
Sala comedor
22
AC
4.0
352
3
Foco en cuarto
22
AC
3.0
198
1
TV color 19″
150
AC
3.0
450
1
VCR
30
AC
0.5
15
1
Stereo/Cassette
6
AC
3
18
1
Microondas
700
AC
.1
70
1
Tostadora
900
AC
.05
45
1
Cafetera
900
AC
.17
150
4
Focos exteriores
22
AC
2
176
1
Radio comunicacion
50
DC
.17
8
1
Abanico techo
100
AC
4
400
———-
Total =
1,970 watts hr/dia


Para esta casa se requiere de 5 fotoceldas de 85 watts.
5 celdas x 85 watts x 5 hr sol = 2,125 watts x dia
Y al menos 6 baterias de 85 Ah de 12 volts, ya se necesita tener el triple de watts almacenado en baterias.
6 baterias x 85 Ah x 12 volts = 6120 watts hora.

AC o DC
El debate de usar corriente AC o DC viene desde los tiempos de Edison y Sr Westinghouse. La corriente de alto voltaje AC tiene la ventaja de ser conducida eficientemente en distancias largas con muy pocas perdidas por transmisión. La corriente AC se ha convertido en el estandar para la industria y el uso domestico.
La corriente DC es usada en pequeños voltajes, donde la eficiencia en la transmisión son bajas. En algunas aplicaciones, la corriente DC tiene el doble de eficiencia que la AC. Una de las desventajas de la corriente DC es que muchos aparatos y equipos son caros y dificiles de encontrar.
Ambos tienen sus ventajas. En los sistemas de bombeo de agua, generalmente se usa DC. En los sistemas de las casas la mayoria de las veces se usa AC.

“Conversión de la Luz Solar en Energía Eléctrica” del Ing. Hector L. Gasquet.

Para mayor información de como funcionan los Equipos de Energía Solar, ponemos a su disposición el texto completo del libro “Conversión de la Luz Solar en Energía Eléctrica”/”Manual Teórico y Practico sobre los Sistemas Fotovoltaicos” del Autor Ing. Hector L. Gasquet.

Como este libro requiere un elevado número de “bits”, aconsejamos al lector leer la Introducción, despues el Prefacio y finalmente el Indice, el que le permitirá elegír el material de su interés. La información está dada en archivos con la extensión pdf (portable digital files). La lectura de los mismos requiere del uso del Adobe Reader. Si no lo tienes, lo puedes obtener en forma gratuitua en http://www.adobe.com.

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